虛擬仿真技術(shù)在藥學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用

魏曉鵬 楊金榮 許煜靜

[摘 要] 在高等教育教學(xué)領(lǐng)域，開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的教學(xué)改革與實(shí)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(zhuān)業(yè)本科實(shí)驗(yàn)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(shì)和必要性。

[關(guān)鍵詞] 虛擬仿真;藥學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[基金項(xiàng)目] 2018年度天津醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院教改重點(diǎn)項(xiàng)目（2018071）

[作者簡(jiǎn)介] 魏曉鵬（1991—），男，甘肅人，碩士，天津醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心助理實(shí)驗(yàn)師，主要從事實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中心高級(jí)實(shí)驗(yàn)師（通信作者），主要從事藥劑學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 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(mén)應(yīng)用性、實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科。高校藥學(xué)專(zhuān)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(shí)驗(yàn)教學(xué)在人才培養(yǎng)的各個(gè)階段發(fā)揮著舉足輕重的作用，但是藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在具體實(shí)施過(guò)程中存在著很多難易克服的實(shí)際問(wèn)題與困難。將虛擬仿真技術(shù)引入藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，虛實(shí)結(jié)合的授課方式很大程度上克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的缺點(diǎn)與不足，提高了教學(xué)效率。

一、傳統(tǒng)藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題及應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

現(xiàn)有的藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，僅僅要求學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)講義中的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)討論等項(xiàng)內(nèi)容按部就班的進(jìn)行，一些涉及到危險(xiǎn)化學(xué)品操作、大型精密儀器設(shè)備分析、周期較長(zhǎng)的藥物臨床研究或者涉及真正生產(chǎn)實(shí)踐操作的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)很難與真正的藥品實(shí)際生產(chǎn)及研發(fā)結(jié)合起來(lái)，同時(shí)也脫離了生產(chǎn)研發(fā)實(shí)踐中很多先進(jìn)的技術(shù)與應(yīng)運(yùn)，而且實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生對(duì)于專(zhuān)業(yè)課的理解并不深刻、系統(tǒng)，總是停留在理論知識(shí)層面和支離破碎的實(shí)驗(yàn)畫(huà)面中。這樣的基本現(xiàn)狀與藥學(xué)專(zhuān)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(shí)驗(yàn)教學(xué)課程改革與實(shí)踐中已成為一種新趨勢(shì)。梁?jiǎn)⒊?？？？譚妙娟）[1]等將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)引入到天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，輔助常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將一些涉及有毒有害危險(xiǎn)化學(xué)品的實(shí)驗(yàn)或因大型精密儀器體積龐大、價(jià)格昂貴而無(wú)法開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做成了接近真實(shí)環(huán)境的虛擬場(chǎng)景，解決了真實(shí)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)”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(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，同時(shí)也促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教師自身素質(zhì)的提高。受限于我國(guó)《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(wú)法承擔(dān)規(guī)?；默F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)，而在GMP的強(qiáng)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(shí)踐操作和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，但是這部分內(nèi)容在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中無(wú)法深入學(xué)習(xí)。為此，很多醫(yī)藥企業(yè)、專(zhuān)業(yè)醫(yī)藥設(shè)計(jì)單位、高等院校聯(lián)合軟件公司開(kāi)發(fā)了藥學(xué)類(lèi)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，充分發(fā)揮了虛擬的空間想象力，將生產(chǎn)真實(shí)流程、真實(shí)場(chǎng)景與教學(xué)需求有機(jī)的融合，打破了現(xiàn)實(shí)局限性，為學(xué)生在虛擬生產(chǎn)場(chǎng)景中無(wú)限制地開(kāi)展學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件[3-4]。在藥學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

1.“虛實(shí)結(jié)合”優(yōu)勢(shì)突出。虛擬仿真技術(shù)依托于虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象的新型教學(xué)方式。虛擬操作是真實(shí)實(shí)驗(yàn)的仿真模擬系統(tǒng)，逼真地還原了實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景[5-6]。

2.方式多樣，提升效果。此外，在網(wǎng)上自主地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)工作和一系列由于條件限制實(shí)驗(yàn)室無(wú)法向?qū)W生提供的實(shí)驗(yàn)操作，通過(guò)“拓展式”“自主設(shè)計(jì)式”“互動(dòng)式”和“啟發(fā)式”等多種教學(xué)方法的應(yīng)用，可以拓展知識(shí)的深度和廣度、延伸虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的時(shí)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(dòng)學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)操作虛擬仿真軟件，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、3D場(chǎng)景、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性學(xué)習(xí)，并通過(guò)對(duì)仿真軟件的沉浸式體驗(yàn)操作，互動(dòng)式練習(xí)，加深理解所學(xué)知識(shí)。目的是讓通過(guò)新的技術(shù)手段，提高學(xué)生的操作體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)可以對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行有效的補(bǔ)充，提高教學(xué)效果。

三、虛擬仿真技術(shù)在本校藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的成功應(yīng)用

1.實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)是開(kāi)展實(shí)驗(yàn)不可或缺的一部分，以往學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)僅僅是將本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室實(shí)際做實(shí)驗(yàn)時(shí)處于一種“蒙圈”的狀態(tài)，對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)的目的、原理、內(nèi)容、流程、細(xì)節(jié)，腦海里沒(méi)有一個(gè)清晰的思路。“虛實(shí)結(jié)合”的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)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(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室面向?qū)W生開(kāi)放，學(xué)生可以在約定的時(shí)間里進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法的自我設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容相關(guān)知識(shí)點(diǎn)“闖關(guān)練習(xí)”，以及實(shí)驗(yàn)基本操作的練習(xí)，此學(xué)習(xí)過(guò)程旨在讓學(xué)生對(duì)此次實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)基本操作有一個(gè)相對(duì)清晰的認(rèn)識(shí)和理解。

2.仿真教學(xué)。不同于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的是，在學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作前先進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室仿真練習(xí)，老師對(duì)于本次的實(shí)驗(yàn)的相關(guān)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行仿真教學(xué)，在教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件操作的演練，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意的細(xì)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。

3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生快速進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容進(jìn)行實(shí)際操作，對(duì)于實(shí)驗(yàn)條件能夠滿(mǎn)足學(xué)生實(shí)驗(yàn)需求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，要求每一個(gè)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作。對(duì)于一些受實(shí)驗(yàn)條件限制，只能通過(guò)老師演示的完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，因?yàn)橛星懊娴姆抡娼虒W(xué)，所以在這一環(huán)節(jié)，老師在演示過(guò)程中可以對(duì)前面的仿真教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行查缺補(bǔ)漏。學(xué)生在前期學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上帶著問(wèn)題與疑惑在實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)境中向老師提問(wèn)，整個(gè)互動(dòng)教學(xué)過(guò)程能夠讓學(xué)生不再是一味聽(tīng)取、記憶，而是作為主體積極參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

4.實(shí)驗(yàn)反饋。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生對(duì)于本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式書(shū)寫(xiě)記錄，老師對(duì)于學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告予以評(píng)分評(píng)價(jià)。此外，仿真實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后仍然對(duì)學(xué)生開(kāi)放。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，有些學(xué)生在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中未能親自上手操作，或者參與度不高，所以想在實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)束后再次進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)。

四、結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)勢(shì)明顯，“虛—實(shí)—虛”的創(chuàng)新完整實(shí)驗(yàn)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(zhuān)業(yè)要培養(yǎng)實(shí)用創(chuàng)新型人才，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠在繼承傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的精華的基礎(chǔ)上，克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)科發(fā)展、人才培養(yǎng)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)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