藥物分析虛擬仿真評價系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用

王小芬，陸 葉，崔俐俊，賈堯玲，張宜凡

（上海健康醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，上海 201318）

近年來，各地高校非常重視數(shù)字化校園的構(gòu)建，基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)不斷完善，信息技術(shù)的應(yīng)用在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教學(xué)管理等方面發(fā)揮著重要的作用。藥物分析課程是藥學(xué)專業(yè)核心課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是本課程中的重點(diǎn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，許多操作技能具有操作過程復(fù)雜、精度要求高、技能培訓(xùn)時間長等特點(diǎn)，學(xué)生無法在實(shí)驗(yàn)課堂中得到充分訓(xùn)練，而這些內(nèi)容往往和藥物分析實(shí)習(xí)就業(yè)崗位息息相關(guān)。因此，開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)自助式評價系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充工作尤為重要[1-4]。

1 藥物分析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)自助式評價系統(tǒng)的建設(shè)思路和目標(biāo)

藥物分析是一門運(yùn)用化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)以及微生物學(xué)的方法和技術(shù)來研究化學(xué)結(jié)構(gòu)已經(jīng)明確的合成藥物或天然藥物及其制劑質(zhì)量的一門學(xué)科[5]。教學(xué)內(nèi)容涉及分析化學(xué)、儀器分析、生物分析等眾多學(xué)科，具體包括藥物成品的化學(xué)檢驗(yàn)、藥物生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制、藥物貯存過程的質(zhì)量考察、臨床藥物分析和體內(nèi)藥物分析等。這些教學(xué)內(nèi)容需要大量高成本、高消耗的實(shí)驗(yàn)做支撐，在教學(xué)經(jīng)費(fèi)和學(xué)時有限的情況下，要使大部分實(shí)驗(yàn)達(dá)到讓學(xué)生熟練掌握的程度還存在一定困難[5-6]。

此外，傳統(tǒng)教學(xué)的評價系統(tǒng)并不十分適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價。首先，傳統(tǒng)評價手段過于單一，實(shí)驗(yàn)成績往往僅靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者是實(shí)驗(yàn)報告，很大程度上忽略了“過程評價”；其次，傳統(tǒng)教學(xué)缺乏對學(xué)生的個性化評價[7-8]。因此，在藥物分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中研發(fā)推廣一種全新的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)自助式評價系統(tǒng)，一方面從學(xué)生視角出發(fā)，充分考慮學(xué)生特點(diǎn)，以一種喜聞樂見的方式和途徑，吸引學(xué)生主動參與，從而提高信息技術(shù)在教學(xué)評價、學(xué)生自主學(xué)習(xí)中的應(yīng)用；另一方面從專業(yè)角度出發(fā)，將藥物檢測的每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或任務(wù)分解成多個操作單元，采用文本、圖片、動畫相結(jié)合的交互式方式與學(xué)生進(jìn)行互動，從而提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程中關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的理解和掌握。

通過系統(tǒng)設(shè)計、先進(jìn)技術(shù)支撐、開放式管理、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、持續(xù)更新的方式，依托行業(yè)、企業(yè)，將藥物分析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)自助式評價系統(tǒng)建成服務(wù)于藥學(xué)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生藥物檢測實(shí)訓(xùn)技能自主學(xué)習(xí)和評價的平臺；成為教師課程建設(shè)、教學(xué)改革的平臺；成為社會從業(yè)人員繼續(xù)教育、技術(shù)交流的平臺，整體提升該專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高畢業(yè)生崗位適應(yīng)能力，提高藥學(xué)專業(yè)學(xué)生社會服務(wù)能力。

2 藥物分析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)自助式評價系統(tǒng)的構(gòu)建

按照頂層設(shè)計、分步實(shí)施原則，依據(jù)醫(yī)院、藥廠、研發(fā)機(jī)構(gòu)等藥學(xué)及相關(guān)專業(yè)就業(yè)單位對藥物檢驗(yàn)崗位職業(yè)能力需求，建設(shè)涵蓋實(shí)驗(yàn)設(shè)計、實(shí)驗(yàn)?zāi)M、實(shí)驗(yàn)考核等內(nèi)容的自助式評價系統(tǒng)。建設(shè)內(nèi)容包括5個模塊：基本實(shí)驗(yàn)操作技能模塊、儀器分析技能模塊、理化檢驗(yàn)技能模塊、綜合檢測技能模塊、實(shí)驗(yàn)案例分析模塊。

2.1 構(gòu)建基本內(nèi)容

藥物分析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)自助式評價系統(tǒng)總體設(shè)計理念是：調(diào)研需求，循證設(shè)計；統(tǒng)籌規(guī)劃，合理建設(shè)；形式新穎，人機(jī)交互；開放運(yùn)行，持續(xù)發(fā)展。

（1）從需求出發(fā)，開發(fā)、建設(shè)自助式評價系統(tǒng)，保障系統(tǒng)開發(fā)后的實(shí)用性。軟件建設(shè)面向醫(yī)療機(jī)構(gòu)、藥廠、藥物研發(fā)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)進(jìn)行全面調(diào)研，深入剖析藥學(xué)專業(yè)藥品檢驗(yàn)崗位的操作技能、職業(yè)素養(yǎng)等崗位要求和職業(yè)能力要求，在全面深入調(diào)研的基礎(chǔ)上開發(fā)與建設(shè)。

（2）根據(jù)檢驗(yàn)崗位技能要求，確定評價系統(tǒng)模塊內(nèi)容，使之兼具學(xué)生自主學(xué)習(xí)、教師課程建設(shè)、從業(yè)人員繼續(xù)教育等多項(xiàng)功能。模塊呈現(xiàn)方式以項(xiàng)目為導(dǎo)向，以任務(wù)為引領(lǐng)，即每個模塊里包含若干個項(xiàng)目，每個項(xiàng)目包含若干個任務(wù)，以每項(xiàng)任務(wù)為單元編寫腳本、完成素材收集、拍攝、制作等相關(guān)工作。

