體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)在藥理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

劉小東，劉曉穎，蘇湲淇，譚 嬌，鄭小紅，張穩(wěn)穩(wěn)

（重慶醫(yī)藥高等專科學(xué)校藥學(xué)院，重慶 401331；重慶市藥物制劑工程技術(shù)研究中心，重慶 401331）

藥理學(xué)是藥學(xué)與醫(yī)學(xué)之間的橋梁學(xué)科，在醫(yī)藥類高職高專課程設(shè)置中，多作為專業(yè)基礎(chǔ)課程或核心課程開設(shè)。由于培養(yǎng)周期較短、理論基礎(chǔ)較薄弱、基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)不好等原因，高職高專學(xué)生普遍對(duì)抽象晦澀的藥物作用機(jī)理、不良反應(yīng)等重要理論知識(shí)和因教學(xué)條件所限不能充分訓(xùn)練的重要實(shí)驗(yàn)技能的理解掌握存有一定的困難，進(jìn)而影響了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果[1-2]。如何針對(duì)藥理學(xué)課程特點(diǎn)和醫(yī)藥類高職高專學(xué)生實(shí)際情況，調(diào)動(dòng)師生積極性和主動(dòng)性，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)滿足社會(huì)需要、受行業(yè)歡迎的高素質(zhì)技能型人才，成為藥理學(xué)教學(xué)面臨的重要問題。

近年來，信息技術(shù)與學(xué)科整合推動(dòng)了教學(xué)改革的步伐，許多高校在藥理學(xué)教學(xué)中增加了新的元素，其中以虛擬仿真教學(xué)技術(shù)為首要[3-4]。課題組教師采取問卷調(diào)查和訪談方式，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)特征與學(xué)習(xí)需求進(jìn)行調(diào)查和分析，并結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)傳統(tǒng)藥理學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在的問題，與企業(yè)合作開發(fā)體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)涵蓋傳出神經(jīng)系統(tǒng)藥物、心血管系統(tǒng)及血液系統(tǒng)藥物、消化系統(tǒng)藥物三大類，包括腎上腺素、硝酸甘油、強(qiáng)心苷、奧美拉唑等近30個(gè)機(jī)制復(fù)雜、作用廣泛的典型藥物和傳出神經(jīng)系統(tǒng)藥物對(duì)家兔動(dòng)脈血壓的影響、強(qiáng)心苷對(duì)離體蛙心的影響、未知藥物（有機(jī)磷）中毒及解救等近10個(gè)難度較大或具有一定危險(xiǎn)性的重要實(shí)驗(yàn)。這些優(yōu)質(zhì)信息技術(shù)教學(xué)資源在藥理學(xué)課堂教學(xué)和學(xué)生課外學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果，為傳統(tǒng)藥理學(xué)教學(xué)改革開拓了新渠道。

1 體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在藥理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

1.1 藥物作用機(jī)理虛擬仿真教學(xué)

許多藥物的作用機(jī)理復(fù)雜抽象，涉及大量生理、生化、病理、分子生物學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，一直是傳統(tǒng)藥理學(xué)理論教學(xué)的難點(diǎn)，學(xué)生只能靠死記硬背學(xué)習(xí)記憶。體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)利用精細(xì)、準(zhǔn)確的三維虛擬仿真技術(shù)，搭建機(jī)體各個(gè)組織器官的模型，選取典型藥物的臨床常用劑型，在進(jìn)行給藥操作后，可通過切換視角、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等操作，360°觀察藥物作用組織器官的宏觀視角、剖面視角、細(xì)部結(jié)構(gòu)視角的藥理效應(yīng)和藥物分子細(xì)胞水平的作用機(jī)制，逼真、形象地再現(xiàn)藥物從進(jìn)入體內(nèi)到作用于病灶器官、組織細(xì)胞的過程，幫助學(xué)生更加清晰地認(rèn)識(shí)藥物作用機(jī)理及藥效反應(yīng)。

1.2 安全用藥虛擬仿真教學(xué)

安全用藥是臨床用藥的基本要求，也是藥理學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)集成典型用藥的安全用藥范圍和案例，可直觀、逼真地模擬出錯(cuò)誤用藥和過量用藥對(duì)相應(yīng)組織器官造成的不良影響。如阿托品的使用量超出安全用量則會(huì)出現(xiàn)中毒癥狀，虛擬仿真病人會(huì)在藥效展示時(shí)，出現(xiàn)瞳孔擴(kuò)大、顏面潮紅、皮膚干燥、神志模糊、躁動(dòng)、抽搐、心動(dòng)過速等癥狀。此外，體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)還能模擬一些藥品發(fā)揮效用時(shí)產(chǎn)生的典型副作用，模擬應(yīng)用治療量的藥物后所出現(xiàn)的治療目的以外的藥理作用。通過模擬錯(cuò)誤用藥導(dǎo)致的器官反應(yīng)和正確用藥引起的典型副作用，讓學(xué)生更加直觀、深刻地理解用藥安全的重要性，學(xué)會(huì)合理使用藥品。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中經(jīng)常開展的一些步驟復(fù)雜、難度較高或具有一定危險(xiǎn)性的項(xiàng)目，課前預(yù)習(xí)是保障實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的必要條件。教師將要開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提前一周告知學(xué)生，學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)課前登錄虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)觀看實(shí)驗(yàn)操作視頻，也可自己動(dòng)手完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)和自學(xué)，彌補(bǔ)單純通過文字描述或圖文講解進(jìn)行預(yù)習(xí)效果不佳的缺陷[5]，加深學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)的理解，提高預(yù)習(xí)效果。課堂上，由于學(xué)生已在課前通過體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行了預(yù)習(xí)，因此，教師只需要引導(dǎo)性地講解實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)、技巧和注意事項(xiàng)。學(xué)生在操作前根據(jù)教師講解的關(guān)鍵步驟和技術(shù)要點(diǎn)反復(fù)進(jìn)行針對(duì)性模擬操作練習(xí)，熟練掌握實(shí)驗(yàn)操作，順利完成實(shí)驗(yàn)。這不僅提高了實(shí)驗(yàn)效率和成功率，增強(qiáng)了學(xué)生的成就感，還有效減輕了教師實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的工作量。此外，讓學(xué)生在虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行回顧性實(shí)驗(yàn)操作，也可作為一種實(shí)驗(yàn)技能考核手段和評(píng)估方法。

