淺談虛擬仿真在藥學實驗教學中的運用

武毅君

[摘? ? ? ? ? ?要]? 通過虛擬仿真技術與現代藥學教育有機結合，提高藥學實驗教學質量，培養學生工作后的崗位勝任能力，彌補傳統教學的不足。闡述了藥學虛擬仿真實驗教學的優劣勢，并提出從線上到線下的實驗教學融合能提高學生的創新能力和實踐能力，培養出適應新時代發展的高水平創新型藥學人才。

[關? ? 鍵? ?詞]? 藥學;虛擬仿真;實驗教學

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）33-0136-02

藥學是實踐性很強的學科，實驗教學在培養藥學學生實踐和創新能力方面具有重要的作用，但現實中存在瀕危藥材采集鑒定難做、大型精密實驗儀器高成本、制劑生產環境要求高、中試型綜合性實驗訓練價格昂貴等困難，使得藥學的發展受到了阻礙。而以信息科學和網絡技術為代表的現代科學，為藥學教育的發展帶來新的機遇。

虛擬現實（Virtual reality，VR）技術可以借助高科技手段構建一個逼真的虛擬環境，實現視、觸、聽的一體化，使學生像在現場一樣感受虛擬實驗環境。實驗模擬教學是以虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通信技術為基礎，建立虛擬實驗室和實驗對象，在虛擬環境中進行實驗，完成目前條件下難以完成的實驗課程。伴隨著互聯網信息管理技術的進步，長江雨課堂、MOOC、畢博平臺、可汗學院、虛擬仿真實驗數據平臺等線上教學工作平臺或工具的開發，提供了實驗教學模式改革研究的必要條件[1]。近年來，虛擬仿真分析實驗數據平臺這一新的教學方法是對傳統實驗教學管理的補充和改進，在高校得到了廣泛的認可[2-4]。

在2020年特殊時期，大學生不得不推遲返校。為全面完成教學任務，達到藥學專業培養目標，依托虛擬仿真技術的藥學實驗教學改革愈發迫切。

一、傳統藥學實驗教學的不足

藥學是一門介于醫學和化學之間的交叉學科。它一方面要求學生具有扎實的理論知識，另一方面要求學生具有較強的實驗能力。實驗教學是藥學專業學生教育的重要組成部分，它是培養學生實踐能力和創新思維的重要環節[5-6]。藥學專業學生對醫藥行業前沿知識的了解途徑非常有限，而前沿技術所涉及的儀器、耗材較貴，且試劑多具有一定危險性。比如一些納米藥物的合成需要用到很多尖端的實驗儀器，由于條件的限制，很多大學沒有這些儀器。而且合成過程中存在高溫高壓、易燃易爆、有毒有害的實驗環境，學生在傳統實驗室中操作是不可行的。一般學生畢業前均在制藥廠實習，制藥廠屬于化工企業。由于安全原因，在傳統的生產實踐中不允許學生真正參與藥品的生產和檢驗，使得生產實踐流于形式，在校學習期間學生的實際動手能力得不到該有的鍛煉。

在目前教育改革的政策要求下，教師在教學過程中不僅要重視向學生傳授知識，更要重視培養學生科學的思維方法，從而提高學生獲取知識和應用知識的能力。就我個人教授的工業藥劑學課程來說，教學依然呈現傳統教學模式的特點，即憑著自己有限的經驗進行簡單重復的教學實踐，在對學生學習能力培養的過程中只重視對學生基礎知識和基本技能的訓練，而不注重對其思維能力和思維習慣的培養。為改變工業藥劑學課程的現狀，考慮到專業課大部分章節是以知識的掌握為核心目的，肯定有枯燥無味的時候，提前把一些簡單易于理解的內容分組布置給學生，讓學生課下查資料，制作成課件，自主學習，以便于將更多的時間分配給實驗教學，但一方面由于實驗設備、實驗室空間、學校設備緊缺等客觀原因，大部分學生因為不熟悉實驗設備，無法在規定時間內完成實驗操作，反而容易給學生造成挫敗感。另一方面工業藥劑學大部分實驗設備主要安裝于工廠，學校不具備設備安裝條件，僅通過圖片、視頻向學生展示現代制藥的生產線流程，無法使學生產生具體概念，造成對這門課的理解支離破碎，每道工序無法有效銜接，考試全靠死記硬背。

二、開設虛擬仿真實驗教學的優勢

（一）貫穿藥物生產全過程，實現綜合訓練

現有的藥學教育模式是以藥學二級學科為導向的實驗體系，即藥學、藥物分析、工業藥學、藥物化學、藥理學等，其實驗教學是完全獨立的。這樣的教學使學生的學習思維被動、不連續、不平衡。虛擬仿真實驗可以根據專業特點進行實驗內容設計，建立藥物分析虛擬仿真和藥物制劑（GMP）基于虛擬仿真教學系統，構建了藥學綜合實驗系統。利用虛擬平臺，學生可以反復練習大型儀器設備操作，可以按照實驗需求，自由選取虛擬實驗設備組裝操作;還可以自由結合并進行多模塊集成，建立貫穿整個藥物生產過程的綜合虛擬仿真實驗訓練項目。

（二）開啟校企共建共管共享的“雙贏”模式

高?？梢酝ㄟ^與制藥企業的合作，將學生未來就業所需的相關實踐技能融入虛擬仿真教學內容中，如GAP、GMP、GSP等國家食品藥品監督管理總局頒布的相關質量管理規范所要求的實踐技能，并同高校一起制定藥學專業的培養目標和方案，合力開發課程體系和開放性實驗項目，建立藥學專業虛擬仿真實驗過程的標準化教學體系。學生可以利用制藥企業現有的設備和生產線來支持虛擬仿真實驗，企業也可以根據自己的實際生產需要，對學校的虛擬仿真實驗平臺建設提出一些建議，以便于后期可以利用共建的虛擬仿真教學管理系統對新員工進行網上遠程培訓和網上理論知識的延伸，從而形成雙贏的局面。

（三）建立以學生為主體的教學組織形式與教學方法

從“教”到“學”是高等教育人才培養模式改革的核心。首先，要角色轉換，從以教師為中心到以學生為中心，利用視頻、網絡仿真、多媒體等現代化科技手段，為學生自主實驗創造個性化的學習實驗環境。各高校可以先從虛擬仿真實驗教學平臺及相關軟件的開發開始，為學生課外自我學習、自主考核提供功能支持，后期再通過同兄弟院校共享平臺等手段建立優質的實驗教學網絡資源，并逐步培訓教師以智能化主導的實驗教學思維。其次，教學管理模式由教師主導教學活動轉變為由學生自主設計教學過程，進一步鍛煉學生的創新型思維和實踐動手能力。