中藥藥理學(xué)教學(xué)中虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用

中藥藥理學(xué)教學(xué)中虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用摘要：隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)越來越多的應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。文章以江西中醫(yī)藥大學(xué)申請的中藥藥理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室為例，簡單介紹虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在中藥藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，分析了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的不足和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢，為促進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在學(xué)校的推廣使用，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)密切聯(lián)系的效果，提高教學(xué)效率和質(zhì)量，為國家和社會(huì)培養(yǎng)全能創(chuàng)新型人才。關(guān)鍵詞:

中藥藥理學(xué);虛擬仿真實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué);隨著虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的成熟，人們開始認(rèn)識(shí)到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，它除了可以輔助高校師生便捷地完成科研實(shí)驗(yàn)，在實(shí)踐學(xué)習(xí)方面也具有較高的利用價(jià)值，對教師的科研教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)操作起著關(guān)鍵作用[1,2]。中藥藥理學(xué)是在中藥基本理論指導(dǎo)下，結(jié)合中醫(yī)的臨床治療療效，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和方法，研究中藥和機(jī)體相互作用及作用規(guī)律的學(xué)科，是一門實(shí)踐性和應(yīng)用性非常強(qiáng)的學(xué)科。因此，中藥藥理學(xué)的實(shí)驗(yàn)課是其至關(guān)重要的組成部分之一。通過中藥藥理實(shí)驗(yàn)課程可以提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，可以直接觀察到各種不同藥物對各種不同動(dòng)物表達(dá)出的不同生理反應(yīng)，幫助學(xué)生更好地消化吸收理論教學(xué)的內(nèi)容。1、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的必要性1.1、中藥藥理學(xué)及傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的不足傳統(tǒng)的中藥藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)因?yàn)槭艿綀龅?、技術(shù)、資金、安全等的限制，存在許多不足之處。（1）理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同步。由于受上課課時(shí)和選課時(shí)間空間的限制，學(xué)生上課所學(xué)理論知識(shí)與在實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作存在較大的時(shí)間空間差，導(dǎo)致理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容不同步，學(xué)生不能及時(shí)通過實(shí)驗(yàn)課消化吸收理論課的內(nèi)容，這就大大減弱了實(shí)驗(yàn)課帶來的教學(xué)效果。（2）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資金消耗巨大。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要投入大量的資金去購買實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備儀器，其中不乏易損耗且開機(jī)成本高的儀器設(shè)備，后期也需要消耗資金去維修和更新儀器設(shè)備。此外，中藥藥理實(shí)驗(yàn)中需要?jiǎng)游?、植物?biāo)本等一次性消耗且需求較大的原材料，又大大增加了實(shí)驗(yàn)資金的消耗。（3）藥用資源匱乏。中藥藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)中需要用到各種不同的中藥資源，但是由于過度采摘和開發(fā)，很多中藥資源越來越稀缺貴重，導(dǎo)致許多實(shí)驗(yàn)未能開展。（4）現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)固定，難以創(chuàng)新傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)固定，受到安全、場地、技術(shù)等的限制，一些與毒、麻藥品有關(guān)的、可能影響教師和學(xué)生健康的實(shí)驗(yàn)，或是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)成本大、所需儀器貴重而不能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)都不能進(jìn)行，不能滿足理論教學(xué)帶給學(xué)生的所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的操作。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量。1.2、中藥藥理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)、多媒體軟件、人機(jī)交互、大數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建的模擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。運(yùn)用于中藥藥理學(xué)的實(shí)踐教學(xué)中具有以下優(yōu)勢。（1）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所能提供的設(shè)備因?yàn)槭苜Y金、安全等的影響，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)固定，學(xué)生長期面對同樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同樣的反復(fù)性驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，難免學(xué)習(xí)興致不高。且面對貴重的設(shè)備儀器，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)可能會(huì)放不開手腳。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能夠擴(kuò)大課題選擇范圍，涉及到多種儀器設(shè)備，還能自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，能夠喚起學(xué)生的好奇心，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，并且不用擔(dān)心損壞儀器設(shè)備，大膽做實(shí)驗(yàn)，發(fā)散思維，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率。（2）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)大大減輕了學(xué)校對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資金投入。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以模擬逼真的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場景，不需要購買大量貴重的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，同時(shí)也減輕了后期設(shè)備維護(hù)更新的費(fèi)用。此外，在中藥藥理實(shí)驗(yàn)中需要大量的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物標(biāo)本和實(shí)驗(yàn)研究藥物，使用虛擬技術(shù)，就可降低實(shí)驗(yàn)在耗材經(jīng)費(fèi)上的支出。（3）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課存在的時(shí)間空間制約的問題。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在開展中受到課時(shí)、選課時(shí)間、教室空間制約等的問題，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容會(huì)不同步，但是虛擬實(shí)驗(yàn)室只需在電腦上安裝開發(fā)的軟件即可模擬不同的實(shí)驗(yàn)，不受時(shí)間空間的影響，學(xué)生可以在電腦上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，老師也可以隨時(shí)進(jìn)行檢查評審。（4）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)。