虚拟实验教学在《药剂学》教学中的应用

杨 燕，王文喜，熊素彬，宋 英，都春艳

(1. 浙江工业大学药学院药剂学教研室，杭州 310014；2. 南京军区杭州疗养院宣传科，杭州 310007)

《药剂学》是药学专业的主要课程，具有知识点多、实践性强、识记困难和应用性强等特点。部分高职院校将理论课与实验课合并，采取边听讲边实验[1]、实训教学[2]和探索性教学[3]等模式，取得了良好的效果。但上述模式对教学条件要求较高，难以在大班教学和复杂实验中推广。部分高校将制剂过程拍成视频，在课堂上播放，可帮助学生对知识的理解和记忆，但仍无法从根本上解决学生被动学习的问题[4]。虚拟实验(virtual experiment，VE)采用仿真、数字建模和多媒体等技术，在计算机上对传统的实验过程进行模拟[5]。将VE技术引入传统教学，可实现体验式教学、自主化学习，符合“教师主导-学生主体”的教学理念。清华大学、华中理工大学、华南理工大学等多所高校设立了虚拟网络实验室，有效地激发了学生自主学习的积极性[6]。祝清兰[7]在生物制药专业课程教学过程中引入VE技术，充分调动了学生的主动性和创造性，增强了教学效果。

本课题在构建“片剂VE教学平台”的基础上，在本科《药剂学》理论教学中进行全开放式虚拟实验(open virtual experimental，OVE)和半开放式虚拟实验(semi-open virtual experimental，SOVE)，并对其教学效果进行评价。

1 方 法

1.1 VE教学平台的建立 采用dreamweaver软件javascrip语言进行编程，建立“片剂OVE教学平台”(图1)和“片剂SOVE教学平台”(图2)。实验页面分主题、处方和工艺三部分。其中，“主题”栏显示设计目标和要求；“处方”栏由学生自行添加或选择辅料；“工艺”栏由学生自行添加或选择制备方法。点击右下角“查看设计成果”按扭，系统自动跳出“实验结果”页面，显示设计得分和评价。

图1 片剂开放式虚拟实验教学平台网页

图2 片剂半开放式虚拟实验教学平台网页

1.2 教学设计 以2010级3个本科班为试行对象，每个班分成14个组。在固体制剂理论教学后，3个班分别进行40 min 的OVE教学、SOVE教学和传统教学。其中，OVE教学和SOVE教学包括：各组VE操作20 min，班级讨论15 min，教师点评5 min；过程中允许查阅资料，允许根据实验结果多次调整实验方案。药剂学常采用案例教学，传统教学包括：教师讲解示范案例并提出拟解决问题20 min，分小组讨论设计方案5 min，全班讨论各小组设计方案15 min。

1.3 效果评价 教学效果是对课堂参与度、学生评价和随堂测试的综合评价。课堂参与度以15 min班级讨论时间为研究对象，记录冷场时间、主动提问次数和主动回答次数，考虑到主动回答最能反映课堂参与的能力，所以三部分的系数设定为0.3、0.3和0.4，评分根据公式1计算。学生评价以组为单位，对课堂气氛、喜欢程度和助学效果按百分制打分，考虑到课堂气氛和喜欢程度反映教学方法的受欢迎程度；助学效果不仅反映受欢迎程度，还能反映教学教果，所以三部分的系数设定为0.25、0.25和0.5，评分根据公式2计算。考虑到学生评价是试行对象对教学方法是否有助于学习的一种主观评价，受人为因素的影响；还特意添加了“随堂测试”这一指标，客观评价教学是否有助于学习。随堂测试由每位学生独立做答，统计全班正确率为结果。根据公式3计算得出教学效果，课堂参与度、学生评价和随堂测试中，随堂测试结果直接客观反映教学效果，故三部分的系数设定为0.3、0.3和0.4。

(公式1)

(公式2)

教学效果=0.3×课堂参与度+0.3×学生评价+0.4×随堂测试

(公式3)

2 结 果

教学效果评价见表1。就课堂参与度而言，SOVE教学(93.6分)和OVE教学(71.0分)比传统教学(48.3分)明显提高，说明VE技术可促进学生从被动学习向主动思考转变。OVE要求学生自行添加辅料和工艺，SOVE允许学生在现有方案中优选。OVE难度较大，学生感觉无从下手，讨论阶段对教师的依赖程度更大。就学生评价而言，SOVE教学得分最高(88.9分)，其课堂气氛、喜欢程度和助学效果都最好；OVE教学得分其次(81.7分)，部分学生认为实验过程太难，助学效果不如传统教学。就随堂测试而言，SOVE教学得分最高(98.2分)，说明调动学生的主动性和积极性，有利于知识的掌握和记忆。综合评价3种方法的教学效果，结果为：SOVE教学(94.0分)>OVE教学(82.2分)>传统教学(75.6分)。

3 讨 论

3.1 VE教学的优点 将VE技术引入《药剂学》本科理论课堂，鼓励学生大胆尝试和参与教学，可培养学生的主动性和创造性，符合“教师主导-学生主体”的教学理念。借助“片剂VE教学平台”，采取“理论-模拟互动教学模式”，既为理论教学添加了实践应用环节，又为实验教学的开展打好了理论基础，可有效促进理论教学和实验教学的开展。本课题的开展是VE技术引入应用型学科理论教学的一种有益探索。

表1 不同教学方式的效果评价

3.2 SOVE教学的优点 OVE采用完全自由设计，好比做“填空题”，需要自行添加辅料和工艺。SOVE采用不完全自由设计，更像做“选择题”，系统显示若干个方案供学生优选，逐步建立处方工艺系统。对学生而言，SOVE不仅难易适中，可操作性强；更是一次处方工艺设计的示范，可为后期自行设计处方工艺理清思路。对教师而言，SOVE系统的设计和评分更简单，考点更突出，有利于对知识点的深入分析和讲解。

3.3 教学改进 首先，需要进一步优化教学平台。要发挥VE技术优势，更真实地模拟混合、过筛、制粒、压片等操作，更直观地模拟操作结果。要鼓励专业人才进一步开发像“药物制剂(GMP)实训教学仿真系统”这样的优秀软件[8]，提高VE教学的硬件条件。其次，需要将VE教学与开放性实验结合。只有将VE教学优化的处方工艺在开放实验室进行验证，才能完成“理论教学-虚拟实验-真实实验”的对接。此外，需要构建网上VE平台。VE教学无时间和空间的限制，学生有充分的时间检索资料、讨论和反复“试错”，教师可参与讨论和分析问题，帮助学生加强理论学习。

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