智能手机在生理学实验教学中的应用

张 颖，李 杰，陈建珍，叶 蓓，宋悦宁

（苏州卫生职业技术学院临床医学院，江苏 苏州 215009）

生理学是研究机体生命活动各种现象及其功能活动规律的科学[1]，是高职院校医学及其相关专业的一门重要的基础课程，也是江苏省普通高校“专转本”选拔考试医护专业大类专业综合基础理论考试大纲要求的考查课程。由于生理学的每一个认识或结论均从实验中获得[1]，通过生理学实验教学，不仅能通过观察到的实验现象验证生理学理论知识，也能让学生运用所学的生理学理论知识来解释各种实验现象，了解生理学知识的来源，初步感受探究性实验的设计和实施流程[2]。与此同时，学生在生理学实验过程中能够不断锻炼其实验操作习惯和能力、理论与实践相联系的能力，发挥学生的主观能动性和创造力，激发其对科学研究的兴趣。因此生理学实验对生理学的学习至关重要，其与生理学理论知识相辅相成。然而生理学内容抽象枯燥[3]，且高职院校学生基础薄弱，生理学课程内容多、学时少的现状，导致生理学实验教学中存在实验难度大和时间不足等问题。手机等电子产品的普及，自下而上地渗透了传统教育，首当其冲的是大学教育[4]。同时，随着网络强国、数字中国和智慧社会建设以及“互联网+医学教育”的发展，如何发挥智能手机这一时代产物的优势，进而融入生理学教学，调动学生对生理学实验的兴趣，提高教学效果，是广大生理学教师必然要思考的一个问题，也是适应医学相关专业教学改革新要求的必然趋势。本文以“蛙心的心搏起源分析”这一生理学实践教学为切入点，探讨手机在生理学实验教学中的应用，以期为信息化的生理学实验教学改革提供新的思路。

人体的心脏有多个起搏点，如窦房结、浦肯野细胞、房室交界和房室束，各起搏点的自律性不同，其中窦房结的自律性最高，所以正常情况下人的心脏节律是由窦房结起搏而形成的窦性节律。“蛙心的心搏起源分析”是生理学常规的实验教学内容。本实验通过指导、帮助学生探究实验动物牛蛙心脏是否与人体心脏一样有多个起搏点，进而观察牛蛙心脏各部位（静脉窦、心房和心室）兴奋与收缩的顺序，同时比较精细的丝线结扎方式，阻断牛蛙心脏各部的兴奋传导，计数牛蛙心脏在不同条件下（斯氏第一、第二结扎前后）、不同部位的搏动频率，验证牛蛙心脏不同部位自律性的差异，找出蛙心正常起搏点的位置，为理论教学中心脏特殊传导系统内各部位自律性差异及“超速抑制”和“抢先占领”等概念提供实验依据。通过本实验，有效培养学生的实践动手能力、理论联系实际能力，启发学生自主学习、探究学习，遵循医学教学规律，充分调动其课堂积极性和主动性，提高生理学实验效率，培养学生学习生理学的兴趣。

1 起点——学生用手机进行计时，计数蛙心搏动

随着网络强国、数字中国和智慧社会建设，智能手机在学习和生活中被广泛运用，学生都能够熟练地利用其各种功能。手机作为计时工具代替秒表应用于游泳运动中已有报道，在“蛙心的心搏起源分析”这一生理学的传统实验中，近年来，大部分学生能够自发地利用手机作为计时工具，为计数蛙心在单位时间内的搏动提供时间标准。与传统的秒表相比，现在的智能手机计时器均为触屏计时，准确灵敏，且不需要眼睛时刻关注。本实验中我们通常让学生计数一分钟内牛蛙心脏不同部位的搏动频率，传统实验时多为两人一组，一人负责计数蛙心搏动频率，另一人负责观察秒表，导致部分学生自始至终没有动手操作，也给不愿意动手操作的学生提供了一个很好的借口。而使用手机计时后，学生只需提前设置计时器时间，眼睛观察蛙心搏动，手轻触手机屏幕即可开始计时，计数达到一分钟时，手机便会自动停止计时并发出响铃或震动，学生可根据这些信号停止蛙心搏动的计数，以上过程只需一人便可完成。因而，实验过程中可以做到全员动手操作、观察记录实验数据、分析实验结果，真正做到全程参与实验，在此过程中培养了学生的动手能力和综合分析解决问题的能力。

