VR 技術(shù)在藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

范 璐

撫順職業(yè)技術(shù)學(xué)院（撫順師范高等?？茖W(xué)校），遼寧 撫順 113122

教育的不斷改革，提升了教師的教學(xué)難度，要求教師采取高效的手段去加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。目前，信息技術(shù)與教育的結(jié)合越來越深入，很多多媒體設(shè)施都能夠在課堂上得到體現(xiàn)。對于藥學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)來說，虛擬仿真技術(shù)能夠幫助教師課堂提供很大的便利性，在這個(gè)課程里，虛擬仿真技術(shù)可以幫助教師構(gòu)建一個(gè)虛擬化的課堂，讓學(xué)生在身臨其境的環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)操作，強(qiáng)化自身能力，全方位提升教學(xué)的效率與質(zhì)量，為醫(yī)藥公司提供更多的優(yōu)秀人才。醫(yī)藥公司不能直接在現(xiàn)場進(jìn)行藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而且制藥設(shè)備的價(jià)格十分高昂，需要投入大量的人力精力，制作出來的藥物需要經(jīng)過大量的模擬實(shí)驗(yàn)才能夠投入市場。這些因素都導(dǎo)致實(shí)際的藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)會(huì)出現(xiàn)很多的困難[1]。

藥學(xué)屬于醫(yī)學(xué)與化學(xué)的結(jié)合體，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性與實(shí)踐作用。藥學(xué)專業(yè)主要是為相關(guān)領(lǐng)域培養(yǎng)能夠在藥物生產(chǎn)、銷售應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域都可以有相應(yīng)創(chuàng)新的優(yōu)秀人才。在這一專業(yè)開課的過程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以為人才培養(yǎng)提供很大的幫助，但是在具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)會(huì)遇到很多的困難，此時(shí)虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，會(huì)給教學(xué)帶來一定的優(yōu)勢。能夠從根本上提升教學(xué)效率，讓學(xué)生身臨其境般地感受制藥過程，利用虛實(shí)結(jié)合方式，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[2]。

一、虛擬仿真技術(shù)的必要性

（一）虛實(shí)結(jié)合的優(yōu)勢明顯

目前，在藥學(xué)專業(yè)所采用的教學(xué)模式，就是讓學(xué)生按照特定的實(shí)驗(yàn)步驟，按部就班地進(jìn)行操作，在學(xué)習(xí)到一些危險(xiǎn)的化學(xué)試劑操作、大型儀器設(shè)備分析、實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長的藥物制作等環(huán)節(jié)時(shí)，都會(huì)由教師直接操作，學(xué)生在旁觀看的方式，在很大程度上制約了學(xué)生的實(shí)際能力，讓他們無法在真正意義上提升自我。教師授課結(jié)束之后，學(xué)生對這些知識(shí)并不能夠深刻理解，僅僅只是記住了實(shí)驗(yàn)如何操作，卻不明白其中的真實(shí)原理。這樣的行為會(huì)嚴(yán)重阻礙優(yōu)秀人才的培養(yǎng)道路.而虛擬仿真技術(shù)的使用會(huì)極大程度地突出虛實(shí)結(jié)合這一教學(xué)特征，將信息技術(shù)完美地結(jié)合到課堂中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)通訊、多媒體等多個(gè)結(jié)構(gòu)的大融合，搭建極具真實(shí)性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，確保每位學(xué)生都能夠融入到實(shí)驗(yàn)過程中，都能有實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)際經(jīng)歷[3]。

（二）創(chuàng)新教學(xué)方式

目前虛擬仿真技術(shù)與藥學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，已經(jīng)成為一種趨勢，在許多學(xué)校廣泛應(yīng)用。在我國社會(huì)以往發(fā)展的過程中，很多知名人物都創(chuàng)設(shè)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，將一些無法具體展開的大型實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，通過搭建真實(shí)的小型環(huán)境去進(jìn)行，在一定程度上降低了實(shí)驗(yàn)的局限性。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，可以帶來很多好處，比如解決教學(xué)儀器供應(yīng)不足的情況，讓每一名學(xué)生都能有實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為教師準(zhǔn)備教學(xué)素材，節(jié)約了很多時(shí)間[4]。在社會(huì)的實(shí)際需求中，相關(guān)藥學(xué)機(jī)構(gòu)要求學(xué)校培育出的人才要具備一定的實(shí)踐操作能力。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，可以為藥學(xué)教學(xué)提供很多新的手段方式，使學(xué)生能夠在網(wǎng)絡(luò)上自主尋找一些實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)具體操作，然后在虛擬環(huán)境中再次落實(shí)實(shí)踐流程。虛擬仿真技術(shù)能夠通過互動(dòng)、拓展、自主學(xué)習(xí)等多種方式，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的深度與廣度，在最大程度上激發(fā)他們的潛能，為他們提供一些創(chuàng)新性的教學(xué)模式，使學(xué)生可以具備相應(yīng)的先進(jìn)邏輯思維與實(shí)踐能力，可以讓學(xué)生盡可能地開展沉浸式學(xué)習(xí)，強(qiáng)化他們對理論知識(shí)的理解力度，及時(shí)增強(qiáng)教學(xué)效果[5]。

