虛實結(jié)合的層次化中藥炮制學(xué)實驗教學(xué)改革探索

鐘凌云， 葉耀輝， 楊 明， 祝 婧， 于 歡， 黃 藝

（江西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，南昌330006）

0 引 言

中藥炮制是我國中醫(yī)藥獨有的制藥技術(shù)，中藥炮制學(xué)也是我國中藥學(xué)類各專業(yè)必修的主干核心課程，作為傳統(tǒng)制藥技術(shù)，在課程學(xué)習(xí)中具有很強的實踐性特點。因此，中藥炮制實驗教學(xué)在學(xué)生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中處于極其重要的地位。

1 虛實結(jié)合開展中藥炮制學(xué)實驗的可能性

目前傳統(tǒng)中藥炮制實驗教學(xué)存在局限性，已經(jīng)或多或少影響到了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果［1］，教學(xué)質(zhì)量面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：①教學(xué)內(nèi)容多以驗證性實驗為主，內(nèi)容單一；②實驗操作看似簡單，但其中的關(guān)鍵操作要點學(xué)生卻不好掌握；③實驗項目較少，且部分實驗，如中藥潤藥、發(fā)酵等炮制工藝因受季節(jié)、時間、工具等多因素限制而無法開展；④炮制減毒、切制等實驗受安全性限制影響；⑤實驗教學(xué)可能用到的大型儀器受精密分析儀器價格昂貴、構(gòu)造復(fù)雜、操作技術(shù)要求高等條件所限；⑥炮制減毒后飲片的安全性評價（如急性毒性實驗等）受試驗動物高消耗、經(jīng)費投入超標(biāo)限制等，導(dǎo)致學(xué)生應(yīng)該掌握的實驗技術(shù)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)無法完全掌握。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，必將促使教育，尤其是實驗教育的改革創(chuàng)新，而虛擬仿真實驗正是現(xiàn)代信息技術(shù)的有力實現(xiàn)［2-3］。虛擬仿真實驗具有形象直觀、可重復(fù)操作，實驗效率高，附加功能完善等特點：①可使學(xué)生更加直觀了解炮制工藝的操作要點、關(guān)鍵參數(shù)；②通過仿真軟件的練習(xí)，可以讓學(xué)生熟悉操作流程，掌握操作過程中的關(guān)鍵點或危險點，提高實際操作時的正確率；③反復(fù)實驗可以加深學(xué)生的印象，增強他們對實驗的理解；④ 實現(xiàn)高效的實驗操作，有效縮短學(xué)生單次練習(xí)時間，提高實驗學(xué)習(xí)效率和效果［4-9］。

但虛擬仿真實驗教學(xué)也有其局限性［10］，如果學(xué)生單純只用軟件仿真，不采用實際炮制操作的話，學(xué)生對中藥飲片實物的外觀、炮制過程火力火候的掌握、飲片炮制程度的判斷等就會缺乏認知，學(xué)生的實踐動手能力以及對實驗誤差的分析能力都會有所降低。虛擬仿真的飲片性狀和操作儀器無論仿真度多高，它與實際物件仍然有一定的差異，學(xué)生通過仿真軟件僅能從原理上進行模擬，離真實中藥飲片炮制操作還有差距，因此，要培養(yǎng)有創(chuàng)新精神且有真才實學(xué)的應(yīng)用型中藥人才，實體實驗教學(xué)仍需加強而不是被替代。

因此，怎樣做好層次化實驗教學(xué)，使學(xué)生真正掌握好中藥炮制實驗操作的原理、步驟、工藝技術(shù)、飲片性狀辨識和炮制程度判斷，成為目前中藥炮制學(xué)學(xué)科實驗教學(xué)急需解決的難題。

將虛擬仿真技術(shù)結(jié)合實體實驗教學(xué)，建立虛實結(jié)合、優(yōu)勢互補、能實不虛的層次化實驗教學(xué)模式，使虛擬仿真實驗成為傳統(tǒng)實驗教學(xué)的一種有效的補充，在一定程度上部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗教學(xué)，克服傳統(tǒng)實驗的各種制約和弊端，將成為未來發(fā)展的必然趨勢［11-12］。

2 開展虛實結(jié)合中藥炮制實驗的意義

（1）人機互動強化訓(xùn)練，大幅提升實體實驗成功率。學(xué)生通過仿真反復(fù)操作，可掌握中藥炮制實驗項目的操作要點和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提升實體實驗中的成功率，如炒爆王不留行，傳統(tǒng)實驗操作中，學(xué)生的爆花率往往只有30%，遠達不到80%以上的合格爆花率，并容易產(chǎn)生“僵子”，但通過虛擬仿真，讓學(xué)生充分了解王不留行的干燥、試溫、翻炒頻率、溫度調(diào)節(jié)等關(guān)鍵要素并反復(fù)操作，可為后期實體實驗爆花率的提升奠定基礎(chǔ)。