2 进步——学生用手机拍摄蛙心搏动视频

随着学生使用智能手机为实验计时这一现象的普遍推广，原先实验用物中的秒表已不再需要，甚至目前已不再列入实验用品。在教学实践中，教师发现有个别学生在完成了实验项目后，想到了利用手机拍摄蛙心搏动，作为学习留念。手机视频拍摄的形式激发了学生的主体意识，带给他们更加生动、形象的学习体验[5]。与此同时，这样的方式让学生获得完成实验的成就感，同时激发学生对生理学实验的兴趣。特别是一些实验结果与预期不一致，在实验动物心跳已经停止的情况下，学生能主动回溯实验录像，一方面核准心脏各部位搏动次数，另一方面甚至能查找结扎位置等是否精确，为核准实验结果和思考讨论提供依据，这是学生进行回顾性反思的一种较好的形式。

此外，可以鼓励学生利用智能手机的无线上网和无线传输功能，上传实验过程中拍摄的视频至学习通主题讨论板块或QQ群等。一方面可以让班级学生之间相互学习交流，尤其是在实验中遇到由于牛蛙个体差异导致部分蛙心搏动不明显或实验中蛙心停搏的学生，可以在回看视频、回溯思考后参考搏动明显的蛙心重新计数；另一方面，由于班级人数、实验分组较多以及实验课时间限制，导致实验教学过程中教师不一定能及时指导每一位学生，学生实验失败概率增加，总体实验时间延长[6]。而教师借助手机的实时多媒体信息传输功能实时观看学生的实验视频能够更及时、更全方位地了解学生的实验情况，并及时进行针对性的指导。

受到学生用手机拍摄蛙心搏动视频的启发，教师可以课前用手机拍摄完整的实验操作过程，上传相关学习平台供学生课前反复观看预习。以往实验教学过程中，为了保证留给学生更充足的时间进行实验，实验课上涉及的目的原理、实验步骤、观察项目、实验动物伦理学等的讲解往往不够细致全面，因而实验操作中经常发生学生实验操作不熟练、不规范，出现如破坏脑和脊髓不彻底、不能准确地进行斯氏第二结扎或结扎过松不能完全阻滞信号传导等情况，通过教师操作视频的反复观看，可以清晰展示毁脑捣髓的注意点和斯氏第二结扎的操作要点。一方面，帮助学生化解斯氏第二结扎这一实验难点，让学生在具体操作过程中更加胸有成竹，提高学生实验的自信心和成功率；另一方面，学生能够更加快速准确地破坏脑和脊髓，缩短和减轻了实验动物的痛苦，引导学生珍惜、关爱实验动物，培养学生善待生命、敬佑生命的道德情怀，润物无声地将课程思政融入生理学实验教学中。潜移默化中引导学生树立人文关怀的意识，体现了教学环节中的思政教育和立德树人的根本要求。此外，学生实验效率提高之后可以大幅缩短实验操作的时间，教师可以结合理论内容引导学生分析实验数据，或者利用智能手机开展简单的随堂测试对实验相关理论知识进行巩固。

3 深入——学生记数录像中的蛙心搏动

网络与信息时代的大学课堂变革从多角度改变了学生的学习方式以及教师的教学模式，鉴于智能手机已经为广大学生普遍使用，在对“蛙心的心搏起源分析”这一传统的生理学实验的不断探索过程中，我们对该实验的实验步骤进行了适当调整，不再要求学生实时计数蛙心各部位搏动次数，而是要求在斯氏第一和第二两种结扎前后、心搏稳定时连续拍摄30 秒钟以上的视频，作为必需的实验步骤之一。

由于学生实验操作的熟练程度以及实验动物的状态变化等原因，使得传统实验中静脉窦、心房和心室的先后实物计数受到的干扰因素较多。而相比于原先的静脉窦、心房和心室的先后实物计数，在拍摄的录像中对上述三部位分别进行计数，相当于在绝对相同的实验条件下，取得各部位的搏动频率，是最佳的排除实验干扰、进行对比的方法，更有利于减小实验误差，提高实验数据的准确性和科学性。调整后的实验步骤更加与时俱进，不同部位的计数条件更加科学，给予了学生更广阔的观察、分析、解决问题的空间，激发和培养了学生的创新性思维能力，为今后从事临床实践和科研打下了基础。另外，传统的“蛙心的心搏起源分析”实验中学生往往边计数边记录，实验结束后无法再次核准实验数据，只能在现有记录数据的基础上进行相关分析，无法发现计数时的失误等情况。而改良后的计数实验录像中蛙心搏动情况则可以不限次数地反复播放，进而对数据进行回顾性分析。此外，传统的生理学实验评价主要参考学生的实验报告，这种结果性的评价忽略了学生实验操作的规范性、准确性等，而且不能规避学生互抄实验报告的现象。而借助智能手机拍摄实验过程及蛙心搏动情况后，教师可将录像作为教学的过程性评价指标，督促学生上传学习通相关模块进行自评、互评及教师评价等，使教学评价更加立体全面。

