虛實結合的層次化中藥炮制學實驗教學改革探索

鐘凌云， 葉耀輝， 楊 明， 祝 婧， 于 歡， 黃 藝

（江西中醫藥大學藥學院，南昌330006）

0 引 言

中藥炮制是我國中醫藥獨有的制藥技術，中藥炮制學也是我國中藥學類各專業必修的主干核心課程，作為傳統制藥技術，在課程學習中具有很強的實踐性特點。因此，中藥炮制實驗教學在學生培養環節中處于極其重要的地位。

1 虛實結合開展中藥炮制學實驗的可能性

目前傳統中藥炮制實驗教學存在局限性，已經或多或少影響到了學生的學習效果［1］，教學質量面臨著嚴峻挑戰：①教學內容多以驗證性實驗為主，內容單一；②實驗操作看似簡單，但其中的關鍵操作要點學生卻不好掌握；③實驗項目較少，且部分實驗，如中藥潤藥、發酵等炮制工藝因受季節、時間、工具等多因素限制而無法開展；④炮制減毒、切制等實驗受安全性限制影響；⑤實驗教學可能用到的大型儀器受精密分析儀器價格昂貴、構造復雜、操作技術要求高等條件所限；⑥炮制減毒后飲片的安全性評價（如急性毒性實驗等）受試驗動物高消耗、經費投入超標限制等，導致學生應該掌握的實驗技術和關鍵環節無法完全掌握。

隨著現代信息技術的高速發展，必將促使教育，尤其是實驗教育的改革創新，而虛擬仿真實驗正是現代信息技術的有力實現［2-3］。虛擬仿真實驗具有形象直觀、可重復操作，實驗效率高，附加功能完善等特點：①可使學生更加直觀了解炮制工藝的操作要點、關鍵參數；②通過仿真軟件的練習，可以讓學生熟悉操作流程，掌握操作過程中的關鍵點或危險點，提高實際操作時的正確率；③反復實驗可以加深學生的印象，增強他們對實驗的理解；④ 實現高效的實驗操作，有效縮短學生單次練習時間，提高實驗學習效率和效果［4-9］。

但虛擬仿真實驗教學也有其局限性［10］，如果學生單純只用軟件仿真，不采用實際炮制操作的話，學生對中藥飲片實物的外觀、炮制過程火力火候的掌握、飲片炮制程度的判斷等就會缺乏認知，學生的實踐動手能力以及對實驗誤差的分析能力都會有所降低。虛擬仿真的飲片性狀和操作儀器無論仿真度多高，它與實際物件仍然有一定的差異，學生通過仿真軟件僅能從原理上進行模擬，離真實中藥飲片炮制操作還有差距，因此，要培養有創新精神且有真才實學的應用型中藥人才，實體實驗教學仍需加強而不是被替代。

因此，怎樣做好層次化實驗教學，使學生真正掌握好中藥炮制實驗操作的原理、步驟、工藝技術、飲片性狀辨識和炮制程度判斷，成為目前中藥炮制學學科實驗教學急需解決的難題。

將虛擬仿真技術結合實體實驗教學，建立虛實結合、優勢互補、能實不虛的層次化實驗教學模式，使虛擬仿真實驗成為傳統實驗教學的一種有效的補充，在一定程度上部分代替傳統的實驗教學，克服傳統實驗的各種制約和弊端，將成為未來發展的必然趨勢［11-12］。

2 開展虛實結合中藥炮制實驗的意義

（1）人機互動強化訓練，大幅提升實體實驗成功率。學生通過仿真反復操作，可掌握中藥炮制實驗項目的操作要點和關鍵環節，提升實體實驗中的成功率，如炒爆王不留行，傳統實驗操作中，學生的爆花率往往只有30%，遠達不到80%以上的合格爆花率，并容易產生“僵子”，但通過虛擬仿真，讓學生充分了解王不留行的干燥、試溫、翻炒頻率、溫度調節等關鍵要素并反復操作，可為后期實體實驗爆花率的提升奠定基礎。

（2）虛實互補實驗項目，有力降低成本與風險。虛擬仿真實驗的開展可以大大降低儀器本身損耗和實驗成本及在實際中藥炮制實驗中產生的成本，降低學生在實驗室因操作生疏或毒性飲片而帶來的實驗危險。通過本課題研究，可逐漸使炮制實驗教學由實體走向虛實結合，由單一走向綜合，改局限為無限，同時又不會增加相關的實驗成本和實驗風險。

