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虚实结合实验模式在药剂学实验教学的应用

2023-11-02 152 上传者：管理员

摘要：单一虚拟仿真实验方式或者单一的传统实验教学方式，均无法获得较为理想的效果，作者为此构建了虚实结合实验模式应用于药剂学实验教学中的模式。该实验模式依托于国家虚拟仿真实验教学课程共享平台与药剂学实验中心，比单一虚拟仿真实验方式或单一传统实验教学方式更为全面、真实、可靠，可更全面地提升学生药品生产理解力、制造力、创新力。

关键词：
实践
实验模式
药剂学实验教学
药学
虚实结合
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药剂学是药学核心专业课之一，药剂学实验教学作为药学实践的关键环节，是培养学生知识应用能力、问题解决能力及创新能力的重要阶段，其教学效果的高低将影响着未来药学工作人员的创新能力与应用水平[1,2]。将激发学生的学习兴趣和潜能作为药剂学课程教学改革的出发点和着力点，推动药剂学实验课堂从“教得好”向“学得好”转变，从以教师为中心向以学生为中心转变，全面提升学生药学专业能力和综合素质[3]。

虚拟仿真实验（Virtual reality,VR）是利用虚拟系统模仿真实状态的一门综合性技术[4]。它以计算机和物理设备为支撑，充分融合图形图像、软件工程、自动控制、信息处理以及相似原理等知识和技术，创设虚拟世界的计算机系统，再现现实世界，学习者借助视觉、听觉、触觉等多种感官与虚拟世界进行自然交互。

一般通过桌面式虚拟技术、沉浸式虚拟技术、增强式虚拟技术、分布式虚拟技术四种路径，以实现相应的教学效果[5]。但虚拟仿真实验在实际教学应用中存在着某些问题：产品效果与现实匹配度低[6]；产品功效并不能完全代替实体实验功效[7]；同时虚拟实验忽视了对学生实践操作能力的培养，例如：学生需熟知装备、终端、应用系统、平台等方面虚拟实验的操作方法，明确具体的操作流程，能够预测可能遇到的问题和困难。

传统药剂学实验教学多采用“教材—黑板板书实验操作流程—教师讲解—学生操作—撰写实验报告”的方式，此模式有助于学生理解、掌握教学内容，熟悉基本操作技能。但是，由于只是通过简单机械的模仿来进行实验操作，而对实验现象、过程、结果缺乏精准的分析和总结，学生并不具备掌握知识、运用知识、解决问题的能力。另外，在互联网、大数据时代，授课者的板书讲解形式已显得单调、乏味，粗糙的语言难以将具体的实验关键步骤完整、准确地描述出来，导致大部分学生在听完讲解后仍然不知如何进行实验。

通过虚拟与传统相结合的实验教学模式，则可以有效地提升药剂学实践教学质量，在教育信息化环境下，构建虚拟实验与传统实验教学相结合的模式是培养高素质药学领域人才的重要举措。

综上所述，无论是单一的虚拟实验方式还是单一的传统实验教学方式，均无法获得较为理想的效果，因此笔者在借鉴其他高校成功的教学经验基础上，以传统实验教学为主，以虚拟仿真实验教学为辅，构建虚实结合实验模式应用于药剂学实验教学中。

1、虚实结合实验模式的设计

赣南医学院药剂学实验教学依托药剂学实验中心与国家虚拟仿真实验教学课程共享平台。药剂学实验中心下设多个实验室，拥有激光粒径仪，高效液相色谱仪，气相色谱仪，液质联用色谱仪，紫外、红外、喷雾干燥机，流化床制粒机，滴丸机，溶出仪，压片机等设备，可为药剂学实验教学提供深厚的硬件基础。同时，利用国家虚拟仿真实验教学课程共享平台资源，采用虚实相结合的教学模式，从而使学生更深入地掌握药物剂型的设计理念、制备原理、制备工艺、质量控制等方面的知识和技能；还可解决传统药剂学实验教学过程中方式单一、受时间和空间限制等问题；同时也解决了虚拟仿真实验在实际应用中存在的弊端。

