高校中藥學虛擬仿真實驗室建設的探索

趙鵬宇　金莉莉

摘 要：實驗室是高校實驗教學和科研的場所。隨著中醫藥高等教育的加速發展，虛擬仿真實驗室成為一種新的教學模式，具有信息化、綠色、反復操作的特點，對傳統教學模式給予強有力的補充。本文主要分析了中醫虛擬仿真實驗室的創建，并為高校實驗室的建設提供了建議。

關鍵詞：中藥學 虛擬仿真實驗室 探索

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（c）-0180-02

在傳統的實驗教學模式下，使用現有的實驗設備來完成特定的實驗項目，學生的創造性思維和操作能力的提高是有限的。虛擬仿真實驗室的建立可以為中藥學實驗提供更多的實驗教學機會，減少高校的財力、物力和人力資源[1]。隨著新媒體時代的高速發展，建立依托互聯網資源共享的中藥學虛擬仿真實驗室勢在必行。

1 高校傳統實驗室的現狀

首先，高校中藥學實驗教學的重點是理論知識體系的研究和鞏固以及實驗操作技能的培養。但是，在一定程度上限制了學生的創造性思維，不利于動手能力和創新能力的培養。其次，實驗室開放的范圍是有限的，對實驗感興趣的學生沒有相應的實驗地點，實驗室教師受實驗教學大綱的限制不能因材施教。并且由于實驗儀器和設備的數量有限，學生沒有足夠的實踐機會。個別學生很容易在課后依賴他人，不操作，復制其他人的實驗數據和報告[2]而養成惰性。

2 虛擬仿真實驗室的優勢

2.1 成本得以有效控制

與傳統的實驗教學相比，虛擬仿真實驗室的建立可以為中藥學實驗提供更多的實驗教學機會的同時為學生提供更全面的教學素材。它可以減少實驗室建設、基礎實驗設備維護和藥材采購的投資，節省大量的經濟、時間和空間成本。它在一定程度上減少了高校的財力、物力和人力資源。

2.2 安全得以保障

在虛擬仿真實驗室中，可以在一定程度上有效地避免傳統實驗室中的隱患。一些試劑或氣體的閃點很低，旋轉蒸發或加壓蒸餾帶有過氧化物的溶液等都有可能造成化學性爆炸。實驗結束的時候，這些易自燃物都需要做適當處理，不可隨意丟棄，稍有不慎都有可能引發火災。有些化學物質毒性極大，空氣中少量蒸汽會引起急性或慢性中毒，如苯、二硫化碳、硝基苯、氯仿等。有的反應很劇烈，實際動手操作時試劑的反應噴濺也會對實驗人員造成一定的傷害。建立虛擬仿真實驗室可以確保實驗的安全性，減少實驗室安全事故的發生。

2.3 生態環境得以保護

中藥療效和安全性評價實驗需要大量實驗動物，一些研究方法，如基因工程，放射免疫分析等分子藥理實驗，具有要求高、危害大、消耗高的特點。中藥質量評價實驗要求使用大量有毒有害試劑。并珍惜珍貴的藥材標本不易獲得。通過虛擬仿真實驗，學生不需要接觸任何有毒有害試劑，更可以通過遠程客戶學習端解剖有毒草藥，觀察其內部結構，更全面掌握藥物的特性[3]。虛擬實驗室能夠避免傳統實驗過程中對實驗動物的大量消耗、減少有毒有害的試劑廢液引起的環境污染，避免了實驗過程中對人體的傷害從而實現綠色實驗室，確保了實驗過程的綠色無污染符合可持續發展戰略。