（3）分層次與模塊化，有效提升學生培養質量。通過建立虛擬仿真和實體實驗兩個層次教學模式，設立切制、炒法、炙法、蒸煮火單法、特殊傳統制法、現代綜合性實驗等教學模塊，立體構建中藥炮制實驗體系：虛擬仿真層次將在切制、特殊傳統制法和現代綜合實驗模塊中幫助學生了解和掌握傳統中藥炮制技術中的采收、切制、去瓤、發酵、干燥、煨制、炆制等傳統炮制工藝要點，以及現代炮制研究方法和技術；在炒法、炙法、蒸煮火單法模塊中通過示范操作互動演練，幫助學生熟悉實體實驗流程。實體教學層次將重點放在炒法、炙法、蒸煮火單法等主要炮制方法的實踐操作，以及現代綜合性實驗，如黃芩飲片質量控制的實際操作等，以促進學生實際動手能力的提升。通過層次和模塊教學，培養學生創新思維，提高綜合分析解決問題能力及應用創新能力。

（4）虛實結合層次教學，為未來實驗教學改革提供借鑒。通過虛實結合、層次化和模塊化的中藥炮制學實驗教學改革，建立能實不虛的中藥炮制學實驗教學模式，將對于推進中藥炮制實驗教學信息化建設，乃至推動高校實驗教學改革與創新，提高中藥炮制實驗教學質量提供有益的借鑒。

3 虛實結合的層次化中藥炮制學實驗教學體系構建

通過構建虛實結合的層次化中藥炮制學實驗教學新模式、實施實驗教學的運行和評價舉措，再對構建完成的實驗教學體系進行師生評價反饋，進一步提出完善的建議和要求，反過來完善實驗教學新模式，以切實構建一個不斷改進、不斷完善的虛實結合的分層次、模塊化的中藥炮制學實驗教學新體系。

3.1 實驗教學新體系的構建

3.1.1 構建原則

構建中藥炮制學實驗教學新體系的總體原則為：確保虛實相輔、虛中帶實、可實不虛。結合現有中藥炮制學實驗項目，開發虛擬仿真實驗平臺，實現實驗準備、操作過程、飲片檢測辨識等完整實驗步驟的模擬，學生通過虛擬和實體實驗的操作，進一步提升中藥炮制學實驗水平。

農林院校一體化實踐教學體系注重學生能力的培養，反對簡單地認為實踐教學等同于加強學生動手技能，一體化實踐教學協調發展學生“知識+能力+素質”，將教學以能力培養過程進行開展；進行職業分析，確定學生職業的技術、技能、技巧和規范，確定若干“關鍵技能”，并使之課程化，并進行量化管理，逐步使導游專業操作技能教學知識化、規范化、系統化和科學化；改革學生實習制度，實行專業技能實習校內模擬達標制。突出農林教育的特點，引導學生通過多學科融合創新。

在設計虛擬中藥炮制學實驗項目時，側重體現3方面原則。

（1）解決“想做而不能做”的實驗問題。例如，涉及傳統中藥炮制技術，如煨制、炆制、壓榨發酵等傳統炮制技術，由于所需的實驗條件較為苛刻（如炆制需要有專門的房間，專門炆制臺所需面積較大等），實驗時間長（如煨附子，煨制3～4 d）等，但這些實驗項目又是炮制學課程需要學生掌握并迫切需要傳承的傳統炮制技術，通過虛擬仿真則完全可以實現操作。

（2）解決“能做不愿做”的實驗問題。例如，中藥炮制最重要的目的是減毒增效，但對于劇毒飲片的炮制，盡管在實體實驗操作中能夠實現，但是由于考慮到學生的安全問題，以及后續的實驗飲片的管理規范等，則可以通過虛擬仿真實驗來進行操作。

（3）解決“只能看不能做”的實驗問題。對于現代炮制實驗而言，大型精密貴重的科研儀器及裝置的使用勢在必行，但學生必須經過系統培訓才能操作儀器，這導致絕大多數學生“只能看不能做”，學生動手能力難以得到提升，通過虛擬操作的練習，既能體驗大型儀器的操作過程、規范操作提高實驗成功率，又能較深入了解儀器原理和維護，還能處理可能遇到的常見問題。

3.1.2 構建方法

在我校國家級虛擬仿真實驗中心平臺基礎上，構建的中藥炮制學實驗新體系分為虛擬仿真和實體實驗兩個層次（見圖1）。由切制法、炒法、炙法、蒸煮火單法、傳統特殊制法和現代綜合實驗等模塊較全面、綜合地構建而成。