1.1 以小容量注射剂的制备及质量评价综合型实验为例阐述虚实结合实验教学模式

药品生产必须按照现行版的《中华人民共和国药典》等药品标准、《药品管理法》《药品生产质量管理规范》（GMP）等药品法律法规的要求进行。其中注射剂剂型的生产对空气洁净度的要求更为严格，非GMP条件下制备的注射剂难以符合质量标准要求。因此，为了能使教学中注射剂的相关内容更生动、形象，本项目采用虚实结合实验模式。

小容量注射剂的制备及质量评价综合型实验以维生素C注射液的生产过程为主线，将药剂学、药品生产质量管理规范、药物制剂设备等课程的工艺流程、设备及质量控制、标准作业程序（SOP）等知识融为一体，能全面、准确地反映制药的状态。

(1）课前设计：①确定学习目标：包括基本技能目标、素质目标。基本技能目标要求学生掌握注射剂的生产工艺流程和操作要点，评价注射剂质量的方法和标准，熟悉注射剂生产设备、车间布局及洁净环境要求及岗位SOP。素质目标要求学生对实验工艺进行分析并画出工艺流程，引导学生讨论、分析实验中出现的问题，并能对相关问题提出解决之法。②线上发布课前学习任务和学习资料：在实验教学开课前两周，教师通过学习通平台上传学习目标、学习任务清单、预习课件、国家虚拟仿真实验教学课程共享平台的网址链接、登录国家虚拟平台操作流程、操作注意事项等，要求学生一周内完成任务清单中规定内容，如完成预习、虚拟操作等项目。同时教师可在国家虚拟平台上查看学生的学习记录、学习成绩等内容。

(2）课中教学设计与实施：教师仅需利用课中一小段时间对整个实验过程进行简单的描述，不需要对实验操作重复讲解，然后按班级学生数分组，每组人数不等，进行5～10 min讨论，每组选一名学生代表在2 min内阐述可能影响实验结果的关键问题，然后学生带着这些疑问进行实验操作。在遇到关键问题步骤时，教师将与学生交流互动，分析影响实验的原因、如何补救实验。当线下实验结束前，教师对此次实验操作过程中出现的问题与学生讨论，并总结。

(3）课后拓展训练：课后拓展训练是实验教学中的开创性环节。在传统的实验教学中，学生实验报告上交结束就意味着此次实验的结束，而在虚实结合实验模式中，教师可以借助学习通平台，从广度与深度方向挖掘课堂内容，发布与本次实验项目相关的拔高性资源，如国内外最新的科研成果、剂型设计课题或项目研究等。此为发现优秀学生的途径之一，也能让学生为研究生阶段的学习开拓新的视角。

(4）在虚实结合实验模式中成绩的评定：虚拟实验考核内容包括各任务点完成情况、课中测试、课后讨论参与度、课后思考题答题情况以及拓展训练完成情况，占实验总成绩的50%；传统实验考核内容包括实际实验操作能力、课堂讨论参与度、实验数据结果理想度以及实验报告撰写的规范度，占实验总成绩的50%。

1.2 教学总结

药剂学实验课程依托国家虚拟仿真实验教学课程共享平台和信息化途径，采用虚实结合实验模式进行药剂学实验教学，解决了传统教学中制药环境卫生不达标、教学内容信息量较贫乏、无法呈现真实的制药状态等问题。在整个教学过程中，学生有明确的学习目标和学习任务，有针对性地预习实验内容，并在国家虚拟仿真实验教学课程共享平台中认真操作实验，从而熟知实验过程中涉及的关键环节、关键问题。在此基础上，学生有方向性地进行实验操作，遇到关键问题能够发挥团队力量去讨论、思考和解决问题。通过虚实结合实验模式，学生的理论技能和操作技能得到锻炼和巩固，自主学习能力、创新能力和应用能力也有大幅度的提高。

2、虚实结合实验模式存在问题及解决措施

2.1 虚拟平台中实验项目偏少教学效果受限

在国家虚拟仿真实验教学课程共享平台中，符合药剂学课程的实验项目有四个：小容量注射剂的制备及质量评价虚拟仿真实验、药物固体制剂GMP虚拟仿真课程——片剂生产流程、薄荷油微囊的制备、药剂学GMP虚拟仿真综合实训系统（注射用冷冻干燥制品生产线），虚拟项目中涉及的剂型仅包括小容量注射剂、注射用冻干粉针、片剂、微囊。与所学药物剂型相比，国家虚拟平台中可利用的虚拟实验剂型项目明显偏少，这使学生得到的训练不够，进而使其药物制剂专业技能的提高受到限制。而其他非国家虚拟平台，均需要付费才能使用，而这又增加了学校的办学成本。

