藥物分析虛擬仿真評價系統在教學中的應用

王小芬，陸 葉，崔俐俊，賈堯玲，張宜凡

（上海健康醫學院藥學院，上海 201318）

近年來，各地高校非常重視數字化校園的構建，基礎設施已經不斷完善，信息技術的應用在課堂教學、實驗教學、教學管理等方面發揮著重要的作用。藥物分析課程是藥學專業核心課程，實驗教學又是本課程中的重點內容。在實驗教學過程中，許多操作技能具有操作過程復雜、精度要求高、技能培訓時間長等特點，學生無法在實驗課堂中得到充分訓練，而這些內容往往和藥物分析實習就業崗位息息相關。因此，開發虛擬仿真實驗自助式評價系統應用于實驗教學的補充工作尤為重要[1-4]。

1 藥物分析虛擬仿真實驗自助式評價系統的建設思路和目標

藥物分析是一門運用化學、物理學、生物學以及微生物學的方法和技術來研究化學結構已經明確的合成藥物或天然藥物及其制劑質量的一門學科[5]。教學內容涉及分析化學、儀器分析、生物分析等眾多學科，具體包括藥物成品的化學檢驗、藥物生產過程的質量控制、藥物貯存過程的質量考察、臨床藥物分析和體內藥物分析等。這些教學內容需要大量高成本、高消耗的實驗做支撐，在教學經費和學時有限的情況下，要使大部分實驗達到讓學生熟練掌握的程度還存在一定困難[5-6]。

此外，傳統教學的評價系統并不十分適合實驗教學評價。首先，傳統評價手段過于單一，實驗成績往往僅靠實驗數據或者是實驗報告，很大程度上忽略了“過程評價”；其次，傳統教學缺乏對學生的個性化評價[7-8]。因此，在藥物分析實驗教學中研發推廣一種全新的虛擬仿真實驗自助式評價系統，一方面從學生視角出發，充分考慮學生特點，以一種喜聞樂見的方式和途徑，吸引學生主動參與，從而提高信息技術在教學評價、學生自主學習中的應用；另一方面從專業角度出發，將藥物檢測的每個實驗項目或任務分解成多個操作單元，采用文本、圖片、動畫相結合的交互式方式與學生進行互動，從而提高學生對實驗過程中關鍵技術點的理解和掌握。

通過系統設計、先進技術支撐、開放式管理、網絡運行、持續更新的方式，依托行業、企業，將藥物分析虛擬仿真實驗自助式評價系統建成服務于藥學及相關專業學生藥物檢測實訓技能自主學習和評價的平臺；成為教師課程建設、教學改革的平臺；成為社會從業人員繼續教育、技術交流的平臺，整體提升該專業人才培養質量，提高畢業生崗位適應能力，提高藥學專業學生社會服務能力。

2 藥物分析虛擬仿真實驗自助式評價系統的構建

按照頂層設計、分步實施原則，依據醫院、藥廠、研發機構等藥學及相關專業就業單位對藥物檢驗崗位職業能力需求，建設涵蓋實驗設計、實驗模擬、實驗考核等內容的自助式評價系統。建設內容包括5個模塊：基本實驗操作技能模塊、儀器分析技能模塊、理化檢驗技能模塊、綜合檢測技能模塊、實驗案例分析模塊。

2.1 構建基本內容

藥物分析虛擬仿真實驗自助式評價系統總體設計理念是：調研需求，循證設計；統籌規劃，合理建設；形式新穎，人機交互；開放運行，持續發展。

（1）從需求出發，開發、建設自助式評價系統，保障系統開發后的實用性。軟件建設面向醫療機構、藥廠、藥物研發機構檢驗進行全面調研，深入剖析藥學專業藥品檢驗崗位的操作技能、職業素養等崗位要求和職業能力要求，在全面深入調研的基礎上開發與建設。

（2）根據檢驗崗位技能要求，確定評價系統模塊內容，使之兼具學生自主學習、教師課程建設、從業人員繼續教育等多項功能。模塊呈現方式以項目為導向，以任務為引領，即每個模塊里包含若干個項目，每個項目包含若干個任務，以每項任務為單元編寫腳本、完成素材收集、拍攝、制作等相關工作。

