虛擬實驗教學(xué)在生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

唐富山，原凌燕，劉愛東，潘 虹，孔 晶

（遵義醫(yī)學(xué)院，貴州 遵義 563099）

虛擬實驗教學(xué)在生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

唐富山，原凌燕，劉愛東，潘 虹，孔 晶

（遵義醫(yī)學(xué)院，貴州 遵義 563099）

結(jié)合生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)課程教學(xué)特點和學(xué)校教學(xué)實際，探討在該教學(xué)中開展虛擬實驗教學(xué)的必要性、可行性和途徑，以豐富課程教學(xué)模式，提高教學(xué)效果。

生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)；虛擬實驗教學(xué)；教學(xué)改革

虛擬實驗教學(xué)是利用計算機創(chuàng)建一個實驗操作環(huán)境，通過虛擬實驗儀器或設(shè)備開展實驗，達到與真實實驗一致的教學(xué)目的和要求[1]。與傳統(tǒng)實驗室相比，虛擬實驗室具有資源共享性、交互性、開放性、先進性、安全性等特點，是未來理論教學(xué)的有益補充和實驗室建設(shè)的主要發(fā)展方向。

生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)是研究藥物體內(nèi)過程及動態(tài)變化規(guī)律的學(xué)科，2000年我國開始獨立設(shè)置該課程，之后教學(xué)內(nèi)容不斷擴展，是近年來迅速發(fā)展的藥學(xué)分支交叉學(xué)科，也是藥學(xué)與藥學(xué)類專業(yè)的重要課程，對指導(dǎo)臨床合理用藥、新藥研究開發(fā)、藥物制劑的體內(nèi)質(zhì)量控制與劑型設(shè)計等都具有非常重要的意義[2]。作為實踐性很強的學(xué)科，生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)在藥學(xué)人才培養(yǎng)方案中占據(jù)重要地位。但由于該課程涉及多個學(xué)科，如生理學(xué)、生物化學(xué)、藥理學(xué)、藥劑學(xué)、藥物化學(xué)、分析化學(xué)及數(shù)學(xué)等，尤其是大量高等數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用，使得教師講授和學(xué)生學(xué)習(xí)均難度較大，有必要引入一些輔助方法幫助教學(xué)。另外，該課程實驗教學(xué)相對于其他學(xué)科難度較大，需要不斷充實和完善實驗教學(xué)內(nèi)容和方式。

國內(nèi)外對生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)課程實踐教學(xué)都很重視。北美藥學(xué)院系非常注重調(diào)整和改革生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)教學(xué)內(nèi)容，除了強調(diào)基本原理與概念外，更注重實踐教學(xué)，更多的臨床實例被應(yīng)用在教學(xué)中；同時又密切聯(lián)系相關(guān)學(xué)科前沿內(nèi)容，及時增加和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容[3]。我國有學(xué)者[4]認為，生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)教學(xué)應(yīng)注重實踐，學(xué)以致用，加強理論教學(xué)與實踐的結(jié)合，除了開設(shè)常規(guī)實驗來強化課本知識、培養(yǎng)動手能力外，還應(yīng)安排學(xué)生到臨床藥學(xué)科室進行相應(yīng)的實習(xí)。然而目前我國臨床藥學(xué)科室所能提供的教學(xué)資源還很有限。虛擬實驗室為各種虛擬實驗課程提供了全新的教學(xué)環(huán)境，學(xué)生通過點擊具體實驗，可直觀了解該實驗的內(nèi)容、過程及相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識，能身臨其境地觀察實驗現(xiàn)象，形成感性認識，幫助其更好地理解所學(xué)知識，提高教學(xué)效果[5]。有關(guān)生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)課程開展虛擬實驗教學(xué)，國內(nèi)目前尚未見文獻報道。本文擬提出有關(guān)思路并簡單介紹我校的做法，以期拋磚引玉，促進生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)虛擬實驗教學(xué)的深入開展。