虛擬實(shí)驗(yàn)室解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間空間問題可讓學(xué)生在系統(tǒng)上自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過程循壞可逆，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度，課前可預(yù)習(xí)，課后可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況針對薄弱難懂的環(huán)節(jié)反復(fù)練習(xí)，不用考慮實(shí)驗(yàn)成本消耗和實(shí)驗(yàn)場地限制的問題。2、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在中藥藥理學(xué)中的應(yīng)用以江西中醫(yī)藥大學(xué)中藥藥理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為例。2.1、實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目技術(shù)架構(gòu)(1）“線上模式”，采用B/S架構(gòu)，用戶通過網(wǎng)絡(luò)鏈接進(jìn)入仿真平臺(tái)，進(jìn)行學(xué)習(xí)與操作。如圖1。（2）“線下模式”，采用C/S構(gòu)架，教師和學(xué)生可以通過客戶端在局域網(wǎng)內(nèi)連接上服務(wù)器端，獲取權(quán)限，從而進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)，3D仿真等操作；教師可以通過“教師登錄”，進(jìn)行題庫編輯，試卷編輯，組織學(xué)生進(jìn)行考試，考試結(jié)果查詢等操作；還可以通過“管理員登錄”進(jìn)行用戶管理、科目管理、考試管理等操作。如圖2。圖1線上模式圖2線下模式相對于傳統(tǒng)的教師先進(jìn)行講解和示范，學(xué)生再按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和示范進(jìn)行操作的“遵循式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，這種構(gòu)架虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可以讓教師直觀、省時(shí)、高效率地觀察到每一個(gè)學(xué)生的操作情況，教師只需在旁指點(diǎn)，既減輕了教師的授課壓力，也能讓學(xué)生自主創(chuàng)造性的做實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展[3,4,5]。2.2、中藥藥理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過程介紹中藥藥理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要分為六組中藥材的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，選取六種不同的藥材，依據(jù)這六種中藥藥材的特性，分別作用于家兔或小白鼠身上，觀察藥材所起到的藥理作用[6,7]。這六種中藥的實(shí)驗(yàn)?zāi)K分別是延胡索和醋制延胡索鎮(zhèn)痛作用的比較（熱板法）、附子炮制前后致小鼠中毒表現(xiàn)的影響；魚腥草對發(fā)熱家兔的解熱作用；生大黃、制大黃和大承氣湯對小白鼠排便時(shí)間和數(shù)量的影響（炭末法）；復(fù)方黨參對小白鼠記憶獲得性障礙的影響；酸棗仁對小鼠的鎮(zhèn)靜作用。每個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，都設(shè)置了知識(shí)庫、考核和仿真訓(xùn)練。學(xué)生在對相關(guān)知識(shí)有了初步了解的基礎(chǔ)上，才進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的開展。讓學(xué)生不僅知其然，更要知其所以然。在開展實(shí)驗(yàn)之前讓學(xué)生重新溫習(xí)一下實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理，以便于實(shí)驗(yàn)更加順利的進(jìn)行。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的具體操作中，學(xué)生在逼真的實(shí)驗(yàn)場景下，清楚地了解到實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)具體步驟，也會(huì)有彈跳頁面提示下一步操作，讓學(xué)生清楚的記得每一項(xiàng)關(guān)鍵步驟。讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐，又通過清楚、完整的實(shí)驗(yàn)過程鞏固理論知識(shí)。并且在老師組織安排下，可以進(jìn)行理論知識(shí)和仿真實(shí)驗(yàn)考核，讓老師能對學(xué)生的理論知識(shí)水平和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ兴私?，同時(shí)，學(xué)生也能清楚的認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐的差異，在往后的學(xué)習(xí)上能夠更加注重實(shí)踐與理論的結(jié)合。本文中虛擬仿真實(shí)驗(yàn)注重理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，大大地增加了學(xué)生對理論知識(shí)的學(xué)習(xí)動(dòng)力，同時(shí)培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)，樂于動(dòng)手時(shí)間的能力。中藥藥理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是讓學(xué)生驗(yàn)證前人所得理論，促進(jìn)理論知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容的緊密結(jié)合，掌握操作藥理實(shí)驗(yàn)的基本方法、技能[8]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)幫助他們更直觀、有效率地學(xué)習(xí)和掌握中藥藥理作用。還可以反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，提高學(xué)生實(shí)際操作技能。采取的虛擬仿真技術(shù)手段，給學(xué)生降低了教學(xué)成本的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、器材和試劑的“零投入”和廢棄物的“零排放”，既節(jié)約成本又綠色環(huán)保[9,10]。2.3、傳統(tǒng)教學(xué)的延申與拓展長期以來，中藥藥理學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)由于受到選課課時(shí)、實(shí)驗(yàn)成本、實(shí)驗(yàn)安全等因素的影響多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主，只是作為學(xué)生理解理論教學(xué)內(nèi)容的輔助，學(xué)生缺少對實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)造性能力的培訓(xùn)，只是被動(dòng)聽課、重復(fù)課本上簡單固定的實(shí)驗(yàn)及操作流程，缺乏主動(dòng)思考，研究思維及創(chuàng)造性思路難以得到開發(fā)，并且理論與實(shí)踐脫節(jié)，更是降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨各種各樣的問題，已經(jīng)不能滿足新形勢下的教學(xué)要求和社會(huì)、企業(yè)用人要求。教育部在《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》中指出，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)工作必須堅(jiān)持“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”，本實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目通過運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)，以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的模式開展教學(xué)，致力于提高高校學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，共享節(jié)約優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源，同時(shí)建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，滿足中藥學(xué)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)需求，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技能，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，是對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的延申和拓展，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，節(jié)約資源成本，突破了空間界限，其先進(jìn)的技術(shù)和教學(xué)模式，又促進(jìn)了現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，符合國家和現(xiàn)代社會(huì)要求的“科學(xué)”“資源共享”“持續(xù)發(fā)展”等的理念。3、結(jié)束語隨著計(jì)算機(jī)的廣泛運(yùn)用，現(xiàn)代化教學(xué)也逐漸進(jìn)入教學(xué)領(lǐng)域，高校信息化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)已然成為必然趨勢，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在中藥藥理學(xué)中的應(yīng)用，使