2 體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)在藥理學(xué)教學(xué)中的作用

2.1 豐富教學(xué)內(nèi)容和手段

醫(yī)學(xué)、藥學(xué)教學(xué)不同于其他學(xué)科教學(xué)，對(duì)教學(xué)直觀性和實(shí)踐性要求極高。在傳統(tǒng)藥理學(xué)教學(xué)中，一些復(fù)雜抽象的重要理論知識(shí)，如某些藥物的作用機(jī)理和不良反應(yīng)等，難以直接進(jìn)行展示，使得學(xué)生很難深入地理解相關(guān)內(nèi)容[6]。另外，一些重要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目因受教學(xué)條件如動(dòng)物、藥品、經(jīng)費(fèi)等限制，或操作難度大、具有一定危險(xiǎn)性等，不能充分開展，學(xué)生沒有機(jī)會(huì)參與這些重要的實(shí)驗(yàn)，影響了操作技能的提升。體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)利用精細(xì)、準(zhǔn)確的三維虛擬仿真技術(shù)，可將許多原本難以直接呈現(xiàn)的理論知識(shí)真實(shí)、直觀、生動(dòng)、形象地展示出來，還能高效率、低成本重現(xiàn)受時(shí)間、空間、操作等因素限制的實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生有充足的機(jī)會(huì)進(jìn)行虛擬操作，有效豐富了藥理學(xué)理論、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段。

2.2 改變教學(xué)方式

體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)打破了時(shí)間、空間的限制，是藥理學(xué)課堂教學(xué)的有力補(bǔ)充，學(xué)生不必拘泥于課堂學(xué)習(xí)，可在具備豐富教學(xué)資源的平臺(tái)上進(jìn)行生動(dòng)逼真的虛擬操作，加強(qiáng)對(duì)復(fù)雜抽象的理論知識(shí)的理解和掌握。同時(shí)，這也改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)先由教師講解和示范，再由學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和示范按部就班地操作的方式。在體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)構(gòu)建的逼真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境中，學(xué)生能產(chǎn)生置身其中的感覺，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這不僅解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)枯燥乏味問題，減輕了教師實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的工作量，也最大限度地激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣以及探索知識(shí)的欲望，有助于培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力[7]，大大提升自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果，并在一定程度上消除不同教師教學(xué)質(zhì)量的差異。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加安全高效

藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中涉及一些操作難度大、步驟復(fù)雜耗時(shí)的重要實(shí)驗(yàn)，若學(xué)生沒有真正掌握實(shí)驗(yàn)操作步驟和技術(shù)要點(diǎn)或?qū)嶒?yàn)過程中操作疏忽，容易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗甚至對(duì)操作者造成一定危害。而虛擬實(shí)驗(yàn)無任何危險(xiǎn)，有毒、有害、污染環(huán)境、破壞性實(shí)驗(yàn)都可在虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)上完成，更加安全。此外，模擬操作實(shí)驗(yàn)允許多次嘗試，學(xué)生可針對(duì)性地學(xué)習(xí)關(guān)鍵技術(shù)，掌握操作后順利完成實(shí)驗(yàn)，并且不需要消耗實(shí)驗(yàn)器材、試劑、動(dòng)物，有效提升了教學(xué)效果，縮減了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)[8]。

3 展望

體內(nèi)藥效學(xué)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)具有自主性、開放性、益學(xué)輔教等優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)藥理學(xué)教學(xué)方法的有力補(bǔ)充。將其運(yùn)用到醫(yī)藥類高職高專藥理學(xué)教學(xué)中，可幫助學(xué)生加深對(duì)藥物作用機(jī)理、安全用藥等重難點(diǎn)理論知識(shí)的理解，高效率、低成本地開展受時(shí)間、空間及操作難度等限制的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，豐富了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量和效果，深受師生歡迎。在教育全面進(jìn)入信息化時(shí)代和深化教學(xué)改革的背景下，虛擬仿真技術(shù)將被推廣應(yīng)用到更多高校和相關(guān)學(xué)科教學(xué)中[9]，為進(jìn)一步提高學(xué)生理論和實(shí)踐水平、培養(yǎng)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才發(fā)揮重要作用。