虛擬仿真用于發酵法制備六神曲實驗教學的體會

林青華　周改蓮　劉舒凌　曾春暉　吳剛　王剛　秦華珍

【摘要】實驗教學是《中藥炮制學》中的一項重要內容，鑒于板書加示教的傳統模式存在諸多弊端，故我校將虛擬仿真技術引入其中。本文以發酵法制備六神曲的虛擬仿真實驗教學平臺為例，就開展中藥炮制虛擬仿真實驗教學的必要性以及該平臺的構建和使用效果進行分析，以期為中藥炮制實驗教學的改革提供借鑒和參考。

【關鍵詞】虛擬仿真技術? 中藥炮制實驗教學? 教學改革

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）19-0254-02

教育部發布的《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》和《教育部辦公廳關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》分別指出：“我國要推動信息技術與高等教育的深度融合”[1]，“采用現代信息技術，研發原理準確、內容緊湊、時長合理、難度適宜的虛擬仿真實驗教學項目”[2]。虛擬仿真實驗教學是綜合應用多媒體、虛擬現實、人工智能、人機交互、傳感器、超級計算等技術手段，完成教學目標并提高教學效果的一種教學方法[2]，其現已在機械[3]、醫藥[4]、建筑[5]等多領域的教學工作中得到了廣泛應用。

《中藥炮制學》是中醫藥高校中藥學專業的一門專業課程，其實驗教學是學生領悟理論知識，體驗中醫藥文化魅力的有效途徑。但受實驗教學課時有限、相關實驗設備缺乏、實驗場地不足等客觀因素的影響，諸如一些耗時長（發酵法制備六神曲）、毒性大（米炒斑蝥）、品種受保護（砂燙穿山甲）的實驗在各中醫藥高校中均已不再開設。為了傳承經典的中藥炮制方法，解決教學成本和教學效率之間的矛盾，我校依托虛擬仿真技術構建了六神曲、斑蝥等中藥炮制虛擬仿真實驗教學平臺。筆者以構建發酵法制備六神曲的虛擬仿真實驗教學平臺為例，介紹其在中藥炮制實驗教學中的應用情況。

1.虛擬仿真技術應用于炮制實驗教學的必要性

目前，中藥炮制實驗教學存在諸多弊端[6]。首先，板書加示教的傳統教學模式面向小班實驗教學尚可，但用于30人左右的大班教學，則很難保證每個同學都看得到、看得清、看得懂，從而影響教學效果[7]。其次，對于一些耗時長、毒性大、貴重稀有及管制類藥材的實驗教學，各中醫藥高校均已不再開設，長此發展則不利于中藥炮制的傳承和創新。第三，中藥炮制講求“貴在適中”，如炒炭要求“炒炭存性”、土炒要求土粉加熱到“靈活狀態”、米炒黨參要求炒至“老黃色”，否則“功效難求”或是“氣味反失”。學生對于諸如此類的炮制要領不可能在有限的課時內完全領悟，因為他們甚至連再炮制一次的時間都沒有。

鑒于此，借助現代化技術呈現傳統炮制方法的需求日益緊迫，其中虛擬仿真技術用于炮制實驗教學具有明顯的優勢[8]。該技術通過構建高度仿真的實驗環境，使學生不再受課時、場地的限制，在其電子設備終端就能模擬中藥炮制的實驗操作，重現實驗操作的要點和難點，加深學生對實驗內容的理解，有利于培養學生的綜合能力和創新能力[9， 10]。

2.虛擬仿真實驗教學平臺的構建

我校構建的發酵法制備六神曲虛擬仿真實驗教學平臺由基本知識模塊、示教過程模塊和虛擬仿真模塊組成，其思路是將傳統示教式的實驗教學轉變為人機交互式的虛擬仿真實驗教學。

2.1基本知識模塊

本模塊將發酵法制備六神曲中涉及的知識點進行合理設計，以清晰、簡潔的方式呈現在虛擬仿真平臺的主界面中（圖1），以滿足學生課前預習、課后復習或是自主學習的需要。學生只需在電腦或手機上點擊相應按鈕，即可在“炮制原理”、“炮制視頻”、“歷史沿革”等內容之間隨意查看、跳轉。