（3）將分散的素材以“情景游戲交互”方式集結(jié)成系統(tǒng)，貼近學(xué)生認(rèn)知能力，寓教于樂，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自助學(xué)習(xí)的主動性和積極性；引進(jìn)企業(yè)藥品質(zhì)量過程控制理念，通過實(shí)訓(xùn)能力過程評價，提高學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計體現(xiàn)安全性、開放性、可擴(kuò)展性、標(biāo)準(zhǔn)化、易操作性等原則

2.2.1 安全性原則 系統(tǒng)在應(yīng)用層面上采用了一整套完善的授權(quán)體系，通過對角色設(shè)置相應(yīng)操作權(quán)限來保證業(yè)務(wù)操作的安全性，控制不同的登錄用戶權(quán)限；在數(shù)據(jù)層面上充分利用數(shù)據(jù)庫提供的安全機(jī)制，在數(shù)據(jù)庫備份、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)方面支持包括數(shù)據(jù)庫日志備份、事務(wù)備份、數(shù)據(jù)庫自動備份、災(zāi)難恢復(fù)等多種功能；系統(tǒng)層面的安全特性通過系統(tǒng)錯誤捕獲、日志功能實(shí)現(xiàn)。

2.2.2 開放性原則 當(dāng)用戶需求發(fā)生少量變化或產(chǎn)生較簡單的新需求時，用戶可以在系統(tǒng)中自行修改或適度開發(fā)，從而提高效率、降低成本；系統(tǒng)模塊具備靈活構(gòu)建的功能，系統(tǒng)管理員可以根據(jù)工作業(yè)務(wù)需求增加、修改和刪除系統(tǒng)模塊及子模塊，可以方便地維護(hù)信息代碼。

2.2.3 可擴(kuò)展性原則 所有功能模塊都遵循一套完整而健全的協(xié)議，該協(xié)議不僅將系統(tǒng)的各模塊緊密地融合為一體，而且方便單個功能模塊的添加、升級，同時能十分有效地與其他系統(tǒng)進(jìn)行兼容和數(shù)據(jù)交換，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分共享。

2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)化原則 虛擬實(shí)驗(yàn)采用教育信息化標(biāo)準(zhǔn)委員會頒發(fā)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息采用教育部最新高等學(xué)校標(biāo)準(zhǔn)信息子集，及時體現(xiàn)教育信息化進(jìn)程。科學(xué)、規(guī)范化的業(yè)務(wù)設(shè)置，為各級管理部門之間的數(shù)據(jù)共享及數(shù)據(jù)交換奠定了良好的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)報表完全按教育部上報格式，并保證同步更新。

2.2.5 易操作性原則 進(jìn)行專業(yè)的用戶界面設(shè)計和可用性測試，窗口界面簡潔、直觀，菜單層次清晰，功能項(xiàng)（功能按鈕）定義明確，操作簡單，功能按鈕具有指向式說明，人性化操作設(shè)計。

3 藥物分析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)自助式評價系統(tǒng)的創(chuàng)新性及應(yīng)用價值

3.1 創(chuàng)新性

本系統(tǒng)擯棄了傳統(tǒng)藥物分析實(shí)踐教學(xué)單一的結(jié)果評價方式，首次引進(jìn)企業(yè)GMP藥品質(zhì)量過程控制理念，采用模擬實(shí)訓(xùn)過程評價模式，利于學(xué)生掌握藥品檢測每個操作細(xì)節(jié)的理論知識與操作標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)創(chuàng)新性。

3.2 個性化

各大系統(tǒng)內(nèi)容涉及基本實(shí)訓(xùn)操作技能模塊、儀器分析技能模塊、理化檢驗(yàn)技能模塊、綜合檢測技能模塊、實(shí)驗(yàn)案例分析模塊，對象可以根據(jù)自身需求個性化選擇需要自評的模塊。

3.3 寓教于樂

每個模塊都采用交互式方式，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或任務(wù)分解成多個操作單元，采用文本、圖片、動畫相結(jié)合的交互式方式與參與的對象進(jìn)行互動，讓對象不是感覺在考試或考核，而是一種情景游戲式互動交流，讓他們有如游戲通關(guān)時的成就感和滿足感，從而提高自主學(xué)習(xí)、自助學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助初見成效

實(shí)踐證明，藥物分析虛擬仿真實(shí)驗(yàn)自助式評價系統(tǒng)豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，將虛擬數(shù)字教學(xué)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)做了有益的補(bǔ)充和開發(fā)。本系統(tǒng)先后在兩屆藥學(xué)專業(yè)學(xué)生中進(jìn)行試用，同時進(jìn)行了試用調(diào)研，學(xué)生反映該系統(tǒng)“畫面真實(shí)、貼近實(shí)際、對以糾錯游戲的形式來學(xué)習(xí)的方法有興趣、對自己的學(xué)習(xí)有幫助”，得到了良好反饋，為持續(xù)性開發(fā)應(yīng)用增強(qiáng)了信心。

基于系統(tǒng)的過程性評價有助于學(xué)生掌握每個操作細(xì)節(jié)，體現(xiàn)藥物檢驗(yàn)崗位的精細(xì)化，使學(xué)生自覺培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度，樹立全面藥品質(zhì)量觀，形成良好的職業(yè)素養(yǎng)，適應(yīng)藥學(xué)及相關(guān)專業(yè)發(fā)展對應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的需求。