權(quán)春梅,周光姣,丁瑞蘋,曹 帥
(1.亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 亳州 236800;2.亳州學(xué)院,安徽 亳州 236800)
亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)院目前有中藥、藥學(xué)、藥品質(zhì)量安全、藥品生產(chǎn)技術(shù)等藥學(xué)類專業(yè),在這些藥學(xué)類專業(yè)的教學(xué)過程中,《儀器分析》和《藥品質(zhì)量檢測技術(shù)》這兩門課程是學(xué)生必須學(xué)習(xí)的專業(yè)核心課程,對培養(yǎng)學(xué)生的藥品質(zhì)量檢測技能將起到關(guān)鍵的作用。
《儀器分析》是藥學(xué)類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,通過該課程的學(xué)習(xí)主要讓學(xué)生掌握在藥品質(zhì)量分析檢驗中常用的一些儀器的結(jié)構(gòu)、原理、使用及分析方法和技術(shù),該課程在培養(yǎng)學(xué)生動手能力、實驗技術(shù)及科學(xué)素養(yǎng)方面起著非常重要的作用;而《藥品質(zhì)量檢測技術(shù)》主要學(xué)習(xí)與藥物及其制劑質(zhì)量標準相關(guān)的基本內(nèi)容、質(zhì)量標準的特點及質(zhì)量控制方法以及最新分析測試技術(shù)。通過這兩門專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握藥品質(zhì)量檢測的基本知識和操作技能。在這兩門課的教學(xué)尤其是實驗教學(xué)中,筆者總結(jié)了如下的問題:
《儀器分析》課程是一門綜合學(xué)科,內(nèi)容涉及物理、化學(xué)及計算機技術(shù)等,內(nèi)容較為復(fù)雜、抽象、枯燥,然而我校學(xué)生的物理、化學(xué)基礎(chǔ)知識較為薄弱,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感覺較難理解和掌握,因此學(xué)生的學(xué)習(xí)效果不是特別理想。目前,該課程的教學(xué)采用的是理論教學(xué)和實驗教學(xué)相結(jié)合的方式進行。實驗教學(xué)是《儀器分析》課程教學(xué)活動中重要的一環(huán),而《儀器分析》課程又是《藥品質(zhì)量檢測技術(shù)》的基礎(chǔ),這兩門課在實驗過程中存在的問題突出表現(xiàn)在:
近年來,學(xué)生人數(shù)的增多使得實驗場地擁擠,人均儀器臺套數(shù)下降,以亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)院為例,根據(jù)筆者每學(xué)期帶儀器分析實驗的情況來分析,紫外-可見分光光度計大約是平均每4人一臺,高效液相色譜儀大約是每6人一臺,而原子吸收分光光度計及氣相色譜儀大約每10人一臺,因此,儀器臺數(shù)與學(xué)生人數(shù)之間的矛盾非常突出,可能很難達到預(yù)期的實驗教學(xué)效果。另外,大多數(shù)儀器價格比較昂貴,實驗耗材的消耗量也比較大,雖然學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)非常支持學(xué)生實驗的開展和實驗經(jīng)費的投入,但是要真正滿足實驗設(shè)備的不斷更新和實驗內(nèi)容的全部開設(shè)仍然還有一定的難度,因此,造成一些實驗內(nèi)容只能教師講授大部分學(xué)生觀摩的現(xiàn)象出現(xiàn),不利于提高學(xué)生的實驗積極性。
在現(xiàn)實實驗中用到的儀器基本都是封閉的,儀器的很多部件無法拆開給學(xué)生看,因此,學(xué)生無法真正理解和掌握儀器的原理、構(gòu)造及過程,這仍然不利于學(xué)生加深對抽象的理論知識的理解和學(xué)習(xí)。除此之外,實驗中的安全問題也是造成很多實驗無法開展的原因。
這兩門課程中的大多實驗都需要對藥品進行預(yù)處理,并且有的儀器由于實驗操作要求較高、操作步驟繁瑣(比如高效液相色譜儀),所以對于大多數(shù)實驗,兩個課時的時長學(xué)生根本無法完成,這不僅不利于教學(xué)效果的實現(xiàn),有時也會給班級其他課程的安排帶來不便。
所謂虛擬仿真教學(xué)就是利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)和信息技術(shù),在計算機上建立起一套反應(yīng)性與真實分析儀器完全相同的虛擬分析系統(tǒng)進行教學(xué)[1-2]。學(xué)生直接在計算機上通過仿真軟件了解相關(guān)儀器的結(jié)構(gòu)、原理,還可以進行具體的實驗?zāi)M操作,從而掌握了不同儀器的使用方法以及藥物分析檢測的過程。
