虚拟仿真在药学实验教学中的运用

虚拟仿真在药学实验教学中的运用

章文霞

44058319870518 ****

摘要：通过虚拟仿真技术与现代药学教育有机结合，提高药学实验教学质量，培养学生工作后的岗位胜任能力，弥补传统教学的不足。基于此，本文详细分析了虚拟仿真在药学实验教学中的运用策略。

关键词：虚拟仿真；药学实验教学；运用

引言

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建设药学虚拟仿真实验的意义

1.1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。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^[1]。

1.2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。

1.3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。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^[2]。

2开设虚拟仿真实验教学的优势

2.1贯穿药物生产全过程，实现综合训练

现有的药学教育模式是以药学二级学科为导向的实验体系，即药学、药物分析、工业药学、药物化学、药理学等，其实验教学是完全独立的。这样的教学使学生的学习思维被动、不连续、不平衡。虚拟仿真实验可以根据专业特点进行实验内容设计，建立药物分析虚拟仿真和药物制剂（GMP）基于虚拟仿真教学系统，构建了药学综合实验系统。利用虚拟平台，学生可以反复练习大型仪器设备操作，可以按照实验需求，自由选取虚拟实验设备组装操作；还可以自由结合并进行多模块集成，建立贯穿整个药物生产过程的综合虚拟仿真实验训练项目。

2.2开启校企共建共管共享的“双赢”模式

高校可以通过与制药企业的合作，将学生未来就业所需的相关实践技能融入虚拟仿真教学内容中，如GAP、GMP、GSP等国家食品药品监督管理总局颁布的相关质量管理规范所要求的实践技能，并同高校一起制定药学专业的培养目标和方案，合力开发课程体系和开放性实验项目，建立药学专业虚拟仿真实验过程的标准化教学体系。学生可以利用制药企业现有的设备和生产线来支持虚拟仿真实验，企业也可以根据自己的实际生产需要，对学校的虚拟仿真实验平台建设提出一些建议，以便于后期可以利用共建的虚拟仿真教学管理系统对新员工进行网上远程培训和网上理论知识的延伸，从而形成双赢的局面。

2.3建立以学生为主体的教学组织形式与教学方法

从“教”到“学”是高等教育人才培养模式改革的核心。首先，要角色转换，从以教师为中心到以学生为中心，利用视频、网络仿真、多媒体等现代化科技手段，为学生自主实验创造个性化的学习实验环境。各高校可以先从虚拟仿真实验教学平台及相关软件的开发开始，为学生课外自我学习、自主考核提供功能支持，后期再通过同兄弟院校共享平台等手段建立优质的实验教学网络资源，并逐步培训教师以智能化主导的实验教学思维。其次，教学管理模式由教师主导教学活动转变为由学生自主设计教学过程，进一步锻炼学生的创新型思维和实践动手能力。

2.4可以开展校园技能大赛，实现实验教学与第二课堂有机结合

高校可以通过举办虚拟仿真实验竞赛，考核学生的实践能力，并激励学生通过找差距来不断进步，实现实验教学从“填鸭式”教学向自主学习的根本性转变。参赛还能激发学生自学的动力和热情，并将其传承下来，形成注重实际操作、自觉学习、增强实践能力的优良学风。

3虚拟仿真实验教学的不足

首先，自律性差的学生学习效果差。由于实验教学中缺乏专人指导和教师指导，一些学习主动性差的学生可能无法及时完成教师布置的学习任务和实验活动，甚至出现“只做不思”的情况，学习效率低。同时，由于视频清晰度有限等物理因素，仅靠在线练习无法引起学生对操作中细微错误的关注，导致实际练习中出现的一些操作错误仍无法避免。并且有些实验中出现的实际问题虚拟仿真技术无法模拟，比如压片过程中的黏冲问题，实际实验中因为粘合剂、设备老化等问题时有发生，但在仿真平台上根本不会出现黏冲情况，在线下做实验时，学生会对此类问题产生疑惑，因此还需要线下老师对设备情况以及一些可能会发生的非操作失误提前告知学生。其次，通过虚拟仿真平台的在线实验教学，学生可以单独进行实验。虽然实验操作的连续性得到了提高，但传统教育中缺乏以小组为基础的实验设计课程。学生的实践能力和团队合作能力是无法培养的。因此，应将线上实习与线下教学相结合，避免纸上谈兵和单打独斗。最后，虽然电脑和智能手机在中国的普及率很高，但仍有一些学生居住的地区受缺乏网络控制信号或个人电脑等先天因素的制约，造成学习进度的滞后，只有回校后才能完成虚拟仿真平台上教学内容的学习^[3]。

结语

综上所述，根据学习需要，在校园网络环境中建立虚拟实验平台。学生将通过校园网访问虚拟实验平台，通过视频或具体的虚拟操作，直观地了解实验过程和方法，激发学生的学习积极性，提高自学能力，加深对抽象内容的理解，促进学生理论和实践的发展，它可以在一定程度上使高校的教育资源更公平，实验设备较差学校的学生也能在实际条件有限的情况下提前熟悉药学专业的高端设备。

参考文献

[1]孙明娜,陶移文,张建业.虚拟仿真辅助药学专业有机化学实验教学的实践[J].广州化工,2019,47(20):140-141+155.

[2]律涛,刘彦,付炎,李程,刘睿思,王伟.药学虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].教育教学论坛,2018(29):257-258.

[3]王义翠,曹明卓,刘雅敏.虚拟仿真技术在药学专业实验教学中的应用[J].江西化工,2018(03):144-145.