虛擬仿真軟件在藥物分析課程中的應用與改進

黃宇倩，欽富華

(浙江醫(yī)藥高等?？茖W校藥學院，浙江 寧波 315100)

作為藥學的主要課程之一，藥物分析課程主要是對藥物及其制劑的組成、理化性質、真?zhèn)舞b別、純度檢查和有效成分的含量測定進行相關研究[1]。其核心目的是將學生培養(yǎng)為具有藥品綜合質量控制理念，并掌握其相應的知識技能的藥學相關技術人才。即使學生具備藥品的研究、生產(chǎn)、供應、使用和監(jiān)督管理過程中的分析檢驗能力，并使學生能為解決藥品質量問題提出合理的方法。藥物分析實驗課程是藥物分析課程的一個重要分支，開展實驗課程可以在鞏固學生所學的理論知識基礎上，進一步培養(yǎng)學生的操作能力、職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維，為學生邁進以后的工作和學習崗位打下堅實基礎。教師的實驗教學質量直接關系到學生的專業(yè)水平，也影響著學生從事藥品行業(yè)的職業(yè)發(fā)展[2]。

1 知行合一對藥物分析實驗的要求

近幾年來，習近平總書記多次在會議中強調踐行“知行合一”的重要性，賦予了“知行合一”新的時代價值。在藥物分析實驗課程中踐行知行合一，就是要因材施教，將理論和實際相結合，更加注重大學生在教學活動中的主體地位，最終使學生的理論知識得到加強，實踐動手能力得到磨練，實現(xiàn)大學生的全面發(fā)展[3]。但是目前大多數(shù)藥學院校，藥物分析實驗的開設都受到了時間和空間的限制，最終使得教學過程中的理論需要和實際狀況之間出現(xiàn)了矛盾。在藥物分析實驗課程中引入虛擬仿真實驗，可以有效地解決上述矛盾[4]。

2 虛擬仿真實驗的優(yōu)勢

藥物分析虛擬仿真實驗是計算機技術和藥物分析專業(yè)知識的有機結合的產(chǎn)物，學生在操作藥物分析虛擬仿真實驗時，實驗操作要求與實際實驗相同，最終也要得出與真實實驗相近的結果和現(xiàn)象，實現(xiàn)與實際實驗相同的教學目的與要求[5]。藥物分析虛擬仿真實驗與實際實驗相比，不受時間和空間的限制，學生可以反復操作實驗步驟，做學相融，從而使學生更加牢固地掌握藥物分析理論知識，提高實踐動手技能，提升學生的就業(yè)競爭力。同時這也是對藥物分析課程的改革與創(chuàng)新，為人才培養(yǎng)提供了新的途徑。

伴隨著近幾年來藥物分析實驗課程的改革方向和趨勢，我校引入北京東方仿真軟件有限公司旗下產(chǎn)品，并將其應用到藥物分析實驗課程教學當中，認真踐行“知行合一”對藥物分析實驗課程的要求，努力培養(yǎng)全面發(fā)展的藥學專業(yè)技術人才。

3 東方仿真軟件的介紹

北京東方仿真軟件技術有限公司致力于 “院校專業(yè)共建人才培養(yǎng)+企業(yè)職業(yè)發(fā)展培訓培養(yǎng)”雙輪驅動業(yè)務模式。用產(chǎn)業(yè)人才需求助推院校教育改革，為企業(yè)提供行業(yè)資格性的培訓服務；將崗位能力訓練前置于學歷教育中，為企業(yè)提供新員工的崗前培訓服務；服務院校的專業(yè)實踐教學體系建設，為企業(yè)提供崗位勝任能力培訓服務；致力院校專業(yè)建設與合建產(chǎn)業(yè)學院，為企業(yè)提供專項能力提升培訓服務；實現(xiàn)人才的精準培養(yǎng)與高質量就業(yè)，構建產(chǎn)業(yè)需要的崗位能力職業(yè)標準。產(chǎn)品中心涵蓋教學資源、師資培訓、實習實踐、技能大賽、技能鑒定。使用范圍廣，包括化工專業(yè)，環(huán)境專業(yè)，儀器分析，制藥專業(yè)，食品專業(yè)和生物專業(yè)等領域。以東方仿真軟件為例，接下來重點介紹東方仿真軟件的基本構成，講解東方仿真軟件的使用要點。

