虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

唐富山，原凌燕，劉愛(ài)東，潘 虹，孔 晶

（遵義醫(yī)學(xué)院，貴州 遵義 563099）

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

唐富山，原凌燕，劉愛(ài)東，潘 虹，孔 晶

（遵義醫(yī)學(xué)院，貴州 遵義 563099）

結(jié)合生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)課程教學(xué)特點(diǎn)和學(xué)校教學(xué)實(shí)際，探討在該教學(xué)中開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性、可行性和途徑，以豐富課程教學(xué)模式，提高教學(xué)效果。

生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)；虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，達(dá)到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一致的教學(xué)目的和要求[1]。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相比，虛擬實(shí)驗(yàn)室具有資源共享性、交互性、開(kāi)放性、先進(jìn)性、安全性等特點(diǎn)，是未來(lái)理論教學(xué)的有益補(bǔ)充和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的主要發(fā)展方向。

生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)是研究藥物體內(nèi)過(guò)程及動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的學(xué)科，2000年我國(guó)開(kāi)始獨(dú)立設(shè)置該課程，之后教學(xué)內(nèi)容不斷擴(kuò)展，是近年來(lái)迅速發(fā)展的藥學(xué)分支交叉學(xué)科，也是藥學(xué)與藥學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重要課程，對(duì)指導(dǎo)臨床合理用藥、新藥研究開(kāi)發(fā)、藥物制劑的體內(nèi)質(zhì)量控制與劑型設(shè)計(jì)等都具有非常重要的意義[2]。作為實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)在藥學(xué)人才培養(yǎng)方案中占據(jù)重要地位。但由于該課程涉及多個(gè)學(xué)科，如生理學(xué)、生物化學(xué)、藥理學(xué)、藥劑學(xué)、藥物化學(xué)、分析化學(xué)及數(shù)學(xué)等，尤其是大量高等數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用，使得教師講授和學(xué)生學(xué)習(xí)均難度較大，有必要引入一些輔助方法幫助教學(xué)。另外，該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對(duì)于其他學(xué)科難度較大，需要不斷充實(shí)和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方式。

國(guó)內(nèi)外對(duì)生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)都很重視。北美藥學(xué)院系非常注重調(diào)整和改革生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)教學(xué)內(nèi)容，除了強(qiáng)調(diào)基本原理與概念外，更注重實(shí)踐教學(xué)，更多的臨床實(shí)例被應(yīng)用在教學(xué)中；同時(shí)又密切聯(lián)系相關(guān)學(xué)科前沿內(nèi)容，及時(shí)增加和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容[3]。我國(guó)有學(xué)者[4]認(rèn)為，生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)教學(xué)應(yīng)注重實(shí)踐，學(xué)以致用，加強(qiáng)理論教學(xué)與實(shí)踐的結(jié)合，除了開(kāi)設(shè)常規(guī)實(shí)驗(yàn)來(lái)強(qiáng)化課本知識(shí)、培養(yǎng)動(dòng)手能力外，還應(yīng)安排學(xué)生到臨床藥學(xué)科室進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)習(xí)。然而目前我國(guó)臨床藥學(xué)科室所能提供的教學(xué)資源還很有限。虛擬實(shí)驗(yàn)室為各種虛擬實(shí)驗(yàn)課程提供了全新的教學(xué)環(huán)境，學(xué)生通過(guò)點(diǎn)擊具體實(shí)驗(yàn)，可直觀了解該實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、過(guò)程及相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，能身臨其境地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，形成感性認(rèn)識(shí)，幫助其更好地理解所學(xué)知識(shí)，提高教學(xué)效果[5]。有關(guān)生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)課程開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，國(guó)內(nèi)目前尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本文擬提出有關(guān)思路并簡(jiǎn)單介紹我校的做法，以期拋磚引玉，促進(jìn)生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深入開(kāi)展。

