藥學(xué)專業(yè)生物化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用Δ

張麗娟，古同男，周秀艷，劉揚(yáng)（首都醫(yī)科大學(xué)燕京醫(yī)學(xué)院，北京市101300）

藥學(xué)專業(yè)生物化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用Δ

張麗娟＊，古同男，周秀艷，劉揚(yáng)#（首都醫(yī)科大學(xué)燕京醫(yī)學(xué)院，北京市101300）

目的：為提高生物化學(xué)教學(xué)質(zhì)量提供參考。方法：研發(fā)生物化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，并分析該系統(tǒng)對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)水平的影響。結(jié)果：筆者利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)了生物化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，并在教師和學(xué)生中進(jìn)行了試用。教師管理模塊實(shí)現(xiàn)了教師對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的宏觀管理和監(jiān)控；學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)K可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)演示及網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)等功能。結(jié)論：教學(xué)反饋表明，生物化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)增強(qiáng)并擴(kuò)展了傳統(tǒng)教學(xué)模式，以全新的方式將學(xué)生、實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目緊密聯(lián)系起來，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，加強(qiáng)了學(xué)生之間的相互合作交流，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)習(xí)興趣，具有助教、助學(xué)雙重功能。

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)；基本實(shí)驗(yàn)；大型儀器

生物化學(xué)是高等醫(yī)學(xué)院校的一門專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，又是當(dāng)代醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)的前沿學(xué)科[1]，其理論研究的深入與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的革新息息相關(guān)。在整個(gè)生物化學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展上，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)在科研實(shí)踐中對發(fā)現(xiàn)新理論和開發(fā)應(yīng)用新技術(shù)起著決定性的作用，已滲透到醫(yī)學(xué)科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，成為診斷、治療、預(yù)防疾病的重要手段。與較成熟的生物化學(xué)理論教學(xué)相比，當(dāng)前的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在著諸如教學(xué)方法單一、教學(xué)學(xué)時(shí)有限、大型儀器較少、學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性等問題，大大限制了學(xué)科的發(fā)展和創(chuàng)新[2]。因此，我國藥學(xué)教育改革應(yīng)該嘗試學(xué)習(xí)美英臨床教育，通過增加開放性討論、實(shí)踐模擬和師生交流模塊來鍛煉學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新意識(shí)的教育方式[3]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用先進(jìn)的多媒體技術(shù)[4]及“基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的生物化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)與研究”是發(fā)展的方向。筆者對不同學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)，使其接近于現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使學(xué)生能夠運(yùn)用與現(xiàn)實(shí)中相同的規(guī)范和準(zhǔn)則學(xué)習(xí)和訓(xùn)練[5，6]。生物化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)既可以通過該平臺(tái)完成基本實(shí)驗(yàn)，又可以參與教研室開展的第二課堂活動(dòng)及大型儀器的使用，還可以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力。現(xiàn)將筆者在開發(fā)應(yīng)用虛擬教學(xué)系統(tǒng)過程中的體會(huì)總結(jié)如下。

1 網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要內(nèi)容

采用DeamWeaver設(shè)計(jì)主頁，ASP編寫程序，AUTHORWARE開發(fā)多媒體學(xué)習(xí)課件，PHOTOSHOP處理圖形圖像，PREMERI處理視頻課件，F(xiàn)LASH制作動(dòng)畫，ACCESS建立數(shù)據(jù)庫。主體框架包括網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航、課程簡介、教學(xué)大綱、基本實(shí)驗(yàn)、第二課堂、大型儀器和交流園地。功能模塊包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)K和教師管理模塊。

1.1 學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)K

學(xué)生通過登錄界面進(jìn)入學(xué)習(xí)環(huán)境，包括3個(gè)功能子模塊：基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目子模塊、第二課堂活動(dòng)子模塊、大型儀器子模塊。

基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目子模塊包括：基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目目錄、實(shí)驗(yàn)講義、實(shí)驗(yàn)選擇和演示、網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告。例如，根據(jù)生物化學(xué)教學(xué)大綱安排生物化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)錄像、凝膠層析分離血紅蛋白與維生素B2；溫度、pH、激活劑和抑制劑對酶活性的影響；葡萄糖氧化酶法測定血糖；血清中谷氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶的活性、尿素氮的含量測定；血清無機(jī)磷的測定等6個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)演示是由資深教師視頻演示實(shí)驗(yàn)具體操作過程。網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)提供虛擬環(huán)境，要求學(xué)生根據(jù)提示正確運(yùn)行程序，實(shí)驗(yàn)完畢后網(wǎng)上提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

第二課堂活動(dòng)子模塊包括：活動(dòng)項(xiàng)目概況、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎桨冈O(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)演示和具體成效。第二課堂由于實(shí)驗(yàn)場地、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、活動(dòng)對象等原因僅在少數(shù)優(yōu)秀學(xué)生中開展，為了滿足大多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，把教研室近3年已開展的活動(dòng)項(xiàng)目在系統(tǒng)中展示，不僅減輕了實(shí)驗(yàn)室壓力，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，而且提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、自學(xué)能力和科研思維能力。

大型儀器子模塊包括：儀器原理、操作規(guī)程、應(yīng)用范圍及網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)。提供基本實(shí)驗(yàn)中未開展的SDS-PAGE電泳、聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）儀的使用、基因克隆等項(xiàng)目，模擬真實(shí)環(huán)境，讓學(xué)生掌握大型儀器的基本原理、主要操作規(guī)程、注意事項(xiàng)等。

