導(dǎo)語：藥學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：文章從開設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)的優(yōu)勢，教學(xué)平臺的建設(shè)與應(yīng)用、開放共享、教學(xué)成果、示范推廣等角度，介紹了藥學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)過程，闡述了藥學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的特色。該平臺突出了以培養(yǎng)藥學(xué)創(chuàng)新人才為目標(biāo)的改革理念，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：藥學(xué)；虛擬仿真；實驗教學(xué)平臺

藥學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，實驗教學(xué)是藥學(xué)人才培養(yǎng)中必不可少的環(huán)節(jié)，其主要任務(wù)是讓學(xué)生掌握必要的藥學(xué)實驗知識和實驗操作技能，為相應(yīng)理論知識的掌握和藥學(xué)創(chuàng)新研究工作的開展打下基礎(chǔ)。根據(jù)教育部有關(guān)文件[1-3]，借鑒其他藥學(xué)類院校的建設(shè)經(jīng)驗[4-5]，以培養(yǎng)藥學(xué)創(chuàng)新人才為目標(biāo)，結(jié)合我校藥學(xué)實驗教學(xué)的實際需要，在前期建設(shè)基礎(chǔ)上，藥學(xué)實驗教學(xué)中心對原有各學(xué)科虛擬實驗教學(xué)資源進(jìn)行了整合，打破了實驗教學(xué)內(nèi)容的學(xué)科、課程限制，形成了基于藥學(xué)系統(tǒng)研究的整體教學(xué)體系，面向各學(xué)科學(xué)生提供了一個資源共享的平臺，2015年獲批為廣東省藥學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)示范中心。在三年多的建設(shè)期中，以培養(yǎng)綜合創(chuàng)新性藥學(xué)人才為目標(biāo)，秉承“能實不虛、虛實結(jié)合”的建設(shè)理念，將藥學(xué)類基礎(chǔ)性、綜合創(chuàng)新性以及示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建了藥學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，并在實驗教學(xué)體系建設(shè)、人才培養(yǎng)、成果推廣等方面取得了明顯成效。

1藥學(xué)實驗教學(xué)的不足

近年來，各藥學(xué)類院校在專業(yè)實驗課程教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等多方面加大了改革力度，取得了很多教學(xué)改革成果。但在實驗教學(xué)過程中，由于多種客觀條件的限制，也為實驗教學(xué)帶來了諸多困難。（1）時間和空間的限制增大了系統(tǒng)完成實驗的難度。藥學(xué)相關(guān)實驗具有相當(dāng)程度的連續(xù)性，尤其是血藥濃度測定、藥物合成、天然產(chǎn)物提取分離和結(jié)構(gòu)鑒定、體內(nèi)/外抗腫瘤活性測定、藥物-靶蛋白相互作用分析等綜合創(chuàng)新性實驗，需要較多的時間保證，使在單位時間連續(xù)完成實驗的難度增大。（2）實驗的安全性風(fēng)險限制了部分實驗課的開設(shè)。受特殊條件限制，部分實驗內(nèi)容的開展受到制約。因藥學(xué)類相關(guān)實驗廣泛涉及有毒試劑、易燃易爆試劑、細(xì)胞、細(xì)菌、病毒，增加了實驗操作過程中的安全性風(fēng)險，如果操作不當(dāng)將直接對人體產(chǎn)生不可估量的損傷，相應(yīng)的實驗廢棄物回收與無害化處理也大大增加了教學(xué)成本，這些都限制了部分實驗內(nèi)容的開展。（3）教學(xué)成本與設(shè)備條件限制了學(xué)生動手操作的機(jī)會。藥學(xué)類相關(guān)實驗所涉及的部分耗材，如SPF級實驗動物飼養(yǎng)，其條件嚴(yán)格且數(shù)量有限，部分細(xì)胞、細(xì)菌株極其珍貴，試劑、藥品的消耗也不容小覷，這些因素限制了課程的開設(shè)。對于一些綜合性實驗，受設(shè)備臺套數(shù)的限制，無法使每個學(xué)生都動手操作，學(xué)生實驗參與率大大降低。

