藥理學虛擬仿真實驗教學體系建設探索

摘" 要" 虛擬仿真實驗教學能夠在開放的信息環境中開展一系列實驗教學，可較好地解決實驗教學過程中的一些實踐難題，有助于優勢特色專業建設。對虛擬仿真實驗教學的特點、藥理學虛擬仿真實驗教學的優越性及其在教學中的作用進行論述，深入闡述緊密結合專業特色開展藥理學虛擬仿真實驗教學體系建設的重要性。

關鍵詞" 藥理學；虛擬仿真實驗教學；虛擬仿真實驗室

中圖分類號：G642.423" "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）08-0047-03

Exploration on Construction of Pharmacology Virtual Si-mulation Experiment Teaching System//DU Yufeng， SU Mengxiang

Abstract" Virtual simulation experiment teaching can carry out a series of experiment teaching in the open information environment. It can better solve some practical problems in"the process of experiment teaching， which is helpful to the construction of advantages and characteristics of specialty. This paper expounds the characteristics of virtual simulation experiment teaching， the superiority of virtual simulation ex-periment teaching of pharmacology and its function in teach-ing. It also expounds the importance that the construction of"virtual simulation experiment teaching system of pharma-cology closely combining with specialty characteristics.

Key words" pharmacology; virtual simulation experiment tea-ching; virtual simulation laboratory

0" 引言

虛擬仿真實驗教學需要依托虛擬仿真實驗室，虛擬仿真實驗室是信息時代的產物，推動了實驗教學觀念、教學內容和教學形式的改革。伴隨計算機和網絡技術的快速發展，虛擬仿真實驗技術也在不斷發展、成熟和完善，在實驗教學中發揮著越來越重要的作用。

因藥理學實驗的實驗對象與內容的多樣性、復雜性和特殊性，虛擬仿真實驗在藥理學實驗教學中將扮演越來越重要的角色。虛擬仿真實驗利用形象豐富、內容逼真的多媒體技術來突破時間和空間限制，營造出教師能夠進行教學管理、學生能夠進行自主學習等功能的數字化藥理學實驗教學環境，實現可交互性和可選擇性。藥理學虛擬仿真實驗教學體系建設能夠更好地凸顯專業特色，有助于提高實驗教學的質量與水平，促進優勢特色專業建設。

1" 虛擬仿真實驗教學的特點

虛擬仿真實驗教學利用多媒體、虛擬現實、人機交互、數據庫與網絡通信等技術，營造出極度仿真、虛擬的實驗環境與實驗對象，學生能夠在虛擬的環境中進行實驗[1]。開展實驗時，學生是在一個與傳統實驗室功能相似、可視操作的接近真實的實驗環境中。學生能夠在這樣的虛擬仿真實驗環境中通過虛擬設備開展虛擬的實驗操作，通過虛擬操作來體會真實操作，并得出虛擬的實驗結果，完成預定的實驗項目，達到真正實驗操作的目的，實驗效果等于甚至優于在實際環境中所取得的效果。

虛擬仿真實驗最大的特點是還原性仿真，它可以借助仿真實驗室中的仿真器材將抽象的課堂內容以虛擬仿真的形式具體地呈現給學生，有利于學生進行實驗操作和觀察具體的實驗結果[2]。虛擬仿真實驗中的每一步都具有簡單、容易操作和可實現等人工智能的特點[3]。

2" 藥理學虛擬仿真實驗教學的優越性

2.1" 突破時間和空間限制，保證實驗順利開展

藥理學專業是一門以實踐為主的學科，教學過程中離不開大量的實驗教學，實驗教學對保證并提升教學質量具有重要意義。虛擬仿真實驗教學直觀清晰、客觀真實，便于學生更好地觀察分析，從而增強教學效果。虛擬仿真實驗教學打破實驗開展的時間和空間限制，通過情景再現、精確無誤，可以減少實際實驗中可能出現的儀器設備誤差、實驗動物個體差異等影響實驗順利開展和降低教學質量的不利因素，保證實驗順利開展，有助于提高教學質量，加強學生對于實驗的理解能力，激發學生的科研興趣，提高學生的創新能力、實踐能力和綜合素質等[4]。

