虚实结合的层次化中药炮制学实验教学改革探索

钟凌云， 叶耀辉， 杨 明， 祝 婧， 于 欢， 黄 艺

（江西中医药大学药学院，南昌330006）

0 引 言

中药炮制是我国中医药独有的制药技术，中药炮制学也是我国中药学类各专业必修的主干核心课程，作为传统制药技术，在课程学习中具有很强的实践性特点。因此，中药炮制实验教学在学生培养环节中处于极其重要的地位。

1 虚实结合开展中药炮制学实验的可能性

目前传统中药炮制实验教学存在局限性，已经或多或少影响到了学生的学习效果［1］，教学质量面临着严峻挑战：①教学内容多以验证性实验为主，内容单一；②实验操作看似简单，但其中的关键操作要点学生却不好掌握；③实验项目较少，且部分实验，如中药润药、发酵等炮制工艺因受季节、时间、工具等多因素限制而无法开展；④炮制减毒、切制等实验受安全性限制影响；⑤实验教学可能用到的大型仪器受精密分析仪器价格昂贵、构造复杂、操作技术要求高等条件所限；⑥炮制减毒后饮片的安全性评价（如急性毒性实验等）受试验动物高消耗、经费投入超标限制等，导致学生应该掌握的实验技术和关键环节无法完全掌握。

随着现代信息技术的高速发展，必将促使教育，尤其是实验教育的改革创新，而虚拟仿真实验正是现代信息技术的有力实现［2-3］。虚拟仿真实验具有形象直观、可重复操作，实验效率高，附加功能完善等特点：①可使学生更加直观了解炮制工艺的操作要点、关键参数；②通过仿真软件的练习，可以让学生熟悉操作流程，掌握操作过程中的关键点或危险点，提高实际操作时的正确率；③反复实验可以加深学生的印象，增强他们对实验的理解；④ 实现高效的实验操作，有效缩短学生单次练习时间，提高实验学习效率和效果［4-9］。

但虚拟仿真实验教学也有其局限性［10］，如果学生单纯只用软件仿真，不采用实际炮制操作的话，学生对中药饮片实物的外观、炮制过程火力火候的掌握、饮片炮制程度的判断等就会缺乏认知，学生的实践动手能力以及对实验误差的分析能力都会有所降低。虚拟仿真的饮片性状和操作仪器无论仿真度多高，它与实际物件仍然有一定的差异，学生通过仿真软件仅能从原理上进行模拟，离真实中药饮片炮制操作还有差距，因此，要培养有创新精神且有真才实学的应用型中药人才，实体实验教学仍需加强而不是被替代。

因此，怎样做好层次化实验教学，使学生真正掌握好中药炮制实验操作的原理、步骤、工艺技术、饮片性状辨识和炮制程度判断，成为目前中药炮制学学科实验教学急需解决的难题。

将虚拟仿真技术结合实体实验教学，建立虚实结合、优势互补、能实不虚的层次化实验教学模式，使虚拟仿真实验成为传统实验教学的一种有效的补充，在一定程度上部分代替传统的实验教学，克服传统实验的各种制约和弊端，将成为未来发展的必然趋势［11-12］。

2 开展虚实结合中药炮制实验的意义

（1）人机互动强化训练，大幅提升实体实验成功率。学生通过仿真反复操作，可掌握中药炮制实验项目的操作要点和关键环节，提升实体实验中的成功率，如炒爆王不留行，传统实验操作中，学生的爆花率往往只有30%，远达不到80%以上的合格爆花率，并容易产生“僵子”，但通过虚拟仿真，让学生充分了解王不留行的干燥、试温、翻炒频率、温度调节等关键要素并反复操作，可为后期实体实验爆花率的提升奠定基础。

（2）虚实互补实验项目，有力降低成本与风险。虚拟仿真实验的开展可以大大降低仪器本身损耗和实验成本及在实际中药炮制实验中产生的成本，降低学生在实验室因操作生疏或毒性饮片而带来的实验危险。通过本课题研究，可逐渐使炮制实验教学由实体走向虚实结合，由单一走向综合，改局限为无限，同时又不会增加相关的实验成本和实验风险。

