中藥炮制學虛擬實驗平臺構建及其實踐*

周蘇娟 孟 江 施 潔 涂泳秋

(廣東藥學院醫藥信息工程 (廣東藥學院中藥學院 (廣東藥學院醫藥信息工

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中藥炮制學虛擬實驗平臺構建及其實踐*

周蘇娟 孟 江 施 潔 涂泳秋

(廣東藥學院醫藥信息工程 (廣東藥學院中藥學院 (廣東藥學院醫藥信息工

學院 廣州 510006) 廣州 510006) 程學院 廣州 510006)

在傳統的中藥學實驗教學中引入虛擬實驗室，介紹虛擬實驗平臺構建以及基于該平臺的個性化教學實踐，指出該平臺能夠解決傳統實驗受時間和地域限制的問題，為學生和教師提供一個自主開放的空間。

中藥炮制學；虛擬實驗；個性化教學

1 引言

隨著虛擬現實技術的發展和計算機網絡的快速普及，虛擬實驗作為一種新的實驗類型越來越受到關注，成為計算機輔助教學的一個重要組成部分。近幾年來各方面的關注和需求，使虛擬實驗有了較快的發展并將擁有很好的前景。虛擬現實技術的發展帶動了實驗的發展，實驗平臺實現的生動逼真的場景、物體和人物，讓學生有身臨其境的沉浸感，享受到很好的交互性。中藥炮制學是研究中藥炮制理論、工藝、規格、質量標準、歷史沿革及其發展方向的一門學科。實驗教學是其教學過程中的重要環節，是理論聯系實際的重要途徑。在傳統的實驗教學中，學生僅按實驗指導逐步操作，按部就班，沒有自己對實驗的理解，效果不是很理想。另外由于學生較多、實驗室資源緊缺、中藥原藥材價格高漲等因素[1]，很多實驗課的大規模開設非常困難。而通過虛擬現實技術[2]實現的仿真實驗平臺，可以很好地彌補傳統實驗教學的不足，學生能夠像在真實的環境中一樣不限設備、不限時間、不限地點完成實驗項目[3]，實驗操作的靈活性增強。但是，由于不同的學生學習基礎、進度、興趣等都不一樣，如何體現分層次教學并適應學生個性化發展的要求[4]，是實驗教學改革的重要課題。本文通過構建中藥炮制學虛擬實驗平臺，解決了傳統實驗受時間和地域限制的問題，為學生和教師提供了一個自主開放的平臺。

2 虛擬實驗平臺構建

2.1 界面組成

虛擬實驗平臺并不需要準備任何普通意義上的實驗必備器材，因為平臺中已經準備了類似功能的元件對實驗提供幫助，操作者只需要通過鼠標對平臺中的設備元件進行正確的操作，就能達到完成實驗的目的。平臺使用Visual Studio.NET[5]作為前臺開發工具，利用Flash Professional CS6[6]結合Action Script 3.0[7]編程控制動畫中的對象、創建導航和交互元素，形象地模擬動畫狀態實現交互。平臺主界面按照傳統實驗的流程設計了如圖1所示4個主要按鈕：目的、內容、操作及測試。各操作界面都有返回按鈕，能夠使操作者隨意跳轉。實驗內容按照中藥炮制學[8]課程分章和節歸類編排各知識點。主界面元件全部設定完成后，平臺開始通過Main類運行。各按鈕對象偵聽鼠標點擊事件后生成各對應元件實例。選擇“實驗操作”進入對應的實驗內容，學生可以自主選擇不同藥材進行不同的實驗方法操作。實驗操作是把設備一一做出元件，通過Main類調用實驗內容的類后，在類中再調用這些做好的設備元件，加上偵聽事件做成一個完整的實驗。

圖1 虛擬實驗平臺界面組成

2.2 示例

以“王不留行炒黃法實驗”為例，實驗指導上的實驗步驟是：取凈王不留行，稱重，置熱鍋內，用中火加熱，不斷翻炒至大部分爆成白花，迅速出鍋放涼，稱重。成品性狀：本品炒后種皮炸裂，80%以上爆成白花，體輕質脆。圖2是對應該實驗的部分仿真過程。在實驗過程中，每個步驟都會有相應的介紹，同時會在一些關鍵步驟有必要的操作提示，引導學生逐步順利完成實驗的仿真操作。

圖2 王不留行炒黃法實驗步驟

2.3 實驗測試

實驗測試目前實現的主要是選擇題，測試者對題目中的選項進行選擇，選擇后會對答案進行判斷及提示。運行效果，見圖3。由于習題元件的類中通過EnterFrame類進行每時每刻偵聽，當操作者選擇答案時boolean類型的PlayerAnswer變量會變成true，EnterFrame類會馬上響應并給出答案，同時會把PlayerAnswer變量再次改變回false，使操作者再次點擊選項時不會改變答案，只能進行下一題的操作。

圖3 實驗測試

3 基于虛擬實驗平臺的個性化教學實踐

3.1 個性化教學的內涵

個性化教學根據學生的學習方向和認知水平，調整與其相適應的學習內容、進度和難度，達到因材施教的目標[9]。學生的學習基礎存在一定差異，而完成一個實驗項目可能需要很多知識基礎。通過在虛擬實驗平臺實驗內容中提供類似“百度百科”詞條擴展閱讀功能的知識點提示，學習者就能根據自己的基礎在開始實驗步驟前選擇相應的知識點進行實驗預習。對于同一個中藥炮制實驗，可能不同的學生會選擇不同的藥材進行處理，實驗平臺中提供了多種藥材供學生進行選擇操作。

