多媒體仿真在課程教學中的應用與探究

齊百雙 黃智剛 劉麗

摘 要： 只有正確運用恰當的技術手段，才能做到在教學活動中以“學生為主體、教師為主導”，解決課堂和實踐教學中存在的問題。本文從觀念技術的角度探究多媒體虛擬仿真在《制藥工藝學》課程教學中的應用，在課堂、實踐等教學活動中真正實現與學生互動和教師言傳身教的主導作用，實現教育人性化。

關鍵詞： 虛擬仿真 多媒體 教育技術 制藥工藝學

素質教育是高等院校21世紀人才培養的方向。如何提高學生的綜合素質，注重學生工程實踐意識與能力的培養和鍛煉，培養高素質的世紀人才是應用型本科大學教學體制改革的重要內容。我院制藥工藝學的教學環節在整個生物制藥類專業課程教學體系中具有重要的地位和作用，而且實踐課程教學環節質量的高低，也直接影響學生創新思維和綜合能力的培養質量高低。

利用計算機多媒體仿真技術的特性與功能，為學習者創新能力和信息能力的培養營造最理想的教學環境，而多媒體計算機仿真教學正是創造建構主義學習環境的理想認知工具。設計思想就是在建構主義學習理論指導下，創設一種可行的具有極強交互功能的仿真學習“情境”，建立具有良好的“協作學習”環境的多媒體仿真教學系統；并通過有效的教學策略激勵認知主體即學習者，使他們在學習過程中更充分地發揮出自身的主動性、積極性與創造性，從而更有效地促進學習者對所學知識意義的主動建構，真正成為信息加工的主體。

《制藥工藝學》是研究藥物的工業生產過程共性規律及其應用，綜合應用化學、生物技術、機械設備與工程單元操作等課程的專門知識，充分考慮藥品的特殊性，針對生產條件、所需環境等具體要求，研究藥物制造原理、工藝路線與過程優化、中試放大、生產技術與質量控制，在新藥的產業化方面具有不可替代的作用。該課程覆蓋面廣，不僅具有堅實的基礎理論，而且以典型產品的整個制造過程為例，力求適應現代制藥企業對制藥人才的知識、能力和素質要求，反映現代醫藥行業的發展方向，體現制藥領域的技術發展前沿。

生物制藥專業作為一門工程學科，以培養具有較強實踐能力的過程工業技術人才為宗旨，加強基本技能訓練，強化工程意識和實踐能力。但是從當前學生進廠實習的實際情況來看，存在“只許看，不許動”的情況，制約了學生實踐能力的培養。因此，模擬仿真教學是加強藥科學生工程意識和實踐能力的有效途徑。

1.多媒體虛擬仿真在教學中的應用

計算機虛擬仿真教學的特點是真實、形象，可以直觀、動態地把生產過程反映出來。學生置身于仿真環境之中，通過人機對話，教與學互動，能夠及時獲得反饋信息，主動調整自己的學習進度和速度，充分激發學生的學習興趣和熱情，學習效率明顯提高。通過對傳統實驗教學方式和利用虛擬仿真教學效果的比較可以看出，虛擬仿真教學能使學生記住70%的內容，而傳統的教師講、學生聽的教學模式，學生只能記憶約30%的內容。虛擬仿真教學不僅可強化教學強度，還能把學生從被動聽講和消極接受知識的狀態中解放出來，增強教學效果，有效地實施程序化教學，為因材施教提供現代化實施手段。學生可以在沒有教師的情況下自學；可以根據實際情況安排實驗進度，并可反復進行實驗，直到掌握知識為止。

以制藥工藝流程中流體流動實驗數據點分析為例，在教學中采用虛擬仿真再現工藝流程中真實的操作場景，促進學生個別化學習、自我學習。由于情景逼真，互動性好，虛擬地建立起與真實環境相近的學習場景，開發基于課堂的、具有自然語言理解與產生功能的“人—機”交互學習環境。由于，制藥工藝流程中流體流動實驗數據點分析的教學模擬課件系統中涉及多種典型的化工制藥設備及反應流程，作用原理，流體力學，等等，各物料狀態間相互作用的操作過程。并且充分采用多種軟件結合多媒體支持的動畫、文字、視頻、圖像等方式表達。最大限度地發揮化工制藥仿真系統的重用性、可擴展性及可視化等特點。逼真地重現化工設備中的操作現象和化工機械的大致結構。符合學校專業教學的需求條件。并具有通俗易懂、操作簡便、言簡意賅的教學特點。更具有教學資源共享，作為課件輔助學生自學內容的優點。