分析儀器虛擬仿真教學(xué)結(jié)合現(xiàn)實實驗室,可以在很大程度解決實驗儀器設(shè)備臺套數(shù)少的問題,并且學(xué)生不必擔心損壞儀器和存在安全隱患[3],從而可以大膽進行實驗練習(xí),這樣有利于充分調(diào)動學(xué)生的實驗積極性。另外,虛擬仿真軟件通常還帶有形象且?guī)в袆赢嫾耙繇懶Ч?,因此,采用虛擬的實驗教學(xué)也有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
在虛擬仿真軟件的開發(fā)與選擇上,應(yīng)在每個教學(xué)模塊都實驗儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理及使用流程的介紹和練習(xí),因此,學(xué)生通過學(xué)習(xí)和練習(xí)可以加深對儀器的結(jié)構(gòu)、原理的認識,有助于加深對理論知識的認識,對抽象的理論知識的學(xué)習(xí)進行了一次加深和彌補;同時,可以緩解實驗教學(xué)與理論教學(xué)的不同步性,對傳統(tǒng)實驗教學(xué)進行有效的補充,可強化實驗操作技能,使相關(guān)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平得到穩(wěn)步提高。
虛擬仿真教學(xué)只需要建成一個虛擬仿真實驗室,安裝電腦及相關(guān)軟件即可進行教學(xué),這就節(jié)省了購買價格昂貴的實驗設(shè)備和實驗耗材這部分經(jīng)費,而且可以滿足學(xué)生的反復(fù)教學(xué)和練習(xí),同時綠色化的虛擬實驗室可以開設(shè)一些因污染或者安全問題而不易實施的實驗,是創(chuàng)建綠色、環(huán)保、節(jié)能實驗室的一種有效方式,也是實際實驗教學(xué)的有力補充。
目前,高職分析檢驗類的比賽每年都舉行,儀器分析仿真軟件的操作是比賽的其中一部分內(nèi)容,因此,仿真實驗的開展,有利于學(xué)生參加各種儀器分析或者分析檢驗的各種比賽,提高學(xué)生的競爭力,達到以賽促學(xué)的目的。
因此,融入分析儀器虛擬仿的實驗教學(xué),對提高這兩門課程的教學(xué)質(zhì)量勢必產(chǎn)生重要影響。
在開發(fā)仿真虛擬軟件時,既要有介紹儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、原理及流程的內(nèi)容,也要有體現(xiàn)儀器操作使用、分析案例的內(nèi)容,這樣既可以加深學(xué)生對課堂理論知識的理解,又可以增強學(xué)生對于實際案例的分析及儀器操作技能的掌握。
鑒于藥學(xué)院目前的專業(yè)設(shè)置中既有中藥學(xué)專業(yè)也有藥學(xué)專業(yè),因此,為了提高該虛擬仿真實驗室的利用率,更大的發(fā)揮其作用,更廣泛的為學(xué)生服務(wù),在虛擬仿真軟件內(nèi)容的設(shè)置上,特別是在分析案例的選取上應(yīng)既有中藥方面的內(nèi)容,也要有化藥(西藥)方面的內(nèi)容。
在創(chuàng)建大型分析儀器虛擬仿真實驗室時,應(yīng)考慮設(shè)計在移動客戶端進行操作的虛擬實驗軟件,如平板電腦、手機等[4],這樣學(xué)生就可以實現(xiàn)交互式的移動實驗。 目前,有些大學(xué)將實驗設(shè)計成娛樂游戲,學(xué)生通過游戲來完成一系列的實驗內(nèi)容,學(xué)生在進行游戲的同時能夠儀器的原理與操作方法。 另外,高校在創(chuàng)建該實驗室時,應(yīng)充分了解學(xué)生的需求與想法,適當?shù)淖寣W(xué)生參與其中,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,也使該仿真實驗室能更好的為學(xué)生服務(wù)[5]。
虛擬仿真實驗室的管理與普通實驗室的管理在方法、內(nèi)容和手段等方面會存在差異,因此,為了保證該實驗室建成后能正常、高效的為學(xué)生服務(wù),就必須建立起相應(yīng)的規(guī)章制度及管理措施,同時,教師在實驗室的創(chuàng)建、軟件的開發(fā)與學(xué)習(xí)、實驗室的管理等方面都投入了一定的時間和精力,因此,學(xué)校要建立與之相匹配的獎勵機制,激發(fā)教師的工作熱情。
綜上所述,在有藥學(xué)類專業(yè)的高校中創(chuàng)建大型分析儀器虛擬仿真實驗室是非常有必要的,該實驗室在教學(xué)及培養(yǎng)學(xué)生分析檢驗技能方面有著重要作用,在高校中有廣闊的發(fā)展前景。