药学虚拟仿真实验教学中心建设与探索

温 梦

(锦州医科大学药学院药学实验教学中心， 锦州 121001)

药学专业是一门应用性很强的学科，实验教学是培养药学人才必不可少的内容，实验教学模式在很大程度上关系着高校的学科建设水平和人才培养质量[1，2]，是提高学生应用技能、创新能力的重要手段，是培养应用创新型人才的重要途径[3]。

虚拟仿真实验技术借助虚拟现实、多媒体、人机交互、网络通讯等技术，模拟真实实验环境，让学生在虚拟环境中开展实验，达到实验教学要求[4]。药学虚拟仿真实验教学是药学专业与信息技术深度融合的产物[5]，是高等教育信息化建设和药学实验教学中心建设与实验教学改革的重要内容[6]。

1 药学传统实验教学的弊端

由于受到实验本身、实验学时及教学资源等因素制约，高校药学传统实验教学存在诸多弊端。首先，由于某些实验自身的原因，如实验安全隐患较大、实验材料价格昂贵或实验耗时较长等，此类实验难以在实验教学中开展；其次，由于师资力量、实验学时等因素限制，传统实验教学有限的学时无法满足学生实验失败后的重新操作[7,8]；最后，由于学校大型仪器等教学资源有限，无法保证每位学生在实验课堂具有充足的时间操作。这些因素在一定程度上限制了药学实验教学的开展与教学质量的进一步提高。

因此，为弥补药学传统实验教学中存在的弊端，结合学科特点、人才培养要求，我们进行了药学虚拟仿真实验中心的建设与探索。

2 药学虚拟仿真实验中心建设内容

药学虚拟仿真实验教学中心是锦州医科大学首批获得辽宁省教育厅虚拟仿真实验教学中心建设项目。在辽宁省与锦州医科大学等相关经费的支持下，药学院依据学科发展特点，依托现有教学资源及人才优势，以提高药学实验教学质量与学生实验操作能力的目标，进行了药学虚拟仿真实验教学中心的建设。药学虚拟仿真实验教学中心的建设，包括教学环境硬件建设、软件建设、实验教学体系建设及管理体系建设。

2.1 硬件建设

药学虚拟仿真实验教学中心根据虚拟仿真实验教学需要，配备教师机、多媒体演示机及一定数量的学生机，实现远程控制、区域互联、资源共享，满足教师实验教学和学生实验的需要以及虚拟仿真实验课程的开展和药学虚拟仿真实验教学中心的长期发展等硬件需求[9]。

2.2 软件建设

药学虚拟仿真实验教学中心软件建设遵循能实不虚、虚实结合的原则，结合学科特点与药学传统实验资源，锦州医科大学药学院抽调各学科骨干教师参与实验设计，与多个虚拟仿真实验软件公司共同开发或购买药学虚拟仿真实验项目软件。软件包括药学基本操作训练类、大型精密仪器原理及操作类、完整实验项目类三大类，实验内容涵盖了仪器分析、药物化学、生药学、药剂学、临床药理学等多个药学相关学科，实验项目共计10余个。师生可登录系统，在电脑端与手机端共同使用。药学虚拟仿真实验教学中心的软件建设完成了开设虚拟仿真实验课程的前期准备工作，满足学校药学实验教学与药学虚拟仿真平台发展的软件需求[8]。

2.3 实验教学体系建设

依据药学专业人才培养目标，药学院整合各学科虚拟仿真实验项目，将虚拟仿真实验教学全面、有序地纳入各学科实验教学体系。虚拟仿真实验项目由试运行到选修课、必修课逐步有序开展，与传统实验教学彼此互补，形成有机统一的整体。在药学实验教学中，教师优化整合教学内容，探索构建虚拟仿真实验教学模式与传统实验教学相结合的药学实验教学体系。

2.4 管理体系建设

药学虚拟仿真实验教学中心实行二级学院管理机制。虚拟仿真实验教学内容、教学进度、实验教学中心使用安排、实验项目建设与开发等由药学院集中管理和协调安排，日常管理由药学院药学实验教学中心统一负责。药学院依据药学虚拟仿真实验教学与管理需求，鼓励实验指导教师与实验中心管理人员参加虚拟仿真建设交流与培训，组织院内教师技术交流，提升教师虚拟仿真课程教学能力、拓展实验教学领域，建立健全各项规章制度，加强中心管理，统筹资源安排，提高实验中心人员管理水平，使各项管理工作规范化、科学化，确保了虚拟仿真实验课程的开展和药学虚拟仿真实验教学中心的顺利运行。

3 药学虚拟仿真实验的优势

药学院利用虚拟仿真实验中心开设多种药学类虚拟仿真实验项目，通过内容丰富、安全性高并可重复学习操作的虚拟仿真实验，丰富了实验教学内容，完善了实验教学体系，节约了实验教学成本[10]，提高了学生学习兴趣与实验教学效果，弥补了传统实验的不足。

