基于虚拟环境的药理学实验教学体系的构建

李佳常+缪明星+丁启龙++龚国清

虚拟实验作为一种新型的实验教学模式，其对促进实验教学发展有着重要的意义。结合实际工作，讨论了虚拟环境在药理学实验教学体系构建中的重要性、特点以及应用。

虚拟实验教学药理学实验必要性特点应用药学专业是实践性很强、对动手能力要求很高的综合应用科学，实验教学在药学专业学生的培养中占有重要的地位。然而，某些实验我们无法真实地在实验室为学生开展，一定程度上影响了创新型人才的培养。因此，迫切需要开展虚拟仿真实验，与真实实验相互补充，相得益彰。

药理学发展虚拟仿真教学，应该坚持“能实勿虚”的大方向，坚持“虚为实用，虚实互补”的原则，结合学科发展的前沿方向，不断加大药理学仿真教学资源的制作投入，满足广大药学教育工作者和学生的紧迫需求，推动药学实验教学改革和培养创新型人才模式。近年，我校药学医学基础实验中心与软件公司合作开发了药理学虚拟仿真实验系统。

一、开展药理学虚拟实验教学的必要性

目前，药理学实验教学中存在的弊端：药学微观领域的教学实验无法开展；某些实验教学项目受硬件和场地限制；某些实验受实验成本高昂且受动物伦理的限制；某些实验受时空限制。

随着数字技术和网络技术发展而来的虚拟仿真教学，是一种新颖的教学尝试。学生通过仿真教学，学生不仅能够形象地理解了实验的基本原理，而且能够通过仿真操作对实验多过程有直观的感性经验。

在开展虚拟仿真实验的过程中做到需要做到虚实结合，为培养学生的基础实践能力和自主创新能力提供了有力保障。坚持以实体实验为主，虚拟实验为辅，围绕实体药物研究、开发和应用的实践过程，注重实体实验知识的传授和实践能力、创新能力的培养。因此，构建基于虚拟环境的药理学实验教学体系，是药理学实验改革必然的趋势。

二、药理学虚拟实验教学的特点

我校药学医学基础实验中心将仿真实验的教学理念引入药理学实验课教学中。教学过程中以虚拟实验案例教学为目标，坚持以实体实验为主，虚拟实验为辅的原则，结合药学专业特点，不断丰富虚拟仿真实验教学资源。

虚拟仿真实验教学模式是以学生为主体的教学模式，即教学理念、教学方法等方面都以学生为主体进行。学生可以在虚拟实验的教学平台上进行自由学习、交流、讨论，且整个实验学习过程是循环可逆的，如果未能达到学习目标的，学生可以重新学习，直到理解实验原理、方法为止。这种教学方法将充分发挥学生的主体作用，变传统模式中知识的被动接受者为主动探索者。教学媒体由原来作为教师讲解的演示工具转变为促进学生实验学习的认知工具的知识结构，从而大大提高教学效率和教学质量，也要根据药学专业的教学要求，认真的设计制作教学媒体，使之与教学内容构成一个完整的整体。

1.主体性

主体性是虚拟教学的核心，教学的成功与否取决于学生主体参与教学活动情况，引导学生积极主动的参与到知识的探究过程中去，这样设计既培养了学生综合分析的思维能力，学生的主体地位也得到了充分体现。

2.独立性

独立性是指每一节虚拟仿真实验课，都要能够让一个学生独立地完成一个教学实验，传统的药理学实验往往是几人一组，同组学生分工合作完成实验，这样一个学生往往只能操作整个实验中的一个或者几个步骤，无法对整个实验过程有全面的认识，而虚拟仿真实验则能够很好地解决这个问题。

3.直观性

直观性是指虚拟仿真实验下，对真实实验的一种形象模拟。为了能达到实体实验所达到的教学效果，虚拟实验室的界面设计要着重强调与实物实验进行高度相似，做到让学生在进行实验操作中有真实感，让从未做过实验的学生通过仿真软件对实验原理、整体设计、仪器的结构等方面能建立起直观的认识。创设教学情境，变抽象为具体，激发学生的学习兴趣，提高教学效率。

4.交互性

交互性是指虚拟实验应该给出交互信息，对学生的操作做出实时的反馈，纠正错误，取长补短。还应该采取一些网上交流和答疑等交互手段，学生可以在网上交流学习经验、实验方法以及发布实验方案等，也可以在固定时间与授课教师或专家进行咨询及答疑.

5.先进性

虚拟仿真实验由于其虚拟的特性，所以对客观条件要求比较少。有一些前沿性的药理学实验，由于其实验耗时过长、实验运行成本过高、对仪器要求过多等原因，传统实验模式往往无法开展，而虚拟仿真实验则能以实验系统的先进性来确保实验教学内容的科学性与前沿性。

三、药理学虚拟实验教学的设计与应用

虚拟实验是指借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。基于虚拟环境药学实验教学程序，可以用创设情境、确定主题、过程模拟、学生撰写实验报告、实验评价的步骤展开创设情境引出课题。

以传出神经药物对麻醉犬体征的影响为例，该实验的目的是让学生学习急性麻醉大动物血压、肠蠕动和腺体分泌实验装置和方法，观察传出神经系统药物对上述生理现象的影响，加深对这类药物相互作用关系的理解。动物传出神经系统药物作用复杂，一直是理论课教学的重点和难点。血压、腺体分泌实验是检验传出神经药物极其敏感的方法，一般多采用犬急性试验。用犬做实验优点较多，如血压恒定，较大鼠、家兔等小动物更接近人体，对药物反应灵敏，并与人基本一致，便于手术操作，心搏动力量强，能描绘出较好的血压曲线，适用于分析药物对循环系统的作用机制，用作药物筛选试验可反复应用。但其缺点是成本较高，每条实验犬的价格为3000元左右，即使每8名学生用一条狗观察实验现象，一个班32名学生的实验成本也将高达1.2万元，不适用于本科生日常教学实验。本软件的开发解决了上述问题，每位同学都可以自由地进行实验，没有实验动物和次数的限制，较好地解决了教学中的难点问题。

四、展望

我校药学医学基础实验中心建立了以教学实验网络为中心的实验教学和管理信息网站平台，系统集管理和辅助教学于一体，实行个性化管理，适应多层管理，具有较强的数据统计及分析功能。

药理学虚拟仿真实验系统具有自主性和开放性的鲜明特点，学生可以通过校园网访问，在下载安装客户端软件后，可通过认证后登录学习，拓展了学生自主学习的时间和空间，取得了良好的教学效果。

随着药学虚拟实验资源的增加和服务器带宽承载量等硬件条件的改善，可以考虑面向社会开放虚拟实验资源，形成药学行业内具有影响力的虚拟实验培训中心，增强社会辐射示范效应。

参考文献：

[1]陈博，蒋杨，李莹.药学专业机能学实验教学改革初探[J].卫生职业教育，2008，26(15)：113-114.

[2]龚国清，姚文兵.药学理科基地班药理学实验教学改革[J].药学教育，2001，（172）：32-33.

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