多媒體仿真在課程教學(xué)中的應(yīng)用與探究

齊百雙 黃智剛 劉麗

摘 要： 只有正確運(yùn)用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，才能做到在教學(xué)活動中以“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”，解決課堂和實(shí)踐教學(xué)中存在的問題。本文從觀念技術(shù)的角度探究多媒體虛擬仿真在《制藥工藝學(xué)》課程教學(xué)中的應(yīng)用，在課堂、實(shí)踐等教學(xué)活動中真正實(shí)現(xiàn)與學(xué)生互動和教師言傳身教的主導(dǎo)作用，實(shí)現(xiàn)教育人性化。

關(guān)鍵詞： 虛擬仿真 多媒體 教育技術(shù) 制藥工藝學(xué)

素質(zhì)教育是高等院校21世紀(jì)人才培養(yǎng)的方向。如何提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，注重學(xué)生工程實(shí)踐意識與能力的培養(yǎng)和鍛煉，培養(yǎng)高素質(zhì)的世紀(jì)人才是應(yīng)用型本科大學(xué)教學(xué)體制改革的重要內(nèi)容。我院制藥工藝學(xué)的教學(xué)環(huán)節(jié)在整個生物制藥類專業(yè)課程教學(xué)體系中具有重要的地位和作用，而且實(shí)踐課程教學(xué)環(huán)節(jié)質(zhì)量的高低，也直接影響學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合能力的培養(yǎng)質(zhì)量高低。

利用計算機(jī)多媒體仿真技術(shù)的特性與功能，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力和信息能力的培養(yǎng)營造最理想的教學(xué)環(huán)境，而多媒體計算機(jī)仿真教學(xué)正是創(chuàng)造建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的理想認(rèn)知工具。設(shè)計思想就是在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下，創(chuàng)設(shè)一種可行的具有極強(qiáng)交互功能的仿真學(xué)習(xí)“情境”，建立具有良好的“協(xié)作學(xué)習(xí)”環(huán)境的多媒體仿真教學(xué)系統(tǒng)；并通過有效的教學(xué)策略激勵認(rèn)知主體即學(xué)習(xí)者，使他們在學(xué)習(xí)過程中更充分地發(fā)揮出自身的主動性、積極性與創(chuàng)造性，從而更有效地促進(jìn)學(xué)習(xí)者對所學(xué)知識意義的主動建構(gòu)，真正成為信息加工的主體。

《制藥工藝學(xué)》是研究藥物的工業(yè)生產(chǎn)過程共性規(guī)律及其應(yīng)用，綜合應(yīng)用化學(xué)、生物技術(shù)、機(jī)械設(shè)備與工程單元操作等課程的專門知識，充分考慮藥品的特殊性，針對生產(chǎn)條件、所需環(huán)境等具體要求，研究藥物制造原理、工藝路線與過程優(yōu)化、中試放大、生產(chǎn)技術(shù)與質(zhì)量控制，在新藥的產(chǎn)業(yè)化方面具有不可替代的作用。該課程覆蓋面廣，不僅具有堅實(shí)的基礎(chǔ)理論，而且以典型產(chǎn)品的整個制造過程為例，力求適應(yīng)現(xiàn)代制藥企業(yè)對制藥人才的知識、能力和素質(zhì)要求，反映現(xiàn)代醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展方向，體現(xiàn)制藥領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展前沿。

生物制藥專業(yè)作為一門工程學(xué)科，以培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的過程工業(yè)技術(shù)人才為宗旨，加強(qiáng)基本技能訓(xùn)練，強(qiáng)化工程意識和實(shí)踐能力。但是從當(dāng)前學(xué)生進(jìn)廠實(shí)習(xí)的實(shí)際情況來看，存在“只許看，不許動”的情況，制約了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，模擬仿真教學(xué)是加強(qiáng)藥科學(xué)生工程意識和實(shí)踐能力的有效途徑。

1.多媒體虛擬仿真在教學(xué)中的應(yīng)用

計算機(jī)虛擬仿真教學(xué)的特點(diǎn)是真實(shí)、形象，可以直觀、動態(tài)地把生產(chǎn)過程反映出來。學(xué)生置身于仿真環(huán)境之中，通過人機(jī)對話，教與學(xué)互動，能夠及時獲得反饋信息，主動調(diào)整自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和速度，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，學(xué)習(xí)效率明顯提高。通過對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式和利用虛擬仿真教學(xué)效果的比較可以看出，虛擬仿真教學(xué)能使學(xué)生記住70%的內(nèi)容，而傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽的教學(xué)模式，學(xué)生只能記憶約30%的內(nèi)容。虛擬仿真教學(xué)不僅可強(qiáng)化教學(xué)強(qiáng)度，還能把學(xué)生從被動聽講和消極接受知識的狀態(tài)中解放出來，增強(qiáng)教學(xué)效果，有效地實(shí)施程序化教學(xué)，為因材施教提供現(xiàn)代化實(shí)施手段。學(xué)生可以在沒有教師的情況下自學(xué)；可以根據(jù)實(shí)際情況安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，并可反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直到掌握知識為止。

