虛擬仿真+翻轉(zhuǎn)課堂在制藥工程教學(xué)中的應(yīng)用討論

周 瑞，邱珍珍，白 潔*，劉經(jīng)緯

（1.北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，北京 102488；2.首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)管理工程學(xué)院，北京 100026）

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時(shí)代的到來(lái)，教育信息化、全球化對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用[1]。在此背景下，我國(guó)的制藥行業(yè)也有了新的機(jī)遇，社會(huì)對(duì)制藥工程類(lèi)復(fù)合型人才的需求量顯著增加。作為相對(duì)年輕且迅速培養(yǎng)了大規(guī)模人才的學(xué)科，制藥工程專(zhuān)業(yè)目前仍存在人才培養(yǎng)質(zhì)量與數(shù)量不匹配等問(wèn)題，各類(lèi)院校開(kāi)始積極調(diào)整人才培養(yǎng)方案，以培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)扎實(shí)的應(yīng)用型制藥工程人才，來(lái)滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的需要[2]。

1 制藥工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)

制藥工程屬于化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)（中藥學(xué)）和工程學(xué)交叉的工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)，在各個(gè)高校起步較晚，故尚未形成完整、成熟的人才培養(yǎng)模式[3]。該學(xué)科以培養(yǎng)能在有關(guān)科研單位、生產(chǎn)企業(yè)和管理部門(mén)從事醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、管理和研究的制藥工程師為目標(biāo)，故相較于其他專(zhuān)業(yè)，制藥工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式，在注重理論知識(shí)傳授的基礎(chǔ)上，更重視工程技術(shù)能力的培養(yǎng)[4]。

1.2 教學(xué)中存在的問(wèn)題

我國(guó)自設(shè)立制藥工程專(zhuān)業(yè)以來(lái)，人才培養(yǎng)模式多借鑒其他專(zhuān)業(yè)或一些研究型大學(xué)的人才培養(yǎng)方案。然而制藥工程專(zhuān)業(yè)既涉及醫(yī)藥領(lǐng)域，還涉及工科領(lǐng)域，綜合性強(qiáng)，強(qiáng)調(diào)“厚基礎(chǔ)，重實(shí)踐”，不結(jié)合自身特色和市場(chǎng)需求而盲目借鑒帶來(lái)了不少問(wèn)題[5]：（1）傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式過(guò)于單一，教學(xué)效果未達(dá)到要求。制藥工程專(zhuān)業(yè)作為一個(gè)交叉性學(xué)科，課程多而復(fù)雜，知識(shí)點(diǎn)難記，教師僅僅照本宣科地將教材中的知識(shí)灌輸給學(xué)生，PPT也毫無(wú)新意，無(wú)法激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣[6]。例如，有機(jī)化學(xué)作為制藥工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課，內(nèi)容晦澀難懂，單純的講授模式讓學(xué)生處在被動(dòng)學(xué)習(xí)中，無(wú)興趣、無(wú)思考，很難掌握大量知識(shí)點(diǎn)，因此有機(jī)化學(xué)也是大學(xué)生常掛科的學(xué)科。（2）存在“重藥輕工”現(xiàn)象。大部分高校在課程設(shè)置中多傾向于化學(xué)、制藥和藥學(xué)等專(zhuān)業(yè)，有著濃重的“化學(xué)制藥”和“精細(xì)化工”色彩。工程學(xué)相關(guān)課程占比少，不受重視，工學(xué)矛盾突出。（3）課時(shí)不足，學(xué)情復(fù)雜[7]。由于制藥工程專(zhuān)業(yè)課時(shí)少、教學(xué)條件有限，無(wú)法保障每位學(xué)生通過(guò)實(shí)踐教學(xué)掌握儀器設(shè)備的使用方法和生產(chǎn)過(guò)程中的工藝原理；現(xiàn)有教學(xué)方式忽視學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，一些學(xué)生可能游刃有余地拓展知識(shí)，而基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識(shí)薄弱的學(xué)生往往面臨藥名難記、藥理作用機(jī)制與臨床難以結(jié)合等問(wèn)題。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法概述