（三）醫(yī)學(xué)研究與醫(yī)療診斷優(yōu)勢

使用VR 技術(shù)可以進(jìn)行建模，以人體的各種組織和器官作為模板，充分利用VR 技術(shù)來建立一定比例的模型，在這種應(yīng)用條件下，疾病的演替過程以及微觀環(huán)境下分子與分子之間的相互作用都可以被模擬出來。VR 技術(shù)所建立出來的模型往往是十分生動(dòng)和直觀的，在形態(tài)學(xué)上具有重要的參考價(jià)值，可以為課堂學(xué)習(xí)和課后練習(xí)提供豐富的資源。除此之外，VR 技術(shù)可以將微觀世界宏觀化，將分子之間微小的相互作用通過建模動(dòng)畫的形式來生動(dòng)形象地顯現(xiàn)出來，一些細(xì)節(jié)化的機(jī)理和作用也可以被清晰地呈現(xiàn)出來，這對于藥物研發(fā)是十分有益的。藥物研發(fā)人員通過對VR 建模動(dòng)畫的直接觀察可以更加清楚地掌握藥物發(fā)揮作用的機(jī)制以及人體內(nèi)的代謝情況，為縮短臨床新藥的研發(fā)周期提供有效的幫助，對于學(xué)生研發(fā)思維的培養(yǎng)具有重要的啟示作用。

二、虛擬仿真技術(shù)在藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用分析

（一）提升課前預(yù)習(xí)效果

在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，教師必須要求學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)。通過預(yù)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)唧w的實(shí)踐內(nèi)容有大致的了解，才能夠在正式開始實(shí)驗(yàn)的過程中，對自己不懂的地方去重點(diǎn)操作[6]。在以往教師授課的過程中，學(xué)生預(yù)習(xí)主要是走馬觀花的形式，僅僅是粗略瀏覽，沒有注意到實(shí)驗(yàn)的目的、原理以及一些細(xì)節(jié)。虛擬仿真技術(shù)，可以很好地解決學(xué)生預(yù)習(xí)不足的問題，能夠讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的各個(gè)部分作出系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，同時(shí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室還會(huì)定時(shí)向?qū)W生開放，讓他們在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自主學(xué)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)的相關(guān)設(shè)計(jì)與具體內(nèi)容，練習(xí)基本操作，為正式開課打下基礎(chǔ)[7]。

（二）加強(qiáng)課堂授課質(zhì)量

學(xué)生提前進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行練習(xí)，對于他們在實(shí)際環(huán)境中的操作有很大幫助，這樣的教學(xué)模式能夠有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)課前準(zhǔn)備不足的缺陷。在實(shí)際課堂上，教師可以通過一定的仿真教學(xué)，搭配虛實(shí)結(jié)合的方法，幫助學(xué)生強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)流程，讓他們對實(shí)驗(yàn)過程中的一些細(xì)節(jié)之處，都能夠做到仔細(xì)觀察，認(rèn)真研究。在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要確保每一位學(xué)生都能夠上手操作，如果遇到實(shí)驗(yàn)條件有限的情況，可以在老師的演示下完成。學(xué)生在經(jīng)歷了仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M之后，會(huì)有一定的學(xué)習(xí)效果，教師在課堂上，不必花費(fèi)大量的時(shí)間對一些簡單的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行贅述，只需針對學(xué)生的具體需求進(jìn)行教學(xué)，查缺補(bǔ)漏，盡力解決他們的疑惑，讓所有學(xué)生都能夠?qū)W習(xí)到真實(shí)的技術(shù)與知識(shí)，同時(shí)又拉近師生之間的距離，讓教師與學(xué)生能夠用平和的心態(tài)去進(jìn)行知識(shí)探討，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主體能動(dòng)性。

（三）加強(qiáng)課后反饋力度

在具體的實(shí)踐教學(xué)結(jié)束之后，教師要讓學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，將本次實(shí)驗(yàn)的具體過程記錄下來，然后教師對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評分。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，由于實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性，很多教師都會(huì)直接將實(shí)驗(yàn)過程用紙質(zhì)的形式發(fā)放給學(xué)生，然后讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行簡單的操作，便去書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣的教學(xué)方式具有相當(dāng)大的缺陷，不能夠讓學(xué)生學(xué)到實(shí)際的知識(shí)。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)的確具有很大的創(chuàng)新性，不僅改變了教師的授課形式，而且提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室依然可以對學(xué)生開放，讓他們可以對自己操作不熟練的地方進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，同時(shí)給一些在課堂上沒有參與進(jìn)來的同學(xué)提供了實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)[8]。學(xué)生在進(jìn)行了整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作之后，便會(huì)對流程有更加精準(zhǔn)的記憶，能夠幫助他們在日后工作的過程中積累財(cái)富，提升自己的職場競爭力。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不足

