VR/AR技術在“藥物制劑設備”課程的應用探索

劉俊紅，蔣 瑤，吳亞軍

（1.廣東省食品藥品職業技術學校 制藥系，廣東 廣州 510663；2.廣州諾金制藥有限公司 技術部，廣東 廣州 510700）

一、AR/VR信息化技術在教學中的發展概況

（一）AR/VR信息化技術的簡介

信息化技術對教育發展產生革命性的作用，沒有信息化就沒有教育的現代化。VR技術（虛擬現實技術）/AR技術（增強現實技術）是目前發展得十分迅速的技術之一，該技術是一個仿真體系，重點研究利用三維圖形學、交互設計學、信息分布系統以及多媒體技術等將多學科融為一體的新技術，并利用對三維世界的仿真創建出一個全新的人機交互體系［1-2］。該技術的核心在于具備“沉浸式”，這與現在倡導的情境構建理念相融合，通過該技術使教師的“教”和學生的“學”出現了多元化的模式，成為教育領域的熱門研究方向。

（二）政策引領

2017年，國務院印發的《國家教育事業發展“十三五”規劃》提出要綜合利用互聯網、大數據、人工智能和虛擬現實技術探索未來教育教學新模式［3］。2018 年4 月，教育部印發的《教育信息化2.0行動計劃》指出，教育信息化是教育現代化的基本內涵和顯著特征，是“教育現代化2035”的重點內容和重要標志。通過實施教育信息化2.0行動計劃，到2022年基本實現“三全兩高一大”的發展目標［4］。2020年以后，互聯網、人工智能等現代信息化技術與教學的深度融合得到了前所未有的關注。

（三）VR/AR科技在教育領域的運用

由于可以創造和真實社會相似的環境，以及解決教學中對學習媒體的場景化和自然交互性的需求，所以VR/AR技術在國外的教育教學中使用比較多，而在中國國內高等教育中的應用則只是局限于在大學的研究性和實踐性的課程上，而對于在一般的大學、初中、小學的普及還遠遠不夠，尤其對于強調實踐動手能力的職業教育較為欠缺［5-6］。在制藥行業的資源投入更為稀缺，應用VR/AR技術和職業教育深度融合具有非常好的使用價值，尤其越來越多的人意識到了VR/AR技術在教育中的重要作用，并開始積極投入VR/AR等虛擬現實行業，研究VR/AR的軟件公司和機構應運而生、技術標準也越來越完善，為VR/AR技術在教育領域的廣泛應用提供了科技保證［7］。

二、“藥物制劑設備”課程教學中存在的問題

隨著中國醫藥生產技術水平的提升和創新能力的增強，制藥行業處在擴充科技、工藝和產品的創新時期，尤其是新GMP的實施，對就業人才的職業技能、職業素質等提出了更高的要求，急需一大批高素質技術技能型藥品生產人員。與本科院校不同，職業學校注重技能的培養，培養的學生要符合企業對專業技能的需求，提高學生的專業競爭力。但是目前職業院校在教學的過程中存在很多問題，更多地以講授為主，講授的內容與實際生產脫節，對于實操環節，受實訓場地、實訓設備更新、安全性、資金等因素的影響，學生的操作練習時間受到一定的限制，教學效果不太理想。尤其像“藥物制劑設備”這種專業性、理論性很強的課程，純粹的教師講解比較枯燥，學生缺乏學習興趣［8］。

目前我校在“藥物制劑設備”課程的教學中積極運用網絡數字化技術和課堂內容結合，課堂運用了信息化智慧課堂互動直播的模式，學生可以反復觀看制藥設備的操作步驟和具體細節。但是現實教學過程中，學生對設備的內在結構和原理難以掌握，而且制藥設備的更新換代比較快，學生練習的設備跟制藥企業的設備存在很大的差距。學生實訓操作還存在設備不齊全，學生輪流上機操作時間少，只有極少數學生在操作設備，絕大多數學生處于相對自由的狀態，而且職業院校學生自控力較差，他們會玩手機、串崗、嬉鬧等，嚴重影響課堂秩序和學生對課程內容的掌握，教學效果不好。

