高校醫(yī)學(xué)教學(xué)與計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)合探討

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摘要：計(jì)算機(jī)仿真是最近新興的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育等多個(gè)領(lǐng)域中均以得到廣泛運(yùn)用，而對于高校醫(yī)學(xué)教學(xué)來說，積極采用該項(xiàng)技術(shù)也能獲得事半功倍的成效。本文首先簡要闡述了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的含義和發(fā)展方向，然后結(jié)合實(shí)際，探討了高校醫(yī)學(xué)教學(xué)和計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)合途徑，希望能以此為相關(guān)教育工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：

高校；醫(yī)學(xué)教學(xué)；計(jì)算機(jī)仿真通過對計(jì)算機(jī)仿真及模擬技術(shù)的靈活應(yīng)用，能夠打造出一個(gè)與現(xiàn)實(shí)非常相似的三維感覺空間，學(xué)生置身于其中可以開展有效的實(shí)踐操作，在節(jié)約成本的同時(shí)還可獲得理想教學(xué)效果。

一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的含義和發(fā)展方向

（一）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的含義與實(shí)現(xiàn)。該項(xiàng)技術(shù)主要是把多種學(xué)科及理論當(dāng)作根本，采用計(jì)算機(jī)與相關(guān)軟件展開虛擬試驗(yàn)，從而達(dá)到分析問題與解決問題的目標(biāo)，屬于綜合性的技術(shù)。在具體的仿真過程中，所運(yùn)用的計(jì)算機(jī)類型有所差異，據(jù)此可將其分為模擬機(jī)仿真、模擬—數(shù)字混合機(jī)仿真以及數(shù)字機(jī)仿真這三大階段，這也是計(jì)算機(jī)仿真發(fā)展至如今所經(jīng)歷的三個(gè)時(shí)期。現(xiàn)階段，該技術(shù)已在交通運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)管理、工程建設(shè)、機(jī)械制造、軍事模擬、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、船舶工程等多個(gè)領(lǐng)域中獲得了極為普遍的運(yùn)用。針對所研究的目標(biāo)，計(jì)算機(jī)通常無法進(jìn)行直接認(rèn)知與處理，此時(shí)就需要構(gòu)建合理的數(shù)學(xué)模型，既要體現(xiàn)出被研究目標(biāo)的實(shí)質(zhì)，同時(shí)又要確保計(jì)算機(jī)容易處理。數(shù)學(xué)模型可以對需要研究的目標(biāo)實(shí)質(zhì)進(jìn)行抽象處理，之后計(jì)算機(jī)便能更高效地對其展開分析，并把這部分模型的有關(guān)數(shù)據(jù)信息輸送出來，呈現(xiàn)出研究目標(biāo)的主要特質(zhì)。這樣的呈現(xiàn)方式可以是三維立體的，具有清晰、直觀的特點(diǎn)，在目前已經(jīng)被不少研究者所運(yùn)用。憑借計(jì)算機(jī)對輸出量的分析，能夠?qū)ρ芯磕繕?biāo)建立起更清楚準(zhǔn)確的認(rèn)知。與此同時(shí)，透過這一層關(guān)系還能看出，數(shù)學(xué)建模的精確程度會對計(jì)算機(jī)的仿真水平起到極大影響。總體而言，計(jì)算機(jī)仿真可以分成三大環(huán)節(jié)，即建模、模型轉(zhuǎn)換與模型仿真試驗(yàn)。（二）發(fā)展方向。現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)仍處于快速發(fā)展的階段中，比如可以采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行異地仿真，或運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)虛擬制造等。（1）網(wǎng)絡(luò)化仿真。目前現(xiàn)有的很多仿真系統(tǒng)都無法實(shí)現(xiàn)彼此之間的兼容，共享不方便且可移植性較弱，而開發(fā)成本卻相對較高，耗費(fèi)時(shí)間長，難以做到物盡其用。對此，首先就應(yīng)當(dāng)充分利用兼容性強(qiáng)的計(jì)算機(jī)語言編寫仿真系統(tǒng)，其次再運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)達(dá)到共享的目的。如此一來就能有效規(guī)避重復(fù)開發(fā)的問題，起到節(jié)約資源的作用，并且還能通過適當(dāng)收費(fèi)的方式補(bǔ)償一部分開發(fā)成本。（2）虛擬制造技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是計(jì)算機(jī)仿真發(fā)展的主要方向之一，其采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在兩者結(jié)合的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品制造和有效管理。通過于此，制造技術(shù)不再需要完全依賴于經(jīng)驗(yàn)，而且能夠完成對制造的全面科學(xué)預(yù)測，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。

二、高校醫(yī)學(xué)教學(xué)和計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)合途徑

