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计算机辅助考核系统在《医用物理学》实验教学中的研究

首席医学网      2010年12月29日 12:10:15 Wednesday  
 
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作者:刘春华 李 丹 董建鑫    作者单位:(首都医科大学燕京医学院 北京101300)

【摘要】  针对医学院校的物理学实验的特点,以及传统的实验课不能及时给出反馈结果等问题,提出基于计算机辅助技术的实验考核评价系统,希望借此研究能够使学生在较短的时间内,通过自我评判验证实验结果正确与否,并能够在本堂实验课及时发现和纠正,从而最大的发挥实验教学的作用。

【关键词】  医用物理学; 计算机辅助; 考核系统; 实验教学

  1 研究的背景及意义

  实验教学是自然科学课程教学中最常用的方法,它能使抽象的科学概念和潜藏的物质运动变化规律直观地展示出来,变抽象为直观,变深奥为浅显,便于学生理解和记忆。实验结果则是对整个实验的一个总结,因此应该对实验研究的问题做出明确的解答。实验结果反馈的过程对于学生的实验研究是非常重要的一个环节,特别是全面实施学分制对实验课的改革提出更高的要求,加强对医学院校基础课程《医用物理学》实验课考核方法的研究迫在眉睫。

  《医用物理学》是一门以实验为基础的自然科学,实验教学是它的基础,是医学院校对学生进行科学实验基本训练的必修课程。物理实验课的内容是学生在实验课上将课堂的理论知识通过动手操作转化到实际应用当中。过去传统的实验课考核是通过纸质的实验报告的形式给出的,实验结果对错只有通过教师课下的评判才能知道,不能即时的给出反馈意见,学生不能在课堂上知道结果的对错,并及时修改。通过本课题的研究希望能够使学生在较短的时间内,知道自己的实验结果是否合格。如果出现错误也能够在本堂实验课及时发现和及时纠正,从而最大的发挥实验教学的作用。

  随着信息技术和计算机的发展,现在的物理实验室已经配置了计算机等多媒体设施。计算机辅助实验考核系统就是针对目前实验教学模式中存在的问题而设计和开发出来的,主要用于学生平时的实验课当中,使学生在实验操作的过程中实时检查自己的操作结果,以达到互动学习的效果。

  2 考核系统的建立思路

  《医用物理学》作为医学院校医学生的一门重要的基础课,无论是在校学习各专业学科,还是将来参加工作都是非常重要的。因此,在考核系统的设计上不仅要突出物理实验的考核,还要适当的结合医学院校的特色,以增强学生运用物理学的知识解决实际医学问题的能力。本系统的目的是利用计算机建立适合医学院校的一套学生实验课自我评判系统,实现互动式教学。

  2.1 实验考核系统的需求:

  系统应满足以下基本要求:系统的安全性,保证用户的合法登录与使用;系统友好的人机界面,操作简单、运行稳定,方便实验内容的添加,更改、删除等;功能全面性,学生可执行实验报告查询、实验预习、实验课表查询、答疑互动等操作。并可以根据课堂内容选择相应的物理实验,通过输入测量数据和系统的正确结果进行比对,得出反馈结果。教师还可以实现实验数据采集、处理、查询、存储等。

  2.2 考核系统结构设计

  根据系统的基本要求,该系统主要包含以下模块:系统基础模块:包括注册、登录、信息修改、在线帮助等;系统管理模块:实验数据的修改、添加、删除、实验数据采集、处理、存储、查询;实验预习模块:包括实验目的,实验要求,仪器熟悉等;实验排课模块:实验课程安排计划,分组情况等;实验成绩生成模块:通过实验数据的输入,和系统内部正确数据的比对核对实验数据的正确与否,以便及时修改实验数据;师生互动模块:学生对此次实验的意见等。

  2.3 开发工具

  在Windows平台上,利用计算机编程技术(VFP、SQL语言等)、计算机数据库技术等实现考核系统的制作。

  3 开发过程

  3.1 系统结构设计系统结构设计图:

  系统主界面:

  3.2 系统模块介绍

  3.2.1 开始界面

  为了系统的安全性,在此界面利用VFP的独立表单功能,设置了用户名登录和密码录入功能,只有输入正确的用户名和密码才可以登录主界面进行实验项目的选择。

  &&登录代码if thisform.text1.value="…" .and. thisform.text2.value="…"do form ……else =messagebox("输入的密码或用户名错误,请输入正确的密码")returnendif

  3.2.2 实验数据模块

  此模块是该系统的核心部分,选择实验数据菜单单击实验数据录入,输入此次实验的实验数据,系统进行自动计算并和标准结果进行比对,给出实验数据的结果。

  在此模块中教师会根据具体的实验内容预先输入正确的实验数据,包括中间数据和最终结果,这些数据将作为学生实验数据的标准。当学生输入自己的测量数据时,系统会自动和标准答案进行对比,对比的过程允许合理误差的存在,最后通过自动计算程序给出学生自己的实验结果,此结果也会和标准答案进行对比,并给出误差的大小。

  3.2.3 实验教学安排模块和实验预习模块

  此模块中存储着所有实验的教学进度和预习报告。同学们可以根据要做的实验内容进行选择和下载,并通过打印机打印出来,以便在课下进行实验预习。

  3.2.4 实验成绩模块

  此模块中存储着每位同学每次实验的成绩,此成绩将会作为平时成绩计入最后的期末总评,同学们可通过自己的用户名和密码进行查询,随时了解自己的学习状态。

  4 应用的意义

  在教学过程中实验课是对学生进行科学实验基本训练的必修课,是大学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端,是培养与提高学生实验基本素质、确立正确的科学思想和科学方法课程。它也是培养学生创新意识和创新能力,引导学生确立正确科学思想和科学方法,提高学生科学素质的重要基础。

  实验的本身是通过实验现象的观察、分析和对物理量的测量等内容,学习物理实验知识来加深对物理学原理的理解。运用计算机创建的该套实验评判模式,当实验完成后学生可通过计算机对其结果进行评判,即时就可知道结果。通过计算机的评判也可找出不足,以达到实验的目的,并提高学生的实验积极性,使学生们在上实验课就会本着严肃认真一丝不苟的态度,认真对待每一堂课,提高基础实验技能和处理数据的能力,有利于发展学生的认知技能。

【参考文献】
   1 周永恒.Visual Foxpro基础教程.第3版.北京:高等教育出版社,2006.

  2 李鼎.Visual Foxpro 3.0命令手册.北京:清华大学出版社,1997.

  3 胡新民.医学物理学.第6版.人民卫生出版社,2004.

  4 首都医科大学生物医学工程学院物理教研室.物理实验,2007.

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