3.1 丰富了实验教学内容，提高了安全性与环保性

药学类实验中常会使用易燃、易爆或有毒化学试剂，且常产生有毒固液废料等。还有一些经典药学实验耗时较长。在实际教学中，我们只能避免这类实验项目的开设。但此类实验的操作经常又是学生需要掌握的实验技能。教师通过虚拟仿真实验开展此类具有危险性和耗时较长的实验项目，可以将实验过程的完整呈现，并将关键步骤压缩到较短的时间且在课堂上呈现出来，丰富了实验教学内容，提高了实验的安全性与环保性。

3.2 有效节约实验教学成本

药学类实验中许多实验材料价格昂贵、药材不易获取，大型的仪器购置价格昂贵、重复利用率低，开设此类实验教学成本较高。传统实验教学中由于实验经费有限，只能避免这类实验项目的开设。虚拟仿真技术通过模拟此类实验操作，供学生学习实验原理和操作，有效节约了实验教学成本。

3.3 打破传统实验教学的时空限制，激发学生自主学习兴趣，提高学习效果

药学传统实验主要采用课堂教学，但这种教学方式受到教学时间和空间的限制。例如，有限的课堂时间无法满足学生实验失败后的重新操作，某些实验项目由于所需时间较长而无法在有限教学时间内开设，或者某些实验必须在固定实验环境下开展。虚拟仿真实验教学可借助多媒体技术，使实验课的开设不再受到课堂时间和空间束缚，实验项目可在电脑和手机端同步运行。学生可以随时随地完成各类实验项目，操作不受到时间和次数限制，在课堂中及课后重复练习，不断熟练操作技能，改良实验方法。虚拟仿真实验教学激发了学生自主学习兴趣，提高了学习效果，成为传统实验教学的有益补充。

3.4 模拟复杂环境，使学生知识更具系统性和完整性

药学学科涉及实验环境复杂，高校本科教学资源有限，无法为学生提供所有实验环境。校外制药企业是学生参与实践的重要场所。但受限于制药企业生产时间、GMP生产环境等，学生只能通过参观的方式了解生产过程。由于参观时间有限，学生无法有效地了解生产流程、设备与工艺的结构与原理。虚拟仿真平台可以模拟药企生产、检验各个环节和某些高校难以实现的复杂实验环境，将环境细节全方位展示，帮助学生熟悉药品生产、检验的各个环节，学习更多由于环境复杂难以实际操作的实验，使学生的药学知识更具系统性和完整性。

4 药学虚拟仿真实验的弊端

虚拟仿真实验教学是药学实验教学的一种重要模式，但该模式无法解决药学实验教学中的所有问题，也存在着无法避免的弊端。

4.1 虚拟仿真实验过程与传统实验过程存在差异

在虚拟仿真实验过程设计中，所有实验过程都是理想状态[11]。传统药学实验结果受到实验环境、操作顺序等多方面因素影响，实验操作不同，可能产生不同实验结果。虚拟仿真实验无法完全模拟在实际实验操作中出现的所有结果。传统药学实验可以让学生更加直观地观察实验过程和现象，加深对药学理论知识的认识。如果所有实验都依赖虚拟仿真技术，会导致学生对真实实验认知有所欠缺，不利于培养学生科学性思维。

4.2 虚拟仿真实验和传统实验操作存在差异

药学作为一门应用型学科，操作与应用能力的培养是一种熟能生巧的过程，需要不断在实验操作中规范操作方法，以提高操作能力、提升科研素养。在虚拟仿真实验中，学生操作都按程序进行，无法锻炼动手操作能力。如果以虚拟仿真实验代替全部传统实验，学生脑海中只有模拟实验场景，没有动手操作过程，缺乏实际操作经验，不利于应用能力的培养，也不利于未来的职业发展。

药学实验教学中，虚拟仿真实验教学是药学实验教学的一种重要模式，但该模式无法解决药学实验教学中的所有问题。虚拟仿真实验只对传统实验起到补充和提升作用，无法替代传统实验教学[12]。药学实验教学还应以传统实验教学为基础，以虚拟教学为补充，虚实结合，优势互补。

针对药学学科特点与发展需求，锦州医科大学药学院积极建设与应用药学虚拟仿真实验教学中心开展实验教学。虚拟仿真实验内容丰富、操作安全并可重复操作，其突破传统实验限制，丰富了实验教学内容，弥补教学资源不足，提升学生的学习兴趣与实验教学效果，完善了实验教学体系，使药学实验教学更具系统性和完整性[10,13]。正确认识传统实验教学与虚拟仿真实验教学特点，将传统实验和虚拟仿真实验教学有机结合，合理设计，优势互补，对提高药学专业教学质量，培养应用创新型人才具有重要意义。