1 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論和實(shí)踐意義

1.1 符合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的3R原則

3R原則即減少（Reduction）、替代（Repladcenment）、優(yōu)化（Refinement）。將虛擬教學(xué)引入傳統(tǒng)生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)教學(xué)中，使學(xué)生不受實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和時(shí)間限制，并且不會(huì)有儀器損壞和藥物安全等問(wèn)題發(fā)生，更有利于培養(yǎng)學(xué)生操作能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)，學(xué)生更易獲得相關(guān)知識(shí)、科學(xué)指導(dǎo)和及時(shí)反饋。虛擬實(shí)驗(yàn)室對(duì)解決該課程實(shí)驗(yàn)難度較大、資源有限的難題提供了新思路。

1.2 建立新教學(xué)模式，促進(jìn)教學(xué)多元化

日新月異的計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)科技對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)手段提出了巨大挑戰(zhàn)。利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)，對(duì)教學(xué)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行仿真模擬，以三維視角、多元化手段生動(dòng)地將課程內(nèi)容展示給學(xué)生，引起其探究興趣，讓專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)建立在高度自愿基礎(chǔ)上，充分培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。建立基于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的新教學(xué)模式，能促進(jìn)藥學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)多元化。

1.3 虛擬教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有機(jī)結(jié)合，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

虛擬實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生創(chuàng)造了體驗(yàn)性學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生通過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可熟悉虛擬實(shí)驗(yàn)室操作，并對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目迅速形成理論及感性認(rèn)識(shí)，這樣，教師就有更多的時(shí)間和精力輔導(dǎo)學(xué)生解決深層次、個(gè)性化的問(wèn)題，避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作中的低級(jí)錯(cuò)誤和普遍性問(wèn)題，可以減輕教師工作負(fù)擔(dān)，節(jié)省儀器和試劑資源。

1.4 虛擬教學(xué)模式有利于開(kāi)發(fā)高校潛能

虛擬教學(xué)使理論教學(xué)不再局限于有形的教室，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再局限于嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，教學(xué)的空間和時(shí)間得到了無(wú)形擴(kuò)展。虛擬實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供了可移動(dòng)的電子教學(xué)場(chǎng)所，從而豐富了教學(xué)環(huán)境，增強(qiáng)了教學(xué)承載能力，適應(yīng)當(dāng)前我國(guó)高校擴(kuò)招的需求[6]。

2 我校開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的做法及體會(huì)

2.1 開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的動(dòng)因

2.1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要改進(jìn)和充實(shí) 我校藥物制劑與藥學(xué)專(zhuān)業(yè)生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)真實(shí)實(shí)驗(yàn)，目前只開(kāi)設(shè)了一個(gè)片劑溶出度和一個(gè)藥動(dòng)學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)。教學(xué)中學(xué)生分成若干小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手機(jī)會(huì)有限，部分學(xué)生由于客觀條件限制和缺乏主觀進(jìn)取精神，在實(shí)驗(yàn)中多處于觀望狀態(tài)，尤其藥動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)復(fù)雜，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素較多，學(xué)生操作問(wèn)題較多，實(shí)驗(yàn)效果有待提高。一方面要引入新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一方面需要借助其他方式改進(jìn)和充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2.1.2 理論教學(xué)需要加強(qiáng)和補(bǔ)充 由于生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)部分內(nèi)容涉及了大量的數(shù)學(xué)模型和復(fù)雜公式推導(dǎo)，教學(xué)內(nèi)容相對(duì)抽象，學(xué)生對(duì)該部分理論知識(shí)的掌握較差，考試成績(jī)偏低，實(shí)驗(yàn)報(bào)告也反映出這一問(wèn)題，理論教學(xué)急需加強(qiáng)和補(bǔ)充。而且，隨著我校新設(shè)臨床藥學(xué)專(zhuān)業(yè)，學(xué)生開(kāi)始生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)理論教學(xué)的要求還會(huì)逐步提高。

2.2 開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)