東方仿真軟件主要包括兩部分，第一部分是在線仿真學習中心，主要包括以下幾個模塊：(1)仿真學習，仿真學習主要包括實驗過程和相關工作站的操作視頻，如借助紫外可見分光光度計測定維生素C銀翹片中維生素C的含量，利用氣相色譜法測定丁香中丁香酚的含量以及利用原子吸收分光光度計法測定龍牡壯骨顆粒中鈣含量等。仿真學習中的視頻把實驗操作流程以及工作站使用過程詳實的記錄下來，更加方便學生完整的學習實驗操作，有利于學生對所學習的實驗進行反復學習研究，加深學生們對實驗過程的理解，有利于提高他們的職業(yè)素養(yǎng)；(2)理論學習，理論學習中主要包括理論課程和題目自測，但該模塊內容還在建設當中，該模塊對學生的理論知識的掌握和理解起到了畫龍點睛的作用；(3)在線考試，科學技術的進步在教育教學中的重要體現(xiàn)就是對學生的考核方式由原來單一的紙質化測試逐漸向多樣化的以計算機為載體的考核方式轉變，東方仿真軟件的在線考試，方便老師隨時對學生學習情況進行檢驗，在線批閱節(jié)省了教師的時間和精力，提高了教學效率；(4)學習記錄等，學生可以通過學習記錄查看自己的理論學習記錄，仿真學習記錄和考試成績記錄。方便學生課后對自己的學習情況進行及時整理和總結，進行查漏補缺。

東方仿真軟件的第二部分是仿真客戶端，仿真客戶端包括單機練習模式和局域網(wǎng)模式。日常教學過程中，教師和學生選擇單機練習模式進行教學，學生可以反復操作虛擬仿真實驗過程，加深理解。學期結束時，教師選擇局域網(wǎng)模式進行在線考試，檢驗學生學習情況，節(jié)約了學生進行實際實驗的時間成本和經(jīng)濟成本。教師可以通過學生提交的在線考試結果，查看學生的考試成績，提高了教學效率，并針對學生在線考試結果的分析，及時調整自己的教學策略[6]。

4東方仿真軟件在教學過程中的使用與教學過程改進

以測定丁香中丁香酚的含量為例，東方仿真軟件在藥物分析實驗課程中的應用可以分為以下幾個步驟，如圖1所示。該仿真實驗在最大程度上還原了實際實驗過程。同學們通過反復練習，加深了學生對實驗操作過程的掌握。

圖1 測定丁香中丁香酚含量仿真實驗步驟Fig.1 Simulated experimental procedure for measuring the content of eugenol in cloves

東方仿真軟件在線仿真學習中心的理論學習模塊目前還在建設中，在藥物分析實驗的教學過程中，如果學生直接進行相關仿真實驗的操作，存在諸多弊端：(1)?？祁愒盒５膶W生畢業(yè)后的去向除了去相關企業(yè)參加工作外，近年來，越來越多的專科生選擇專升本考試提升學歷，進一步深造。所以在學校學習期間，打好夯實的理論基礎，顯得尤為重要。而現(xiàn)實情況是，學生對理論知識的掌握相對比較弱，導致大部分學生無法真正理解實驗操作流程背后具體的原理，將本有利于加深理論學習，提高實踐能力的仿真實驗，變成了流水線似的操作。(2)在線仿真學習中的操作視頻播放速度太快，部分學生無法跟上速度，不利于他們對實驗操作過程的學習。(3)諸多仿真實驗沒有提供實際的實驗操作條件，如：利用氣相色譜儀測定冰片含量時未設置相關實驗溫度，壓強，流速等實驗條件，這導致仿真客戶端的氣相工作站相關步驟，無法順利進行。