3.2 個性化功能

虛擬實驗平臺體現了完整的實驗過程，以學生自主學習的方式進行[10]。其中包括學生“選擇實驗項目”，然后通過閱讀實驗指導、觀察實驗操作視頻等方式進行“實驗預習”，接著進入“虛擬實驗”，學生可以通過鼠標和鍵盤的操作，在該實驗室中自由走動、操作儀器和完成實驗。操作過程中會有一些操作提示，指導學生逐步完成實驗。最后還有一個“實驗測試”環節，通過完成與實驗相關的一些測試題目，評判學生實驗知識的掌握程度。如果測試通過，可以推薦進入下一步的實驗；如果不通過，可以返回前面的環節，重復實驗預習、虛擬實驗等操作。虛擬實驗平臺的個性化功能，見圖4。

圖4 虛擬實驗平臺個性化功能

3.3 實踐效果

廣東醫學院中藥炮制學課程同時在中山和大學城兩個校區開設，該實驗平臺在中藥學院11級學生實驗教學中進行部分班級試點應用。不同校區的學生在不受時間、地點及實驗設備的限制下自主選擇實驗項目進行虛擬實驗，收到了較好的實驗效果。期末的實驗教學反饋中，學生普遍反映經過虛擬實驗的自主學習，再聽教師的示范講解印象會更加深刻也更容易理解。有了這些基礎再去進行實際實驗操作就會更加熟練和順利。

4 結語

培養應用型人才是我國高等教育的重要職責，而實驗及實踐教學在應用型人才的培養中發揮著重要的作用[11]。在傳統的中藥學實驗教學中引入虛擬實驗室，是信息技術在傳統醫藥學中應用的有效探索[12]。中藥炮制學虛擬實驗平臺除了實現基本的實驗教學功能，使學生能夠不限時間、地點、自主選擇實驗項目進行虛擬實驗，還能通過知識點的關聯、實驗資源庫的個性化選擇以及個性化實驗的推薦與指導，為學生營造個性化的實驗環境并獲得相應的學習反饋，從而提高學生的實踐與創新能力。

這個平臺可以為開展個性化的實驗教學提供技術支撐，為教育信息技術的發展提供新的思路。

1 薛海萍.虛擬中藥炮制學實驗室在實驗教學中的應用研究[J].中國中醫藥現代遠程教育雜志，2012,10(22):60-61.

2 沈碧飛.利用虛擬化技術構建醫院數據中心[J].醫學信息學雜志，2014,35(1):22-25.

3 趙晶.信息環境下醫學信息資源建設與高效利用[J].醫學信息學雜志，2012,33(12):56-60

4 張娟，鐘清華.電子技術實驗個性化教學的探索和實踐[J].實驗技術與管理，2011,28(6):170-172.

5 陳偉,衛琳,唐國良,等.ASP.NET3.5網站開發實例教程[M].北京: 清華大學出版社，2009.

6 占正奎.Flash CS3大創意[M].北京：中國水利水電出版社,2009.

7 湛永松.Flash游戲程序設計[M].北京：電子工業出版社，2013.

8 吳皓，蔡寶昌.中藥炮制學實驗[M].北京：中國中醫藥出版社,2010.

9 王琦，藍峻峰.衛生職教個性化教學實驗虛擬平臺建模方法[J].現代教育技術，2009,27(1):60-61.

10 張里,黃剛,陳新崗.微機原理虛擬實驗教學平臺構建初探[J].實驗科學與技術，2013,11(3):19-21.

11 譚璐星.應用型本科人才培養模式研究[D].武漢:湖北大學，2011.

12 王茂,沈紹武,常凱,等.我國中藥標準化現狀及發展對策研究[J].醫學信息學雜志,2013,34(3):52-54.

Construction and Practice of "Science of Processing Chinese Materia Medica" Virtual Experiment Platform

ZHOUSu-juan，CollegeofMedicalInformationEngineering，GuangdongPharmaceuticalUniversity，Guangzhou510006，China；MENGJiang，SchoolofTraditionalChineseMedicine，GuangdongPharmaceuticalUniversity，Guangzhou510006，China;SHIJie，TUYong-qiu,

CollegeofMedicalInformationEngineering，GuangdongPharmaceuticalUniversity，Guangzhou510006，China

The paper introduces virtual experiment platform into traditional Chinese medicine experiment teaching, introduces the construction of virtual experiment platform as well as individualized teaching practice based on this platform. It points out that this platform could solve the limitations of time and region in traditional experiment,providing an independent and open space for students and teachers.

Science of processing Chinese materia medica;Virtual experiment;Individualized teaching

2015-01-22

周蘇娟，講師，碩士，發表論文10篇。

廣東教育教學成果獎(高等教育)培育項目(校級)“基于‘虛實’結合的《中藥炮制學》實驗教學模式”。

R-058

A 〔DOI〕10.3969/j.issn.1673-6036.2015.05.020