（2）虛實互補實驗項目，有力降低成本與風(fēng)險。虛擬仿真實驗的開展可以大大降低儀器本身損耗和實驗成本及在實際中藥炮制實驗中產(chǎn)生的成本，降低學(xué)生在實驗室因操作生疏或毒性飲片而帶來的實驗危險。通過本課題研究，可逐漸使炮制實驗教學(xué)由實體走向虛實結(jié)合，由單一走向綜合，改局限為無限，同時又不會增加相關(guān)的實驗成本和實驗風(fēng)險。

（3）分層次與模塊化，有效提升學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量。通過建立虛擬仿真和實體實驗兩個層次教學(xué)模式，設(shè)立切制、炒法、炙法、蒸煮火單法、特殊傳統(tǒng)制法、現(xiàn)代綜合性實驗等教學(xué)模塊，立體構(gòu)建中藥炮制實驗體系：虛擬仿真層次將在切制、特殊傳統(tǒng)制法和現(xiàn)代綜合實驗?zāi)K中幫助學(xué)生了解和掌握傳統(tǒng)中藥炮制技術(shù)中的采收、切制、去瓤、發(fā)酵、干燥、煨制、炆制等傳統(tǒng)炮制工藝要點，以及現(xiàn)代炮制研究方法和技術(shù)；在炒法、炙法、蒸煮火單法模塊中通過示范操作互動演練，幫助學(xué)生熟悉實體實驗流程。實體教學(xué)層次將重點放在炒法、炙法、蒸煮火單法等主要炮制方法的實踐操作，以及現(xiàn)代綜合性實驗，如黃芩飲片質(zhì)量控制的實際操作等，以促進學(xué)生實際動手能力的提升。通過層次和模塊教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高綜合分析解決問題能力及應(yīng)用創(chuàng)新能力。

（4）虛實結(jié)合層次教學(xué)，為未來實驗教學(xué)改革提供借鑒。通過虛實結(jié)合、層次化和模塊化的中藥炮制學(xué)實驗教學(xué)改革，建立能實不虛的中藥炮制學(xué)實驗教學(xué)模式，將對于推進中藥炮制實驗教學(xué)信息化建設(shè)，乃至推動高校實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新，提高中藥炮制實驗教學(xué)質(zhì)量提供有益的借鑒。

3 虛實結(jié)合的層次化中藥炮制學(xué)實驗教學(xué)體系構(gòu)建

通過構(gòu)建虛實結(jié)合的層次化中藥炮制學(xué)實驗教學(xué)新模式、實施實驗教學(xué)的運行和評價舉措，再對構(gòu)建完成的實驗教學(xué)體系進行師生評價反饋，進一步提出完善的建議和要求，反過來完善實驗教學(xué)新模式，以切實構(gòu)建一個不斷改進、不斷完善的虛實結(jié)合的分層次、模塊化的中藥炮制學(xué)實驗教學(xué)新體系。

3.1 實驗教學(xué)新體系的構(gòu)建

3.1.1 構(gòu)建原則

構(gòu)建中藥炮制學(xué)實驗教學(xué)新體系的總體原則為：確保虛實相輔、虛中帶實、可實不虛。結(jié)合現(xiàn)有中藥炮制學(xué)實驗項目，開發(fā)虛擬仿真實驗平臺，實現(xiàn)實驗準(zhǔn)備、操作過程、飲片檢測辨識等完整實驗步驟的模擬，學(xué)生通過虛擬和實體實驗的操作，進一步提升中藥炮制學(xué)實驗水平。

農(nóng)林院校一體化實踐教學(xué)體系注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，反對簡單地認為實踐教學(xué)等同于加強學(xué)生動手技能，一體化實踐教學(xué)協(xié)調(diào)發(fā)展學(xué)生“知識+能力+素質(zhì)”，將教學(xué)以能力培養(yǎng)過程進行開展；進行職業(yè)分析，確定學(xué)生職業(yè)的技術(shù)、技能、技巧和規(guī)范，確定若干“關(guān)鍵技能”，并使之課程化，并進行量化管理，逐步使導(dǎo)游專業(yè)操作技能教學(xué)知識化、規(guī)范化、系統(tǒng)化和科學(xué)化；改革學(xué)生實習(xí)制度，實行專業(yè)技能實習(xí)校內(nèi)模擬達標(biāo)制。突出農(nóng)林教育的特點，引導(dǎo)學(xué)生通過多學(xué)科融合創(chuàng)新。

