魏曉鵬 楊金榮 許煜靜

[摘 要] 在高等教育教學(xué)領(lǐng)域，開展虛擬仿真實驗教學(xué)是教育教學(xué)信息化的重要表現(xiàn)之一，其具體應(yīng)用已日益廣泛。該文致力于發(fā)現(xiàn)藥學(xué)傳統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的問題，對實驗教學(xué)課程的教學(xué)改革與實踐進(jìn)行探究，闡述了虛擬仿真技術(shù)在該文作者所在學(xué)校藥學(xué)專業(yè)本科實驗教學(xué)中的成功應(yīng)用，以及將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等教育教學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢和必要性。

[關(guān)鍵詞] 虛擬仿真;藥學(xué);實驗教學(xué)

[基金項目] 2018年度天津醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院教改重點項目（2018071）

[作者簡介] 魏曉鵬（1991—），男，甘肅人，碩士，天津醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院實驗教學(xué)中心助理實驗師，主要從事實驗教學(xué)與管理研究;

楊金榮（1965—），男，天津人，天津醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院實驗教學(xué)中心高級實驗師（通信作者），主要從事藥劑學(xué)、實驗教學(xué)與管理研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）23-0186-02? ? [收稿日期] 2019-11-06

藥學(xué)作為醫(yī)學(xué)和化學(xué)的交叉學(xué)科，是一門應(yīng)用性、實踐性非常強的學(xué)科。高校藥學(xué)專業(yè)旨在培養(yǎng)能夠在藥品生產(chǎn)、藥品研發(fā)、藥品質(zhì)量控制、藥品流通、藥品使用等領(lǐng)域具備應(yīng)用能力、創(chuàng)造精神的人才。藥學(xué)實驗教學(xué)在人才培養(yǎng)的各個階段發(fā)揮著舉足輕重的作用，但是藥學(xué)實驗教學(xué)在具體實施過程中存在著很多難易克服的實際問題與困難。將虛擬仿真技術(shù)引入藥學(xué)實驗教學(xué)中，虛實結(jié)合的授課方式很大程度上克服了傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的缺點與不足，提高了教學(xué)效率。

一、傳統(tǒng)藥學(xué)實驗教學(xué)存在的問題及應(yīng)用虛擬仿真實驗教學(xué)的必要性

現(xiàn)有的藥學(xué)實驗教學(xué)模式，僅僅要求學(xué)生按照實驗講義中的實驗?zāi)康?、實驗方法、實驗步驟、實驗結(jié)果、實驗討論等項內(nèi)容按部就班的進(jìn)行，一些涉及到危險化學(xué)品操作、大型精密儀器設(shè)備分析、周期較長的藥物臨床研究或者涉及真正生產(chǎn)實踐操作的實驗直接被取締或由老師演示完成，學(xué)生只能觀摩學(xué)習(xí)，不能親自上手操作。如此，實驗教學(xué)很難與真正的藥品實際生產(chǎn)及研發(fā)結(jié)合起來，同時也脫離了生產(chǎn)研發(fā)實踐中很多先進(jìn)的技術(shù)與應(yīng)運，而且實驗結(jié)束后學(xué)生對于專業(yè)課的理解并不深刻、系統(tǒng)，總是停留在理論知識層面和支離破碎的實驗畫面中。這樣的基本現(xiàn)狀與藥學(xué)專業(yè)培養(yǎng)人才的宗旨相差甚遠(yuǎn)。

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到實驗教學(xué)課程改革與實踐中已成為一種新趨勢。梁啟超（？？？譚妙娟）[1]等將虛擬仿真實驗引入到天然藥物化學(xué)實驗教學(xué)中，輔助常規(guī)實驗教學(xué)，將一些涉及有毒有害危險化學(xué)品的實驗或因大型精密儀器體積龐大、價格昂貴而無法開展的實驗內(nèi)容做成了接近真實環(huán)境的虛擬場景，解決了真實實驗存在的局限性。劉寧[2]等將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于“儀器分析實驗”教學(xué)中，緩解了教學(xué)儀器不足造成的矛盾，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的實驗動手能力，同時也促進(jìn)了實驗教師自身素質(zhì)的提高。受限于我國《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（GMP）等法規(guī)規(guī)定，醫(yī)藥企業(yè)無法承擔(dān)規(guī)?；默F(xiàn)場實踐教學(xué)，而在GMP的強制推行下，用人單位希望藥學(xué)畢業(yè)生掌握更多GMP環(huán)境下的實踐操作和專業(yè)知識，但是這部分內(nèi)容在課堂教學(xué)和實驗教學(xué)中無法深入學(xué)習(xí)。為此，很多醫(yī)藥企業(yè)、專業(yè)醫(yī)藥設(shè)計單位、高等院校聯(lián)合軟件公司開發(fā)了藥學(xué)類虛擬仿真實訓(xùn)平臺，充分發(fā)揮了虛擬的空間想象力，將生產(chǎn)真實流程、真實場景與教學(xué)需求有機的融合，打破了現(xiàn)實局限性，為學(xué)生在虛擬生產(chǎn)場景中無限制地開展學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件[3-4]。在藥學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)意義重大，其成功案例也遠(yuǎn)不止這些。

二、虛擬仿真技術(shù)在藥學(xué)實驗教學(xué)中的優(yōu)勢

1.“虛實結(jié)合”優(yōu)勢突出。虛擬仿真技術(shù)依托于虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象的新型教學(xué)方式。虛擬操作是真實實驗的仿真模擬系統(tǒng)，逼真地還原了實驗場景[5-6]。

