高越穎 劉蕾 史勁松

摘要：在目前的藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，一些綜合性實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例不斷增加，導(dǎo)致一些經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)大量減少。將經(jīng)典的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)制作成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以方便學(xué)生在課外自主學(xué)習(xí)，強(qiáng)化對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知。此外，一些操作難度較大的實(shí)驗(yàn)制成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可課前提供給學(xué)生預(yù)習(xí)或者課后復(fù)習(xí)，也有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的掌握。這種虛實(shí)互補(bǔ)的教學(xué)方法的實(shí)施，正成為現(xiàn)代化教學(xué)改革的發(fā)展趨勢(shì)，本文以“藥物對(duì)離體腸管平滑肌的作用”的實(shí)驗(yàn)為例，探討仿真教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：藥理學(xué)；虛擬仿真；M受體藥物；離體腸管平滑肌

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）23-0274-02

虛擬仿真作為一種新型的教學(xué)模式，利用其數(shù)字化、綠色化、操作性強(qiáng)的特征，給予了傳統(tǒng)的教學(xué)模式強(qiáng)有力的補(bǔ)充，正成為現(xiàn)代化教學(xué)改革的發(fā)展趨勢(shì)[1]。選擇經(jīng)典的離體腸管灌流裝置，讓學(xué)生在模擬的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中掌握M受體及其拮抗劑對(duì)離體小腸平滑肌的作用。在虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生置身于逼真的虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景能更加直觀地了解離體組織灌流裝置的基本操作過程、實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)，同時(shí)對(duì)藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常用儀器也能有深刻的印象。學(xué)生在進(jìn)入藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)室之前，先在虛擬實(shí)驗(yàn)室里了解哺乳動(dòng)物離體組織灌流的實(shí)驗(yàn)方法和步驟，能夠?qū)?shí)驗(yàn)全程有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的重點(diǎn)環(huán)節(jié)做到心中有數(shù)，這樣在實(shí)際操作中，能夠把握關(guān)鍵，減少錯(cuò)誤，強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的理解和實(shí)驗(yàn)技能的提升。因此，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)可為制藥工程專業(yè)學(xué)生提供良好的自主學(xué)習(xí)平臺(tái)。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景及實(shí)現(xiàn)的主要功能

1.整體場(chǎng)景。以藥物對(duì)離體腸管平滑肌作用的實(shí)驗(yàn)為例，需要構(gòu)建較真實(shí)的藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)室，展示藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)室的整體場(chǎng)景，包括實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度、實(shí)驗(yàn)臺(tái)、多媒體配置、常見的藥理學(xué)儀器及試劑等。

2.實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。用虛擬工具完成對(duì)完整哺乳動(dòng)物離體組織灌流的實(shí)驗(yàn)方法和步驟的全部過程。操作界面包括工具欄（包含實(shí)驗(yàn)所需動(dòng)物、設(shè)備、試劑等）、虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)及提示模塊，實(shí)現(xiàn)學(xué)生可根據(jù)提示模塊提供的實(shí)驗(yàn)操作步驟提示，在工具欄中選擇相應(yīng)的內(nèi)容，拖拽到虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的相應(yīng)位置進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)操作過程，在操作的同時(shí)設(shè)置相關(guān)問題、原理等作為互動(dòng)環(huán)節(jié)，部分較關(guān)鍵及難度較大的操作步驟過程在完成后播放預(yù)先錄制的操作視頻。

3.實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)。將家兔小腸平滑肌自動(dòng)節(jié)律性收縮曲線（幅度和頻率）逼真地演示出來；對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)機(jī)制，系統(tǒng)做出考評(píng)系統(tǒng)，能為學(xué)生的操作評(píng)分。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼故?。學(xué)生點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)題目，出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡恼故荆箤W(xué)生了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。在模擬的內(nèi)環(huán)境中，掌握M受體藥物及其拮抗劑對(duì)離體小腸平滑肌的作用，掌握哺乳動(dòng)物離體組織灌流的實(shí)驗(yàn)方法[2]。

2.虛擬實(shí)驗(yàn)所需的儀器及材料。在操作界面的右側(cè)為工具欄區(qū)，顯示實(shí)驗(yàn)所需材料的圖片，包括家兔、生物信號(hào)采集與分析系統(tǒng)（成都泰盟，BL-420F），恒溫平滑肌實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（成都泰盟，HW200S），張力傳感器，臺(tái)氏液，乙酰膽堿溶液（1∶10萬），0.1%硫酸阿托品溶液，1%氯化鋇溶液，等等。