以制藥工藝流程中流體流動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)分析為例，在教學(xué)中采用虛擬仿真再現(xiàn)工藝流程中真實(shí)的操作場景，促進(jìn)學(xué)生個別化學(xué)習(xí)、自我學(xué)習(xí)。由于情景逼真，互動性好，虛擬地建立起與真實(shí)環(huán)境相近的學(xué)習(xí)場景，開發(fā)基于課堂的、具有自然語言理解與產(chǎn)生功能的“人—機(jī)”交互學(xué)習(xí)環(huán)境。由于，制藥工藝流程中流體流動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)分析的教學(xué)模擬課件系統(tǒng)中涉及多種典型的化工制藥設(shè)備及反應(yīng)流程，作用原理，流體力學(xué)，等等，各物料狀態(tài)間相互作用的操作過程。并且充分采用多種軟件結(jié)合多媒體支持的動畫、文字、視頻、圖像等方式表達(dá)。最大限度地發(fā)揮化工制藥仿真系統(tǒng)的重用性、可擴(kuò)展性及可視化等特點(diǎn)。逼真地重現(xiàn)化工設(shè)備中的操作現(xiàn)象和化工機(jī)械的大致結(jié)構(gòu)。符合學(xué)校專業(yè)教學(xué)的需求條件。并具有通俗易懂、操作簡便、言簡意賅的教學(xué)特點(diǎn)。更具有教學(xué)資源共享，作為課件輔助學(xué)生自學(xué)內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)。

從觀念技術(shù)的角度探究多媒體虛擬仿真在《制藥工藝學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用，在課堂教學(xué)中，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)亩嗝襟w技術(shù)、模態(tài)技術(shù)、計算機(jī)編程手段等，再現(xiàn)單個設(shè)備操作、數(shù)據(jù)測試、流程運(yùn)行、練習(xí)測試等，實(shí)現(xiàn)仿真互動，發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，教師現(xiàn)場的言傳身教逼真，實(shí)現(xiàn)教育人性化的活動，再現(xiàn)與真實(shí)環(huán)境相近的學(xué)習(xí)場景，符合教育技術(shù)理論邏輯起點(diǎn)教與學(xué)的屬性。

用多媒體模擬仿真將歷來用圖解形式表示出的化學(xué)生產(chǎn)過程各個因素轉(zhuǎn)化成具有形象、生動、可操作性等特點(diǎn)的動態(tài)模擬課件，并通過豐富的多媒體演示功能將物料流量等元素動態(tài)化。既方便了教師完成教學(xué)任務(wù)，又幫助了學(xué)生對課堂內(nèi)容的理解和學(xué)習(xí)，達(dá)到快速掌握課程內(nèi)容的目的。

2.結(jié)合我校實(shí)踐探討多媒體模擬仿真課堂教學(xué)的管理模式

我們學(xué)校擁有13個校區(qū)，分布在北京的6個城區(qū)，全日制在校生近3萬人，由于校區(qū)距離較遠(yuǎn)，不少老師要長年往返于各校區(qū)上課，雖然教師身臨現(xiàn)場授課，但運(yùn)作成本較高。為適應(yīng)新形勢的要求，如何揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)的作用，是我們應(yīng)該不斷思考的問題。我們將依托北京聯(lián)合大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開展多媒體模擬仿真教學(xué)改革，將課堂教學(xué)的優(yōu)勢與多媒體網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢較好地結(jié)合。探索一條采用這種混合型教學(xué)模式的路徑，從而提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生個性化自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)。

2.1模擬仿真教學(xué)

通過在《制藥工藝學(xué)》中應(yīng)用仿真模擬課件，收到了很好的教學(xué)效果，筆者認(rèn)為可以借鑒這種教學(xué)模式把軟件仿真應(yīng)用到相關(guān)課程的教學(xué)當(dāng)中。在工程類課程的教學(xué)中適當(dāng)應(yīng)用軟件仿真，會對整個課程教學(xué)起到積極作用，也能解決工程設(shè)備太少、學(xué)生太多的矛盾，因而能夠在我校的大部分院校得到應(yīng)用。

