构建药学专业虚拟仿真实验教学体系的研究

徐婷婷 王 达 邸东华 刘 婕 刘 茁 常 笛

(沈阳药科大学药学院 辽宁沈阳 110016）

实验教学作为理论教学的补充，其贯穿于整个药学教学过程中，在药学专业学生的培养中有着不可替代的作用。然而，作为一门技术复杂、设备众多的学科，其传统的实验教学由于受到诸多因素的限制，导致许多必须的实验不能正常进行。这在一定程度上影响了学生实践操作的训练和创新能力的培养。因而，打破传统的实验教学模式，是目前众多高校实验教学改革的重点研究方向[1-2]。随着计算机技术的发展，虚拟仿真技术为传统实验教学模式的改进带来了新的契机。其能够通过模拟真实的实验对象、环境以及实验过程，使学生能随时随地在虚拟环境中进行自主学习、身临其境般地进行仿真模拟实验操作。仿真实验不但为学生提供了安全、便捷的实验资源，而且能够让学生体验到在实体教学中无法进行的实验内容[3]。

一、建设药学虚拟仿真实验的意义

在药学学科实验教学中，有些实践教学内容是目前实体实验还无法达到的。虚拟仿真实验则能够很好地解决这些问题，尤其对于那些涉及高危或极端环境、剧毒类、易制毒品类等物质的实验，以及需要高成本、高消耗的大型或综合性实验项目[4]。具体到药学实验教学过程，开展药学虚拟仿真实验具有如下意义。

（一）打破教学成本和资源限制

在药物分析领域，大型精密仪器的应用越来越广泛。因而，实验课中对于大型精密仪器的学习是必不可少的。但由于这些仪器价格昂贵，实体实验教学无法充分保证仪器数量，教师有时只能做观摩教学。而且由于时间和地点限制，学生只能在实验课堂上进行练习操作。这不利于学生实践能力的不断培养。在药理实验中，其需要用到实验动物，如比格犬、小型猪等。这些动物不但价格相对昂贵，而且倘若仅仅用于实验教学而杀死动物，完全不符合动物伦理要求。这就造成了药理实体实验教学的开展受阻[5]。虚拟实验的引入，既可以满足学生掌握实验原理、操作流程的需要，又可以减少、优化部分动物实验。

（二）激发学生的学习兴趣

药学类实验教学，目前采用的主要方式为实验课实体教学的方式，该方式虽然可以相对形象、直接地向学生展示教学内容，使学生对实验内容拥有直观的认识。但受时间、空间所限，学生对于实验课程的课前、课后自主学习效果不佳。这不能完全调动学生的学习积极性。教师通过虚拟仿真实验教学资源，不但能够让学生不用必须进入实验室进行实际操作，就能提前掌握实验的基本操作和基础知识，而且这种虚实结合、相辅相成的实验教学形式更能提高学生的学习兴趣，有效提升实验教学质量。

（三）提高学生的实践技能

实践性教学是药学专业整个教学工作中的重要环节。为了提高学生的实践能力，教师以往通常会组织学生去深入制药企业进行生产实习，使学生真正了解生产流程与工艺等[6]。然而，随着新版GMP、GSP的实施，其对企业和车间环境条件的要求也越来越严格和规范，学校很难组织大规模的学生真正地进入制药企业车间进行实习，实践教学可能止步于观摩阶段。学校实体实验很难模拟药品生产中的GMP动态条件，而且实体模拟造价也较大。然而，GMP的管理是药学专业学生必须掌握的基本知识。学校现实状态的GMP教学只能局限于纸上谈兵，很难让学生进行实践操作，教学效果差。虚拟仿真实训教学，就能够使学生在高度拟真化的环境下，熟悉现代化实际药物生产中的每一个工艺、设备、自动化系统，既节约了实验经费，实现了时空开放式教学，同时又提高了学生对于GMP管理的理解。

二、药学虚拟仿真实验教学体系构建

（一）管理体系的建设

现阶段，虚拟仿真实验项目的建设正处于快速发展期，各种虚拟仿真项目层出不穷。然而，调查发现，好多院校对于虚拟仿真实验的利用率非常低，只是因为政策导向，为建而建，而不是因需而建。这种盲目的建设不但占用了教学经费，而且浪费了人力、物力[7]。因而，学校必须健全管理制度，制定相应的运行机制和保障机制，以加强对虚拟实验项目的立项申报、经费支出等方面的管理和审核，避免上述那种“门面型”虚拟仿真项目的出现。此外，学校还应对建设中项目进行持续跟进与监督，不断完善和更新，提高其水平与适应性，在评估教学资源完成的质量与效果上，只有达到要求的才能上线，真正建设出有深度、有难度、挑战性强的“金课”，提升教学水平和质量。

（二）教师队伍的建设

由于虚拟仿真实验教学是借助于计算机、虚拟现实等技术进行模拟、仿真操作的一种教学工具和方法，其与传统实验教学模式之间存在着相当大的差异。因而，建设虚拟实验教学仿真体系的关键问题之一就是虚拟仿真教师团队的建设。首先，在管理队伍方面，学校要根据药学专业虚拟仿真实验的特点，遴选学术水平高、教学科研实践经验丰富、热爱实验教学、组织管理能力强的教授担任负责人，又他们负责统筹调配教学资源，全面领导进行各项工作。其次，在实验教学队伍方面，学校应当加强教师关于虚拟实验教学的培训以及经验交流。相对于传统注入式的教学方法而言，虚拟实验教学更注重以学生为中心，由教师主导转变为教师引导、辅助的教学方式。学校可通过培养和引进两条途径建设出专兼结合、教育理念先进、可持续发展的专业化+信息化的多元化教师团队。

（三）虚拟仿真实验教学项目的建设

尽管虚拟仿真实验具有可重复、可随时、可随地、交互性好以及趣味性高等诸多优点，但仍然不能够代替实体实验，只能处于辅助地位。倘若全部实验都由虚拟实验来代替，则会出现学生缺乏对仪器设备以及实验操作的真实感受，动手操作能力变弱等现象。因而，学校在虚拟仿真实验教学项目的建设上应当坚持“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则[8]。首先，在开展虚拟仿真实验的过程中，教师要围绕实体药物研究、开发和应用的实践过程，坚持“以实为本”，注重实体实验知识的传授和实践、创新能力的培养。其次，教师要坚持“以虚为辅”，完成实体教学条件下无法完成的实验教学功能，以虚拟仿真实验教学作为实体实验教学的有力补充，进而形成虚实有机结合、以虚促实、虚实相互补充的药学实验教学先进模式，从而为培养学生的基础实践能力和自主创新能力提供有力保障。

三、总结

药学虚拟仿真实验教学是药学专业学科与信息化实验教学手段深度结合的产物，是促进药学专业实践教学的必要手段。学校开展药学专业虚拟实验教学必须要制定严格的管理体系和评价机制，坚持“虚实结合、相互补充、能实不虚”的建设原则，树立以学生为中心的教学理念，建设一支可持续发展的“专业化+信息化”的多元化教师团队，培养出更多具有现代药学发展基础的应用型和创新型人才。