我校整合機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)、診斷學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)、護(hù)理學(xué)心肺復(fù)蘇游戲等教學(xué)資源，在學(xué)校原有基礎(chǔ)與臨床虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心基礎(chǔ)上，建成了涵蓋基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、護(hù)理學(xué)、藥學(xué)、虛擬PBL教學(xué)等多學(xué)科虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，并于2015年1月正式獲批為國(guó)家級(jí)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。我校機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)室成立于1998年，并于2010年開(kāi)始虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其虛擬實(shí)驗(yàn)包括生理學(xué)、病理生理學(xué)、藥理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，其中藥理學(xué)部分又含有藥物代謝動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容與生物藥劑學(xué)和藥物動(dòng)力學(xué)相關(guān)部分大致相符，而且藥理實(shí)驗(yàn)教學(xué)到目前為止未開(kāi)設(shè)該部分虛擬教學(xué)。

2.3 討論

2.3.1 目前做法 直接采用我校機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有VBL-100醫(yī)學(xué)機(jī)能虛擬實(shí)驗(yàn)室中的藥物代謝動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中穿插引入虛擬實(shí)驗(yàn)。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有內(nèi)容梳理和集體備課討論，挑選以下內(nèi)容開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)：藥物半衰期特性曲線、給藥劑量對(duì)藥物血濃度的影響、給藥途徑對(duì)藥物血濃度的影響、藥物的體內(nèi)分布、肝腎功能狀態(tài)對(duì)藥物血濃度的影響、多次給藥對(duì)藥物血濃度的影響。為保證教學(xué)效果，特別制作了以理論歸納和啟發(fā)性問(wèn)題為主的PPT教學(xué)課件。

2.3.2 教學(xué)效果評(píng)價(jià) 針對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生滿(mǎn)意度進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)果表明，持歡迎態(tài)度的學(xué)生占90%，認(rèn)為該教學(xué)有利于課程內(nèi)容理解的占76%，100%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)輔以針對(duì)性的PPT課件是教學(xué)的最佳方式；開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)和理論考試成績(jī)與以往年級(jí)相比，均有不同幅度的提高。尤其是反映學(xué)生理論掌握和科學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合能力的實(shí)驗(yàn)報(bào)告討論部分，以及理論考試論述題和計(jì)算題成績(jī)提高較明顯。

2.3.3 存在問(wèn)題 目前，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于借助原有設(shè)計(jì)的虛擬軟件，與生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)課程在某些名詞稱(chēng)謂、內(nèi)容深度和分析問(wèn)題角度等方面不完全匹配，內(nèi)容也不夠完善，尤其缺乏藥動(dòng)學(xué)公式的推導(dǎo)和應(yīng)用。另外，軟件設(shè)計(jì)的直觀性、美觀性都有待改進(jìn)。

2.3.4 展望 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)教學(xué)中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，能有效充實(shí)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改進(jìn)理論教學(xué)，為解決當(dāng)前理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在問(wèn)題提供了新思路，在一定程度上能節(jié)省教學(xué)成本、豐富教學(xué)手段、改進(jìn)教學(xué)效果，值得在專(zhuān)業(yè)教學(xué)中大力推廣。下一步，相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師應(yīng)積極與相關(guān)軟件開(kāi)發(fā)工作者合作，開(kāi)發(fā)適用于本科和研究生教學(xué)、專(zhuān)門(mén)針對(duì)生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)課程特點(diǎn)的虛擬教學(xué)軟件，切實(shí)提高生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

[1]王強(qiáng)，趙瑞，張翼，等.西部民族醫(yī)學(xué)院校虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與對(duì)策分析[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2014，32（19）:89-90.

[2]王小平.高職高專(zhuān)生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)課程改革探討[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2008，26（10）:116-117.

[3]李安良，吳艷芬.應(yīng)用生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[4]劉德勝，代現(xiàn)平，陳向明，等.生物藥劑學(xué)與藥物動(dòng)力學(xué)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育版，2010，12（7）:700-702.

[5]張偉，張雁容.對(duì)醫(yī)學(xué)院校構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室的思考[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2010，28（19）:99-101.

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G434

A

1671-1246（2015）15-0041-02

注：本文系貴州省藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心教學(xué)改革項(xiàng)目（YXSJG2013-01）