4 探讨——计数录像中蛙心搏动的方法学优势

调整实验步骤后，利用手机录像及反复播放功能，学生能够更好地分配观察、计数、思考等不同情况下的精力，使得观察不同部位和不同条件下的计数更加精准。在手机录像中计数蛙心搏动的方法，有利于减少计数的差错，避免不必要的实验失败。同时，也如上文所述，视频中分别计数蛙心不同部位的搏动频率，是排除其他干扰、在完全相同的条件下进行的，保证了实验结果的精确性。此外，教师通过平行班级中某个班的全部实验录像，可以总结出学生普遍存在的问题，及时进行教学反思，调整相应的教学策略，让后续班级尽量避免同样的问题，以此不断提高教和学的质量，指导并推进生理学理论与实验教学的改革与创新。由于计数与计时的分离，原先必须两人合作的实验，现在可一人完成，给学生提供了更多动手实践的机会，提高了其实验参与度。在生理学实验教学过程中，通过上传录像到相关学习平台的方式也变相地督促学生更加认真地进行实验操作，有效避免了以往实验课上浑水摸鱼甚至是编造实验数据的现象[7]。

完成计数后，利用腾讯在线文档，收集学生在线提交的实验数据，依托大数据背景，运用“互联网+”技术实时进行多样本数据的统计分析、展示结果，作为学习评价的一项指标。同时，引导和督促学生如实地记录实验数据，培养其科研诚信意识，还可以在此基础上引导学生进行传统方法和录像计数方法的对比，也有利于拓宽学生思路，提高学习兴趣，使学生观察、分析、综合问题的能力得到一定的发展，培养其实践动手能力和科研思维，为学生今后的临床实践研究积累经验。

当然，新技术手段的应用也会带来一些新的考验，例如学生用手机拍摄录像过程中手要稳、不能抖，保证视频画面的稳定性；手机录像前需要进行不同角度的光线调试，确保视频有足够的亮度；需要适当调整手机分辨率，保证拍摄出清晰的、可用于计数心搏的视频。此外，需要注意围绕“心脏各部计数”这一实验关键步骤进行，但是由于智能手机集社交聊天、休闲娱乐、购物等多样化的功能于一体，且高职部分学生欠缺学习的积极性和主动性，仍有部分自制力较差的学生用手机进行与课堂教学无关的课堂手机行为，不能高效地利用智能手机这一移动互联网终端进行学习，需要在今后的教学实践中进一步针对学生借助智能手机进行网络学习行为分析。

5 思考——围绕实验目标，鼓励学生开动脑筋，充分利用信息化工具

手机作为各种媒体的重要载体及互联网络的连接枢纽，已紧密地参与到学生的生活以及学校课堂教学活动中来，成为大、中学生甚至小学生的重要学习工具，手机与高校传统教学模式的结合已呈现出不可阻挡的趋势[4，8-9]，鼓励、帮助学生用好智能手机，特别是在学业上用好手机，日益成为师生的共识。

手机可应用于生理学课程各环节，有效解决教学中的一些问题，如班级学生人数众多、教师指导不及时、学生预习草率、学习积极性低等[10]，为智能手机在生理学信息化教学中的推广和应用提供思路与方法，也很好地适应了“互联网+教育”时代培养新型人才的需求。将手机运用于生理学“蛙心的心搏起源分析”实验教学，只是这个过程的一个缩影，但给予的启示、其寓涵的发展趋势，特别是理性分析、应用新事物、新技术的探索实践精神，本身就是生理学自身学科文化、方法学发展的一个映射，能培养学生的动手能力、理论联系实际的能力、自主学习能力，提高其发现问题、分析问题的能力，激发学生科研设计和探究的热情，为今后的临床实践研究积累经验。