翻轉(zhuǎn)課堂譯自“Flipped Classroom”，又可稱(chēng)為顛倒課堂，起源于美國(guó)科羅拉多州的一個(gè)山區(qū)學(xué)校——林地公園高中。該校的兩名化學(xué)教師最早將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到教學(xué)中，為方便學(xué)生學(xué)習(xí)，尤其是缺課學(xué)生和學(xué)習(xí)有困難學(xué)生，展開(kāi)了在家觀(guān)看教學(xué)視頻，課堂上完成作業(yè)并答疑的教學(xué)模式，受到學(xué)生廣泛認(rèn)可。后來(lái)可汗學(xué)院創(chuàng)始人薩爾曼·可汗將這種新型的教學(xué)模式進(jìn)行了推廣，引起了全球教育界的廣泛關(guān)注[8]。翻轉(zhuǎn)課堂基于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息，通過(guò)對(duì)知識(shí)傳授和知識(shí)內(nèi)化的翻轉(zhuǎn)，打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，重新調(diào)整了師生關(guān)系[9]。在傳統(tǒng)課堂中，教師在課上完成知識(shí)傳授，學(xué)生課后通過(guò)作業(yè)習(xí)題、實(shí)踐等完成知識(shí)內(nèi)化。翻轉(zhuǎn)課堂的出現(xiàn)重構(gòu)了傳統(tǒng)教學(xué)流程，把知識(shí)傳授放在課前，即知識(shí)傳授在教師提供的信息資源中提前完成，將知識(shí)內(nèi)化過(guò)程放在課堂上，通過(guò)教師引導(dǎo)、同學(xué)協(xié)作、作業(yè)練習(xí)等完成[10-11]。

3 虛擬仿真+翻轉(zhuǎn)課堂在制藥工程教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 虛擬仿真平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，增強(qiáng)了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的參與感。針對(duì)制藥工程學(xué)實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，教師可提前在網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)導(dǎo)入制藥生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，將虛擬仿真技術(shù)引入制藥工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中，通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，有助于學(xué)生掌握儀器設(shè)備的使用方法和直觀(guān)體驗(yàn)生產(chǎn)工藝過(guò)程。虛擬仿真與翻轉(zhuǎn)課堂的結(jié)合，既優(yōu)化了教學(xué)體驗(yàn)，加深了學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解，又提升了學(xué)生對(duì)復(fù)雜工藝問(wèn)題的綜合分析和處理能力[12]。

3.2 虛擬仿真+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖1）

圖1 虛擬仿真+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)制藥工程專(zhuān)業(yè)課程特點(diǎn)，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的實(shí)施可分為課前、課中、課后以及期末評(píng)估4個(gè)階段。

（1）課前，教師可根據(jù)課程特點(diǎn)和重、難點(diǎn)制作教學(xué)視頻、PPT，合理設(shè)計(jì)課前習(xí)題的量和難易度，上傳在線(xiàn)平臺(tái)，讓學(xué)生自主觀(guān)看，及時(shí)記錄自己的疑問(wèn)和收獲；對(duì)于實(shí)操類(lèi)課程，可在虛擬仿真平臺(tái)上進(jìn)行，實(shí)時(shí)記錄完成度和不規(guī)范操作。教師根據(jù)課前習(xí)題的準(zhǔn)確率和實(shí)操記錄確定學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度[13]。

（2）課中，教師先讓學(xué)生大膽說(shuō)出自己在自學(xué)過(guò)程中遇到的疑問(wèn)，對(duì)于簡(jiǎn)單的問(wèn)題可讓學(xué)生相互解答。然后根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生課前習(xí)題的準(zhǔn)確率，總結(jié)出一些有研究?jī)r(jià)值的問(wèn)題。針對(duì)不同的問(wèn)題，分小組進(jìn)行討論，交流心得，每組派出代表發(fā)表小組見(jiàn)解，教師在每組發(fā)言后進(jìn)行總結(jié)和必要的拓展[14]。對(duì)一些特殊課程，可以制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃和任務(wù)分工，小組制備PPT進(jìn)行匯報(bào)。在此期間，教師主要扮演引導(dǎo)學(xué)生的思維走向和討論重點(diǎn)的角色，目的是為啟發(fā)其對(duì)知識(shí)進(jìn)行更深層次的理解和探索。

（3）充分利用課后是對(duì)課堂的延續(xù)，教師通過(guò)在線(xiàn)平臺(tái)發(fā)布作業(yè)任務(wù)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分搬上計(jì)算機(jī)，使學(xué)生在虛擬制劑工藝實(shí)訓(xùn)中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的再鞏固。另外，合理布置課后習(xí)題，待學(xué)生完成后，教師在線(xiàn)批改并答疑[15]。教師同時(shí)根據(jù)前期教學(xué)效果的反饋繼續(xù)優(yōu)化教學(xué)方案。

（4）期末評(píng)估主要包括課前自學(xué)情況、課堂任務(wù)和實(shí)驗(yàn)完成質(zhì)量、出勤率以及期末考核。期末考核作為教學(xué)結(jié)束后舉行的一次知識(shí)點(diǎn)全覆蓋閉卷考試，由帶教教師出題，總分為100分，占總體評(píng)估成績(jī)的60%。

4 結(jié)語(yǔ)

制藥工程是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，既要求學(xué)生厚基礎(chǔ)，也必須重實(shí)踐。虛擬仿真+翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)始終堅(jiān)持以學(xué)生為中心，教師為引導(dǎo)，使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中獲取知識(shí)、鍛煉能力，從而培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)扎實(shí)、綜合實(shí)踐技能優(yōu)秀的復(fù)合型人才。