圖1 虛實結合的層次化中藥炮制學實驗教學新體系

（1）虛擬仿真層次。包括虛擬仿真操作型、虛擬仿真展示型兩大類：① 虛擬仿真操作型以切制模塊、傳統特殊制法模塊和現代綜合實驗模塊構成。切制模塊包括了枳殼鳳眼片和檳榔108片，該模塊重點要求學生掌握枳殼的趁鮮切制過程、上榨和發酵過程，以及鳳眼片切制的關鍵要點，掌握運用檳榔鉗，對檳榔進行極薄片的切制；傳統特殊制法模塊包括煨制附子和炆制熟地黃，該模塊重點要求學生掌握煨制和炆制的工具使用、工藝操作要點、輔料選擇、煨（炆）制時間和煨（炆）制程度的判斷等；現代綜合實驗模塊擬開展煨制附子的成分變化研究（HPLC的應用）和毒性安全性評價（LD50測定），該模塊重點要求學生掌握現代儀器的應用與藥理學技術方法。② 虛擬仿真展示型將選擇中藥炮制兩大類操作方法炒法和炙法中的相關品種開展，其中炒法選擇炒王不留行（實體操作爆花率低）和蛤粉炒阿膠（實體操作飲片耗材貴重）進行展示，學生通過仿真反復操作，可有效提升爆花率，并避免貴重飲片的損失；炙法選擇醋炒五靈脂（動物類飲片）和鹽水炒杜仲（特殊斷絲炮制要求），幫助學生掌握操作的火候、投藥和加入輔料的順序時間等。通過虛擬軟件反復練習，提高學生實體操作的實驗效率和成功率。

（2）實體操作層次。包括炒法、炙法、蒸煮火單法以及現代設計性實驗模塊，這部分實驗內容與目前傳統實驗教學內容基本一致，實驗方法全部保留，但在實際操作飲片的數量上略有減少，以適應虛實結合的實驗項目設計。

3.2 實驗教學新體系的運行

選擇了開設中藥炮制學課程的中藥制藥班和制藥工程兩個班級開展實驗教學改革比較研究（見表1）。作為核心專業課程，兩個班級的實驗課時均為24學時，其中中藥制藥班進行虛實結合的炮制學實驗教學，制藥工程班進行傳統炮制學實驗教學，學期結束后，通過操作考核和調查問卷等形式開展虛實結合的層次化實驗教學體系評價。

3.3 實驗教學新體系的評價

對于虛實結合的層次化實驗教學體系將從兩方面進行評價，①實驗操作考核，包括虛擬操作考核和實體操作考核，其中虛擬操作考核將使用軟件考核功能，考查學生掌握實驗的熟練程度；實體操作考核將以學生實際操作制備的飲片性狀以及操作過程各關鍵要點的掌握程度來進行評價考核。②填寫調查問卷（見表2），調查問卷的主要內容，將圍繞對虛實結合的層次化實驗教學體系、各虛擬模塊的應用、虛擬模塊對實體操作的影響等方面開展調查，通過相關軟件進行問卷的統計分析，及時了解掌握學生對新教學體系的評價并及時進行調整。

表1 虛實結合的層次化實驗教學體系與傳統實驗教學體系比較

表2 虛實結合的層次化中藥炮制學實驗教學體系調查問卷

3.4 實驗教學體系的再完善

通過考核評價分數以及調查問卷分析結果，對虛實結合的層次化實驗教學體系的實驗項目設計、實驗學時分配等進行進一步調整，使虛實結合的層次化實驗教學體系日臻完善。

4 結 語

為實現“優質資源融合，虛擬現實結合，教學科研相長，學校社會共享”的改革目標，本實驗教學改革依托國家虛擬仿真實驗示范中心平臺，整合中藥炮制學現有的實驗教學內容，建設虛實結合的層次化中藥炮制學實驗教學新體系。該體系包括虛擬仿真和實體操作兩個層次，設立切制、炒制、炙制、傳統特殊制法、現代設計性實驗和現代綜合性實驗等多個模塊，各模塊中，既有虛擬仿真操作模塊（解決想做不能做、能做不愿做等實驗問題），又有虛擬仿真展示型模塊，為實體操作實驗提供反復實驗操作的機會，提高實體操作實驗效率，同時也有傳統實體操作模塊，使學生充分掌握實際實驗操作方法，判斷飲片炮制程度，了解飲片炮制的關鍵工藝點等。各模塊既相互獨立、自成一體，既有虛擬仿真實驗教學的功能，又能貫穿中藥炮制整個過程，靈活組合，實現了虛擬仿真訓練＋實體操作的有機整合，從而有望達到提高學生的綜合設計能力和創新能力的目的，豐富教學內容，降低實驗成本和風險，實現綠色實驗教學目標，并對今后虛實結合的實驗教學體系改革起到重要的示范作用。

本研究將堅持“虛實結合，能實不虛”的原則，在“高危或極端的環境，高成本和高消耗”的情況下用虛擬仿真實驗代替真實實驗，在實驗中不完全追求虛擬，充分利用現有實驗條件形成虛實結合的實驗教學模式。實驗教學模式的建成，將面向中藥學類專業和其他相關專業本科生全面開放，并強化教學與科研的緊密聯系，使學生具備學習、應用知識的能力與創新能力，有力提升人才培養質量。

實驗教學模式運行成熟后，還將有選擇和有條件地開放虛擬仿真實驗的網絡訪問，以突破時間和空間的限制，讓除了本校學生以外的其他高校和有興趣的社會人士都可以隨時通過互聯網進行在線虛擬仿真實驗，完成實驗內容的開放共享，產生良好的社會效益。