高校生物藥劑學(xué)虛擬仿真教學(xué)探索與實踐獲獎科研報告

高校生物藥劑學(xué)虛擬仿真教學(xué)探索與實踐獲獎科研報告摘要：結(jié)合生物藥劑學(xué)課程教學(xué)特點和教學(xué)實際，探討在教學(xué)中開展虛擬仿真教學(xué)的必要性與可行性，以豐富課程教學(xué)模式，提高教學(xué)效果。通過教學(xué)實踐，生物藥劑學(xué)在教學(xué)方法上擺脫了傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，有效地整合教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時可充分發(fā)揮個人的創(chuàng)造力，從而更好培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。

關(guān)鍵詞：生物藥劑學(xué);虛擬仿真;教學(xué)改革;探索

生物藥劑學(xué)是研究藥物體內(nèi)的吸收、分布、代謝與排泄，闡明藥物的劑型因素和人體生物因素與藥效關(guān)系的一門科學(xué)。作為藥學(xué)專業(yè)的主干課程，對闡明藥物體內(nèi)過程機制，進而支撐新藥研發(fā)、臨床合理用藥與藥學(xué)前沿研究有著重要意義。目前我國大部分高校藥學(xué)院均開展了生物藥劑學(xué)的教學(xué)，因此對生物藥劑學(xué)虛擬仿真教學(xué)進行探索實踐，對進一步提高教學(xué)質(zhì)量，很有必要。[1]

生物藥劑學(xué)是一門交叉學(xué)科，與臨床藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥理學(xué)、生物化學(xué)、藥物化學(xué)、物理化學(xué)、解剖學(xué)等有密切關(guān)聯(lián)，與眾學(xué)科互相滲透、互相補充，通過解析藥物及其劑型的體內(nèi)過程，從而指導(dǎo)藥劑學(xué)新型給藥系統(tǒng)的設(shè)計與研究。近年來各學(xué)科特別是納米科學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科迅猛發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)的快速發(fā)展下，各個學(xué)校都在紛紛建立虛擬仿真教學(xué)中心，取得了顯著成效，生物藥劑學(xué)的教學(xué)也應(yīng)進行探索和實踐。虛擬仿真教學(xué)可利用計算機技術(shù)營造出真實場景，讓學(xué)生可以通過“聽覺”“視覺”在真實的場景中學(xué)習(xí)，獲取真實體驗，對相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容有深刻的感知和理解。學(xué)生能夠身臨其境，通過具體的操作讓學(xué)生對其到舉一反三，在課前，學(xué)生自主學(xué)習(xí)微課內(nèi)容，課堂上，利用虛擬仿真教學(xué)來獲取新知識，各個操作環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，更好地傳遞了教學(xué)重點、難點，讓課程內(nèi)容不再枯燥難懂，而是充滿樂趣。[2]

一、虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)

虛擬仿真技術(shù)，在計算機上營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統(tǒng)教學(xué)各操作環(huán)節(jié)的相關(guān)操作環(huán)境。通過VR創(chuàng)建出一個可視化的三維環(huán)境，其中每個可視化的三維物體代表一種對象。用戶可以通過鼠標(biāo)進行操作。在網(wǎng)上仿真實驗室完成全部實驗步驟，系統(tǒng)可以向?qū)嶒炚咛峁┯^察實驗過程的視頻窗口，以及導(dǎo)航、自測自評的助學(xué)功能。無論教師在場與否，實驗者都可以完成實驗。

在生物藥劑學(xué)課程中，大多數(shù)的實驗都可以進行仿真、建模，建立虛擬實驗系統(tǒng)。主要有兩種形式：①不連接互聯(lián)網(wǎng)的虛擬實驗系統(tǒng)。即幾個教室建立一個虛擬實驗系統(tǒng)，配備多人戶操作終端客戶機。教師在課堂上講解實驗內(nèi)容、方法，學(xué)生在教室里利用客戶機進行實驗操作，分析實驗數(shù)據(jù)。②遠(yuǎn)程虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)。建立網(wǎng)站，將虛擬實驗系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)相接，學(xué)生利用電腦瀏覽器，訪問學(xué)校的虛擬實驗系統(tǒng)網(wǎng)站，進行實驗操作。不需要進入教室，可以隨時隨地上網(wǎng)做實驗，處理實驗數(shù)據(jù)，上交實驗報告，教師在網(wǎng)上答疑和指導(dǎo)。[3]

既不用購買昂貴的實驗儀器設(shè)備，也不使用實驗試劑、易耗品等，大大地節(jié)約了實驗費用。避免誤操作而引起的儀器設(shè)備損壞。避免人身傷害事故的發(fā)生。只要網(wǎng)絡(luò)暢通，不受病毒的襲擊，就可以正常實驗。作為一種新的實驗教學(xué)模式，有利于教育資源的共享與優(yōu)化，有利于教育信息化的推進和教育質(zhì)量的提高。

二、不同教學(xué)方式的教學(xué)效果比較

針對虛擬仿真教學(xué)與普通教學(xué)模式在生物藥劑學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用效果進行對比。

選取高校藥劑學(xué)專業(yè)學(xué)生100名作為研究對象，隨機將其分為觀察組與對照組，各50名。其中，觀察組男30例，女20例，年齡21～24歲，平均（22.5±1.2）歲;對照組男28例，女22例，年齡19～23歲，平均（22.2±1.0）歲。入選標(biāo)準(zhǔn)：均為同一所校同屆同專業(yè)的學(xué)生。排除標(biāo)準(zhǔn)：無法按時參加教學(xué)活動的學(xué)生。兩組學(xué)生在一般資料方面的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，具有可比性。

對照組采用常規(guī)實驗方式，，通過實驗室中教師講解、學(xué)生操作或觀看教師實驗視頻的教學(xué)方式。觀察組則采取虛擬仿真教學(xué)，具體措施為：在理論教學(xué)過程中穿插虛擬實驗，包括藥物半衰期測定、藥動學(xué)參數(shù)的測定、生物利用度測定等相關(guān)內(nèi)容，應(yīng)用于磺胺甲基異噁唑（SMZ）的大鼠在體腸吸收、對乙酰氨基酚家兔體內(nèi)藥動學(xué)參數(shù)與生物利用度測定、藥物動力學(xué)單隔室模型的模擬等實驗教學(xué)中。

觀察兩組學(xué)生期末實驗考核成績以及對教學(xué)方法的滿意度。

采用SPSS16.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進行處理，計量資料以“x?±s”表示，采用t檢驗，計數(shù)資料以例數(shù)（n）百分?jǐn)?shù)（%）表示，采用x2檢驗，以P<0.05為置信限。

觀察組學(xué)生期末考核成績明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。

觀察組兩組學(xué)生對教學(xué)方式的滿意度明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。

本次研究表明，觀察組的期末考核成績以及對教學(xué)方式的滿意程度顯著高于對照組（P<0.05），表明虛擬實驗教學(xué)在生物藥劑學(xué)教學(xué)中具有較好的應(yīng)用效果。

在傳統(tǒng)的生物藥劑學(xué)教學(xué)中，由于學(xué)生數(shù)量多加上課時有限，學(xué)生的動手機會相對較少，在實驗過程中基本是觀看教師的操作，尤其是藥動學(xué)實驗中，影響實驗結(jié)果的因素有很多，加上學(xué)生的操作能力的不足，對實驗教學(xué)效果具有很大影響。通過虛擬實驗教學(xué)的應(yīng)用能夠有效解決這些問題。

結(jié)語

虛擬仿真教學(xué)具有“多感知性”“真實性”和“交互性”的特征。這種依托人機交互、多媒