劉睿 焦新怡 劉巖 于洋 李正

[摘 要]隨著科技的迅速發(fā)展和數(shù)字化產品的日益普及，“互聯(lián)網+教育”模式使學習領域、知識范圍以及學習方式均發(fā)生明顯的改變，學生們更習慣并擅長使用數(shù)碼產品進行生活和學習。文章提出基于虛擬仿真技術的中藥制藥實驗教學模式的改革思路及舉措，以中藥炮制實驗教學為例，開創(chuàng)新的實驗教學模式，適應新時代實驗教學改革發(fā)展的需要。

[關鍵詞]虛擬仿真技術;中藥制藥實驗;教學模式改革

[基金項目]該文系2018年度國家虛擬仿真實驗教學項目“現(xiàn)代中藥制藥過程虛擬仿真實驗項目”

[作者簡介]劉 睿（1980—），女，天津人，博士，天津中醫(yī)藥大學中藥制藥工程學院藥事管理教研室主任，主要從事中藥制劑研究;李 正（1976—），男，浙江杭州人，博士，天津中醫(yī)藥大學中藥制藥工程學院院長（通信作者），主要從事中藥智能制藥研究。

[中圖分類號] G434[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）27-0389-02[收稿日期] 2019-11-01

一、虛擬仿真技術簡介

虛擬仿真（Virtual Reality， VR）以計算機軟件及硬件為基礎，利用多種技術手段創(chuàng)建而成，是對已知或未知世界的仿真，用戶可借助感覺器官等多種傳感通道與虛擬世界進行自然的交互[1]。其互動性與逼真性給用戶創(chuàng)建了實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界。虛擬仿真可以創(chuàng)建各種形式的實驗教學場景，供學生完成多種類型的實驗，達到優(yōu)化實驗教學環(huán)境、充實實驗教學內容、提高實驗教學質量的目的。

二、中藥制藥實驗教學現(xiàn)狀及存在的不足

中藥炮制實驗是中藥制藥實驗教學的重要組成部分，其教學目的就是要讓學生掌握中藥炮制的基本理論和操作技能，注重理論與實踐結合。然而，目前中藥炮制學實驗教學的現(xiàn)狀如下[2]：

1.中藥炮制實驗教學課時較少，不能滿足炮制作為制藥技術需要大量實踐的要求。此外，在實驗教學中，以教師為主，借助PPT講述操作步驟、操作規(guī)范，然后做操作示范，學生再模仿驗證實驗結果。該教學方式忽略了學生在學習中的主體地位，導致實驗中積極性不高、參與度低，難以激發(fā)學習興趣。

2.實驗存在安全隱患、耗時久，實驗教學內容有限。從古至今中藥炮制技術內容豐富，但在有限的實驗課時內，只能學到一些基本操作方法和技能，因而會阻滯學生拓寬視野、豐富專業(yè)知識。另外，對于一些有毒藥材或耗時較長的藥材的炮制，傳統(tǒng)的實驗室受場地、時間的限制，不利于學生掌握藥物炮制的實驗操作技能。

隨著中醫(yī)藥高等教育的快速發(fā)展，高校只有運用計算機信息技術，開展實驗教學模式改革，才能適應現(xiàn)代化、高質量、高標準發(fā)展的需要。

三、基于虛擬仿真技術的中藥制藥實驗教學特點

中藥炮制學采用虛擬仿真實驗教學，能夠在通過計算機技術創(chuàng)建的虛擬環(huán)境中切實參與中藥炮制過程，增強學生的學習興趣及自主操作能力，提升教學質量。在實驗教學中，采用不同形式的虛擬仿真技術，模擬真實的實驗環(huán)境，在虛擬的實驗環(huán)境中對虛擬或仿真的實驗器具、樣本進行虛擬狀態(tài)操作，得到一種接近真實的參與感受，達到提高實踐操作技能、提升教學質量的目的[3]。與傳統(tǒng)實驗教學模式相比，虛擬仿真實驗教學模式主要優(yōu)勢如下：

1.實驗過程更加安全。虛擬仿真技術創(chuàng)建的實驗環(huán)境，可以在一定程度上有效地避免傳統(tǒng)實驗室的安全隱患。在開展蒸餾操作時，操作不當會引發(fā)易燃易爆品的化學性爆炸，會嚴重威脅學生安全。建立虛擬仿真的實驗環(huán)境，提供逼真的實驗操作感受和樂趣，熟悉實驗操作流程;安全的實驗環(huán)境，可以進行多種實驗操作，豐富教學內容[4]。

2.突破時間和空間的局限。虛擬仿真實驗從各個角度詳細、直觀地展示炮制技術的實驗過程。學生通過置身于虛擬的實驗環(huán)境，模擬真實的操作過程，不受實驗時間、材料、空間等因素的限制，對于各種傳統(tǒng)或現(xiàn)代化中藥炮制實驗操作技術進行全面掌握。例如毒性藥材附子的炮制以及耗時較長的六神曲制備實驗，可以運用虛擬仿真開展實驗。學生在虛擬環(huán)境中通過提示首先選擇炮制藥物;期間有能源和材料供選擇使用，并且有提示彈框，指導如何鑒別、篩選、炮制藥物，每個藥物每道工序的完成都會有百分比進度條顯示，達到百分之百即為完成，學生可將炮制完成的藥物成品收納進入相應的藥柜中，點擊藥柜存放同時會有提示彈框標明該藥物的炮制前后的功效主治，這些操作步驟學生都可獨立有效地完成，有助于提高動手操作能力，縮短實驗時間。