1.2 教師管理模塊

教師管理模塊是指教師對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的管理和監(jiān)控，包括實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容的設(shè)置及更新、答疑、信息交流。該模塊設(shè)置教師登錄權(quán)限，方便教師對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的更新及系統(tǒng)維護(hù)，也方便了教師在線答疑及信息交流。

2 網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的優(yōu)越性

生物化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)除了具有虛擬技術(shù)的逼真效果及較強(qiáng)的交互性外，因?yàn)榕c第一課堂教學(xué)配合使用，一方面學(xué)生可以在基本實(shí)驗(yàn)中預(yù)習(xí)、溫習(xí)或回顧所要開設(shè)的實(shí)驗(yàn)，加深印象，克服以往實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的不可再現(xiàn)性；另一方面，學(xué)生實(shí)際參與較少的第二課堂活動(dòng)或大型儀器的使用，而通過本系統(tǒng)可以讓學(xué)生充分感受第二課堂活動(dòng)、大型儀器的具體操作，擴(kuò)充知識(shí)面。學(xué)生在線提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)了無紙化作業(yè)。生物化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)增強(qiáng)并擴(kuò)展了傳統(tǒng)教學(xué)，以全新的方式將學(xué)生主體和實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目聯(lián)系起來，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)習(xí)興趣，具有助教、助學(xué)雙重功能。

3 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)體會(huì)

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)與研制不僅充分利用了現(xiàn)代多媒體教育技術(shù)，而且克服了實(shí)驗(yàn)室緊張、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少、大型儀器利用率低等諸多弊病。通過虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在2個(gè)自然實(shí)驗(yàn)班中的試用，筆者總結(jié)了以下幾點(diǎn)體會(huì)：

（1）生物化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)將生物化學(xué)基本操作、主要學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、第二課堂活動(dòng)、大型儀器的使用進(jìn)行有機(jī)整合，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。特別是第二課堂活動(dòng)的引入不僅擴(kuò)大了實(shí)施范圍，而且實(shí)施內(nèi)容從鍛煉動(dòng)手能力到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)到分子生物學(xué)領(lǐng)域，寓教于樂，利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和鞏固。模擬大型儀器的使用能讓學(xué)生身臨其境，了解實(shí)驗(yàn)的前沿動(dòng)態(tài)，擴(kuò)充學(xué)生的知識(shí)面，豐富學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。

（2）虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)填補(bǔ)了遠(yuǎn)程教學(xué)中單純理論教學(xué)的缺憾。遠(yuǎn)程教學(xué)由于條件限制目前只開展了理論教學(xué)，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物化學(xué)不可缺少的一部分。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)能讓學(xué)生真切的接觸實(shí)驗(yàn)，實(shí)施實(shí)驗(yàn)過程，在線提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，完善遠(yuǎn)程教學(xué)內(nèi)容。

（3）提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和興趣。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)符合高校學(xué)生愛體驗(yàn)、喜歡新鮮事物的心理，能把被動(dòng)學(xué)習(xí)變成主動(dòng)參與，提高對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。

（4）虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)完善了生物化學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程，為精品課程的申報(bào)做了前期工作，有利于生物化學(xué)學(xué)科建設(shè)，也為相關(guān)學(xué)科建設(shè)提供了參考。

[1] 曹廷兵，葉治家，彭家和，等.軍醫(yī)七年制學(xué)生生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2001，3（3）：213.

[2] 楊 紅，林德馨.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查和淺析[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)（基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版），2010，12（6）：608.

[3] 賴 莎，揚(yáng) 帆，李明亞，等.英美臨床藥學(xué)教學(xué)的課程設(shè)置與實(shí)踐情況研究[J].中國藥房，2010，21（29）：2706.

[4] 王延鵬，侯慶源，李大佑.在醫(yī)院局域網(wǎng)內(nèi)構(gòu)建流媒體教學(xué)系統(tǒng)[J].中國藥房，2007，18（19）：1512.

[5] 王培俊，羅大兵，李 琳，等.建設(shè)虛擬設(shè)計(jì)與制造創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)多層次培養(yǎng)創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27（3）：100.

[6] 顧錦江.網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2010，26（3）：135.

Development and Application of Biochemistry Virtual Experiment Teaching System for Pharmacy Major

ZHANG Li-juan，GU Tong-nan，ZHOU Xiu-yan，LIU Yang（Yanjing Medical College，Capital Medical University，Beijing 101300，China）

OBJECTIVE：To improve the teaching quality of biochemistry.METHODS：The biochemistry virtual experimental teaching system was developed for pharmacy major，and the influence of the system on students learning interest and teaching level were analyzed.RESULTS：The biochemistry virtual experimental teaching system had been built through a network platform，and the system had been used by teachers and students.In the system，the teacher management module helped teachers to manage and monitor experiment project，the student experiment module showed the function of demonstration and on-line experiment.CONCLUSION：The teaching feedback shows that the system can strengthen and expand the traditional teaching mode.Students，instruments and project can be linked by a new way.It can extend the students’knowledge，strengthen the students’cooperation，inspire the enthusiasm，and enhance the interest in learning.It has the dual function in teaching assistant and studying assistant.

Virtual experiment teaching system；Basic experiment；Large instruments

G64；R91

A

1001-0408（2011）28-2685-02

Δ首都醫(yī)科大學(xué)校長基金（09JYY-122）

＊副教授，碩士。研究方向：中藥生物機(jī)制。電話：010-69427565。E-mail：lijuanzh@sohu.com

#通訊作者：教授，碩士。研究方向：醫(yī)學(xué)教育管理和研究。電話：010-69441034。E-mail：laoluliuyang@126.com

2010-11-26

2011-03-17）