虛擬仿真教學(xué)是一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段，可以拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維，激勵學(xué)生動手操作，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)手段的不足之處，具有傳統(tǒng)教學(xué)手段無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。虛擬仿真教學(xué)的開發(fā)和應(yīng)用，極大地提高了專業(yè)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量、效率和效益，能夠更好地符合有效教學(xué)規(guī)律，穩(wěn)步提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2模擬仿真實(shí)驗(yàn)

我校在實(shí)踐課教學(xué)中要積極引入或開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，提升工程類專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)的有效性。教師應(yīng)提高自身計算機(jī)技能操作水平，盡可能自己動手制作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，不斷完善虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，提高教學(xué)過程的靈活性?？傊摂M仿真技術(shù)是一種行之有效的現(xiàn)代教學(xué)手段，值得推廣應(yīng)用。

2.3網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂

未來的新型多媒體教學(xué)將是多媒體技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感技術(shù)、光技術(shù)、人工智能和虛擬仿真技術(shù)等的有機(jī)結(jié)合，能夠全面整合網(wǎng)絡(luò)各種“資源”而形成先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)平臺。在這一教學(xué)平臺上，多媒體教室不再是孤立的，它已融入到校園網(wǎng)教學(xué)系統(tǒng)中，并以校園網(wǎng)資源為“背景”營造出一個富有時代特色的現(xiàn)代化教學(xué)環(huán)境：即集教學(xué)、管理、學(xué)習(xí)為一體的“網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂”。多媒體課室是現(xiàn)代教學(xué)環(huán)境建設(shè)的重要組成部分，是教育技術(shù)信息傳遞的展示平臺，是教師了解、聯(lián)系、應(yīng)用教育技術(shù)的橋梁。既然新型多媒體教學(xué)、特別是網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂教學(xué)如此重要，一般的管理就遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化的課堂教學(xué)應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂為師生提供一個功能豐富、操作便捷的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺；網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂主頁是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的展示窗口。任課教師只要登錄“網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂”，就可以在網(wǎng)上發(fā)布課程公告、上傳電子教案、布置作業(yè)、開通網(wǎng)上答疑及討論；同樣，學(xué)生只要登錄系統(tǒng)后，就可以在網(wǎng)上瀏覽電子教案、提交作業(yè)、參與課程討論等。聯(lián)大網(wǎng)絡(luò)教學(xué)從2008年9月投入使用Blackboard平臺，該網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供了很多新穎的教學(xué)策略功能，有力地推動了教學(xué)工作，不僅能夠促進(jìn)師生加強(qiáng)課外交流，深化課堂教學(xué)，而且成為不斷積累優(yōu)質(zhì)課程資源的平臺。今后將成為發(fā)布北京聯(lián)合大學(xué)優(yōu)質(zhì)的開放教育資源的平臺。如何將多媒體模擬仿真教學(xué)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂中是我們進(jìn)一步探究的課題。

3.結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，資源共享虛擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)，可以輕松地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)化教育，學(xué)生可以不受時間和地點(diǎn)的限制完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、上傳實(shí)驗(yàn)報告、與教師交流等。同一個實(shí)驗(yàn)可以在不同的地方完成，還可以實(shí)現(xiàn)跨單位、跨地區(qū)乃至全國范圍內(nèi)的教學(xué)協(xié)作，充分實(shí)現(xiàn)資源的共享利用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李學(xué)哲.多媒體教學(xué)的發(fā)展方向[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2006，（2）：54-55.

[2]李明田.淺談化工原理仿真實(shí)驗(yàn)在教學(xué)實(shí)踐中的研究[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2007，（5）：70.

[3]姚利民.中外教育家有效教學(xué)思想初探[J].湖南大學(xué)學(xué)報（社科版），2005，（3）：107-110.

[4]王芃.仿真實(shí)驗(yàn)室在高職食品專業(yè)教學(xué)中的建設(shè)及應(yīng)用[J].農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊，2007，（9）：54-55.

[5]S.Young et al.Profiles of Effective College and University Teachers[J].The Journal of Higher Education，1999，（6）：670-686.

[6]吳重光，等.仿真技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

本文系北京聯(lián)合大學(xué)教育教學(xué)研究與改革項目“‘項目導(dǎo)學(xué)教學(xué)模式在《Access數(shù)據(jù)庫應(yīng)用》課程教學(xué)中的應(yīng)用”中子課題“北京聯(lián)合大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新項目”階段研究成果。