孫少平，劉麗娟，李強

摘? ? 要：“藥劑學”是制藥工程專業(yè)的核心課程，具有較強的實踐性。實驗教學是“藥劑學”課程不可或缺的一部分，在學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中占據(jù)著重要地位。基于我國新工科發(fā)展戰(zhàn)略對新型工程人才培養(yǎng)所提出的新要求，文章針對傳統(tǒng)“藥劑學”實驗教學存在的弊端，探索將虛擬仿真教學應用于“藥劑學”實驗教學，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，以期達到較好的教學效果，最終培養(yǎng)出高素質、綜合型制藥工程人才，為制藥專業(yè)的課程改革提供新的思路。

關鍵詞：新工科；“藥劑學”課程；虛擬仿真；實驗教學

中圖分類號：G640? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2023）04-0029-03

隨著社會經濟的不斷發(fā)展與科學技術的不斷進步，傳統(tǒng)的工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式已經不能滿足社會的需求，因此，我國提出了新工科這一全新的工程教育改革方向[1-2]。而醫(yī)藥行業(yè)的蓬勃發(fā)展及各種新型疾病的出現(xiàn)，更加劇了對于制藥工程專業(yè)人才的需求。

“藥劑學”作為制藥工程專業(yè)的核心課程之一，是一門研究藥物制劑相關理論、處方設計、制備工藝及合理使用等內容的綜合性應用技術學科。其理論知識較為抽象，具有較強的實踐性?！八巹W”實驗教學作為將理論知識向實踐能力轉化的橋梁，是培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新能力的關鍵環(huán)節(jié)，是“藥劑學”課程教學體系中十分重要的一部分。它通過實驗過程，使學生理解和鞏固在課堂上所學的理論知識，并初步掌握“藥劑學”實驗的基本技能。新工科的發(fā)展戰(zhàn)略對于制藥行業(yè)人才的實踐能力和創(chuàng)新能力提出了更高的要求，而傳統(tǒng)的“藥劑學”實驗教學中的一些問題也日漸顯露出來[3-4]。

一、傳統(tǒng)“藥劑學”實驗教學中存在的問題

“藥劑學”實驗所涉及的知識面較廣，且具有較強的實踐性、過程性、應用性和綜合性[5]。制藥工程專業(yè)教育不但強調學生的實踐創(chuàng)新能力，還要求學生具備在制劑制備全過程中的資源整合能力和系統(tǒng)思維能力，這就使傳統(tǒng)的“藥劑學”實驗教學在實踐過程中顯現(xiàn)出一些弊端。

1.受傳統(tǒng)教學理念、教學條件等的限制，目前，許多高校在“藥劑學”課程的教學中存在著重理論、輕實踐的問題，這勢必會對學生實踐能力的培養(yǎng)產生較大的影響。

2.由于“藥劑學”實驗涉及多種劑型，所用到的儀器設備種類繁多、價格昂貴、體積較大、對實驗場所潔凈度有特殊要求等，導致實驗成本較高。而且，由于制藥設備更新?lián)Q代較快，實驗室現(xiàn)有儀器存在落后于企業(yè)現(xiàn)行工藝設備的情況，導致教學內容與學科前沿不能較好地對接，學生的認知、操作能力不能滿足現(xiàn)代企業(yè)生產的要求。

3.“藥劑學”實驗對實驗場所有一定要求，一些特殊劑型，如注射劑、眼用制劑、生物技術藥物制劑等對環(huán)境潔凈度要求較高，普通實驗室難以達到。因此，很多實驗無法開設，或者開設不規(guī)范，往往會給學生錯誤的導向，嚴重影響了實驗課的教學效果。

4.由于實驗課時有限，如試劑的配制，儀器使用前的安裝、調試等準備工作，大多由授課教師或工作人員代為完成。這種方式雖然節(jié)省時間，確保了學生的安全，但是也使學生失去了寶貴的鍛煉機會。另外，在傳統(tǒng)的教學模式中，一些演示實驗也往往由于班級人數(shù)較多而影響教學效果。以安瓿的熔封為例，由于演示的空間有限，在保持安全距離的條件下，前排學生因觀察更加細致，能較好地掌握要點；而后排學生則由于距離遠導致觀察不夠細致，經常會按照自己的想象進行操作，給后續(xù)實驗帶來一定的安全隱患。再者，大部分的“藥劑學”實驗往往需要學生分工合作，共同完成一個實驗項目，這導致部分學生未能對實驗的全過程進行實踐及深入的思考，違背了實驗教學設計的初衷，難以達到較好的實驗訓練效果。而一些較為經典的實驗，如緩釋制劑的制備與評價等因耗時過長更難以開設，使學生失去了重要的動手操作機會，造成相應的知識體系不夠完整。

5.由于經費等問題，目前，大多數(shù)高校所開設的實驗項目多為傳統(tǒng)性、驗證性實驗，實驗項目不夠全面，致使學生簡單被動操作過多、主動思考探索不足，創(chuàng)新能力得不到有效的鍛煉[6]。同時，學生所學內容與學科前沿及企業(yè)崗位的對接不夠緊密，實驗資源的社會服務性嚴重降低。

