“藥劑學”課程知識圖譜的構建與教學實踐探索

[基金項目]2023年度輕工大學校級面上教學研究項目“基于知識圖譜的藥劑學課程教學實踐研究”（XM2023004）

[作者簡介]（1972—），女，廣東肇慶人，博士，講師，主要從事藥劑學研究；（1973—），男，四川井研人，博士，副教授（通信作者），主要從事生物學與研究。

[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼]A [文章編號]1674-9324（2025）31-0113-04 [收稿日期]2024-08-06

引言

隨著信息技術的不斷發(fā)展，知識圖譜作為一種新型的知識表示和管理方式，近幾年在教育領域發(fā)揮著越來越重要的作用，逐漸成為國家本科教學改革和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要手段[]。

“藥劑學”課程所依托的制藥工程學科是國家一流學科，也是輕工大學的核心課程，涉及化學、物理化學、材料科學、機械原理、高等數(shù)學以及生理學、解剖學、藥理學、生物化學、臨床藥物治療學等多個學科領域的知識，是一門綜合性應用技術學科[2]。傳統(tǒng)的扁平化的課程資源建設方式使“藥劑學”課程資源存在以下弊端：多以線型或樹狀遞進型方式呈現(xiàn)課程資源，在知識的系統(tǒng)性和關聯(lián)性方面存在不足，導致學生難以建立知識點之間的聯(lián)系，較難構建出完整的“藥劑學”課程知識體系；不便于學生在多種模態(tài)的“藥劑學”教學資源中精準搜索所需要的資源；不能很好地滿足藥劑學學生個性化學習、因材施教的要求[3]。而基于知識圖譜的新型課程資源組織形式能夠將“藥劑學”課程零散的知識點和零散的教學資源與知識點關聯(lián)在一起，整合多種模態(tài)的教學資源，展現(xiàn)課程知識的二維和三維結構，并能提供用戶畫像、個性化推薦、決策支持等先進的教學技術手段，是解決以上問題的有效手段。因此，本文基于學習通平臺，通過梳理“藥劑學”課程知識點，綜合應用分詞、文本挖掘、可視化等技術手段，構建了一套完整的“藥劑學”課程知識圖譜，并在課程教學實踐中應用。知識圖譜通過圖形化的方式展示“藥劑學”課程知識點及其相互關系，幫助學生更直觀地理解藥劑學知識，打破傳統(tǒng)教學知識點孤立、難以形成系統(tǒng)認知的局限，以期促進信息技術與教育教學的深度融合，加快推進知識圖譜在藥劑學教育領域的深度應用，提高教學的有效性，滿足社會對“四新”藥學人才的教育需求。

一、“藥劑學”課程知識圖譜建設

藥劑學在維護和促進人類健康、推動醫(yī)藥科技進步、保障社會經濟穩(wěn)定發(fā)展等方面發(fā)揮著至關重要的作用。“藥劑學”課程是藥學學科的重要研究內容，是制藥工程專業(yè)一門理論性及應用性較強的專業(yè)技術課程。“藥劑學”課程知識圖譜建設以增強教學效果和提升教學質量為目標，通過整合、分析和呈現(xiàn)這門課程的核心知識點，包括藥劑學概述、生物藥劑學基礎、表面活性劑、藥物的溶解與溶出、藥物制劑的穩(wěn)定性、藥物制劑的設計、液體制劑、無菌制劑、固體制劑、半固體制劑、霧化制劑、中藥制劑、速釋制劑、緩控遲釋制劑、靶向制劑、生物技術藥物制劑等。輕工大學在學習通平臺建設的“藥劑學”課程知識圖譜總體結構如圖1所示。

圖1“藥劑學”課程知識圖譜總體結構

（一）確定“藥劑學”課程知識圖譜的構建目標和范圍

本文根據“藥劑學”課程的特點和教學要求，確定需要構建的知識領域和內容范圍（圖1），明確知識圖譜的目標和用途。“藥劑學”課程先介紹相應的藥劑學的基本概念、意義、研究現(xiàn)狀與問題，作為基礎知識為后續(xù)的學習搭建最基本的框架。然后講述藥劑學基本理論，包括表面活性劑、藥物的溶解與溶出、藥物制劑的穩(wěn)定性和藥物制劑的設計。往下遞進講解液體制劑、無菌制劑、固體制劑、半固體制劑、霧化制劑等普通劑型，中藥制劑因其涉及面廣，則作為普通劑型的綜合拓展知識和后續(xù)課程的導人供學生了解。在學習完不同類型的普通劑型之后，課程安排速釋制劑、緩控遲釋制劑、靶向制劑等新劑型的學習，最后安排生物技術藥物制劑對前面基本理論、普通劑型、新劑型等進行融合深化。藥劑學知識圖譜正是按照以上邏輯進行搭建的。