2.2" 虛擬與實際相結合，提高實驗成功率

藥理學虛擬仿真實驗教學具有獨特的優勢，對于提高藥理學實驗教學水平與教學質量有著重要的作用。通過把虛擬仿真實驗與實際實驗結合在一起的方式加強學生對所開展實驗的認識和理解，有利于更好地完成實驗并達到預期的實驗效果。學生能夠利用虛擬仿真實驗平臺開展虛擬的實驗項目，掌握規范的實驗操作方法與技能，降低實驗中盲目操作與錯誤操作的概率，有效提高實驗成功率[5]。

2.3" 在保障教學質量的前提下，減少實驗成本和不安全因素

藥理學虛擬仿真實驗教學在保障實驗教學質量的前提下，能夠有效降低實驗教學成本，大幅度節約傳統實驗中的實驗室改造、建設和維修等費用，減少實驗動物、實驗耗材的消耗量以及實驗設備的購置等；同時，可以有效避免有些實驗實際操作過程中可能出現的各種不安全因素，減少實際實驗中發生實驗室事故的概率，比如實際實驗中可能存在的危險化學試劑的接觸、被實驗動物抓破等問題，有助于加強實驗室安全建設。

3" 藥理學虛擬仿真實驗教學的作用

3.1" 提供良好實驗平臺，提高實驗教學水平

在傳統教學中，實驗教學和理論教學是不能同時進行的，理論課上不便于開展實驗方面的內容。虛擬仿真實驗教學可以提供開放式的實驗教學環境，借助虛擬仿真實驗，把實驗帶進理論課，有效克服實驗教學必須依賴實驗室等客觀條件的問題，滿足課堂教學實際需要的同時，提高學生掌握知識的學習效率，有助于提高學生的思維能力、創新能力與實踐能力，有效提高實驗教學水平。實驗是一個探索、追求新知識的過程，在此過程中，學生有時會碰到不會操作或無法解決的問題，或者出現因為一個簡單的誤操作而導致整個實驗無法進行下去的窘境，這時就需要教師及時指導。虛擬實驗仿真教學具有在線指導功能，學生可以在線尋求教師或同學的幫助，實驗指導教師可以在線上直播講解實驗流程及注意事項[6]。

3.2" 改變實驗教學模式，培養科技創新型人才

傳統實驗基本以驗證性為主，實驗內容相對單一，按部就班地操作就能夠完成實驗，缺乏對學生設計、構建和創新能力的培養。虛擬仿真實驗教學改變實驗教學模式，讓學生能夠更加深入地理解課程內容，打破時間與地域的限制完成實驗。學生可以主動參與實驗教學，通過自擬、自選、自行組織開展實驗項目，充分發揮主動性和創造性[7-9]。因此，虛擬仿真實驗教學不僅能夠充分培養學生的構建思維和鍛煉獨立設計實驗的能力，還能最大限度地激發學生的學習興趣，有助于培養學生的創新能力和創新精神。

3.3" 豐富實驗教學內容，開闊學生專業視野

藥理學專業課程是一門對實驗能力要求很高的課程，但是由于一些實驗存在毒性、危險性和給藥周期等原因，導致這部分實驗內容的順利開展具有一定的難度，虛擬仿真實驗教學能夠很好地克服這些困難和不足。虛擬仿真實驗教學能夠涵蓋常規的學生實驗、開放性實驗和創造性實驗等，有利于豐富教學內容。另外，虛擬仿真實驗還可以包括專業實習、實驗的討論與設計、自我測評、互動與交流、相關的專業資源等內容[10]，通過資源共享，不僅能夠豐富學習內容，還有利于開闊學生視野和激發學生的學習興趣與探索精神。