1 虛擬實驗教學(xué)的理論和實踐意義

1.1 符合實驗教學(xué)的3R原則

3R原則即減少（Reduction）、替代（Repladcenment）、優(yōu)化（Refinement）。將虛擬教學(xué)引入傳統(tǒng)生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)教學(xué)中，使學(xué)生不受實驗場地和時間限制，并且不會有儀器損壞和藥物安全等問題發(fā)生，更有利于培養(yǎng)學(xué)生操作能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新意識，學(xué)生更易獲得相關(guān)知識、科學(xué)指導(dǎo)和及時反饋。虛擬實驗室對解決該課程實驗難度較大、資源有限的難題提供了新思路。

1.2 建立新教學(xué)模式，促進教學(xué)多元化

日新月異的計算機及網(wǎng)絡(luò)科技對傳統(tǒng)教學(xué)手段提出了巨大挑戰(zhàn)。利用計算機虛擬仿真技術(shù)，對教學(xué)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容進行仿真模擬，以三維視角、多元化手段生動地將課程內(nèi)容展示給學(xué)生，引起其探究興趣，讓專業(yè)學(xué)習(xí)建立在高度自愿基礎(chǔ)上，充分培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。建立基于計算機和網(wǎng)絡(luò)的新教學(xué)模式，能促進藥學(xué)專業(yè)教學(xué)多元化。

1.3 虛擬教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有機結(jié)合，提高實驗教學(xué)效果

虛擬實驗室為學(xué)生創(chuàng)造了體驗性學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生通過簡單培訓(xùn)即可熟悉虛擬實驗室操作，并對實驗項目迅速形成理論及感性認識，這樣，教師就有更多的時間和精力輔導(dǎo)學(xué)生解決深層次、個性化的問題，避免了傳統(tǒng)實驗操作中的低級錯誤和普遍性問題，可以減輕教師工作負擔(dān)，節(jié)省儀器和試劑資源。

1.4 虛擬教學(xué)模式有利于開發(fā)高校潛能

虛擬教學(xué)使理論教學(xué)不再局限于有形的教室，實驗教學(xué)不再局限于嚴格的實驗設(shè)備，教學(xué)的空間和時間得到了無形擴展。虛擬實驗室為學(xué)生提供了可移動的電子教學(xué)場所，從而豐富了教學(xué)環(huán)境，增強了教學(xué)承載能力，適應(yīng)當前我國高校擴招的需求[6]。

2 我校開展虛擬實驗教學(xué)的做法及體會

2.1 開展虛擬實驗教學(xué)的動因

2.1.1 實驗教學(xué)需要改進和充實 我校藥物制劑與藥學(xué)專業(yè)生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)真實實驗，目前只開設(shè)了一個片劑溶出度和一個藥動學(xué)綜合實驗。教學(xué)中學(xué)生分成若干小組進行實驗，動手機會有限，部分學(xué)生由于客觀條件限制和缺乏主觀進取精神，在實驗中多處于觀望狀態(tài)，尤其藥動學(xué)實驗操作環(huán)節(jié)復(fù)雜，影響實驗結(jié)果的因素較多，學(xué)生操作問題較多，實驗效果有待提高。一方面要引入新的實驗內(nèi)容，一方面需要借助其他方式改進和充實實驗教學(xué)。

2.1.2 理論教學(xué)需要加強和補充 由于生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)部分內(nèi)容涉及了大量的數(shù)學(xué)模型和復(fù)雜公式推導(dǎo)，教學(xué)內(nèi)容相對抽象，學(xué)生對該部分理論知識的掌握較差，考試成績偏低，實驗報告也反映出這一問題，理論教學(xué)急需加強和補充。而且，隨著我校新設(shè)臨床藥學(xué)專業(yè)，學(xué)生開始生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，對理論教學(xué)的要求還會逐步提高。

2.2 開展虛擬實驗教學(xué)的基礎(chǔ)

