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中药炮制实验教学中虚拟仿真的实践与探索

2020-07-03 2674 上传者：管理员

摘要：《中药炮制学》是一门理论与实践紧密结合的课程。针对中药炮制学课程中存在的问题,分析了中药炮制学课程中使用虚拟仿真教学的迫切性和可行性。依据中药炮制学自身特点和教学内容,引入虚拟仿真教学可极大提高学生的学习效率和兴趣,从课堂教学和实验操作有机结合的角度,对虚拟仿真教学的方式、方法进行了探索。

关键词：
中药炮制
中药炮制学教学
实践教学
虚拟仿真
迫切性和可行性
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中药炮制学是中药学及其相关专业重要的专业课,在理论学习的基础上对实践操作要求极高的一门课程。因此,中药学类专业的培养大纲明确规定,中药炮制技术是毕业生必须掌握的关键技能之一。目前,中药学及相关专业均开设了中药炮制学课程。而如何提高中药炮制学实践的教学质量已成为中药类专业学生能力培养的重要环节之一[1]。

1、虚拟教学的迫切性分析

1.1实践教学环节课时严重不足

传统中药炮制方法工艺要点要求较高,但对于具体药物操作要点没有具体、特定的工艺技术参数,因此需要大量实践操作提高炮制水平。而学生对于火力、火候等抽象概念没有准确的判断和认识,因此在炮制实践过程中需要大量的练习。我校中药学专业开设的中药炮制学课程为72学时(39学时理论课,33学时实验课),在全国中医药大学的课时数中处于中等。但以目前的课时数要求学生熟练掌握传统炮制技术,存在很大的难度。每个学时分配给学生的时间有限,有时很难一次性炮制成功,要经过多次的炮制才能掌握火力、火候等工艺要点,因此课程结束时很难掌握所有药材的炮制工艺。

1.2实验条件受限

中药炮制学是一门专业性强、对于操作要求比较高的专业课,我校开设中药炮制学课程的专业和班级较多,这给中药炮制学实验教学带来了很大的压力。首先,开课班级多导致了中药炮制学实验教学设备紧张。以我校为例,全校共有三个专业,6个班开设了中药炮制学课程,每个班80个学生,分为3个大组,实验按照2～3人一组进行分组操作,大致需要30套相关的炮制工具,再加上中药炮制学的设计性试验,所需设备要远多于上述的要求。其次,一些剧毒药材,由于实际生活中无法买到,同时具有毒性的药材在操作过程中如果操作不当,会影响学生的安全,因此实验课中无法炮制这些药材,使得中药炮制学的实验受到很大的影响。

1.3课程考核方式导向不当

中药炮制学要求学生掌握相关中药材的炮制技能,并能解决炮制过程中出现的问题,为临床提供疗效更好的中药材,因此学生动手能力和运用能力的培养是中药炮制学教学的最终目的[2]。由于理论知识点方便考察,能迅速判断学生对知识点的掌握能力,而实践教学存在成绩评价困难、考核费时、费劲等缺点,因此中药炮制学考核方式多以理论考试为主,侧重于理论知识点的考察,而忽略了操作能力的考察,这必然会导致学生只重视理论知识学习,轻视实践教学环节,这与中药炮制学教学的最终目的相悖。

基于中药炮制学教学中出现的上述问题,不难发现其根源主要是由于课时缩短和缺乏大量实践操作环节造成的。实践教学的时间缩短,直接影响学生的实际操作水平,导致学生实践能力、解决问题能力弱,故如何提升学生实践动手能力已成为中药炮制学教学过程中亟需解决的关键问题之一[3]。而虚拟仿真技术是通过计算机硬件和软件构成的可以模拟炮制过程中的火力、火候和炮制的整个过程的新技术。它是集计算机图形学、人工智能、人机交互等技术与一体的新兴工具。目前虚拟仿真教学已在海洋科学、电子技术、建筑学、材料科学、交通运输等专业的教学领域得到了广泛的应用。虚拟仿真技术能够模拟真实的实验环境和操作过程,在操作的过程中还能客观的反应操作中药材颜色变化和声音等,这一系列过程都可以为学生提供一个真实的炮制操作环境。虚拟仿真中药炮制的优点在于:首先,操作简便、时间灵活,能够弥补中药炮制学课程实践教学课时不足的缺陷,同时还能够加深学生对火力、火候等过程的认识和理解,达到教学大纲要求的教学目的;其次,虚拟仿真教学在一定程度上也能降低炮制实验对设备和环境的要求,是中药炮制学实验中迫切需要的工具;最后还能拓展毒性中药材的操作与演示,能够解决很多炮制实验的局限性。