4" 藥理學虛擬仿真實驗教學體系建設

藥理學虛擬仿真實驗教學對推進實驗教學模式改革與實驗教學現代化有著重要意義，教學過程中培養學生的實踐能力和創新能力離不開實驗教學。藥理學專業課程的理論體系比較縝密，知識點多且關系脈絡比較復雜，藥理學虛擬仿真實驗教學體系的建設有助于學生克服“只見樹木不見森林”的散點認識，培養學生對藥理學知識體系整體的構建能力。利用專業仿真軟件與多媒體技術，在課堂上構建具備高度真實感、直觀性和精確性的虛擬仿真實驗教學平臺，能夠拓展實驗教學內容的深度與廣度，增強實驗教學的實效，并且可以實現理論教學與實驗教學的緊密結合，有助于提高教學質量與水平。但是，虛擬仿真實驗教學在教學實踐中也存在不足之處，藥理學虛擬仿真實驗教學的局限性主要有影響學生對實驗儀器性能和參數的了解與掌握，不利于培養學生的實驗動手操作能力、對實驗誤差的分析能力等。為了最大限度地發揮虛擬仿真實驗教學的優越性并克服其局限性，藥理學虛擬仿真實驗教學體系建設主要從以下幾點開展。

4.1" 緊密結合自身特色，完善虛擬仿真實驗教學平臺建設

藥理學虛擬仿真實驗教學體系建設需要嚴格圍繞實驗教學的需要和實驗教學中心建設的要求，緊密結合藥理學學科發展和自身特色，努力完善虛擬仿真實驗教學平臺建設，讓虛擬仿真更好地融入實驗教學，實現線上學習、預約、考核、交流與管理等。以藥理學虛擬仿真實驗教學資源的充分開放、共享和使用為目標，制定關于教師績效考核、中心維護、經費使用和可持續發展等政策與措施，同時制定有利于激勵學生學習與提高學生創新能力的教學效果考核、評價與反饋機制[11]，并有效實施。

4.2" “虛”“實”有機結合，過程和結果并重

藥理學虛擬仿真實驗教學不是一味追求虛擬，不能用虛擬仿真實驗代替所有的實驗。在虛擬仿真實驗教學中，要盡量讓學生多接觸實際，充分體現虛實結合、相互補充和能實不虛的原則[12-14]。虛擬仿真實驗能夠全天開展偏重“結果”的實驗預習、實驗學習效果的在線考核，實體教學可以定時開展偏重“過程”的基本技能、實驗過程和實驗結果的考核，從而實現“過程和結果并重”的知識整合與應用、實驗技能等方面的整體考核。

4.3" 藥理學虛擬仿真實驗教學團隊建設

藥理學虛擬仿真實驗教學具有較強的專業性和操作性，學習難度較大，導致很多教師因為不熟悉虛擬仿真實驗教學而無法很好地開展實驗教學工作。為了有效推動虛擬仿真實驗教學工作順利開展，提高實驗教學的質量和水平，促進優勢特色專業建設，需要對專業教師開展虛擬仿真實驗教學的相關培訓[15]。藥理學虛擬仿真實驗教學體系的建設離不開優秀團隊的建設，要建設一支教育理念先進、教學水平高、科研能力強的，相對穩定、結構合理的，由教學、科研和技術人員組成的虛擬仿真實驗教學團隊[16]，有效推進和實現藥理學虛擬仿真實驗教學更高層次的建設與發展。

5" 結束語

藥理學虛擬仿真實驗教學體系建設是一個長期、持續的過程，在建設過程中要明確建設目標與長遠規劃，更要重視教學團隊、虛擬仿真實驗管理系統與虛擬仿真實驗內容的建設，同時進一步探索如何實現多校、多學科及更廣范圍內的虛擬仿真實驗教學資源共享平臺建設。

與傳統實驗教學相比，藥理學虛擬仿真實驗教學具有很多優勢，比如能夠提供良好實驗平臺、提高實驗教學水平、培養創新型人才等。但是，虛擬仿真實驗不能取代所有的實體實驗，而應在實驗教學過程中，通過虛擬仿真實驗與實體實驗相結合，全面促進學生思考、實踐與創新能力的發展。

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*基金項目：2020年中國藥科大學一流本科課程培育建設項目。

作者：杜玉鋒，中國藥科大學，研究方向為藥理與毒理學；蘇夢翔，通信作者，中國藥科大學，博士，副教授，研究方向為藥物與毒品分析（211198）。