四、中藥制藥虛擬仿真實驗教學模式的構建

2018年，教育部決定開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作，深化信息技術與教育教學深度融合。同年，我校中藥制藥工程學院成功申報現(xiàn)代中藥制藥過程虛擬仿真實驗項目。依托于項目的支持，中藥炮制學虛擬仿真實驗教學模式構建如下：

1.VR虛擬實驗室建設。對現(xiàn)有房屋進行裝修改造，購買大屏幕顯示器及頭戴式VR設備以及對場景、動作、特效進行設計，使學生產生互動的體驗感受，擴大與虛擬世界的信息交流。開發(fā)闖關形式的中藥炮制實驗，學生可完全沉浸在虛擬的實驗環(huán)境中，利用虛擬實驗臺自己動手調節(jié)實驗儀器設備，按流程提示完成各個關卡。在此期間，學生可獲得免費能量、材料有限，因此炮制過程中學生需通過完成任務來獲得能源或材料，例如每日簽到、瀏覽一分鐘中藥炮制小科普、中藥知識趣味答題等。學生通過自主設計、學習中藥炮制實驗的操作方法，獨立完成操作步驟。VR虛擬實驗室采用生動形象的方式，能提高學生的學習興趣。

2.師生共享資源庫的建設。教師和學生建設共享中藥炮制學課程的知識點、實驗做法課件、典型炮制實驗案例知識信息庫，并著重凸顯資源庫的專業(yè)特色。教師、學生都可進入資源庫網頁終端分享思想、表達觀點、提出疑問等，方便師生隨時隨地交流探討，促進學生主觀能動性的發(fā)揮。教師需適當給出引導方向，滿足現(xiàn)代實驗教學以學生為主體的要求。

五、虛擬仿真技術對中藥制藥實驗教學改革意義

1.提升學生的實踐創(chuàng)新能力。中藥炮制虛擬仿真實驗教學利用計算機信息技術打破傳統(tǒng)實驗室時空的局限性，創(chuàng)建高度逼真的虛擬實驗環(huán)境，為學生提供更好的臨場感，在虛擬的實驗環(huán)境中接近真實地完成實驗操作。通過簡單新穎的實驗教學模式，增強學習積極性，有效地練習并提高操作水平;提供更深刻的現(xiàn)實感，增強學生的理性認識，彌補書本或平面資料在三維空間中的認知缺陷。整個畫面逼真，能激發(fā)學生想象力與創(chuàng)造力。

2.豐富實驗教學內容與質量，加快實驗室現(xiàn)代化建設。目前中藥炮制學實驗課時有限，只能讓學生掌握一些基本的炮制實驗操作方法和技能。然而，中藥炮制技術的內容是極其豐富的，既有傳統(tǒng)的、獨特的一些炮制技術，還有現(xiàn)代先進的炮制技術。虛擬仿真技術的引用，擴大了實驗教學范圍，豐富了實驗教學內容。學生可以在虛擬的實驗環(huán)境中學習、掌握更多中藥炮制技術，還可加深對實驗的理解和記憶。同時，共享資源庫的建設，方便師生交流思想、探討實驗細節(jié)。啟發(fā)式教學提升教學質量，開創(chuàng)實驗教學的新模式，順應中醫(yī)藥信息教育的發(fā)展潮流。

六、結語

隨著計算機網絡的快速發(fā)展，中醫(yī)藥院校教育技術的信息化建設越來越先進和完善。我校中藥制藥實驗教學順應醫(yī)學實驗教育信息化的發(fā)展趨勢，融入虛擬仿真技術，創(chuàng)建高度逼真的虛擬實驗室，在很大程度上補充、實現(xiàn)傳統(tǒng)實驗室無法完成的教學功能，豐富實驗教學內容，提高中藥制藥實驗教學質量，培養(yǎng)更多實踐創(chuàng)新型中藥制藥專業(yè)人才，以適應現(xiàn)代社會與制藥行業(yè)的需求。

參考文獻

[1]李磊.虛擬仿真實驗教學的必要性、存在問題及其可持續(xù)發(fā)展機制[J].湖北開放職業(yè)學院學報，2019，32（07）：151-153.

[2]陳烽，祖冰疇，卓海燕.中醫(yī)高等院校教育管理信息化初探[J].中國教育技術裝備，2016（12）：48-49.

[3]劉立，李思，潘文嘉，張大威，趙文昌.中藥炮制學實驗教學改革思路和方法探索[J].中國中醫(yī)藥現(xiàn)代遠程教育，2018，16（12）： 7-9.

[4]劉潤南，楊潔，石繼連，周逸群，周晉，李雨潔，賀福元，劉平安. 中藥學專業(yè)《中藥炮制學》課程教學改革與實踐[J].廣東化工，2019，46（15）：224+223.