虛擬仿真實驗的引入是為了進一步加深學生對理論知識的學習，提高他們的實踐操作能力。為了真正實現(xiàn)東方仿真軟件在教學過程中的作用，針對上述存在的問題，我對整個教學過程進行了以下改進：(1)利用Powerpoint教學輔助資源對理論知識進行梳理和講解，結合網(wǎng)絡上可汗學院相關講解視頻，儀器實物圖片，幫助學生理清物質定性定量分析的原理。讓學生在實際操作過程前，掌握實驗原理，清楚實驗過程，明確實驗目的。(2)將實驗操作視頻轉換為文字模式，讓學生將文字操作流程和操作視頻結合使用，方便他們更加準確地操作和反復練習。有利于提高學生的實踐操作能力，加強職業(yè)素養(yǎng)。(3)利用中國知網(wǎng)，在線查找與教學實驗相關的實驗文獻，下載分發(fā)給學生，讓學生自主的閱讀文獻，最終結合文獻，確定自己的模擬仿真實驗操作條件。如在學習利用氣相色譜法測定冰片含量實驗時，東方仿真軟件里面沒有提供相應的操作視頻以供學生學習，教師在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中，查找到文獻《氣相色譜內標法測定五福心腦清軟膠囊中冰片含量》[7]。下載下來，分發(fā)給學生。教學過程中，學生通過自主閱讀上述文獻內容，對整個實驗分析過程進行學習，了解到氣相色譜法測定冰片含量實驗過程中的色譜應采用的方法和條件的設定，內標物的選擇，標準溶液以及樣品溶液的制備?！稓庀嗌V內標法測定五福心腦清軟膠囊中冰片含量》使用的色譜條件如表1所示。學生們采用文獻中的色譜條件先在東方仿真軟件工作站對新方法進行編輯，然后按照上述實驗條件進行虛擬仿真實驗，實驗結束后對數(shù)據(jù)進行處理，導出樣品的最終處理數(shù)據(jù)文件，得到虛擬仿真實驗所要測定的冰片樣品色譜譜圖和樣品的濃度。

表1 色譜條件的選擇Table 1 Selection of chromatographic conditions

在實驗結束后，將仿真實驗所得色譜譜圖與文獻中的色譜譜圖進行對比分析，進一步讓學生確定自己仿真實驗的成功與否。整個藥物分析實驗的教學過程，加深了學生對氣相色譜定量分析的認識，提高了他們的譜圖分析能力，文獻閱讀的能力。利用東方仿真實驗，同學們對氣相色譜法測定冰片含量的實驗原理，過程，實驗條件的設置以及數(shù)據(jù)的整理分析與歸納，都有了一定程度的掌握。在這種情況下，再進行氣相色譜法測定冰片含量的實驗教學，大大降低了實驗的出錯率，提高了同學們在真正測定冰片含量的操作技能。在實際的實驗操作過程中，學生能夠熟練的設定氣相色譜的流速，進樣口溫度，分流比，起始柱溫，最終柱溫以及升溫時間等相關實驗條件，根據(jù)虛擬仿真實驗的操作練習，明確實驗操作流程，先配制對照品溶液，樣品溶液，然后熟練并正確的操作氣相色譜儀，對對照品以及樣品溶液進行測定，并計算峰面積，得出冰片含量。

虛擬仿真實驗結合實際實驗教學，這對理論學習和實踐操作兩個維度的學習都起到了至關重要的作用。總而言之，虛擬仿真實驗的目的是為了進一步提高學生的專業(yè)知識和職業(yè)素養(yǎng)。在教學過程中，合理地利用虛擬仿真實驗，根據(jù)學生的實際情況，對課程進行適當?shù)母倪M，不完全依賴虛擬仿真實驗，也不脫離理論知識對學生的要求，才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神的全面發(fā)展的藥學專業(yè)技術人才。

5 結 語

藥物分析虛擬仿真實驗為教和學都提供了一個良好的舞臺，尤其是給學生提供了一個相對安全、開放、自由的實驗環(huán)境，但實驗教學過程中，不能完全依靠虛擬仿真實驗，要讓學生不僅知其然，還要知其所以然。學生只有在真正理解了理論知識的情況下，才能進一步提升實踐操作能力和職業(yè)素養(yǎng)學生。最終使學生具備自主學習、辯證思維、團隊協(xié)作的能力，初步建立起藥物分析的思維，為社會發(fā)展培養(yǎng)高素質的藥學專業(yè)人才[8]。