虚拟仿真系统在对中药专业学生进行仪器分析实验教学中的应用效果

毛群芳，钟湘云，邱艳明

（湖南中医药高等专科学校，湖南 株洲 412000）

仪器分析课是中药学专业和药学专业医学生必修的专业课程之一。此课程的特点是既理论抽象又有极强的实践性。实验教学是仪器分析课的重要组成部分，是医学生掌握药物成分、性质、含量的有效途径。但是，部分实验项目因成本过高、实验操作过程过于复杂、实验设备或实验场地不足，往往无法让医学生进行实际操作。虚拟仿真系统是以计算机软件为核心的一种医学教学仪器体系。此系统是由美国NI（National Instruments）公司在1986年首次提出的[1]。虚拟仿真系统是指在计算机上创建一个可视的实验操作环境，由可视化物体代表实验仪器或实验设备，通过操作这些虚拟的实验仪器或实验设备完成各种实验操作的医学教学仪器系统。在2014年，我国教育部下达了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（高教司函[2013]94号）的文件，鼓励各地方医学院校建立虚拟实验中心[2]。将虚拟仿真系统运用于仪器分析实验教学中，既能弥补传统实验教学中的不足，又可激发医学生的学习兴趣，提高其学习的主动性。为了进一步探讨虚拟仿真系统在对中药学专业学生进行仪器分析实验教学中的应用效果，笔者从医学生进行实际操作前的预习、老师在实验课堂上的操作演示及对学生进行实训考核3个方面分析了虚拟仿真系统在仪器分析实验教学中的应用情况。现报告如下。

1 虚拟仿真系统在医学生进行实验操作前预习中的应用情况

在传统的实验教学中，实验预习往往是老师在课堂上讲解完实验内容后，由学生在课后自行根据老师所讲的内容，通过参照教材、查阅资料或收集网络资源等途径来完成实验操作前的预习。虚拟仿真系统具有三维操作界面，其仿真的范围包括实验室场景、仪器操作、数据采集、数据分析等，可为医学生提供虚拟的操作环境和互动平台。医学生只需接入互联网的终端即可在虚拟仿真系统上进行实验操作预习。通过虚拟仿真系统，医学生可了解某项实验的原理、操作过程、所用实验仪器的结构及工作原理，并可使用鼠标和键盘进行模拟操作，进而完成进行实训操作前的导训教学。另外，虚拟仿真系统软件的画面生动、灵活，不仅可有效地提高医学生的预习效果，还能够增强其学习的兴趣。

2 虚拟仿真系统在实验教学课堂上进行操作演示中的应用情况

仪器分析课上使用的大部分仪器都属于精密仪器，其价格较为昂贵，且耗材配件极易被损坏，故许多实验操作步骤无法让医学生亲自动手操作，只能由老师边讲解边演示，再让医学生通过理解记忆来完成学习。另外，在进行实验操作的过程中，真正能让医学生动手操作的只有配制样品溶液、分析处理和计算相关数据及1～2个关键操作点，使其难以真正掌握和理解仪器的结构和工作原理，从而造成其掌握的基本理论知识不扎实、动手操作的能力差等问题。虚拟仿真系统可通过声音、图像、动画等具有丰富表现力的仿真软件帮助医学生进行多感观的学习，为其提供更为形象直观、内容丰富、生动逼真的模拟演示，可很好地帮助其了解仪器的结构、工作原理、基本操作方法、安全知识等内容，并可大大地提高其学习的兴趣[3]。医学生可通过虚拟仿真系统进行全程的模拟实验操作，包括样品的配制、仪器和试剂的选择、实验步骤的操作、大型仪器设备操作流程的练习、实验数据的分析处理等。使用虚拟仿真系统进行实验教学只需一台电脑和一套仿真软件，不会受时间、场地等因素的影响，可由医学生对实验内容进行无限制、多样性的反复操作练习，不必担心试剂药品及仪器设备的耗损。另外，使用虚拟仿真系统进行实验教学，还可推进翻转课堂教学的发展，使医学生能够在课余时间进行课堂复习、实验操作或一些科技项目的研究，实现开放性实验教学的目标。

3 虚拟仿真系统在实验教学实训考核中的应用情况

仪器分析课中的实验教学实训考核一直是教学实践中的难点问题。传统的实验教学中，受场地、时间、资金等因素的影响，在对医学生进行实验教学实训考核时，多采用提问、数据分析计算、操作关键步骤等方式进行考核。但是，使用这些方式对医学生进行实验教学实训考核，很难使老师充分了解每位医学生对仪器分析实验操作知识掌握的程度。使用虚拟仿真系统进行实验教学实训考核的优势如下：1）帮助老师验证医学生的学习能力和操作技能。2）帮助老师综合分析医学生在进行模拟实验中的进程和结果。3）帮助老师了解医学生反馈的问题。4）考核医学生进行操作的方法是否科学、合理和灵活，其所用的操作方法是否符合安全操作的要求。

4 小结

虚拟仿真实验作为一种新型的教学实践模式，具有虚拟性、实践性、开放性等特点[4]。虚拟仿真系统实现了应用微观实验、危险性实验、高成本实验等对医学生进行实验教学实训的可能。但是，使用虚拟仿真系统进行的实验操作与使用真实的仪器进行实验操作存在一定的差异，其并不能完全替代真实的仪器分析实验。因此，在实验教学工作中，老师应将传统教学法中的实验操作与虚拟仿真系统的模拟实验操作进行结合，以节约教学资源，提高教学质量的目的，培养出具有较强动手能力的专业性人才。