2.2 示教過程模塊

本模塊主要以視頻和圖片的形式呈現實驗操作過程。學生點擊“炮制視頻”按鈕，平臺開始播放操作視頻并對實驗器材、實驗原料、操作方法、質量要求、炮制作用及注意事項等內容進行介紹，以確保學生能夠看清楚、弄明白該過程的操作要點，為下一步在“虛”中體驗“實”提供準備。

2.3 仿真操作模塊

本模塊要求學生通過反復的虛擬實驗操作，以掌握操作要領，達到預期的學習目的。學生點擊圖1右下角的“進入虛擬實驗操作”按鈕，開始發酵法制備六神曲的虛擬仿真實驗操作。學生在該過程中需要對實驗要點進行回答，若回答錯誤，系統則自動提示并在回答正確后再進行下一步操作（圖2A）。虛擬實驗操作完成后，學生可以通過平臺的實驗操作評價體系了解對知識的掌握情況（圖2B），以便更有針對性的學習。

3.虛擬仿真實驗教學平臺的使用效果

發酵法制備六神曲虛擬仿真實驗教學平臺對我校2016級中藥學專業和中醫學專業部分班級進行教學試點，結果受到學生的廣泛歡迎和認可，收到了較好的實驗教學效果。學生普遍反映該平臺生動形象，直觀性強，可以通過手機、電腦等設備隨時學習，自己能夠掌握發酵法制備六神曲的實驗操作。

4.結語

我校構建的發酵法制備六神曲虛擬仿真實驗教學平臺，遵循“理論-實踐-理論”的規律，具有學科特色鮮明、傳承創新并存的特點。該平臺能夠使學生“親臨其境”的置身于模擬的實驗場景中，激發學生自主學習能力，提高實踐操作能力，打破實驗教學的場地限制，提高教學質量，降低教學成本，推動中藥炮制技術的繼承、發展，實現優勢教學資源的共享，擴大受益人群，發揮教學服務科研、科研反哺教學的作用。對于中藥炮制實驗教學的改革具有一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）[Z].2012.

[2]中華人民共和國教育部.教育部辦公廳關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知[Z].2017.

[3]陳修龍，蔡京成，馬騰.虛擬設計仿真技術在“機械設計基礎”課程設計中的應用[J].實驗技術與管理，2019（04）：125-129.

[4]楊揚，李群.醫學虛擬仿真數字化技術在病理實驗教學中的應用探討[J].實用臨床護理學電子雜志，2017（18）：193-198.

[5]楊小衛，張玉國，糾永志，等.“防連續倒塌”仿真試驗在混凝土結構教學中的應用[J].河南建材，2019（02）：84-88.

[6]葛朝亮，高昌琨，劉穎，等.中藥炮制學實驗教學存在的問題及改革思路[J].中國中醫藥現代遠程教育，2015（12）：89-91.

[7]周改蓮，曾春暉，秦華珍.中藥炮制學實驗教學改革的實踐與思考[J].中國中醫藥現代遠程教育，2017（05）：8-9.

[8]魏玉，許海濤，田連起，等.虛擬仿真技術在中藥炮制實驗教學中應用的可行性分析[J].中國中醫藥現代遠程教育，2017（04）：8-9.

[9]李林，季德，陸郝凌，等.虛擬仿真技術在中藥炮制實驗教學中的實踐[J].課程教育研究，2018（48）：245-246.

[10]周蘇娟，孟江，施潔，等.中藥炮制學虛擬實驗平臺構建及其實踐[J].醫學信息學雜志，2015（05）：92-95.

作者簡介：

林青華（1986-），男，講師，博士，主要從事中藥藥性物質基礎及質量標準研究。

秦華珍（1964-），女，教授，博士，研究方向：中藥活性成分、藥性、藥效研究。