2開設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)的優(yōu)勢

虛擬仿真實驗教學(xué)是依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)節(jié)和實驗對象，在虛擬環(huán)境中開展實驗，以便在真實實驗條件不具備或難以完成的條件下，實現(xiàn)教學(xué)效果的教學(xué)方式。虛擬仿真實驗教學(xué)在教育教學(xué)領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用，是教育信息化的重要組成部分[6]。虛擬仿真實驗教學(xué)具有效率高、可擴(kuò)展性強、操作安全、高度開放和資源共享等特點[7]，藥學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和藥學(xué)實驗教學(xué)中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是藥學(xué)專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。作為傳統(tǒng)真實實驗的有效補充和延伸，藥學(xué)虛擬仿真教學(xué)實驗有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，發(fā)散學(xué)生科學(xué)思維，增加學(xué)生動手操作機(jī)會，節(jié)約教學(xué)成本，是進(jìn)行實驗教學(xué)改革的手段；符合藥學(xué)教育規(guī)律和發(fā)展趨勢，能夠有效利用學(xué)生的課余時間，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和開拓性，是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的平臺，為高素質(zhì)應(yīng)用型藥學(xué)人才培養(yǎng)提供了保障。近年來，國內(nèi)多個藥學(xué)類高校結(jié)合自身教學(xué)需要，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)了藥劑學(xué)[8]、分析化學(xué)[9]、中藥化學(xué)[10]、中藥制劑分析[11]等虛擬仿真實驗教學(xué)項目，建立了虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，并在教學(xué)中得以應(yīng)用。

3藥學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)與應(yīng)用

3.1平臺構(gòu)建。本虛擬仿真實驗教學(xué)平臺突出以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，加大了綜合創(chuàng)新性實驗在實驗教學(xué)中的比重，形成了藥學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)體系。首先，將藥物化學(xué)、藥理學(xué)、藥劑學(xué)、藥物分析學(xué)、生藥學(xué)等藥學(xué)類主干課程及中藥學(xué)、生物制藥學(xué)多年來積累的虛擬仿真實驗教學(xué)資源有效整合。其次，逐步將一些實驗項目虛擬化，同時建設(shè)一系列限于時間、空間以及硬件條件無法實操的虛擬仿真實驗教學(xué)項目。建成的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺如圖1所示。目前，平臺已建立有機(jī)化學(xué)與藥物化學(xué)、藥理學(xué)與分子生物學(xué)、藥用植物學(xué)與生藥學(xué)、藥劑學(xué)、藥物設(shè)計類等基礎(chǔ)性實驗虛擬仿真項目21項，建立藥學(xué)創(chuàng)新綜合大實驗/新藥研發(fā)及生物活性測定類綜合創(chuàng)新性虛擬實驗項目8項，建立示范性虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，包括“道地藥材廣地龍加工炮制的虛擬實驗教學(xué)項目”“重組SOD2蛋白中試規(guī)模制備的虛擬教學(xué)實驗項目”“珍稀藥材肉蓯蓉加工炮制的虛擬實驗教學(xué)項目”“珍稀藥材蘄蛇加工炮制的虛擬實驗教學(xué)項目”等4個實驗項目。此外，還構(gòu)建了藥學(xué)實驗教學(xué)中心虛擬可視化系統(tǒng)，可真實呈現(xiàn)藥學(xué)各學(xué)科實驗室的基本概況，通過不同功能模塊支撐學(xué)生自主學(xué)習(xí)。整合后的平臺資源優(yōu)化、功能集約、開放、高效，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主實驗和創(chuàng)新活動創(chuàng)造了條件，有效補充了實驗教學(xué)資源，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實驗操作技能的提升。3.2應(yīng)用與共享。在教學(xué)過程中，首先讓學(xué)生通過虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)，對實驗的整體和關(guān)鍵步驟建立初步認(rèn)識，經(jīng)過思考、消化再進(jìn)行真實實驗操作時，就會目的性更強、更有把握，能夠在很大程度上提高實驗教學(xué)效率。針對那些由于條件限制現(xiàn)階段不宜開展的實驗項目，虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)具有一定的替代作用，有興趣的學(xué)生能夠通過此平臺進(jìn)行學(xué)習(xí)和認(rèn)識，為將來進(jìn)一步的實踐和研究奠定基礎(chǔ)。虛擬仿真實驗與實際實驗相結(jié)合，可以提高實驗教學(xué)效率，又是真實實驗教學(xué)的補充，是提升教學(xué)效果的有效途徑。由于我校為僑校，學(xué)生為來自中國大陸、港澳臺及其他多個國家和地區(qū)的華僑華人子弟，我校虛擬仿真實驗平臺輻射的用戶群體非常豐富。該平臺除了對我校藥學(xué)、中藥學(xué)、生物制藥學(xué)等相關(guān)專業(yè)本科生實驗教學(xué)開放外，在相關(guān)專業(yè)的本科畢業(yè)專題實習(xí)、大學(xué)生創(chuàng)新工程項目設(shè)計和實施上也起到了積極作用。目前平臺注冊人數(shù)達(dá)到300余人，每月操作量平均為1400余人次。該虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的所有教學(xué)資源，還采用分布式網(wǎng)絡(luò)支撐平臺構(gòu)架，面向校內(nèi)外開放共享，使平臺效益最大化。由于網(wǎng)絡(luò)平臺共享優(yōu)勢，本平臺的虛擬仿真實驗教學(xué)項目受眾包括但不限于高等院校、醫(yī)院及科研機(jī)構(gòu)，具有良好的同行影響力和社會價值。3.3教學(xué)成果與示范推廣。本平臺已建設(shè)應(yīng)用的4項示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目中，“道地藥材廣地龍加工炮制的虛擬仿真實驗教學(xué)項目”和“重組SOD2蛋白中試規(guī)模制備的虛擬教學(xué)實驗項目”分別獲得2017、2018年度教育部國家級示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目認(rèn)定，已在教育部網(wǎng)站（）面向全國開放共享近兩年，我院也因此成為目前國內(nèi)藥學(xué)類項目獲批數(shù)量最多的高校之一。其中，“道地藥材廣地龍加工炮制的虛擬實驗教學(xué)項目”截至2019年8月30日，累計瀏覽量4933人次，698人參與實驗體驗學(xué)習(xí)并評分，平均得分4.9（滿分5分）；“重組SOD2蛋白中試規(guī)模制備的虛擬教學(xué)實驗項目”截至2019年8月30日，累計瀏覽量5089人次，258人參與實驗體驗學(xué)習(xí)并評分，平均得分4.7（滿分5分）。

