淺析計(jì)算機(jī)在機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要 將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程是教學(xué)改革的重大舉措。對(duì)各種生物信號(hào)，尤其是微弱的、變化快速的信號(hào)檢測(cè)與引導(dǎo)微機(jī)化處理，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果清晰、準(zhǔn)確和穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)的成功率和實(shí)驗(yàn)效率大大提高；既降低實(shí)驗(yàn)成本，又提高了教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；生物信號(hào)

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是當(dāng)前教育改革的一個(gè)重要方向和發(fā)展趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和方法的飛速進(jìn)步，計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)教育和醫(yī)療實(shí)踐中的應(yīng)用已愈來(lái)愈廣泛。近年來(lái)，將計(jì)算機(jī)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，已在國(guó)內(nèi)外日益受到重視；但如何使計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力應(yīng)用于生物信號(hào)的檢測(cè)、放大、顯示和記錄，并輔助機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)統(tǒng)一的模式和方法。為加快實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，提高教學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)當(dāng)前醫(yī)學(xué)教育科學(xué)的發(fā)展，本文結(jié)合我院微機(jī)化機(jī)能實(shí)驗(yàn)室的的開(kāi)設(shè)情況，對(duì)計(jì)算機(jī)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用作一初步探討。

1、方法

機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要內(nèi)容就是通過(guò)一定的方法和技術(shù)來(lái)檢測(cè)、誘發(fā)、顯示、和記錄各種生物信號(hào)，利用微機(jī)一定的硬件和軟件有效組合，在不同的條件或狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物信號(hào)的實(shí)時(shí)處理和記錄。

1.1 系統(tǒng)配置: 微機(jī)P133， MS302生物信號(hào)分析處理系統(tǒng)Ver 4.0， 打印機(jī)EPSON LQ-300K； 硬件配置集合三通道前置放大器、數(shù)字化刺激器、12位A/D轉(zhuǎn)換，最高采樣速度 15us；軟件 全實(shí)時(shí)信號(hào)采集、數(shù)據(jù)連續(xù)分析、處理與貯存。

1.2 基本操作：按實(shí)驗(yàn)要求制備所需標(biāo)本，將相應(yīng)生物信號(hào)通過(guò)適當(dāng)?shù)膿Q能器或引導(dǎo)電極輸入計(jì)算機(jī)接口，并進(jìn)行一定的放大、濾波、顯示、貯存和打印輸出；電刺激信號(hào)由微機(jī)中數(shù)字化刺激器提供并輸出至標(biāo)本。

2、結(jié)果

2.1 可連續(xù)、準(zhǔn)確的顯示和記錄快速變化的生物電信號(hào)，如細(xì)胞的動(dòng)作電位、神經(jīng)和肌肉高頻放電等，并直接輸出電位波形、放電頻率值等重要參數(shù)，由于電刺激和信號(hào)的檢測(cè)、放大、顯示、記錄一體化，并以軟件設(shè)定來(lái)改變刺激、放大等各參數(shù)，減少了各儀器之間的連接以及各種人為干擾，使記錄結(jié)果清晰、穩(wěn)定。

2.2 微機(jī)化信號(hào)檢測(cè)和記錄的操作相對(duì)簡(jiǎn)便 ，數(shù)據(jù)處理快速、準(zhǔn)確，結(jié)果易于貯存和調(diào)用，且重復(fù)性好，實(shí)驗(yàn)成功率顯著提高；對(duì)某些需特種動(dòng)物或要求的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程很方便的實(shí)現(xiàn)了教學(xué)活動(dòng)，也開(kāi)拓了學(xué)生的視野，在有限的教學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)，教學(xué)內(nèi)容較前增加了18.6%，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

3、討論

利用計(jì)算機(jī)輔助機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的重大改革，也是提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)適應(yīng)醫(yī)學(xué)發(fā)展的高級(jí)醫(yī)務(wù)人才的重要途徑之一。多年來(lái)，由于客觀條件、經(jīng)濟(jì)因素、社會(huì)環(huán)境等多方面的影響，國(guó)內(nèi)很多普通醫(yī)學(xué)院校的機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段落后，在學(xué)科理論不斷深入和發(fā)展的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的儀器設(shè)備（尤其是電生理儀器）大都陳舊老化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可靠、不穩(wěn)定，難以闡述問(wèn)題；實(shí)際上已不能滿(mǎn)足當(dāng)代醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)的基本需求。而更新全套實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，不僅價(jià)格昂貴，而且手段亦無(wú)明顯進(jìn)步，跟不上形勢(shì)發(fā)展的需要。我們認(rèn)為，建立微機(jī)化信號(hào)處理系統(tǒng)是一個(gè)提高教學(xué)質(zhì)量、擺脫目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)所面臨困境的行之有效的方法。首先，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，能將快速變化的微弱電信號(hào)或高頻神經(jīng)放電清晰的顯示和記錄下來(lái)，傳統(tǒng)的記錄裝置（包括放大器、示波器、記錄儀）因受其本身功能限制或其它干擾的影響很難做到這一點(diǎn)。由于計(jì)算機(jī)在處理生物信號(hào)時(shí)抗干擾能力很強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果穩(wěn)定可靠，重復(fù)性好，實(shí)驗(yàn)的成功率和效率提高，它不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，同時(shí)也極大地提高了實(shí)驗(yàn)教師的自信心；其次，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、圖象仿真等功能，建立的模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以方便的進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，從而在一定程度上解決某些動(dòng)物來(lái)源不足、特殊儀器缺乏等困難，擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的范圍，節(jié)省了動(dòng)物資源和經(jīng)費(fèi)開(kāi)支。

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用于機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)環(huán)節(jié)，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程，通過(guò)軟件的改進(jìn)和完善，可以不斷的擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改變或提高實(shí)驗(yàn)的手段。但然，仍存在一些需要解決的問(wèn)題，微機(jī)化實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生自身素質(zhì)有較高要求，錯(cuò)誤的操作常常會(huì)引起整個(gè)實(shí)驗(yàn)程序不能運(yùn)行；如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生掌握高層次的信號(hào)處理手段的同時(shí)，也能熟悉一些常規(guī)儀器（放大器、示波器、記錄儀、刺激器等）的使用，還有待進(jìn)一步研究。