（二）收集和整理“藥劑學”課程相關數(shù)據和信息

本文以方亮主編的《藥劑學》（第9版）教材和MOOC的國家級“藥劑學”精品課程為核心，整合學術期刊、專利文獻、網絡資源等多源數(shù)據，梳理藥劑學相關的知識點，確保內容的全面性和準確性。

（三）設計“藥劑學”課程知識圖譜結構

本文基于篩選整合好的資源數(shù)據，設計知識圖譜的結構，包括點、邊、屬性等元素，以及它們之間的關系和連接方式。在藥劑學知識圖譜中，節(jié)點可以代表各種劑型變量（如液體制劑、固體制劑等），邊可以代表這些變量之間的關系（并列關系、包含關系等）。

（四）構建“藥劑學”課程知識圖譜

本文基于設計好的知識圖譜結構，在學習通平臺構建“藥劑學”課程知識圖譜，包括制劑類型、制劑工藝流程、質量控制指標等核心節(jié)點及其相互關系。

二、知識圖譜應用于“藥劑學”混合式課程教學的實踐

知識圖譜作為人工智能與計算機發(fā)展的產物，是知識可視化和知識挖掘與發(fā)現(xiàn)的重要手段。隨著信息化水平的不斷提高，學生將多源異構數(shù)據進行融合與關聯(lián)，具備知識挖掘與發(fā)現(xiàn)的能力，對實現(xiàn)制劑行業(yè)的智能化管理具有重要意義。“藥劑學”課程教學不僅注重學生對藥劑學基本原理和方法等知識的學習，還注重培養(yǎng)學生制劑產品方案設計能力以及工程素質，學生應用專業(yè)知識和技能解決藥物制劑領域復雜工程問題的能力、實踐創(chuàng)新能力和終身學習能力。知識圖譜作為一種有效的教學工具，其結構化的特性使得學習者能夠清晰了解“藥劑學”的課程體系、知識點及其相互關系等關鍵信息。這不僅可以提高學生的學習效率，幫助學生靈活應用所學知識，還能幫助教師及時掌握每名學生的學習進度。以下是知識圖譜在“藥劑學”課程教學實踐中的具體應用。

（一）線上自主學習

針對“藥劑學”課程偏重實際應用且授課對象為大學本科高年級學生的特點，立足于應用型人才和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標，輕工大學探索并實踐了線上線下混合式教學模式。知識圖譜是進行“藥劑學”課程混合式教學的一種有效手段。

在線上自主學習中，學校一方面通過知識圖譜可視化展示，實現(xiàn)知識點的直觀展示和動態(tài)查詢，幫助學生快速定位和理解復雜概念，建立初步的知識框架；另一方面，設置基于知識圖譜的討論區(qū)、問答板塊等線上互動學習環(huán)節(jié)，鼓勵學生進行探究式學習，加強師生、生生間的互動交流。

例如，針對液體制劑，教師可以通過知識圖譜串聯(lián)液體制劑定義、液體制劑特點、液體制劑分類、液體制劑制備工藝，液體制劑質量評價、液體制劑臨床使用等關鍵知識點的線上資源，幫助學生深人理解液體制劑的基本原理、制備方法和合理使用。教師再結合液體制劑產品自主研發(fā)項目，指導學生運用所學知識進行液體制劑產品研發(fā)方案初步編制。在這個過程中，教師可以通過知識圖譜對學生的學習問題（錯誤率、疑難點等）進行分析，針對學生的學習困難，及時調整接下來的線下課堂授課內容側重點，提高線下課堂的課程教學質量。

（二）線下課堂教學

教師利用知識圖譜進行課堂教學，動態(tài)展示知識點之間的關聯(lián)，深化線上討論，增強課堂互動性，充分發(fā)揮協(xié)作學習共同體的作用。

例如，教師針對學生線上環(huán)節(jié)完成的液體制劑產品研發(fā)初步方案，在線下課堂深入討論，對方案進行優(yōu)化，討論中根據需要通過知識圖譜隨時調用優(yōu)化中用到的知識點，并直觀展示知識點之間的關聯(lián)（如圖2所示，以深化線上學習內容。