（一）較高的技術(shù)開發(fā)難度

VR 技術(shù)屬于較為高端的技術(shù)，這種技術(shù)用于教學(xué)輔助中具有一定的兼容難度。在一線藥學(xué)教育中，想要實(shí)現(xiàn)VR 技術(shù)與教學(xué)的完美融合，應(yīng)該在每節(jié)實(shí)驗(yàn)課程之前將VR 技術(shù)落實(shí)到實(shí)際中去，這無疑是很困難的。教學(xué)工作者面對的問題不僅僅是大量陌生的技術(shù)難題，還需要對紛繁復(fù)雜的教學(xué)資源進(jìn)行快速合理的整合。在資源整合過程中，不可缺少的就是溝通，溝通的雙方則是一線實(shí)踐教師和開發(fā)VR 技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備研發(fā)公司，這二者之間的密切合作是通過大量的前期溝通和后期的相互配合實(shí)現(xiàn)的，只有一方努力是很難達(dá)到理想中的效果的。

（二）設(shè)備局限性

VR 設(shè)備是開展VR 技術(shù)輔助教學(xué)的基礎(chǔ)，有了可靠的VR 設(shè)備才能考慮將VR 技術(shù)輔助教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化。目前應(yīng)用最為廣泛的VR 設(shè)備種類就是頭戴式設(shè)備，在體驗(yàn)過程中，使用者需要保持VR 設(shè)備始終與電腦以及電源相互連接，這就需要足夠?qū)挸ā踩膱龅兀€需要解決電線和材料的問題。當(dāng)然，大部分學(xué)校還受困于VR 技術(shù)限制，VR 設(shè)備呈現(xiàn)出的畫面并不具備足夠的清晰度，導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)感較差，同時(shí)還會(huì)讓使用者產(chǎn)生一定程度的眩暈感。VR 技術(shù)所模擬出來的環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境之間的融合并不理想，因此，使用者在VR 設(shè)備中看到的圖像容易失真，讓使用者較難進(jìn)入到VR 設(shè)備所構(gòu)建出的虛擬現(xiàn)實(shí)中，總能感覺到眼前圖像和現(xiàn)實(shí)之間的距離感。

（三）新教學(xué)模式下的教師角色思考

VR 技術(shù)一旦應(yīng)用到課堂中來，教師角色就會(huì)發(fā)生較大的變化。傳統(tǒng)課堂中，教師需要對前期的教學(xué)資源進(jìn)行整合。該過程的教學(xué)理念相對固化，在VR 輔助教學(xué)模式中，教師應(yīng)該積極地轉(zhuǎn)變這種 相對固化的教學(xué)理念[9]。書本上的知識(shí)較為枯燥乏味，且比較抽象，VR 技術(shù)將這些抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為生動(dòng)的圖像，讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，達(dá)到更為理想的學(xué)習(xí)效果。理論上來講，任何構(gòu)思都可以在VR 技術(shù)中得到呈現(xiàn)，實(shí)際上，這需要教師在其中發(fā)揮一定的指揮和約束作用，讓VR 技術(shù)得到妥善的應(yīng)用，為教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)指明方向，提高教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生樹立起正確地看待VR 技術(shù)的意識(shí)，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的思維能力，讓學(xué)生充分利用這種先進(jìn)的VR 技術(shù)來提升自身，而不是將這種VR 技術(shù)當(dāng)成是娛樂工具[10]。

實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常會(huì)用到各種精密的儀器，例如高分辨率的質(zhì)譜儀，可以對不同狀態(tài)的細(xì)胞進(jìn)行分選的流式細(xì)胞儀、熒光定量PCR 儀器、倒置熒光顯微鏡以及酶標(biāo)儀等等。在這些精密儀器的輔助下，學(xué)生可以對各種微小的組織和細(xì)胞進(jìn)行直接觀察，如核酸分子、蛋白質(zhì)分子、細(xì)菌菌落等都可以直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前。通過VR 技術(shù)，實(shí)驗(yàn)中的抽象和微觀技術(shù)壁壘可以被打破，實(shí)現(xiàn)教育領(lǐng)域的重大突破。

綜上所述，要想大力提升藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，采取虛擬仿真技術(shù)是十分必要的行為，同時(shí)這一技術(shù)也能夠體現(xiàn)出很大的教學(xué)優(yōu)勢。利用虛實(shí)結(jié)合的形式開展課堂，具備相應(yīng)的創(chuàng)新性，不僅能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能為教師帶來一定的教學(xué)成果。信息技術(shù)可以給教學(xué)課堂帶來非常精彩的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，虛擬仿真技術(shù)，完美地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)模式上無法展開真實(shí)教學(xué)過程的不足之處，有利于從根本上實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展，滿足教學(xué)條件等多種需求。