（3）分层次与模块化，有效提升学生培养质量。通过建立虚拟仿真和实体实验两个层次教学模式，设立切制、炒法、炙法、蒸煮火单法、特殊传统制法、现代综合性实验等教学模块，立体构建中药炮制实验体系：虚拟仿真层次将在切制、特殊传统制法和现代综合实验模块中帮助学生了解和掌握传统中药炮制技术中的采收、切制、去瓤、发酵、干燥、煨制、炆制等传统炮制工艺要点，以及现代炮制研究方法和技术；在炒法、炙法、蒸煮火单法模块中通过示范操作互动演练，帮助学生熟悉实体实验流程。实体教学层次将重点放在炒法、炙法、蒸煮火单法等主要炮制方法的实践操作，以及现代综合性实验，如黄芩饮片质量控制的实际操作等，以促进学生实际动手能力的提升。通过层次和模块教学，培养学生创新思维，提高综合分析解决问题能力及应用创新能力。

（4）虚实结合层次教学，为未来实验教学改革提供借鉴。通过虚实结合、层次化和模块化的中药炮制学实验教学改革，建立能实不虚的中药炮制学实验教学模式，将对于推进中药炮制实验教学信息化建设，乃至推动高校实验教学改革与创新，提高中药炮制实验教学质量提供有益的借鉴。

3 虚实结合的层次化中药炮制学实验教学体系构建

通过构建虚实结合的层次化中药炮制学实验教学新模式、实施实验教学的运行和评价举措，再对构建完成的实验教学体系进行师生评价反馈，进一步提出完善的建议和要求，反过来完善实验教学新模式，以切实构建一个不断改进、不断完善的虚实结合的分层次、模块化的中药炮制学实验教学新体系。

3.1 实验教学新体系的构建

3.1.1 构建原则

构建中药炮制学实验教学新体系的总体原则为：确保虚实相辅、虚中带实、可实不虚。结合现有中药炮制学实验项目，开发虚拟仿真实验平台，实现实验准备、操作过程、饮片检测辨识等完整实验步骤的模拟，学生通过虚拟和实体实验的操作，进一步提升中药炮制学实验水平。

农林院校一体化实践教学体系注重学生能力的培养，反对简单地认为实践教学等同于加强学生动手技能，一体化实践教学协调发展学生“知识+能力+素质”，将教学以能力培养过程进行开展；进行职业分析，确定学生职业的技术、技能、技巧和规范，确定若干“关键技能”，并使之课程化，并进行量化管理，逐步使导游专业操作技能教学知识化、规范化、系统化和科学化；改革学生实习制度，实行专业技能实习校内模拟达标制。突出农林教育的特点，引导学生通过多学科融合创新。

在设计虚拟中药炮制学实验项目时，侧重体现3方面原则。

（1）解决“想做而不能做”的实验问题。例如，涉及传统中药炮制技术，如煨制、炆制、压榨发酵等传统炮制技术，由于所需的实验条件较为苛刻（如炆制需要有专门的房间，专门炆制台所需面积较大等），实验时间长（如煨附子，煨制3～4 d）等，但这些实验项目又是炮制学课程需要学生掌握并迫切需要传承的传统炮制技术，通过虚拟仿真则完全可以实现操作。

（2）解决“能做不愿做”的实验问题。例如，中药炮制最重要的目的是减毒增效，但对于剧毒饮片的炮制，尽管在实体实验操作中能够实现，但是由于考虑到学生的安全问题，以及后续的实验饮片的管理规范等，则可以通过虚拟仿真实验来进行操作。

（3）解决“只能看不能做”的实验问题。对于现代炮制实验而言，大型精密贵重的科研仪器及装置的使用势在必行，但学生必须经过系统培训才能操作仪器，这导致绝大多数学生“只能看不能做”，学生动手能力难以得到提升，通过虚拟操作的练习，既能体验大型仪器的操作过程、规范操作提高实验成功率，又能较深入了解仪器原理和维护，还能处理可能遇到的常见问题。

3.1.2 构建方法

在我校国家级虚拟仿真实验中心平台基础上，构建的中药炮制学实验新体系分为虚拟仿真和实体实验两个层次（见图1）。由切制法、炒法、炙法、蒸煮火单法、传统特殊制法和现代综合实验等模块较全面、综合地构建而成。

