劉 丹，葉明盾，陳 寶，陳健文，吳琳娜

(1.中山大學(xué)藥學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.庚商網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)有限公司，上海 201612)

實驗教學(xué)是實踐性教學(xué)的一種組織形式，是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，使用一定的設(shè)備和材料，通過控制條件的操作過程，引起實驗對象的某些變化，從觀察這些現(xiàn)象的變化中獲取新知識或驗證知識的教學(xué)方法。實驗教學(xué)是學(xué)生實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)體系的重要組成部分，也是整個教學(xué)過程中理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力的重要環(huán)節(jié)[1-2]。藥劑學(xué)與藥物分析學(xué)作為兩門實踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，藥劑學(xué)與藥物分析學(xué)實驗課是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識、專業(yè)技能的主要課程，對培養(yǎng)學(xué)生耐心細(xì)致的觀察能力和動手操作能力，樹立實事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度以及刻苦鉆研、堅韌不拔的工作作風(fēng)起著不容忽視的作用[3-7]。實驗教學(xué)和理論教學(xué)在人才培養(yǎng)過程中都發(fā)揮著重要的作用，二者相輔相成，具有同等重要的地位，缺一不可。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式通常包括課堂講解、教師示教、學(xué)生操作、匯報結(jié)果和課堂評講等實驗教學(xué)過程，教學(xué)模式統(tǒng)一，教學(xué)手段單一，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性不夠[8]。在實驗過程中學(xué)生往往只是機(jī)械、簡單地完成實驗，而不善于積極思考和發(fā)現(xiàn)問題，且與教師溝通交流較少，與我們創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)存在一定差距。因此緊跟信息技術(shù)發(fā)展的潮流，積極探索實驗教學(xué)的新模式和新手段，成為我們今后努力的方向[9-12]。

1 傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式存在的問題

1.1 教師示教效果差

傳統(tǒng)的示教方式通常為教師在講臺演示，學(xué)生圍繞在教師四周觀摩學(xué)習(xí)。示教受實驗場地、人數(shù)、觀看角度的限制，學(xué)生無法清楚全面地掌握示教內(nèi)容。這種示范性操作往往只能使前幾排的學(xué)生看得比較清楚，而對于后排的學(xué)生，只能看到個大概，教師的操作細(xì)節(jié)很難辨清；即便是學(xué)生圍在教師周圍觀看實驗示范操作，也同樣不能保證所有學(xué)生都能全方位觀看到教師的操作。

1.2 學(xué)生無法復(fù)習(xí)操作重點和難點

教師在講臺上進(jìn)行實驗演示時，由于沒有相應(yīng)的拍攝軟硬件支持，無法進(jìn)行拍攝和回放。演示實驗一旦結(jié)束，學(xué)生的觀摩學(xué)習(xí)也隨之結(jié)束，學(xué)生無法回顧或復(fù)習(xí)操作中的難點和重點，影響了學(xué)習(xí)效果。

1.3 教師巡視存在盲區(qū)

學(xué)生在進(jìn)行實驗的過程中，帶教教師一般采取在實驗室巡視的方式檢查學(xué)生的實驗操作情況，以便對錯誤的操作及時糾正和指導(dǎo)。但由于受場地和視野的約束，教師的巡視存在盲區(qū)，很難全面及時掌握學(xué)生的操作情況，也無法記錄學(xué)生錯誤的操作過程供別的學(xué)生參考，限制了教師對全部學(xué)生實驗操作過程的了解以及做出相應(yīng)的指導(dǎo)。

1.4 課后無法復(fù)習(xí)實驗操作過程

學(xué)生實驗操作基本上都是在特定的上課時間以及規(guī)定的實驗室中進(jìn)行，一旦課程結(jié)束，學(xué)生對該實驗操作的復(fù)習(xí)就只能憑借記憶和簡單的文字記錄。隨著時間的推移和實驗數(shù)據(jù)的增多，學(xué)生對某個實驗的操作會漸漸模糊，不便于學(xué)生課后復(fù)習(xí)。

總之，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式限制了師生之間的教與學(xué)的互動，不能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2 多功能互動實驗教學(xué)平臺的建立

多功能互動實驗教學(xué)平臺是將電腦、攝像機(jī)、耳麥等硬件設(shè)備與視頻互動軟件進(jìn)行有效的集成，一方面能實時傳輸視音頻信息，使師生之間可以遠(yuǎn)距離地進(jìn)行真實、直觀的視音頻交流；另一方面，利用多媒體技術(shù)的支持，可以幫助教師處理工作中的各種信息，如共享數(shù)據(jù)、共享應(yīng)用程序等，從而構(gòu)造的一個多人共享的虛擬工作空間，是一種新的實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(圖1)。