在設(shè)計虛擬中藥炮制學(xué)實驗項目時，側(cè)重體現(xiàn)3方面原則。

（1）解決“想做而不能做”的實驗問題。例如，涉及傳統(tǒng)中藥炮制技術(shù)，如煨制、炆制、壓榨發(fā)酵等傳統(tǒng)炮制技術(shù)，由于所需的實驗條件較為苛刻（如炆制需要有專門的房間，專門炆制臺所需面積較大等），實驗時間長（如煨附子，煨制3～4 d）等，但這些實驗項目又是炮制學(xué)課程需要學(xué)生掌握并迫切需要傳承的傳統(tǒng)炮制技術(shù)，通過虛擬仿真則完全可以實現(xiàn)操作。

（2）解決“能做不愿做”的實驗問題。例如，中藥炮制最重要的目的是減毒增效，但對于劇毒飲片的炮制，盡管在實體實驗操作中能夠?qū)崿F(xiàn)，但是由于考慮到學(xué)生的安全問題，以及后續(xù)的實驗飲片的管理規(guī)范等，則可以通過虛擬仿真實驗來進行操作。

（3）解決“只能看不能做”的實驗問題。對于現(xiàn)代炮制實驗而言，大型精密貴重的科研儀器及裝置的使用勢在必行，但學(xué)生必須經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)才能操作儀器，這導(dǎo)致絕大多數(shù)學(xué)生“只能看不能做”，學(xué)生動手能力難以得到提升，通過虛擬操作的練習(xí)，既能體驗大型儀器的操作過程、規(guī)范操作提高實驗成功率，又能較深入了解儀器原理和維護，還能處理可能遇到的常見問題。

3.1.2 構(gòu)建方法

在我校國家級虛擬仿真實驗中心平臺基礎(chǔ)上，構(gòu)建的中藥炮制學(xué)實驗新體系分為虛擬仿真和實體實驗兩個層次（見圖1）。由切制法、炒法、炙法、蒸煮火單法、傳統(tǒng)特殊制法和現(xiàn)代綜合實驗等模塊較全面、綜合地構(gòu)建而成。

圖1 虛實結(jié)合的層次化中藥炮制學(xué)實驗教學(xué)新體系

（1）虛擬仿真層次。包括虛擬仿真操作型、虛擬仿真展示型兩大類：① 虛擬仿真操作型以切制模塊、傳統(tǒng)特殊制法模塊和現(xiàn)代綜合實驗?zāi)K構(gòu)成。切制模塊包括了枳殼鳳眼片和檳榔108片，該模塊重點要求學(xué)生掌握枳殼的趁鮮切制過程、上榨和發(fā)酵過程，以及鳳眼片切制的關(guān)鍵要點，掌握運用檳榔鉗，對檳榔進行極薄片的切制；傳統(tǒng)特殊制法模塊包括煨制附子和炆制熟地黃，該模塊重點要求學(xué)生掌握煨制和炆制的工具使用、工藝操作要點、輔料選擇、煨（炆）制時間和煨（炆）制程度的判斷等；現(xiàn)代綜合實驗?zāi)K擬開展煨制附子的成分變化研究（HPLC的應(yīng)用）和毒性安全性評價（LD50測定），該模塊重點要求學(xué)生掌握現(xiàn)代儀器的應(yīng)用與藥理學(xué)技術(shù)方法。② 虛擬仿真展示型將選擇中藥炮制兩大類操作方法炒法和炙法中的相關(guān)品種開展，其中炒法選擇炒王不留行（實體操作爆花率低）和蛤粉炒阿膠（實體操作飲片耗材貴重）進行展示，學(xué)生通過仿真反復(fù)操作，可有效提升爆花率，并避免貴重飲片的損失；炙法選擇醋炒五靈脂（動物類飲片）和鹽水炒杜仲（特殊斷絲炮制要求），幫助學(xué)生掌握操作的火候、投藥和加入輔料的順序時間等。通過虛擬軟件反復(fù)練習(xí)，提高學(xué)生實體操作的實驗效率和成功率。

（2）實體操作層次。包括炒法、炙法、蒸煮火單法以及現(xiàn)代設(shè)計性實驗?zāi)K，這部分實驗內(nèi)容與目前傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容基本一致，實驗方法全部保留，但在實際操作飲片的數(shù)量上略有減少，以適應(yīng)虛實結(jié)合的實驗項目設(shè)計。

