高校生物藥劑學(xué)虛擬仿真教學(xué)探索與實(shí)踐獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

高校生物藥劑學(xué)虛擬仿真教學(xué)探索與實(shí)踐獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：結(jié)合生物藥劑學(xué)課程教學(xué)特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)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(shí)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(shí)可充分發(fā)揮個(gè)人的創(chuàng)造力，從而更好培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)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(duì)闡明藥物體內(nèi)過程機(jī)制，進(jìn)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(guó)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(duì)生物藥劑學(xué)虛擬仿真教學(xué)進(jìn)行探索實(shí)踐，對(duì)進(jìn)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(bǔ)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(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展下，各個(gè)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(jìn)行探索和實(shí)踐。虛擬仿真教學(xué)可利用計(jì)算機(jī)技術(shù)營(yíng)造出真實(shí)場(chǎng)景，讓學(xué)生可以通過“聽覺”“視覺”在真實(shí)的場(chǎng)景中學(xué)習(xí)，獲取真實(shí)體驗(yàn)，對(duì)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(duì)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(shí)，各個(gè)操作環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，更好地傳遞了教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，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(jì)算機(jī)上營(yíng)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(gè)可視化的三維環(huán)境，其中每個(gè)可視化的三維物體代表一種對(duì)象。用戶可以通過鼠標(biāo)進(jìn)行操作。在網(wǎng)上仿真實(shí)驗(yàn)室完成全部實(shí)驗(yàn)步驟，系統(tǒng)可以向?qū)嶒?yàn)者提供觀察實(shí)驗(yàn)過程的視頻窗口，以及導(dǎo)航、自測(cè)自評(píng)的助學(xué)功能。無論教師在場(chǎng)與否，實(shí)驗(yàn)者都可以完成實(shí)驗(yàn)。

在生物藥劑學(xué)課程中，大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)都可以進(jìn)行仿真、建模，建立虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。主要有兩種形式：①不連接互聯(lián)網(wǎng)的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。即幾個(gè)教室建立一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，配備多人戶操作終端客戶機(jī)。教師在課堂上講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法，學(xué)生在教室里利用客戶機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。②遠(yuǎn)程虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。建立網(wǎng)站，將虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)網(wǎng)站，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。不需要進(jìn)入教室，可以隨時(shí)隨地上網(wǎng)做實(shí)驗(yàn)，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師在網(wǎng)上答疑和指導(dǎo)。[3]

既不用購(gòu)買昂貴的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，也不使用實(shí)驗(yàn)試劑、易耗品等，大大地節(jié)約了實(shí)驗(yàn)費(fèi)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(shí)驗(yàn)。作為一種新的實(shí)驗(yàn)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。

二、不同教學(xué)方式的教學(xué)效果比較

針對(duì)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(jìn)行對(duì)比。

選取高校藥劑學(xué)專業(yè)學(xué)生100名作為研究對(duì)象，隨機(jī)將其分為觀察組與對(duì)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(duì)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(shí)參加教學(xué)活動(dòng)的學(xué)生。兩組學(xué)生在一般資料方面的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性。

對(duì)照組采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)方式，，通過實(shí)驗(yàn)室中教師講解、學(xué)生操作或觀看教師實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，包括藥物半衰期測(cè)定、藥動(dòng)學(xué)參數(shù)的測(cè)定、生物利用度測(cè)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(duì)乙酰氨基酚家兔體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)參數(shù)與生物利用度測(cè)定、藥物動(dòng)力學(xué)單隔室模型的模擬等實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

觀察兩組學(xué)生期末實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)以及對(duì)教學(xué)方法的滿意度。

采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)量資料以“x?±s”表示，采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以例數(shù)（n）百分?jǐn)?shù)（%）表示，采用x2檢驗(yàn)，以P<0.05為置信限。

觀察組學(xué)生期末考核成績(jī)明顯高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

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

本次研究表明，觀察組的期末考核成績(jī)以及對(duì)教學(xué)方式的滿意程度顯著高于對(duì)照組（P<0.05），表明虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)有限，學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)相對(duì)較少，在實(shí)驗(yàn)過程中基本是觀看教師的操作，尤其是藥動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)中，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素有很多，加上學(xué)生的操作能力的不足，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果具有很大影響。通過虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)性”和“交互性”的特征。這種依托人機(jī)交互、多媒