人体机能实验教学探讨

童学红，梁 雪，韩艳芳，董晓敏，张俊波，孙笑语，李利生

（首都医科大学基础医学实验教学中心，北京 100069）

医学机能学实验是一门实验性很强的医学基础课程，是与理论教学相互协调的桥梁课程，在培养具有实践能力、创新精神的高素质医学人才中具有不可替代的作用[1]。长期以来医学机能实验以开设动物实验为主，主要内容为：实验技能培训与基础经典实验。

近年来，首都医科大学基础医学实验教学中心机能实验室积极开展实验教学体系改革，在以培养学生实践能力、创新精神为宗旨的基础上，将医学机能学实验分为实验技能培训与基础经典实验、融合性与综合性实验、设计性与创新性实验及人体机能实验4个模块。我们搭建了人体机能实验教学平台，构建以系统为核心的应用性人体机能实验室，既可以培养学生直接针对临床人体生理实验的技能，又可探究其检测机制，提高学生分析问题及解决问题能力，使学生将所学理论知识与临床应用更加紧密地结合起来。本文结合医学机能学人体机能实验室建设及课程内容进行初步探讨，为开展人体机能实验教学提供经验。

1 人体机能实验室硬件的配置

由于人体机能实验必须保证人体绝对安全，中国食品药品监督局的相关文件明确规定用于人体生理指标的监测设备属于医疗器械[2]。开展人体机能实验必须购买具有医疗器械注册证明的生物信号记录仪。由于专用医疗设备价格昂贵及其专用性，不适用于人体机能实验教学，而国内用于实验教学的生物电记录仪基本都没有取得用于人体的合格安全认证，因此我们选择了国际先进的生物信号数据采集和分析系统制造商埃德（ADInstruments）仪器公司的产品。购买了可以配备2间人体机能实验室的设备：12台电脑，12套LabTutor人体高级实验教学套装，每套教学套装的基本硬件是PowerLab26T主机，它是用于测量电信号的多通道记录仪。教学套装的主机包括内置的双通道生物电放大器，用于记录生物电信号，刺激隔离器用于刺激神经和肌肉。和主机配套使用的还有一些附件：脉搏换能器、压电晶体呼吸换能器、血压计、手提测力计、杆状刺激电极、心脏微音器、心电电极及人体呼吸附件包。这些附件可用于人体心血管、呼吸、肌肉、神经和感觉生理学等人体实验。

2 人体机能实验室软件的配置

2.1 人体机能实验室软件的操控方式

人体机能实验使用的软件是LabTutor实验软件，它是基于IE浏览器运行的创新性的以HTML文件格式为基础的软件包，该软件是B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式），是一款以WEB浏览器为客户端的应用软件。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上。LabTutor实验软件是埃德公司为人体实验教学而专门设计的，配合PowerLab主机一同使用。

2.2 LabTutor人体实验软件的组成和结构

LabTutor人体实验软件基本上按照同一种方式安排，每个实验都有实验介绍、仪器连接、数据采集记录、数据分析测量、实验报告5部分。实验介绍：包括实验简短的介绍和学习目标及实验目的；仪器连接：包含测量导线、端口的连接、电极的安放位置及图示；数据采集记录页面：左侧是实时数据记录图形窗口，右侧是实验操作步骤及注意事项；数据分析测量页面：包含记录的数据资料，学生可以在这个页面进行测量和完成所需要的表或图；实验报告页面：可自动生成实验报告，报告包含所需要的全部记录数据及完成的表和图，还有教师设置的与该实验相关的思考题。每个实验项目页面都有一些有标记的字或词，点击它们可弹出窗口显示帮助要点以及实验相关的参考材料。所有页面的脚注中均有到背景知识的链接，它提供了实验相关科学背景知识，供学生在实验过程中随时调用学习。

2.3 LabTutor人体实验软件的实验模块设置

LabTutor人体实验软件实验模块丰富，包括运动对心血管系统的作用、呼吸、心电图和心音、肌电图（EMG）、眼动电图描记法（EOG）、肌肉、反射和反应时间、呼吸气流与肺容量、感觉生理学、潜水反应、水平衡等12个常见人体实验。

3 人体机能实验教学内容的设置

人体机能实验教学以“人体生理机能及调节”为主线，以“机制探讨”和“临床实际”为核心，建立以人体为对象的实验体系[3]。目前我校已在临床七年制、五年制及生物医学工程等专业开设了7个常见人体机能实验：人体心电图描记、呼吸运动调节因素、人体血压测定、肺功能检测、人体肌肉反应、反射和反应时间、水平衡泌尿实验。

4 人体机能实验教学方式

人体机能实验教学采用以学生为主体、教师为主导的参与式全新教学方法。实验过程中学生运用LabTutor实验软件，按实验索引完成实验背景资料的学习及仪器的连接，直接记录自己在不同生理状态下（安静、运动、紧张或激动）的生理参数的变化，构建基础—临床相结合的教学环境。最后完成数据分析及实验报告。这种教学方式加深了学生对人体整体机能的理解，培养了学生综合分析问题及独立思考问题的能力，为医学课程与后续临床课程的接轨打下良好基础。

5 人体机能实验教学效果

医学研究的对象是人体，而开设人体机能实验课程是在传统生理学实验基础上的发展与创新。通过人体机能实验教学，使学生直接观察到人体机能的变化，用人体自身的信号参数与指标取代传统动物实验的变化指标。学生对医学知识的掌握从单一地看待问题到建立系统整体的概念[4]，极大地提高了学生参与实验的积极性。在实验过程中将涉及的背景知识、实验原理、实验目的、实验记录检测方法及数据分析融合在一起，运用所学知识解决实验中碰到的问题，使学生的实践能力、创新能力及综合分析问题能力得到很大提高，极大地提升了医学机能学实验教学效果。

6 结语

在医学机能学实验教学中积极开展人体机能实验，为学生创造了更多实践机会，是对实验教学改革的有益探索。国外特别是发达国家的医学实验教学已经很少开展动物实验，我们的机能学实验教学也正逐步与国际接轨，将逐步减少动物实验的数量，这也符合动物实验的3R原则，Reduction（减少）、Replacement（替代）和Refinement（优化）[2]。经过几年的教学实践证明，引入人体机能实验不仅为学生提供了一个充分发挥创造力、进行自主学习的实验环境，而且节省了实验教学经费，提高了学生学习兴趣，提升了实验教学效率，促进了医学院校学生临床应用能力以及创新能力的培养。