图1 虚实结合的层次化中药炮制学实验教学新体系

（1）虚拟仿真层次。包括虚拟仿真操作型、虚拟仿真展示型两大类：① 虚拟仿真操作型以切制模块、传统特殊制法模块和现代综合实验模块构成。切制模块包括了枳壳凤眼片和槟榔108片，该模块重点要求学生掌握枳壳的趁鲜切制过程、上榨和发酵过程，以及凤眼片切制的关键要点，掌握运用槟榔钳，对槟榔进行极薄片的切制；传统特殊制法模块包括煨制附子和炆制熟地黄，该模块重点要求学生掌握煨制和炆制的工具使用、工艺操作要点、辅料选择、煨（炆）制时间和煨（炆）制程度的判断等；现代综合实验模块拟开展煨制附子的成分变化研究（HPLC的应用）和毒性安全性评价（LD50测定），该模块重点要求学生掌握现代仪器的应用与药理学技术方法。② 虚拟仿真展示型将选择中药炮制两大类操作方法炒法和炙法中的相关品种开展，其中炒法选择炒王不留行（实体操作爆花率低）和蛤粉炒阿胶（实体操作饮片耗材贵重）进行展示，学生通过仿真反复操作，可有效提升爆花率，并避免贵重饮片的损失；炙法选择醋炒五灵脂（动物类饮片）和盐水炒杜仲（特殊断丝炮制要求），帮助学生掌握操作的火候、投药和加入辅料的顺序时间等。通过虚拟软件反复练习，提高学生实体操作的实验效率和成功率。

（2）实体操作层次。包括炒法、炙法、蒸煮火单法以及现代设计性实验模块，这部分实验内容与目前传统实验教学内容基本一致，实验方法全部保留，但在实际操作饮片的数量上略有减少，以适应虚实结合的实验项目设计。

3.2 实验教学新体系的运行

选择了开设中药炮制学课程的中药制药班和制药工程两个班级开展实验教学改革比较研究（见表1）。作为核心专业课程，两个班级的实验课时均为24学时，其中中药制药班进行虚实结合的炮制学实验教学，制药工程班进行传统炮制学实验教学，学期结束后，通过操作考核和调查问卷等形式开展虚实结合的层次化实验教学体系评价。

3.3 实验教学新体系的评价

对于虚实结合的层次化实验教学体系将从两方面进行评价，①实验操作考核，包括虚拟操作考核和实体操作考核，其中虚拟操作考核将使用软件考核功能，考查学生掌握实验的熟练程度；实体操作考核将以学生实际操作制备的饮片性状以及操作过程各关键要点的掌握程度来进行评价考核。②填写调查问卷（见表2），调查问卷的主要内容，将围绕对虚实结合的层次化实验教学体系、各虚拟模块的应用、虚拟模块对实体操作的影响等方面开展调查，通过相关软件进行问卷的统计分析，及时了解掌握学生对新教学体系的评价并及时进行调整。

表1 虚实结合的层次化实验教学体系与传统实验教学体系比较

表2 虚实结合的层次化中药炮制学实验教学体系调查问卷

3.4 实验教学体系的再完善

通过考核评价分数以及调查问卷分析结果，对虚实结合的层次化实验教学体系的实验项目设计、实验学时分配等进行进一步调整，使虚实结合的层次化实验教学体系日臻完善。

4 结 语

为实现“优质资源融合，虚拟现实结合，教学科研相长，学校社会共享”的改革目标，本实验教学改革依托国家虚拟仿真实验示范中心平台，整合中药炮制学现有的实验教学内容，建设虚实结合的层次化中药炮制学实验教学新体系。该体系包括虚拟仿真和实体操作两个层次，设立切制、炒制、炙制、传统特殊制法、现代设计性实验和现代综合性实验等多个模块，各模块中，既有虚拟仿真操作模块（解决想做不能做、能做不愿做等实验问题），又有虚拟仿真展示型模块，为实体操作实验提供反复实验操作的机会，提高实体操作实验效率，同时也有传统实体操作模块，使学生充分掌握实际实验操作方法，判断饮片炮制程度，了解饮片炮制的关键工艺点等。各模块既相互独立、自成一体，既有虚拟仿真实验教学的功能，又能贯穿中药炮制整个过程，灵活组合，实现了虚拟仿真训练＋实体操作的有机整合，从而有望达到提高学生的综合设计能力和创新能力的目的，丰富教学内容，降低实验成本和风险，实现绿色实验教学目标，并对今后虚实结合的实验教学体系改革起到重要的示范作用。

本研究将坚持“虚实结合，能实不虚”的原则，在“高危或极端的环境，高成本和高消耗”的情况下用虚拟仿真实验代替真实实验，在实验中不完全追求虚拟，充分利用现有实验条件形成虚实结合的实验教学模式。实验教学模式的建成，将面向中药学类专业和其他相关专业本科生全面开放，并强化教学与科研的紧密联系，使学生具备学习、应用知识的能力与创新能力，有力提升人才培养质量。

实验教学模式运行成熟后，还将有选择和有条件地开放虚拟仿真实验的网络访问，以突破时间和空间的限制，让除了本校学生以外的其他高校和有兴趣的社会人士都可以随时通过互联网进行在线虚拟仿真实验，完成实验内容的开放共享，产生良好的社会效益。