3.2 實驗教學(xué)新體系的運行

選擇了開設(shè)中藥炮制學(xué)課程的中藥制藥班和制藥工程兩個班級開展實驗教學(xué)改革比較研究（見表1）。作為核心專業(yè)課程，兩個班級的實驗課時均為24學(xué)時，其中中藥制藥班進行虛實結(jié)合的炮制學(xué)實驗教學(xué)，制藥工程班進行傳統(tǒng)炮制學(xué)實驗教學(xué)，學(xué)期結(jié)束后，通過操作考核和調(diào)查問卷等形式開展虛實結(jié)合的層次化實驗教學(xué)體系評價。

3.3 實驗教學(xué)新體系的評價

對于虛實結(jié)合的層次化實驗教學(xué)體系將從兩方面進行評價，①實驗操作考核，包括虛擬操作考核和實體操作考核，其中虛擬操作考核將使用軟件考核功能，考查學(xué)生掌握實驗的熟練程度；實體操作考核將以學(xué)生實際操作制備的飲片性狀以及操作過程各關(guān)鍵要點的掌握程度來進行評價考核。②填寫調(diào)查問卷（見表2），調(diào)查問卷的主要內(nèi)容，將圍繞對虛實結(jié)合的層次化實驗教學(xué)體系、各虛擬模塊的應(yīng)用、虛擬模塊對實體操作的影響等方面開展調(diào)查，通過相關(guān)軟件進行問卷的統(tǒng)計分析，及時了解掌握學(xué)生對新教學(xué)體系的評價并及時進行調(diào)整。

表1 虛實結(jié)合的層次化實驗教學(xué)體系與傳統(tǒng)實驗教學(xué)體系比較

表2 虛實結(jié)合的層次化中藥炮制學(xué)實驗教學(xué)體系調(diào)查問卷

3.4 實驗教學(xué)體系的再完善

通過考核評價分數(shù)以及調(diào)查問卷分析結(jié)果，對虛實結(jié)合的層次化實驗教學(xué)體系的實驗項目設(shè)計、實驗學(xué)時分配等進行進一步調(diào)整，使虛實結(jié)合的層次化實驗教學(xué)體系日臻完善。

4 結(jié) 語

為實現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)資源融合，虛擬現(xiàn)實結(jié)合，教學(xué)科研相長，學(xué)校社會共享”的改革目標(biāo)，本實驗教學(xué)改革依托國家虛擬仿真實驗示范中心平臺，整合中藥炮制學(xué)現(xiàn)有的實驗教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)虛實結(jié)合的層次化中藥炮制學(xué)實驗教學(xué)新體系。該體系包括虛擬仿真和實體操作兩個層次，設(shè)立切制、炒制、炙制、傳統(tǒng)特殊制法、現(xiàn)代設(shè)計性實驗和現(xiàn)代綜合性實驗等多個模塊，各模塊中，既有虛擬仿真操作模塊（解決想做不能做、能做不愿做等實驗問題），又有虛擬仿真展示型模塊，為實體操作實驗提供反復(fù)實驗操作的機會，提高實體操作實驗效率，同時也有傳統(tǒng)實體操作模塊，使學(xué)生充分掌握實際實驗操作方法，判斷飲片炮制程度，了解飲片炮制的關(guān)鍵工藝點等。各模塊既相互獨立、自成一體，既有虛擬仿真實驗教學(xué)的功能，又能貫穿中藥炮制整個過程，靈活組合，實現(xiàn)了虛擬仿真訓(xùn)練＋實體操作的有機整合，從而有望達到提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的目的，豐富教學(xué)內(nèi)容，降低實驗成本和風(fēng)險，實現(xiàn)綠色實驗教學(xué)目標(biāo)，并對今后虛實結(jié)合的實驗教學(xué)體系改革起到重要的示范作用。

本研究將堅持“虛實結(jié)合，能實不虛”的原則，在“高危或極端的環(huán)境，高成本和高消耗”的情況下用虛擬仿真實驗代替真實實驗，在實驗中不完全追求虛擬，充分利用現(xiàn)有實驗條件形成虛實結(jié)合的實驗教學(xué)模式。實驗教學(xué)模式的建成，將面向中藥學(xué)類專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)本科生全面開放，并強化教學(xué)與科研的緊密聯(lián)系，使學(xué)生具備學(xué)習(xí)、應(yīng)用知識的能力與創(chuàng)新能力，有力提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

實驗教學(xué)模式運行成熟后，還將有選擇和有條件地開放虛擬仿真實驗的網(wǎng)絡(luò)訪問，以突破時間和空間的限制，讓除了本校學(xué)生以外的其他高校和有興趣的社會人士都可以隨時通過互聯(lián)網(wǎng)進行在線虛擬仿真實驗，完成實驗內(nèi)容的開放共享，產(chǎn)生良好的社會效益。