（3）將分散的素材以“情景游戲交互”方式集結成系統，貼近學生認知能力，寓教于樂，提高學生自主學習、自助學習的主動性和積極性；引進企業藥品質量過程控制理念，通過實訓能力過程評價，提高學生職業素養。

2.2 系統設計體現安全性、開放性、可擴展性、標準化、易操作性等原則

2.2.1 安全性原則 系統在應用層面上采用了一整套完善的授權體系，通過對角色設置相應操作權限來保證業務操作的安全性，控制不同的登錄用戶權限；在數據層面上充分利用數據庫提供的安全機制，在數據庫備份、數據庫恢復方面支持包括數據庫日志備份、事務備份、數據庫自動備份、災難恢復等多種功能；系統層面的安全特性通過系統錯誤捕獲、日志功能實現。

2.2.2 開放性原則 當用戶需求發生少量變化或產生較簡單的新需求時，用戶可以在系統中自行修改或適度開發，從而提高效率、降低成本；系統模塊具備靈活構建的功能，系統管理員可以根據工作業務需求增加、修改和刪除系統模塊及子模塊，可以方便地維護信息代碼。

2.2.3 可擴展性原則 所有功能模塊都遵循一套完整而健全的協議，該協議不僅將系統的各模塊緊密地融合為一體，而且方便單個功能模塊的添加、升級，同時能十分有效地與其他系統進行兼容和數據交換，以實現數據的充分共享。

2.2.4 標準化原則 虛擬實驗采用教育信息化標準委員會頒發的行業標準和國家標準。實驗教學信息采用教育部最新高等學校標準信息子集，及時體現教育信息化進程?？茖W、規范化的業務設置，為各級管理部門之間的數據共享及數據交換奠定了良好的基礎。數據報表完全按教育部上報格式，并保證同步更新。

2.2.5 易操作性原則 進行專業的用戶界面設計和可用性測試，窗口界面簡潔、直觀，菜單層次清晰，功能項（功能按鈕）定義明確，操作簡單，功能按鈕具有指向式說明，人性化操作設計。

3 藥物分析虛擬仿真實驗自助式評價系統的創新性及應用價值

3.1 創新性

本系統擯棄了傳統藥物分析實踐教學單一的結果評價方式，首次引進企業GMP藥品質量過程控制理念，采用模擬實訓過程評價模式，利于學生掌握藥品檢測每個操作細節的理論知識與操作標準，體現創新性。

3.2 個性化

各大系統內容涉及基本實訓操作技能模塊、儀器分析技能模塊、理化檢驗技能模塊、綜合檢測技能模塊、實驗案例分析模塊，對象可以根據自身需求個性化選擇需要自評的模塊。

3.3 寓教于樂

每個模塊都采用交互式方式，將實驗項目或任務分解成多個操作單元，采用文本、圖片、動畫相結合的交互式方式與參與的對象進行互動，讓對象不是感覺在考試或考核，而是一種情景游戲式互動交流，讓他們有如游戲通關時的成就感和滿足感，從而提高自主學習、自助學習的主動性和積極性。

4 實驗教學輔助初見成效

實踐證明，藥物分析虛擬仿真實驗自助式評價系統豐富了實驗教學資源，將虛擬數字教學應用于實驗教學做了有益的補充和開發。本系統先后在兩屆藥學專業學生中進行試用，同時進行了試用調研，學生反映該系統“畫面真實、貼近實際、對以糾錯游戲的形式來學習的方法有興趣、對自己的學習有幫助”，得到了良好反饋，為持續性開發應用增強了信心。

基于系統的過程性評價有助于學生掌握每個操作細節，體現藥物檢驗崗位的精細化，使學生自覺培養嚴謹求實的工作態度，樹立全面藥品質量觀，形成良好的職業素養，適應藥學及相關專業發展對應用型、創新型人才的需求。