4特色與創(chuàng)新

4.1虛擬仿真實驗教學(xué)體系建設(shè)。秉承“虛實結(jié)合、協(xié)同創(chuàng)新”理念，將原有各學(xué)科虛擬實驗教學(xué)資源進(jìn)行整合，打破了實驗教學(xué)內(nèi)容的學(xué)科、課程限制，形成了基于藥學(xué)系統(tǒng)研究的整體教學(xué)體系，面向各學(xué)科學(xué)生提供了一個資源共享平臺。結(jié)合虛擬仿真項目優(yōu)勢，開展具有實際應(yīng)用價值但限于種種條件而無法在實驗室開展的實驗，支撐學(xué)生進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)，完善知識鏈系統(tǒng)。4.2信息化人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新。虛擬仿真實驗教學(xué)具有良好的交互性、開放性和共享性，豐富了實驗內(nèi)容，增加了學(xué)生動手虛擬操作的機(jī)會，節(jié)約了教學(xué)成本，是實驗教學(xué)改革的手段，是推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)融入實驗教學(xué)、拓展實驗教學(xué)內(nèi)容廣度和深度、延伸實驗教學(xué)時間和空間、提升實驗教學(xué)質(zhì)量和水平的重要舉措，符合藥學(xué)教育規(guī)律和發(fā)展趨勢，是高素質(zhì)創(chuàng)新型藥學(xué)人才培養(yǎng)的新模式。4.3藥學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)。藥學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺旨在培養(yǎng)符合社會需求的藥學(xué)創(chuàng)新人才，該平臺不但包括基礎(chǔ)實驗操作項目，也將本院卓越的科研成果虛擬化，形成了綜合創(chuàng)新性虛擬仿真實驗教學(xué)項目。該平臺將科研的理念、思維模式和具體的實驗操作相結(jié)合，提升本科生和研究生的科研能力，為培養(yǎng)綜合性藥學(xué)創(chuàng)新性人才發(fā)揮了積極作用。

5結(jié)語

虛擬仿真實驗教學(xué)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(jìn)和教育質(zhì)量的提高。將信息化技術(shù)應(yīng)用于實驗教學(xué)，建立開放式、網(wǎng)絡(luò)化的虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)，創(chuàng)建信息化人才培養(yǎng)模式，可有效彌補傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足。中心立足于藥學(xué)類學(xué)科特色，堅持利用自身學(xué)科優(yōu)勢，搭建了以學(xué)生為主體的現(xiàn)代化實驗教學(xué)平臺，為藥學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了豐富的教學(xué)資源。藥學(xué)是一門不斷發(fā)展和更新的學(xué)科，其實驗項目與操作是與時俱進(jìn)的，今后中心將結(jié)合實驗教學(xué)的新發(fā)展，堅持“能實不虛、虛實結(jié)合”的虛擬仿真實驗教學(xué)理念，進(jìn)一步完善藥學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺、豐富教學(xué)資源、優(yōu)化管理體系、加強師資隊伍建設(shè)，進(jìn)一步提高平臺信息化共享水平和服務(wù)水平，注重人才創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，使藥學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心更好地支撐我校“藥學(xué)”雙一流學(xué)科建設(shè)。

作者:馬志國 徐俊 王峰 曹暉 丁克 李滿妹 譚秋彤 周光雄 單位:暨南大學(xué)