三、AR/VR資源在教學中的應用探索

鑒于上述情況，我校對“藥物制劑設備”這門課進行了VR/AR資源的建設，已經建設成功的有快速制粒機、一步制粒機、35沖壓片機、包裝機等。本文詳細講述包裝機的VR/AR資源在教學中的應用探索。藥品的包裝主要起到保護藥品、保證質量的作用。丸劑的包裝，除了傳統用瓶包裝，還可以用泡罩包裝。泡罩封裝是固體制劑的一個經典封裝樣式，已成為固體制劑包裝的主流，在醫藥領域得到了廣泛的應用。VR/AR技術應用于模擬大山楂丸的鋁塑泡罩包裝生產過程，沉浸式的體現、觸摸感的操作、立體的畫面，讓學生身臨其境，增加體驗感與趣味性，減少真正生產時出錯的概率，降低成本。因此，該課程采用VR/AR技術模擬大山楂丸鋁塑泡罩包裝設計，以實現趣味性教學，使學習者在“玩”過程中，實現學中玩、玩中玩、玩中學循環的教學機制。另外，對于學校來說，VR/AR技術可以隨著制藥企業設備的更新換代而進行軟件的更新，不但可以保障學生學到的知識與企業接軌，而且節約了資金的投入。對于學生而言，不僅掌握了設備的操作方法，懂得了原理，更有助于以后工作過程中遇到問題而進行維修，增強學生自身的競爭力。

（一）整體教學思路

根據職業教育教學改革特點，實行以學習者為導向的目標激勵教學法，以丸劑的包裝技術為載體，完成大山楂丸鋁塑泡罩包裝生產過程的學習。充分運用專業課程數據庫、互聯網課程平臺教學資源和VR/AR設備等，進行課前準備—課中內化—課后鞏固的系列教學。教師把“教、學、做、展、評”工作統一滲透到課堂教學的全過程，學生分小組活動，成為課前知識的探索者、課堂項目踐行者及課后拓展主導者，充分體現讓學生動起來、讓課堂活動活起來的教學理念。

（二）課堂教學實施過程

課前。教師將丸劑包裝的ppt、視頻、動畫等教學資源上傳到學習通平臺，同時通過學習通、微信發布預習通知。學生接收預習通知，在線自主學習電子課本、動畫、視頻等教學資源，并進行課前小測，拓展學習的時空，提高自主學習能力。教師利用學習通平臺的課前學習數據分析學情，確定學習難點，為課中學習奠定基礎。

課中。教師根據學生主體、教師主導的教學原則展開重難點教學。通過學習通平臺豐富的課堂活動與面對面小組討論，突破與強化知識的掌握，達成知識目標。通過VR/AR技術模擬丸劑鋁塑泡罩包裝的練習，使技能形象化、立體化和游戲化，針對有學習困難的學生一對一幫助，實現差異化指導，達成技能目標。學習過程中教師不斷強化GMP規范操作的必要性，培育學生愛崗敬業的嚴謹工作作風，達成素質目標。

課后。學生利用網絡教學系統完成操作，同時就關心或不了解的問題進行提問，鼓勵學生對課程錄課進行再學習，開放實訓室給操作不熟練的學生進行VR/AR練習操作，通過不斷練習強化教學重點和教學難點。

在學習了丸劑包裝的VR/AR操作系統的基礎上，對鋁塑泡罩包裝設備進行實際的動手操作。通過先學習原理再實際動手實操的模式大大激發了學生的學習積極性，也降低了學生操作機器的危險性，輔助觀看連線企業視頻，拓寬學生視野，達到全方位培養技能、深化職業素養的效果。

（三）教學過程中的多元評價

在教育實踐中，依托學習通和現代技術，充分評估學生的學習成績，加強質量評估，探索增值評估，完善整體評估，建立多元化評估制度，從而建立學生課程學習電子檔案。通過課前預習測評和課堂學習任務完成后測評成績對比，探索增值評價，并且通過前后平均成績的對比，更加凸顯VR/AR信息化技術對本堂課教學效果的提升。多元化的考核方式涵蓋課前課中課后，同時注重過程考核和結果考核，有效促進學習積極性。