针对药剂学课程虚拟实验项目偏少的问题，有药剂学课程的学校可以此为契机，根据教学大纲，梳理教学内容，打造1～2门拥有自主知识产权的药剂学虚拟实验项目。同时，可与具有不同药剂学虚拟实验的兄弟院校，进行资源互通共享，互助互惠，打破学校间、实验室间的壁垒，实现虚拟实验项目的资源共享，以达到资源利用率的最大化。

2.2 教师投入有限教学质量有待提高

相对于传统教学法，采用虚实结合实验模式进行药剂学实验教学对授课教师提出了更高的挑战和要求，教师既要熟练掌握国家虚拟仿真实验教学课程共享平台中不同虚拟实验的操作程序、操作方法、操作要点，又要投入大量的时间和精力进行教学设计。此种方式会导致工作量激增，例如，单一的传统实验教学可在规定的教学课时完成，而采用虚实结合实验模式进行药剂学实验教学则可能需要多日才能完成，所以个别教师会对新教学方法的实施有抵触情绪，从而影响教学的顺利进行。

针对上述情况，学校应开展系列虚实结合实验模式进行药剂学实验教学培训，疏通教师在思想上和技术层面上的问题。此外，学校要出台教师职业发展规划和能力提升的激励政策和措施[8,9,10]，帮助教师提升职业能力，解决后顾之忧。最重要的是授课教师要提高思想觉悟，明了教师的本职工作为传道授业解惑，要一切以学生为中心。

3、结语

与传统教学比较，因缺少了授课者对学生的监督和引导，线上教学更需要学生发挥学习自主性、积极性，故授课者在线上教学过程中易产生课堂失控感[11]。因此，药剂学实验课采用虚实结合实验模式进行教学活动时[12]，建立了全面的考核体系，加强对学生的过程性评价。具体表现为虚拟实验考核内容占实验总成绩的50%，传统实验考核内容占实验总成绩的50%。这种全面的考核机制可加强教师对学生的监督，确保线上学习的真实性，还有助于实现教学考核的公平性，激发学生的学习自主性、积极性。

将虚实结合实验模式引入药剂学实验教学中，在虚拟实验环境中[13,14]，学生能生动地理解实验原理、关键步骤，能深切地领会生产设备、车间布局及洁净环境要求及岗位SOP等知识点。虚拟实验结束后，再进行实体实验操作，能让学生真实地感受制药工艺、过程。以虚实相结合的实验方式模拟完成真实状态下药品生产，比单一虚拟实验方式或单一实体实验操作更为全面、真实、可靠，可全面提升学生药物制剂生产理解力、制造力、创新力。

参考文献:

[1]胡洋,袁腾,周武艺,等.培养创新型人才的药剂学教学改革探讨[J].广东化工,2018,45(16):194-195.

[2]吴超.虚拟仿真在药剂学实验教学中运用初探[J].药学教育,2018,34(6):77-79.

[3]李金华,姚芳萍.虚实结合的数控机床实验教学模式探索与实践[J].实验室科学,2015,18(4):65-67.

[4]狄宝晶.三维动态虚拟现实仿真与大学机械类实验教学中的软件建设[J].现代制造技术与装备,2016(5):172,175.

[5]李平,毛昌杰,徐进.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索,2013,32(11):5-8.

[6]丁楠,汪亚珉.虚拟现实在教育中的应用:优势与挑战[J].现代教育技术,2017,27(2):19-25.

[7]刘德建,刘晓琳,张琰,等.虚拟现实技术教育应用的潜力､进展与挑战[J].开放教育研究,2016,22(4):25-31.

[8]鲍春荣.混合教学模式探索中的教师信念发展研究[J].长春师范大学学报,2020,39(5):145-151.

[9]陈燕琴,严敏琳.混合教学模式下教师教学能力提升策略[J].黑龙江教育(理论与实践),2020(6):26-27.

[10]刘会芹.基于时空分离的多平台混合教学改革研究与探索[J].轻纺工业与技术,2020,49(6):178-179.

[11]张志祯,王永忠.如何认识与应对在线教学活动的高失控感[J].中国现代教育装备,2020(6):4-6.