圖1 互動平臺示意圖

藥學(xué)院為了提高實驗場地的利用率，將藥劑學(xué)實驗和藥物分析學(xué)實驗整合在一個實驗室進(jìn)行，成立了藥劑學(xué)與藥物分析學(xué)實驗室，每學(xué)年的秋季學(xué)期和春季學(xué)期分別上藥劑學(xué)和藥物分析學(xué)實驗課。為了提高實驗教學(xué)的效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)實驗帶教過程中的師生互動，避免傳統(tǒng)實驗教學(xué)的弊端，藥學(xué)院在藥劑學(xué)和藥物分析學(xué)本科實驗室率先建設(shè)了華南地區(qū)首個多功能互動實驗教學(xué)平臺。

3 平臺的組成

3.1 平臺的硬件組成

在實驗室配備連入局域網(wǎng)的計算機(jī)16臺(其中教師機(jī)1臺，學(xué)生機(jī)15臺)，30個學(xué)生端攝像頭和1個教師高清攝像頭，一塊電子白板、一個服務(wù)器、一臺視頻控制器和一臺交換機(jī)。教師機(jī)安放在講臺上，教師高清球形攝像頭裝在教師機(jī)上端，可通過遙控器進(jìn)行放大、縮小、上下、左右的對焦操作。學(xué)生機(jī)和學(xué)生端攝像頭安裝在學(xué)生實驗操作臺面上(圖2)。教師計算機(jī)和學(xué)生端計算機(jī)通過交換機(jī)連接起來，各種信息的處理則在與交換機(jī)連接的服務(wù)器內(nèi)進(jìn)行，服務(wù)器可與互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程接入和控制[13]。每3名學(xué)生共享一臺計算機(jī)。

圖2 學(xué)生端計算機(jī)

3.2 平臺的軟件組成

平臺軟件方面采用B/S、C/S架構(gòu)，融合視頻、音頻、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻會議技術(shù)并結(jié)合藥學(xué)實驗專業(yè)的特點，按照實驗教學(xué)習(xí)慣完成日常的教學(xué)任務(wù)。課程資源及課下師生的互動則通過課程互動平臺實現(xiàn)。

4 平臺建成后的功能

4.1 輕松實現(xiàn)多媒體教學(xué)

教師可通過教師機(jī)向?qū)W生機(jī)采取廣播的形式播放PPT、視頻、錄像、板書等教學(xué)資料，學(xué)生可坐在自己座位上通過學(xué)生機(jī)清晰地接收以上資料，避免了以往學(xué)生簇?fù)碓诮處熤車?，由于距離和視角的原因無法清楚地看到以上資料而影響到學(xué)習(xí)。教師可以在教師機(jī)端或電子白板上進(jìn)行板書，從而取代了黑板，避免了傳統(tǒng)的黑板板書方式產(chǎn)生的粉塵對教師健康的影響。

藥劑學(xué)實驗課的特點之一就是儀器較多，有的儀器操作還較為繁瑣。為了取得更好的實驗教學(xué)效果，藥劑學(xué)教學(xué)團(tuán)隊在2013年制作了藥劑學(xué)實驗的視頻。拍攝了10次實驗課和8種儀器的操作視頻，每個視頻時長約為10分鐘。每次上課時，帶教教師都會播放相應(yīng)實驗和儀器操作的視頻，并對儀器使用和實驗操作中的難點和關(guān)鍵點進(jìn)行講解，學(xué)生通過學(xué)生機(jī)可以清晰地看到儀器和實驗操作的詳細(xì)步驟和具體細(xì)節(jié)，對實驗中的關(guān)鍵點有了大致了解，減少了實驗操作的錯誤，實驗的成功率大大提高，取得了較好的教學(xué)效果。

藥物分析實驗用到的儀器也很多。鑒于藥劑學(xué)實驗通過平臺在實驗課中播放實驗和儀器操作視頻，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)實驗操作的步驟，取得了良好的實驗教學(xué)效果，藥物分析實驗教學(xué)團(tuán)隊隨后也拍攝了液相色譜儀、氣相色譜儀、毛細(xì)管電泳儀、微流控芯片分析儀等儀器的操作視頻，每個視頻時長約5～10分鐘，部分操作視頻截圖見圖3。在實驗課中播放相應(yīng)儀器的操作錄像并進(jìn)行講解，讓學(xué)生在上機(jī)前預(yù)先學(xué)習(xí)儀器操作的難點和關(guān)鍵點，減少儀器操作的錯誤率，提高實驗的成功率。