2.方式多樣，提升效果。此外，在網(wǎng)上自主地開展實驗的預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)工作和一系列由于條件限制實驗室無法向?qū)W生提供的實驗操作，通過“拓展式”“自主設(shè)計式”“互動式”和“啟發(fā)式”等多種教學(xué)方法的應(yīng)用，可以拓展知識的深度和廣度、延伸虛擬實驗內(nèi)容的時間和空間。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐能力。指導(dǎo)學(xué)生通過操作虛擬仿真軟件，對實驗原理、3D場景、實驗內(nèi)容進(jìn)行針對性學(xué)習(xí)，并通過對仿真軟件的沉浸式體驗操作，互動式練習(xí)，加深理解所學(xué)知識。目的是讓通過新的技術(shù)手段，提高學(xué)生的操作體驗，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的同時可以對理論知識進(jìn)行有效的補充，提高教學(xué)效果。

三、虛擬仿真技術(shù)在本校藥學(xué)實驗教學(xué)中的成功應(yīng)用

1.實驗前預(yù)習(xí)。學(xué)生實驗前預(yù)習(xí)是開展實驗不可或缺的一部分，以往學(xué)生對實驗內(nèi)容的預(yù)習(xí)僅僅是將本次實驗的實驗講義走馬觀花地進(jìn)行瀏覽，或是“不走心”式的摘抄，在真正進(jìn)入實驗室實際做實驗時處于一種“蒙圈”的狀態(tài)，對于本次實驗的目的、原理、內(nèi)容、流程、細(xì)節(jié)，腦海里沒有一個清晰的思路。“虛實結(jié)合”的新型實驗教學(xué)模式要求學(xué)生在實驗前對本次實驗的各項內(nèi)容做系統(tǒng)的預(yù)習(xí)，在自主預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)的同時，虛擬仿真實驗室面向?qū)W生開放，學(xué)生可以在約定的時間里進(jìn)入虛擬仿真實驗室進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容主要包括虛擬仿真軟件操作練習(xí)、實驗方法的自我設(shè)計、實驗課程內(nèi)容相關(guān)知識點“闖關(guān)練習(xí)”，以及實驗基本操作的練習(xí)，此學(xué)習(xí)過程旨在讓學(xué)生對此次實驗的各項內(nèi)容與實驗基本操作有一個相對清晰的認(rèn)識和理解。

2.仿真教學(xué)。不同于傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的是，在學(xué)生在進(jìn)入實驗室實際操作前先進(jìn)入虛擬仿真實驗室仿真練習(xí)，老師對于本次的實驗的相關(guān)教學(xué)和實驗內(nèi)容進(jìn)行仿真教學(xué)，在教學(xué)過程中，結(jié)合虛擬仿真實驗軟件操作的演練，將實驗過程中應(yīng)當(dāng)注意的細(xì)節(jié)進(jìn)行強調(diào)。

3.實驗教學(xué)。在完成虛擬仿真實驗后，學(xué)生快速進(jìn)入實驗室，對本次實驗的具體內(nèi)容進(jìn)行實際操作，對于實驗條件能夠滿足學(xué)生實驗需求的實驗內(nèi)容，要求每一個學(xué)生實際動手操作。對于一些受實驗條件限制，只能通過老師演示的完成的實驗項目，因為有前面的仿真教學(xué)，所以在這一環(huán)節(jié)，老師在演示過程中可以對前面的仿真教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行查缺補漏。學(xué)生在前期學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上帶著問題與疑惑在實際實驗環(huán)境中向老師提問，整個互動教學(xué)過程能夠讓學(xué)生不再是一味聽取、記憶，而是作為主體積極參與到實驗教學(xué)中。

4.實驗反饋。實驗結(jié)束后，學(xué)生對于本次實驗的內(nèi)容以實驗報告的形式書寫記錄，老師對于學(xué)生提交的實驗報告予以評分評價。此外，仿真實驗室在實驗結(jié)束后仍然對學(xué)生開放。由于實驗條件的限制，有些學(xué)生在實際實驗中未能親自上手操作，或者參與度不高，所以想在實際實驗結(jié)束后再次進(jìn)入虛擬仿真實驗室學(xué)習(xí)。

四、結(jié)語

虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于藥學(xué)實驗教學(xué)優(yōu)勢明顯，“虛—實—虛”的創(chuàng)新完整實驗教學(xué)模式取得了良好的效果反饋，獲得了學(xué)生的肯定。藥學(xué)專業(yè)要培養(yǎng)實用創(chuàng)新型人才，實驗教學(xué)的作用不可忽視，受益于信息技術(shù)的飛速發(fā)展，將虛擬仿真應(yīng)用于藥學(xué)實驗教學(xué)，能夠在繼承傳統(tǒng)實驗教學(xué)的精華的基礎(chǔ)上，克服傳統(tǒng)實驗教學(xué)在學(xué)科發(fā)展、人才培養(yǎng)目標(biāo)、實驗教學(xué)條件等要求中顯示出的不足。

參考文獻(xiàn)

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Application of Virtual Simulation Technology in the Teaching Reform of Experimental Teaching of Pharmacy

WEI Xiao-peng，YANG Jin-rong，XU Yu-jing

（Experimental Teaching Center of Pharmacy，Tianjin Medical University，Tianjin 300070，China）

Abstract：Nowadays，the virtual simulation technology has been widely used in the field of higher education.Carrying out virtual simulation experimental teaching is one of the important performances in informationization of education and its specific application has become increasingly widespread.Teaching reform and practice of experimental teaching are discussed and the successful application of virtual simulation technology in the undergraduate of pharmacy at experimental teaching in our university is expounded.

Key words：virtual simulation;pharmacy;experimental teaching