2.4 教學效果得以提升

中藥學虛擬仿真實驗教學利用網絡資源突破時空限制，構建高度模擬的虛擬實驗環境，使學生能夠隨時隨地在虛擬環境中進行實驗活動。方便學生在課前準備，課后復習，有利于學生的自學。特別是對于大型精密儀器操作、分子藥理實驗等，學生可以利用課外時間訓練快速掌握相關的操作規范。同時，由于藥用植物的地理分布和物候期的差異，它可以彌補受缺乏觀察材料影響的學生整體識別實踐能力的提高。通過3D技術構建的虛擬仿真實驗，使用游戲模式讓學生穿越時空，沉浸在虛擬的自然環境中，觀察藥用植物各個方向的三維形態，識別特征和生長環境。娛樂和娛樂，在愉快的氛圍中有效提高識別技能[3]。

3 虛擬仿真實驗室的不足

3.1 學生實際動手能力難提升

相較于傳統實驗室教學，虛擬仿真實驗可以為學生提供便捷的網絡學習操作機會，對于實驗操作有興趣的學生，您可以在業余時間向實驗中心申請在實驗室學習。學生可根據自己的愛好和興趣選擇中藥制劑分析、藥學、中藥化學、分析化學等專業學科模塊。虛擬動物的實驗模擬訓練不僅提高了教學的靈活性，而且提高了學生的主動性。但學生實際實驗操作動手能力在一定程度上受到了限制，不利于基礎實驗技能的掌握，學生對于真實的實驗沒有合理的分析問題解決問題的能力，在應對實驗的突發問題中隨機應變的能力較差。

3.2 虛擬仿真實驗系統不穩定

虛擬仿真（VR）是一種非常流行的新型教學媒介，虛擬仿真實驗系統正處于建設探索階段。實驗所涉及相關數據資料的缺乏也是一大弊端，在系統調試、使用過程中相較于傳統實驗室操作，靈活變通性更差，在既定程序下的實驗操作還需要考慮計算機的穩定性、系統的穩定性，因此，相較于傳統實驗室的操作，雖然虛擬模擬實驗室帶來了便利，但也有一些不容忽視的缺點。

4 結語

高校教育體系中實驗教學與理論教學有著同等重要的地位和作用，如何建設一個高水平實驗室是每一位管理者需認真思考的問題。實驗室應該大膽改革，推動創新，做實驗教學和改革是建設新時代實驗室的必由之路。同時，作為實驗室的每一位成員都應該尊重改革方案，從自身做起，共同建設一個綠色和諧實驗室。

虛擬仿真實驗室可以節省大量成本，進而安全有效地進行高風險、高消耗、高污染的實驗項目。它在中藥學實驗教學中發揮著重要作用，在高校實驗室教育改革中具有廣闊的發展前景。高校虛擬仿真實驗室的建設要堅持虛實相互結合，相互補充的原則，合理利用虛擬模擬實驗室進行實驗。對于高成本、高消耗和高風險的實驗，鼓勵高校使用虛擬仿真實驗室完成實驗。基本的、低消耗的中藥提取和分離實驗應鼓勵使用實驗室培養學生的動手能力。通過真實實驗，實現學生分析和解決問題的能力，形成一個將虛擬仿真實驗與實驗相結合的實驗教學系統。在構建中藥虛擬仿真實驗室時，要根據高校的教學需要和現有的實驗設施，形成一套完整的實驗教學體系，有效地補充了中醫藥相關的實驗項目。

參考文獻

[1] 張晴晴，陳先帥，喻明軍，等.創建中藥提取與分離虛擬仿真實驗室的思考和建議[J].科學大眾（科學教育），2017（2）：188.

[2] 馬宏，田維蓉.建設開放式實驗室是高校實驗室改革的必由之路[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2006（8）：139-140.

[3] 姚衛峰，包貝華，張麗，等.中藥學類虛擬仿真實驗教學體系的構建與實踐[J].藥學教育，2015，31（6）：39-43.

[4] Alisrair D N. Edwards Christopher Newell 2. Creative Speech Technology： Editorial introduction to this special issue[J]. Journal of Pediatric，2013，38（3）：91-95.