3.虛擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。實(shí)驗(yàn)室中央為講臺(tái)，兩側(cè)分別放置4張實(shí)驗(yàn)臺(tái)，鼠標(biāo)懸浮在任一實(shí)驗(yàn)臺(tái)上可顯示已經(jīng)擺放好的儀器和耗材。單擊選擇其中一張實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)桌面顯示為空白，可從工具欄中按步驟選擇相應(yīng)的材料擺放在臺(tái)面上，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

4.虛擬實(shí)驗(yàn)操作步驟。（1）過門動(dòng)畫動(dòng)作過程：推開實(shí)驗(yàn)室的門，展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的整體場(chǎng)景，特寫實(shí)驗(yàn)中所需要的儀器，旁白介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。①恒溫平滑肌槽結(jié)構(gòu)介紹：選擇恒溫平滑肌槽放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，點(diǎn)擊相應(yīng)部位，顯示該部位的功能。學(xué)生了解儀器使用后，要求學(xué)生操作：連接氣體鋼瓶，加入水、臺(tái)氏液。②離體腸段制備：學(xué)生選擇家兔及相應(yīng)的手術(shù)器械完成數(shù)段2cm—3cm腸管的制備。③標(biāo)本與張力換能器連接：選擇一段標(biāo)本及相應(yīng)工具將其與張力換能器相連。（3）根據(jù)提示語進(jìn)行離體腸段正?；顒?dòng)曲線及加藥后腸管活動(dòng)曲線的記錄。（4）提示語：選擇【乙酰膽堿】，記錄離體腸段節(jié)律性收縮曲線。（5）提示語：選擇【阿托品—乙酰膽堿】，記錄離體腸段節(jié)律性收縮曲線。（6）提示語：選擇【氯化鋇—阿托品】，記錄離體腸段節(jié)律性收縮曲線。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括3個(gè)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和4個(gè)實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)畫過程，共100分。保溫槽液面超過藥液管液面（5分）；加液后，恒溫平滑肌槽開機(jī)預(yù)熱大于30分鐘（5分）；調(diào)節(jié)氣流量，氣泡1—2個(gè)/秒（5分）；離體腸段標(biāo)本置于冷的臺(tái)氏液中備用（5分）；標(biāo)本固定的兩端應(yīng)為對(duì)角（5分）；標(biāo)本與換能器之間的連接線松緊要合適，使標(biāo)本要完全浸泡在臺(tái)氏液中（5分）；離體腸段自動(dòng)節(jié)律性收縮曲線要穩(wěn)定，需要平衡一段時(shí)間，注意觀察收縮的幅度和節(jié)律（10分）；在移液器加液過程中，槍頭不能觸碰到含有離體腸段標(biāo)本的液面（10分）；切忌直接滴到標(biāo)本及標(biāo)本連接線上（10分）；加入阿托品后，再加入乙酰膽堿，離體腸段節(jié)律性收縮曲線的變化（20分）；加入氯化鋇，再加入阿托品后，離體腸段節(jié)律性收縮曲線的變化（20分）。學(xué)生操作完成后，教師列出錯(cuò)誤的地方，并給出得分。0—59分為不合格；60—79分為合格；80—89分為良；90—100分為優(yōu)秀。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為一種新興的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新的平臺(tái)，克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的局限性，探索了創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[3]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)一定要結(jié)合學(xué)科的專業(yè)特點(diǎn)，選取有代表性的典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為實(shí)驗(yàn)資源的共享共建創(chuàng)造條件。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)遵循“虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛”的原則，以建立優(yōu)質(zhì)資源共享機(jī)制為核心，以信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)為重點(diǎn)，旨在提升高等教育質(zhì)量，全面提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。采用虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式，將兩者有機(jī)結(jié)合起來，在發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)驗(yàn)的交互融合，提高了教學(xué)質(zhì)量。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)，豐富了教學(xué)方法和手段，為學(xué)生提供了信息化、網(wǎng)絡(luò)化的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[4]。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳沙，劉平安，劉慧萍，等.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)高等醫(yī)學(xué)教育，2017，（1）：13-14.

[2]胡還忠，牟陽靈.醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教程[M].第4版.科學(xué)出版社，2016.

[3]王衛(wèi)國(guó)，胡今鴻，劉宏.國(guó)外高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，34（5）：214-219.

[4]郁鵬，萬桂怡.虛擬仿真技術(shù)的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016，35（11）：99-105.