我校整合機能學(xué)虛擬實驗、診斷學(xué)虛擬實驗、護理學(xué)心肺復(fù)蘇游戲等教學(xué)資源，在學(xué)校原有基礎(chǔ)與臨床虛擬仿真實驗教學(xué)中心基礎(chǔ)上，建成了涵蓋基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、護理學(xué)、藥學(xué)、虛擬PBL教學(xué)等多學(xué)科虛擬仿真實驗的醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心，并于2015年1月正式獲批為國家級醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心。我校機能學(xué)實驗室成立于1998年，并于2010年開始虛擬實驗教學(xué)，其虛擬實驗包括生理學(xué)、病理生理學(xué)、藥理學(xué)重點實驗，其中藥理學(xué)部分又含有藥物代謝動力學(xué)實驗，其內(nèi)容與生物藥劑學(xué)和藥物動力學(xué)相關(guān)部分大致相符，而且藥理實驗教學(xué)到目前為止未開設(shè)該部分虛擬教學(xué)。

2.3 討論

2.3.1 目前做法 直接采用我校機能學(xué)實驗室現(xiàn)有VBL-100醫(yī)學(xué)機能虛擬實驗室中的藥物代謝動力學(xué)實驗內(nèi)容，在生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)理論與實驗教學(xué)中穿插引入虛擬實驗。經(jīng)對現(xiàn)有內(nèi)容梳理和集體備課討論，挑選以下內(nèi)容開展虛擬實驗教學(xué)：藥物半衰期特性曲線、給藥劑量對藥物血濃度的影響、給藥途徑對藥物血濃度的影響、藥物的體內(nèi)分布、肝腎功能狀態(tài)對藥物血濃度的影響、多次給藥對藥物血濃度的影響。為保證教學(xué)效果，特別制作了以理論歸納和啟發(fā)性問題為主的PPT教學(xué)課件。

2.3.2 教學(xué)效果評價 針對虛擬實驗教學(xué)學(xué)生滿意度進行問卷調(diào)查，結(jié)果表明，持歡迎態(tài)度的學(xué)生占90%，認為該教學(xué)有利于課程內(nèi)容理解的占76%，100%的學(xué)生認為該教學(xué)輔以針對性的PPT課件是教學(xué)的最佳方式；開展虛擬實驗教學(xué)后，學(xué)生實驗成績和理論考試成績與以往年級相比，均有不同幅度的提高。尤其是反映學(xué)生理論掌握和科學(xué)實驗綜合能力的實驗報告討論部分，以及理論考試論述題和計算題成績提高較明顯。

2.3.3 存在問題 目前，虛擬實驗教學(xué)由于借助原有設(shè)計的虛擬軟件，與生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)課程在某些名詞稱謂、內(nèi)容深度和分析問題角度等方面不完全匹配，內(nèi)容也不夠完善，尤其缺乏藥動學(xué)公式的推導(dǎo)和應(yīng)用。另外，軟件設(shè)計的直觀性、美觀性都有待改進。

2.3.4 展望 虛擬實驗教學(xué)在生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)教學(xué)中的開發(fā)應(yīng)用，能有效充實課程實驗教學(xué)，改進理論教學(xué)，為解決當前理論和實驗教學(xué)中存在問題提供了新思路，在一定程度上能節(jié)省教學(xué)成本、豐富教學(xué)手段、改進教學(xué)效果，值得在專業(yè)教學(xué)中大力推廣。下一步，相關(guān)專業(yè)教師應(yīng)積極與相關(guān)軟件開發(fā)工作者合作，開發(fā)適用于本科和研究生教學(xué)、專門針對生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)課程特點的虛擬教學(xué)軟件，切實提高生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)實驗教學(xué)效果。

[1]王強，趙瑞，張翼，等.西部民族醫(yī)學(xué)院校虛擬實驗教學(xué)研究與對策分析[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2014，32（19）:89-90.

[2]王小平.高職高專生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)課程改革探討[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2008，26（10）:116-117.

[3]李安良，吳艷芬.應(yīng)用生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[4]劉德勝，代現(xiàn)平，陳向明，等.生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)教學(xué)改革與實踐[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版，2010，12（7）:700-702.

[5]張偉，張雁容.對醫(yī)學(xué)院校構(gòu)建虛擬實驗室的思考[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2010，28（19）:99-101.

[6]劉恩娜.淺談虛擬資源在實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2013，31（24）:53-54.

G434

A

1671-1246（2015）15-0041-02

注：本文系貴州省藥學(xué)實驗教學(xué)中心教學(xué)改革項目（YXSJG2013-01）