二、虛擬仿真教學的優(yōu)勢

虛擬仿真平臺按照GMP（藥品生產質量管理規(guī)范）要求，借助3D虛擬仿真軟件，將虛擬的實驗場景與工藝過程融入到“藥劑學”實驗教學中。虛擬仿真平臺模擬現(xiàn)代制藥企業(yè)GMP車間從物料領取、制備過程單元操作，到產品包裝全過程的制劑工藝生產線，學生通過角色扮演的方式進入車間進行仿真操作[7]。在新工科背景下，針對“藥劑學”傳統(tǒng)實驗教學所面臨的各種現(xiàn)實問題，將虛擬仿真教學作為一種新的教學模式引入到“藥劑學”實驗教學中，在注重學生基本操作訓練的同時，強調知識向能力的轉化，循序漸進地培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，具有重要的現(xiàn)實意義[8]。

（一）有利于提高課堂效率

在傳統(tǒng)的“藥劑學”實驗課堂上，由于學生課前預習的程度不同，教師需要花費較多的時間講解相關的知識點，減少了學生實際操作的時間。而部分學生也會由于預習不充分，在實驗過程中狀況頻發(fā)，難以達到較好的實驗效果。采用虛擬仿真教學，教師在課前布置預習任務，學生充分利用平臺資源，在實驗前進行深入地預習，熟悉實驗所涉及的相關知識點。而教師則可以通過平臺反饋的數(shù)據(jù)，及時掌握學生的預習時長與質量。這種方式不但保證了預習效果，而且有利于教師了解學生在學習過程中存在的問題，進而有針對性地進行重點講解，有利于課堂效率與教學質量的提高。尤其是對于學時較長的實驗，虛擬仿真教學能夠極大地縮短實驗所需時間。

（二）有利于豐富實驗教學內容

在虛擬仿真平臺進行的實驗教學無需使用真實的藥品、試劑、設備，以及專業(yè)的生產車間，學生只需利用設計好的程序進行虛擬操作，實驗內容、工藝流程、車間布局等可以通過視頻、音頻及文本等多維度展現(xiàn)出來[9]。尤其是對于一些危險性較大、成本較高、實驗環(huán)境要求苛刻、通過傳統(tǒng)“藥劑學”實驗開展有困難的實驗，利用虛擬仿真技術能夠實現(xiàn)對傳統(tǒng)實驗的有效補充與延伸，極大地豐富了實驗教學的內容。

（三）有利于提升學生的學習自主性

虛擬仿真教學能夠保證學生隨時隨地進行學習，不再受時間和空間的限制[10]。另外，將虛擬仿真技術應用于“藥劑學”實驗教學能夠真實呈現(xiàn)制劑的工藝生產線，使學生深入有效地了解實際的生產工藝流程，設備的結構、原理與操作，以及人流物流的合理布局等。學生通過角色扮演，置身于高度仿真的實驗環(huán)境中。虛擬仿真平臺將復雜的工藝流程設計成一個個關卡，學生通過一步步正確的操作最終完成整個實驗，在學習的過程中能夠獲得極大的成就感，進而激發(fā)學習熱情。在虛擬仿真操作過程中，學生會遇到各種各樣的問題，上一個問題得不到解決就難以進入下一步操作，這就促使學生通過對現(xiàn)有問題細致分析、主動思考，設計出合理的實驗方案。這一過程也會極大地提高學生的學習積極性與主動性。

（四）有利于提升學生的實踐能力

由于“藥劑學”實驗項目眾多，每個實驗所涉及的儀器設備也相對較多，所要求的實驗場所復雜多樣，幾乎所有高校都難以全部配備。同時，由于對制劑車間潔凈度等有特殊要求，學生在畢業(yè)生產實習過程中也很難進入實際的生產車間。學生僅僅通過教師的講解，難以建立形象的感知，無法進行切實的操作。采用虛擬仿真教學模式，將虛擬的實驗場景、設備與過程融入到“藥劑學”實驗教學中，可以有效地解決這一問題。虛擬仿真實驗不僅能夠彌補傳統(tǒng)實驗教學耗時較長的缺點，同時，將更多的知識點融入實驗，還有利于幫助學生建立完整的知識體系，拓寬其實驗操作知識范圍。學生經過多個實驗項目的學習，能夠更好地將理論與實踐聯(lián)系起來，進而應用于未來的實際工作中，有利于提高其自身的實踐能力。