（一）計(jì)算機(jī)仿真在人體解剖學(xué)中的應(yīng)用。對高校醫(yī)學(xué)教學(xué)來說，人體解剖學(xué)是一門最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的課程。為了確保學(xué)生能切實(shí)把握好人體解剖結(jié)構(gòu)，就需要使用尸體標(biāo)本來開展實(shí)踐活動。但隨著近年來高校擴(kuò)招，醫(yī)學(xué)院的學(xué)生數(shù)量也逐步增多，有限的標(biāo)本資源已很難充分滿足高校醫(yī)學(xué)教學(xué)所需。而利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對人體進(jìn)行三維重構(gòu)，打造虛擬數(shù)字化人體，讓學(xué)生獲得十分真實(shí)的實(shí)驗(yàn)感受。當(dāng)學(xué)生處于虛擬的解剖環(huán)境下時(shí)，其能夠在數(shù)字化人體標(biāo)本上開展全過程的解剖，還能將“臟器”取下，這樣就很好地解決了標(biāo)本資源不足的問題。另外，傳統(tǒng)的人體骨骼結(jié)構(gòu)教學(xué)大多是以展示靜態(tài)圖片或骨骼標(biāo)本的方式為主，而采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之后，能打造出相應(yīng)的仿真系統(tǒng)，讓學(xué)生全方位、多角度地觀看到人體骨骼在運(yùn)動和靜止?fàn)顟B(tài)下的不同情況，顯得更為直觀且方便記憶和學(xué)習(xí)。（二）計(jì)算機(jī)仿真在內(nèi)科臨床教學(xué)中的應(yīng)用。利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠模擬出人體在不同病態(tài)下的生命體征，并展示出實(shí)際化驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生可以通過虛擬人體來進(jìn)行心電圖記錄、體溫與血壓測量、心音聽診、X光拍片等一系列活動，然后詳細(xì)分析其癥狀與指標(biāo)，同時(shí)還能夠向虛擬病人提出有關(guān)病情的問題，綜合考慮多方面因素來得出診斷結(jié)果，制定針對性的治療方案。之后用計(jì)算機(jī)來分析判斷其診療方案是否合理，并告訴學(xué)生該類病癥的診斷要點(diǎn)，讓學(xué)生掌握關(guān)鍵的注意事項(xiàng)與最優(yōu)治療辦法。通過于此，教學(xué)時(shí)間能夠得到大幅度地縮減，從而達(dá)到提升教學(xué)效率的目的。（三）計(jì)算機(jī)仿真在藥物合成教學(xué)中的應(yīng)用。進(jìn)行藥物合成教學(xué)時(shí)，也可以采用虛擬及仿真的方法，從試劑庫內(nèi)把需要用到的試劑取出來，讓學(xué)生對其實(shí)施虛擬稱量等一系列操作。之后引導(dǎo)學(xué)生按照適當(dāng)?shù)谋壤龑⑵浜蛣e的試劑融合并發(fā)生反應(yīng)，仔細(xì)觀察其化學(xué)變化情況，最終得到所需的產(chǎn)物。接著再對該產(chǎn)物實(shí)施模擬動物或人體實(shí)驗(yàn)，證明其具備較強(qiáng)的實(shí)用性，且檢驗(yàn)其毒性、安全性與可靠性。（四）在生理學(xué)、病理學(xué)和藥理學(xué)中的應(yīng)用。不論是生理學(xué)、病理學(xué)還是藥理學(xué)，均屬于機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)的范疇，而采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對動物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，能夠節(jié)約一筆可觀的實(shí)驗(yàn)成本，并可讓學(xué)生高效完成實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)，對所學(xué)理論知識進(jìn)行檢驗(yàn)。妥善運(yùn)用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠真實(shí)地模擬并重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場的種種狀態(tài)，比如動物血壓、血容量、呼吸頻率和強(qiáng)度等。尤其是針對一部分抽象的、很難以常規(guī)實(shí)驗(yàn)來說明或驗(yàn)證的醫(yī)學(xué)概念，就可利用仿真模擬手段，對其進(jìn)行清楚的描述，將其生動地呈現(xiàn)出來。例如細(xì)胞變形運(yùn)動狀態(tài)、生物電傳遞過程、腎臟的過濾與再吸收、氧氣在體內(nèi)的變化情況等。這樣便顯得直觀而形象，便于學(xué)生理解和掌握。

三、結(jié)束語

將高校醫(yī)學(xué)教學(xué)同計(jì)算機(jī)仿真充分結(jié)合起來，具有十分顯著的作用。對此就需要從實(shí)際出發(fā)，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在人體解剖學(xué)、內(nèi)科臨床教學(xué)、藥物合成學(xué)以及其他各醫(yī)學(xué)課程中的運(yùn)用，為學(xué)生打造理想的實(shí)踐環(huán)境，從根本上改善教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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作者:孫龍?jiān)?邱雪峰 單位:張家口學(xué)院