（四）教學效果

借助VR/AR等信息化資源，學生們在輕松快樂的學習環境中學會了包裝機的實際應用，從而實現了良好學習效果；利用學到的知識點開展實際作業，按時保質保量地進行實踐工作，提高了學生的綜合技能。隨著信息技術的驅動，有效處理了教學重點和教學難點。通過梳理知識體系，精心設計教學環節，層層遞進，在知識與技能的學習過程中，將教學內容較抽象、復雜的部分通過智慧平臺、AR/VR等信息化技術進行展示，解決了教學重點和教學難點，并將藥品質量第一、匠心制藥、精益求精的制藥精神始終貫穿并滲透于教學過程中，達成三個維度的教學目標，實現了“三全育人”。

（五）特色與創新

1.融入思政元素。深入挖掘課程思政元素，潤物無聲地融入課程，增強了學生對傳統制藥技術的自信，激發學生的愛國主義情懷，鼓勵學生努力鉆研中醫藥優秀文化，把中醫藥文化發揚光大，推動中醫藥事業發展。

2.充分利用信息化技術，推動新技術應用。利用VR/AR虛擬技術、互聯網+智慧校園平臺、學習通平臺、實訓室的青鹿系統等信息化資源，使技能形象化、立體化和游戲化，提高了學習效率。教學內容形象具體，教學形式豐富多樣，讓學習變得有趣、有效，課堂參與度明顯提高，作業完成率達90%以上。

3.培養學生的創新思維。通過視頻展示丸劑傳統的包裝方式，然后通過實訓操作感知丸劑的泡罩式包裝，通過頭腦風暴的方式讓學生了解泡罩包裝的好處。引導學生感受技術創新給生活帶來的便利，培養學生勇于探索和敢于創新的精神。

（六）教學反思

存在的不足：（1）學生課前自主學習內容較多，需要時間較長，基于學生學習態度、認知水平差異導致自主學習效果參差不齊。（2）教學使用的VR/AR 軟件，個別學生不適應，學習的速度較慢；每名學生進行VR/AR 軟件的操作練習時，因時間和次數有限，以及學生個體差異性，學生難于較全面掌握丸劑包裝操作規程。（3）思政元素的融入，有時感覺有些生硬，不夠自然，思政元素資料也不充足。

改進設想：（1）結合學生的特點，及時提醒學生復習鞏固相關課程的知識，做到多門學科融會貫通，提高學習的效率。（2）適當對學生開放VR/AR技術在藥品生產中應用的課后練習，讓學生適應新的技術，新的方法在教學中的應用；在課程內容、時間設置上更合理一些，讓全體學生全過程、全方位地感受課堂的趣味性、學習的有效性、技能的實用性。（3）思政元素的融入需要潤物無聲，便于學生接受，思政的資料的收集也需要教師平時的積累與思想水平的提高，這些都對教師的教學能力提出了更高的要求。

四、AR/VR技術在“藥物制劑設備”課程中遇到的困難

隨著AR/VR技術在教育行業的推廣應用，該信息化技術在教學中的優勢越來越明顯，但是在應用過程中也存在一些問題。首先，VR/AR資源建設成本比較高，不僅要建設價格昂貴的VR/AR實訓室，而且要購買軟件程序，對于一門課程只能選擇幾個難理解或者常用的知識點作為切入點制作VR/AR軟件，而不能大范圍應用。其次，在學生上課學習過程中需要佩戴眼罩，但是長時間佩戴眼罩會出現不適，在市面上銷售的眼罩在制備工藝和體驗方面都有待進一步改進。最后，隨著信息化技術與教育的深度融合，對任課教師也提出了更高的要求，需要教師加快自身的發展。

結語

綜上所述，在“藥物制劑設備”這門課程中使用VR/AR技術，起到了顯著的教學效果。VR/AR系統有效構建了學習者與制藥設備之間的互動，不但增加了學生的學習積極性、興趣，同時隨著公司軟件的發展不斷更新課堂教學內容也緊隨企業發展趨勢，逐步減少為不斷更新制藥教學設備所投入巨大的資金投入，培訓的學生也越來越適應公司的發展需要，進一步提升了學生的綜合素養。隨著信息化技術和教育的深度融合，VR/AR技術在制藥技術等專業的應用越來越廣泛，相信在未來的教育發展中，信息化技術能更好地為制藥行業服務。