2、虚拟仿真技术在中药炮制实验教学中应用的可行性

虚拟仿真实验教学就是将实验过程通过动画的形式展示出来,学生通过点击各相关仪器,了解实验步骤,通过观察锅底及药材颜色的变化,掌握炮制成品过程中需要的火力火候,最终对炮制成品形状有更深刻的认识。通过建立高度仿真的虚拟实验环境,可以详细展示炮制技术中的要点和难点,模拟中药炮制的相关技术[4]。学生可以通过电子设备身临其境、生动、形象的参与实验,有利于学生多次操作和对炮制要点的体会,更有利于学生的自主学习。因此,虚拟仿真技术与常规中药炮制实验教学相比,可以弥补实验教学中的不足,具有很大的优势。

2.1实验现象更直观,对炮制术语的阐述更明确

在实验教学过程,受场地和空间等限制,学生不能完全掌握实验操作过程,无法理解火力、火候对炮制品外观形态和质量的影响等等。虚拟仿真技术真实的模拟实验操作过程,学生可以通过多次反复试验,清晰地掌握炮制中的火力及火候的状态及工艺要点,明确最终成品的性状[5]。例如对山楂的炮制过程中,首先要对药材大小分档,然后将锅预热到一定温度后再投入山楂,分别炒黄、炒焦和炒炭。此实验过程中,可以通过模拟不同的火力和火候,使得炒制成品的性状不同,让学生掌握到底什么样的火候对应什么样的成品。如果火力过大成品性状会变成什么样,火力不够成品性状又会是什么样。虚拟仿真技术使炮制的操作过程更加直观,生动,可以将不合格的成品与合格的成品进行比较,引导学生寻找失败的原因,巩固加深学生对工艺要点及注意事项的理解,提高了学习效率。

2.2学习积极性提高

中药炮制学是一门注重理论与操作相结合的课程,对于操作的要求比较高,因此实验课的操作重要。学生若想在较少的实验时间内吸收和掌握多种实验技能,是有一定难度的[6]。很多学生在听完课后对实验的原理及工艺要点掌握得不够透彻,因此在炮制过程中操作不正确,造成成品性状不好,有时候还会损坏仪器,造成人力和物力的浪费。通过虚拟仿真实验教学,学习地点不仅是实验室,还可以通过电脑、手机等应用平台进行操作学习,提高了学习的灵活性和教学效果。同时操作的时间也比较灵活,学生可以依据自己的时间自行操作。另外对于一种药材的炮制,如果没有达到成品性状,可以反复操作,可以完全掌握操作的要点与注意事项,提高了学习的积极性与主动性。

2.3实验内容丰富

对于一些价格昂贵、产量较小或者含有剧毒的中药材,如马钱子、龙骨、乌头等,由于平时生活中很难买到,同时对学生的安全也存在一定的威胁,因此在传统炮制实验课中我们不会炮制。通过仿真模拟,可以实现对这些药材的炮制,学生无须现场操作,便可直观了解这些药材的炮制方法,从而更好的掌握炮制的要点和工艺。一方面这些药材的特殊性会引起学生的兴趣,另一方面通过模拟仿真可以完成课堂无法操作与展示的操作方式,学生可以更好的了解这些药材的炮制方法,极大的提高了对中药炮制学习的兴趣。

综上所述,虚拟仿真技术在中药炮制实验教学中具有可操作性、实用性和可行性。通过建立中药炮制虚拟仿真平台,将炮制实验过程中涉及火力、火候等工艺要点、注意事项和炮制成品图像、传统炮制技术视频等信息进行整合,使学生在“虚拟”实验中体验“实际”炮制过程,激发学生的学习兴趣。此外,在反复的实验中可以引导学生发现操作中存在的问题,并通过查找教材和文献等手段去解决问题,激发学习的主动性,加深对实验操作的要点和难点的理解。虚拟仿真平台的建立,丰富了学生的学习形式,有助于培养动手能力,开拓学生视野。

参考文献：

[1]龚千锋.中药炮制学[M].北京:中国中医药出版社,2016.1.

[2]杜洪志,王建科.基于炒王不留行探讨虚拟仿真技术在中药炮制实验教学中的应用[J].微量元素与健康研究,2019,36(2):33-34.

[3]魏玉,许海涛,田连起,等.虚拟仿真技术在中药炮制实验教学中应用的可行性分析[J].中国中医药现代远程教育,2017,15(4):8-9.

[4]王莹,燕雪花,马红梅,等.中药炮制学实验教学改革[J].新疆中医药,2017,35(5):81-83.

[5]迮薇薇,李玮,王建科.中药学专业中药炮制学课程设计与实践[J].世界最新医学信息文摘,2018,18(105):352-353.

[6]薛海萍,李俊松,丁文平,等.实验教育信息化在中药炮制实验教学中的作用[J].药学教育,2016,32(2):71-75.

魏晴,王建科,李玮.虚拟仿真在中药炮制实验教学中的实践与探索[J].微量元素与健康研究,2020,37(04):44-45.