從觀念技術的角度探究多媒體虛擬仿真在《制藥工藝學》教學中的應用，在課堂教學中，運用恰當的多媒體技術、模態技術、計算機編程手段等，再現單個設備操作、數據測試、流程運行、練習測試等，實現仿真互動，發揮教師主導作用，教師現場的言傳身教逼真，實現教育人性化的活動，再現與真實環境相近的學習場景，符合教育技術理論邏輯起點教與學的屬性。

用多媒體模擬仿真將歷來用圖解形式表示出的化學生產過程各個因素轉化成具有形象、生動、可操作性等特點的動態模擬課件，并通過豐富的多媒體演示功能將物料流量等元素動態化。既方便了教師完成教學任務，又幫助了學生對課堂內容的理解和學習，達到快速掌握課程內容的目的。

2.結合我校實踐探討多媒體模擬仿真課堂教學的管理模式

我們學校擁有13個校區，分布在北京的6個城區，全日制在校生近3萬人，由于校區距離較遠，不少老師要長年往返于各校區上課，雖然教師身臨現場授課，但運作成本較高。為適應新形勢的要求，如何揚長避短，充分發揮網絡輔助教學的作用，是我們應該不斷思考的問題。我們將依托北京聯合大學網絡教學平臺開展多媒體模擬仿真教學改革，將課堂教學的優勢與多媒體網絡學習的優勢較好地結合。探索一條采用這種混合型教學模式的路徑，從而提高教學效率和教學質量，促進學生個性化自主學習、協作學習。

2.1模擬仿真教學

通過在《制藥工藝學》中應用仿真模擬課件，收到了很好的教學效果，筆者認為可以借鑒這種教學模式把軟件仿真應用到相關課程的教學當中。在工程類課程的教學中適當應用軟件仿真，會對整個課程教學起到積極作用，也能解決工程設備太少、學生太多的矛盾，因而能夠在我校的大部分院校得到應用。

虛擬仿真教學是一種現代化的教學手段，可以拓展學生的創新思維，激勵學生動手操作，從而彌補傳統教學手段的不足之處，具有傳統教學手段無法比擬的優點。虛擬仿真教學的開發和應用，極大地提高了專業課堂教學和實驗教學的質量、效率和效益，能夠更好地符合有效教學規律，穩步提高教學質量。

2.2模擬仿真實驗

我校在實踐課教學中要積極引入或開發虛擬仿真實驗，提升工程類專業實踐課程教學的有效性。教師應提高自身計算機技能操作水平，盡可能自己動手制作虛擬仿真實驗，不斷完善虛擬仿真實驗系統，提高教學過程的靈活性?？傊?，虛擬仿真技術是一種行之有效的現代教學手段，值得推廣應用。

2.3網絡學堂

未來的新型多媒體教學將是多媒體技術、計算機技術、網絡通信技術、自動控制技術、傳感技術、光技術、人工智能和虛擬仿真技術等的有機結合，能夠全面整合網絡各種“資源”而形成先進的網絡多媒體教學平臺。在這一教學平臺上，多媒體教室不再是孤立的，它已融入到校園網教學系統中，并以校園網資源為“背景”營造出一個富有時代特色的現代化教學環境：即集教學、管理、學習為一體的“網絡學堂”。多媒體課室是現代教學環境建設的重要組成部分，是教育技術信息傳遞的展示平臺，是教師了解、聯系、應用教育技術的橋梁。既然新型多媒體教學、特別是網絡學堂教學如此重要，一般的管理就遠不能適應現代化的課堂教學應用。

網絡學堂為師生提供一個功能豐富、操作便捷的網絡教學平臺；網絡學堂主頁是網絡教學的展示窗口。任課教師只要登錄“網絡學堂”，就可以在網上發布課程公告、上傳電子教案、布置作業、開通網上答疑及討論；同樣，學生只要登錄系統后，就可以在網上瀏覽電子教案、提交作業、參與課程討論等。聯大網絡教學從2008年9月投入使用Blackboard平臺，該網絡教學平臺提供了很多新穎的教學策略功能，有力地推動了教學工作，不僅能夠促進師生加強課外交流，深化課堂教學，而且成為不斷積累優質課程資源的平臺。今后將成為發布北京聯合大學優質的開放教育資源的平臺。如何將多媒體模擬仿真教學應用到網絡學堂中是我們進一步探究的課題。

3.結語

網絡教學，資源共享虛擬仿真實驗結合現代通信技術，可以輕松地實現實驗網絡化教育，學生可以不受時間和地點的限制完成虛擬仿真實驗、上傳實驗報告、與教師交流等。同一個實驗可以在不同的地方完成，還可以實現跨單位、跨地區乃至全國范圍內的教學協作，充分實現資源的共享利用。

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本文系北京聯合大學教育教學研究與改革項目“‘項目導學教學模式在《Access數據庫應用》課程教學中的應用”中子課題“北京聯合大學大學生科技創新項目”階段研究成果。