圖2混懸劑內部各節(jié)點的相關關系圖譜及知識點掌握率分析

（三）線上復習拓展

知識圖譜中的資源具備多模態(tài)屬性，不僅包含文本形式的學習資源，還包括視頻、音頻、圖片等多種形式的學習資源，可以滿足不同學習者的學習需求，為其提供更具針對性的學習資源[4]。知識圖譜不僅可以根據教師教學進度，持續(xù)推送符合教學需求的課程資源，還可以幫助學生找到適合自己的學習路徑，并根據學生的學習進度和掌握程度，動態(tài)調整學習路徑。

例如，教師組織針對線下課堂對液體制劑產品研發(fā)初步方案的優(yōu)化討論，課后，學生首先在線上知識圖譜的幫助下自主完成液體制劑產品研發(fā)最終方案并提交。然后學生通過知識圖譜進行系統(tǒng)梳理復習，標注薄弱知識點，形成個性化學習報告。最后，知識圖譜系統(tǒng)根據學生的學習進度和興趣，智能推薦液體制劑相關的拓展選學資源，促進學生的個性化拓展和深化學習；對于前期知識點掌握得不夠好的學生，知識圖譜系統(tǒng)還可以根據學生的掌握程度，智能推薦前期薄弱知識點學習資源，動態(tài)調整學習路徑，為其提供更適合自己的個性化學習路徑。

三、應用成效分析

本文選取本校2021級藥學專業(yè)兩個平行班級作為研究對象，分別采用傳統(tǒng)教學方法和基于知識圖譜的教學方法進行“藥劑學”課程教學。通過問卷調查和測試成績等方式收集數(shù)據，評估兩種教學方法的效果。測試成績顯示，基于知識圖譜的教學班在藥劑學核心概念、制備工藝及質量控制等方面的掌握情況顯著優(yōu)于傳統(tǒng)教學班級。

本文通過制劑產品設計方案問題評估，發(fā)現(xiàn)知識圖譜教學班級學生更擅長將所學知識應用于解決實際問題，展現(xiàn)出更強的知識整合能力。問卷調查反饋表明，采用知識圖譜教學的班級學生普遍認為知識圖譜能夠幫助他們更好地理解藥劑學知識，表現(xiàn)出更高的學習興趣和參與度。

結語

本研究表明，基于知識圖譜的“藥劑學”課程教學能夠顯著提升學生的學習興趣、參與度及知識掌握程度，尤其在學生知識整合能力的培養(yǎng)方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。這主要得益于知識圖譜的直觀性、系統(tǒng)性和動態(tài)性，為學生提供了一個更加高效、便捷的學習工具。

綜上所述，基于知識圖譜的“藥劑學”課程教學實踐研究取得了積極成果，為藥學教育領域的教學改革提供了新思路。未來，隨著藥劑學知識圖譜教學資源的豐富、構建算法的優(yōu)化以及基于知識圖譜的課程專屬AI助教的應用，“藥劑學”課程教學將實現(xiàn)更加個性化、智能化的教學服務，推動藥劑學教育的全面進步。

參考文獻

[1]王繼茹，朱靖，王建，等.數(shù)據驅動的知識圖譜在本科教學信息化改革中的作用［J].高等工程教育研究，2024（3）：121-128.

[2]方亮.藥劑學[M].9版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2023：2

[3]顏慧.混合式教學中課程知識圖譜的構建與應用研究[J].電腦知識與技術，2024，20（2）：175-177.

[4]李艷燕，張香玲，李新，等.面向智慧教育的學科知識圖譜構建與創(chuàng)新應用[J].電化教育研究，2019，40（8）：60-69.

Construction of Knowledge Graph of the “Pharmaceutics” Course and Exploration of Teaching Practice ZHI Fei， LIU Xue-feng，AN Si-run， ZENG Wan-yong

（SchoolofLife ScienceandTechnology，WuhanPolytechnicUniversity，Wuhan，Hubei，China）

Abstract： This paper discusses the application of knowledge graph technology in pharmaceutics teaching，and analyzes its influence onimproving the teaching efect，students’understanding depthand knowledge integration ability.Asakeybranchofthefieldofpharmacy，pharmaceuticscovers thedesign，preparation，qualitycontroland evaluation，and clinical use of pharmaceutical preparations.By constructing the knowledge graph and optimizing thecourse design，a systematic and visual pharmaceutic knowledgesystem is formed.Practice has proved that knowledge graph not only helps students to systematically master pharmaceutic knowledge， improve their learning interestand participation，but also promotes theassociationand transferof knowledge points，and has obvious advantages in cultivating the ability of knowledge integration.

Key words： knowledge graph; Pharmaceutics; course teaching; teaching practice; knowledge integratior