4.2 改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式

由教師機(jī)對學(xué)生機(jī)實現(xiàn)屏幕監(jiān)視、遠(yuǎn)程監(jiān)視、討論發(fā)言、轉(zhuǎn)播示范及遠(yuǎn)端復(fù)位、遙控輔導(dǎo)、語音分組討論等多種教學(xué)功能，它不僅改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將電腦教學(xué)的功能變得多樣化，教師不必再花費(fèi)很多時間來回巡視教室，只需在教師機(jī)端即可輕松實現(xiàn)對學(xué)生操作的監(jiān)控和指導(dǎo)，還可將學(xué)生代表性的操作展示到學(xué)生機(jī)，并對其操作的優(yōu)缺點進(jìn)行點評，供其他學(xué)生學(xué)習(xí)和參考，實時實現(xiàn)教學(xué)互動。

圖3 藥物分析實驗儀器操作視頻截圖

2017年11月，我院承辦了第五屆全國醫(yī)藥院校藥學(xué)/中藥學(xué)專業(yè)大學(xué)生實驗技能競賽。為了向參會人員展示選手的實際比賽情況而又不影響選手的臨場發(fā)揮，我們在賽場外的兩個會議室，通過平臺的遠(yuǎn)程監(jiān)視功能，向參會的300多位嘉賓實時播放了選手的操作情況。嘉賓們既能看到參賽選手在比賽場地的操作情況，又不會對選手造成干擾，保證了比賽正常有序的進(jìn)行，得到了參賽選手和嘉賓的好評。

4.3 錄制功能

可以在教師機(jī)端將教師的演示實驗錄制下來供學(xué)生課中或課后學(xué)習(xí)、觀摩；在考試或者競賽時，也可將學(xué)生考試或?qū)嶒灨傎愔械囊粢曨l錄制下來，以便于回放供考官打分或者作為考試憑證使用。每年藥劑藥分的本科生實驗考試和研究生入學(xué)操作考試時，我們都會將考生的操作錄制下來存檔備案。

4.4 互動討論功能

教師與學(xué)生可通過系統(tǒng)的文字交流功能對實驗中出現(xiàn)的問題實現(xiàn)一對一或一對多的交流，方便師生及時解決問題。這種功能特別適合于實驗室較大，學(xué)生人數(shù)多，不方便面對面交流和溝通的場景。

5 平臺使用后的評價

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已不能滿足當(dāng)今的教學(xué)需求，越來越多的高校將計算機(jī)輔助教學(xué)應(yīng)用于理論和實踐教學(xué)中。事實表明，計算機(jī)輔助教學(xué)極大地豐富了課堂教學(xué)，促進(jìn)了學(xué)生對知識的理解和記憶，有利于培養(yǎng)學(xué)生的各種能力，提高學(xué)生的素質(zhì)和教學(xué)效果。

目前的大學(xué)生多為1990年代出生的人群，他們多數(shù)在較優(yōu)越的生活環(huán)境中并伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而成長，對新技術(shù)和新事物的接受能力強(qiáng)，借助智能手機(jī)和電腦上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)頁、獲取信息成為他們學(xué)習(xí)生活的重要部分[14-15]。而互動實驗教學(xué)平臺這一新穎的實驗教學(xué)方式，正好契合了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，能真正意義上做到師生的互動，實現(xiàn)視頻、音頻、計算機(jī)屏幕等信息的實時傳遞。通過攝像頭+耳麥，對學(xué)生端、教師端的音視頻進(jìn)行取材，通過投影幕/顯示屏對課程內(nèi)容展示。教師端電腦下發(fā)教學(xué)資料，學(xué)生端電腦用于課程、視頻資料的顯示。在課堂上能針對性的學(xué)習(xí)和觀摩，加強(qiáng)師生教與學(xué)的互動，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，取得了良好的實驗教學(xué)效果。

6 結(jié)語

藥劑藥分互動實驗教學(xué)平臺通過一段時間的運(yùn)行，提高了師生在實驗課中的教學(xué)互動，學(xué)生在課堂中的學(xué)習(xí)從被動的接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃铀伎己头e極探索，得到了廣大師生的一致好評，已向?qū)W院其他專業(yè)實驗室推廣使用。學(xué)院隨后又搭建了生理與藥理學(xué)、生藥學(xué)與生物技術(shù)、藥物化學(xué)與天然藥物化學(xué)實驗教學(xué)互動平臺，全院所有專業(yè)實驗課均可使用相應(yīng)的平臺進(jìn)行實驗教學(xué)，極大地提高了我院本科實驗教學(xué)的質(zhì)量。作為在華南地區(qū)首家建成的實驗教學(xué)平臺，具有示范作用和輻射帶動效應(yīng)，已有多家高校到藥學(xué)院學(xué)習(xí)考察，擬結(jié)合學(xué)校和學(xué)科自身特點，建設(shè)多功能互動實驗教學(xué)平臺。