（五）有利于掌握學生的真實情況并提高教學效果

在傳統(tǒng)的“藥劑學”實驗教學中，實驗報告是評判學生學習效果的重要依據(jù)。然而，學生在書寫實驗報告時，常常是直接照搬實驗講義中的內容或者互相借鑒抄襲，對于實驗現(xiàn)象、實驗結果等的記錄不夠細致，教師很難掌握學生真實的實驗情況。虛擬仿真平臺提前設定正確的實驗流程，學生在操作過程中如出現(xiàn)錯誤，軟件會自動提示，并暫停實驗，待學生解決問題、調整操作后再繼續(xù)運行。如果學生自己不能解決，也可以利用平臺的求助系統(tǒng)，或者通過網絡、教科書、查閱文獻進行解決，或通過觀看演示視頻進行解決。教師通過查閱平臺反饋的數(shù)據(jù)，能夠及時地了解學生實驗練習的時長與質量。另外，教師可以利用平臺的管理端組織考試，通過在線監(jiān)控和在線答疑等方式，實時掌握學生對各種資源的使用情況，并進行在線輔導、與學生互動，有針對性地對學生加以指導，幫助學生更好地掌握相關內容，達到較好的實驗效果；學生可通過平臺的學員端與教師互動、分享學習經驗、做課程筆記、提交實驗報告和參加考試，拓展了實驗的廣度，增加了理解的深度。

總體來說，虛擬仿真教學具有提高課堂效率、豐富實驗內容、降低實驗成本、保障學生安全、減少實驗垃圾，以及提升學生的學習自主性與實踐能力，幫助教師及時掌握學生的真實學習情況并提高教學效果等諸多優(yōu)點。因此，“藥劑學”實驗教學可以以傳統(tǒng)實驗教學為基礎，以虛擬仿真教學為補充，通過虛實結合，來提高實驗教學的效果。

三、虛擬仿真教學的實施

虛擬仿真教學借助3D仿真技術，模擬企業(yè)生產車間，嚴格按照GMP要求，涵蓋制劑生產整個流程的全部知識點，并將質量控制貫穿生產的每個環(huán)節(jié)，真實呈現(xiàn)制劑的工業(yè)生產線[11]。學生以角色扮演的形式進入GMP車間，根據(jù)實驗項目的要求進行生產操作，完成實驗。具體實施方法如下。

1.開放運行：學生在已配套建設的共享互聯(lián)網系統(tǒng)中登錄。在學生初次登錄時，系統(tǒng)推薦學習計劃，讓學生先了解整個實驗項目的課程體系，了解軟件的基本內容，熟悉操作方法，記錄實驗重點與難點，熟悉實驗操作，以便在有限的課堂時間內，針對自己遇到的問題，更加高效、深入地理解實驗內容、解決問題；教師利用后臺的教師端可以實時掌握學生的學習情況，及時給予指導。

2.翻轉課堂：采用翻轉課堂的教學模式，學生課前先在網絡上利用微課、仿真實驗在線練習等資源熟悉實驗項目，在此基礎上，在課堂上借助平臺系統(tǒng)進行實操學習，逐項完成生產所涉及的各個單元操作，系統(tǒng)后臺對學生的操作進行自動記錄與檢測。如果學生在操作過程中出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)會自動提醒，學生分析原因、調整操作，直至每步順利完成。教師可以根據(jù)后臺數(shù)據(jù)的反饋，對核心內容進行有針對性地講解。在這種教學模式下，學生能夠更專注于通過自己的主動思考去解決問題，因而對知識點會有更深層次的理解。整個教學過程中，學生可以自主規(guī)劃學習內容、學習進度，可以互相討論，也可以向教師提問，進行實時的交流與反饋。實驗結束后，學生記錄相關數(shù)據(jù)，在教師的指導下深入分析操作中出現(xiàn)的問題，完成實驗報告。教師則采用講授法和協(xié)作法來滿足學生的需要，促成其個性化學習。

3.仿真評價：在學生完成相關操作后，平臺配套的操作指導評價系統(tǒng)能夠按照具體的操作規(guī)范，根據(jù)學生操作的熟練程度與正確率，經過權重計算，逐項進行客觀打分，學生能夠得到更為詳細、中肯的評價。

4.綜合評價：教師結合線下實驗與虛擬仿真實驗，制定綜合評分規(guī)則，對學生進行實驗項目的綜合評級。

通過對傳統(tǒng)的“藥劑學”實驗教學模式進行改革，教師將虛擬仿真教學引入“藥劑學”實驗教學中，通過線上線下、虛實結合的教學模式，開辟出一條全新的“藥劑學”實驗教學思路。該教學模式能夠充分發(fā)揮虛擬仿真教學的優(yōu)勢，彌補傳統(tǒng)“藥劑學”實驗課程的不足，促進實驗教學的信息化，極大地激發(fā)學生的學習熱情，提高其學習自主性，真正做到理論與實踐相結合，課本與實際生產相結合。將虛擬仿真教學引入“藥劑學”實驗中，可以有效解決原有傳統(tǒng)模式下“藥劑學”實驗教學中存在的難題，學生通過身臨其境的模擬操作訓練，循序漸進地培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力，以便將理論知識與實踐緊密地聯(lián)系在一起，更加系統(tǒng)、全面地掌握所學知識。在注重實驗內容規(guī)范性、專業(yè)性、實用性和多樣化的同時，有力促進學生實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，切實提高人才培養(yǎng)的質量，最終實現(xiàn)教學質量的提高，從而為新工科背景下制藥工程專業(yè)應用型人才的培養(yǎng)及課程改革提供一些借鑒與參考，具有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻：

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編輯∕丁俊玲