數智賦能下基于模型藥物開展藥劑學開放性實驗教學改革探究

摘要：藥劑學開放性實驗是一種新型實驗教學模式，定位于實踐教學體系中的綜合訓練層次。數智賦能藥劑學開放式實驗教學充分利用現代數字化技術設備、信息化平臺資源，是一種自主性更強、自由度更高的開放式教學模式。筆者結合昆明醫科大學新建設的多功能智慧教室、智能實驗室以及終端數字化設備，配合GMP仿真實驗室項目，通過數智賦能的開放性實驗教學模式，一能改變以往刻板、枯燥的實驗教學技能訓練過程；二能提高實驗教學效能，串聯理論課和實驗課的知識點，促進藥劑學學習效果；三能提升學生綜合素養，改善實驗課“千校一面”的窘境，助力學生學習能力全面發展。

關鍵詞：數智賦能；開放性實驗；藥劑學；實驗教學

DOI：10.13555/j.cnki.c.m.e.2025.01.011

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-3181（2025）01-0071-05

基金項目：昆明醫科大學2023年教育教學研究課題（2023-JY-Y-089）；云南省2023年本科教育教學改革研究項目（JG2023001）

Integrating Digital Technologies in Open Experimental Teaching Reform for Pharmaceutics Using Model Drugs

WANG Haiyin1，2，DING Caifeng1，2，LU Di1，2，FAN Yating1，2，LU Weidong1，2

1. School of Pharmaceutical Science； Yunnan Key Laboratory of Pharmacology for Natural Products， Kunming Medical University， Kunming 650500， China； 2. Yunnan College of Yunnan Provincial Modern Biomedical Industry， Kunming 650500， China

Abstract： The concept of open experimentation presents a pioneering approach within the framework of practical teaching methods， offering a cutting-edge model situated within the comprehensive training structure of practical education. The integration of digital technologies and information platform resources into open experimental teaching in pharmaceutics represents a significant advancement， providing students with increased autonomy and flexibility. By incorporating newly constructed multifunctional smart classrooms， laboratories， and digital devices， along with initiatives such as the GMP simulation laboratory project， the authors employed this digitally empowered open experimental teaching model to accomplish various objec？ tives. Firstly， it can revolutionize the formerly rigid and repetitive nature of experimental teaching and skills development. Secondly， it can enhance the efficacy of experimental teaching by bridging theoretical concepts with practical applications， thereby enhancing learning outcomes in pharmaceutics. Thirdly， it can elevate students’ overall competency， addressing the issue of “uniformity” often observed in experimental classes across college and universities and fostering a more holistic development of students’ learning capacities.

Keywords： Digital intelligence empowerment； Open experiment； Pharmaceutics； Experimental teaching

1 藥劑學開放性（設計性）實驗相關概念

1.1 藥劑學開放性實驗的定義

“藥劑學”是藥學相關專業的核心課程，是以劑型為中心，研究其處方設計、配制理論、制備工藝、質量控制及合理應用等多學科滲透的綜合性技術學科[1-2]。藥劑學實驗教學幫助學生能夠更好掌握藥劑學基本理論和基本操作技能，同時對培養學生創新意識和創新能力有著至關重要的作用。實驗教學質量直接影響學生培養目標的實現。中國一些高校藥劑學實驗課程的課時數與理論課程課時數由以前的1∶0. 8提升為1∶1，實驗課課時數超過40個課時就是最好的印證[3]。

開放性實驗是一種根據學科特點建立，以學生為主體，由其自行選擇實驗儀器與試劑、設計實驗方案、實施實驗計劃的教學模式[4-5]。該教學模式可提高學生的實踐動手能力和創新思維能力，激發學生學習的積極性和主動性，創造主動學習的條件和機會，培養學生的綜合運用能力，能適應不同水平和能力的學生學習要求[6]。

藥劑學開放性實驗是一種新型實驗教學模式，其定位于實踐教學體系中的綜合訓練層次。教學目的是為更好地銜接課程實驗，培養學生分析問題、解決問題的能力，旨在提高以問題為核心的課外探究性、實踐性學習，激發學生的科研興趣和科研意識[7]，使之具備創新意識和創業能力，從而提高其綜合學術素養。

1.2 數智賦能的含義

數智化一詞是數字化和智能化兩個詞合并的簡稱。數字化、信息化及智能化建設是近幾年來世界范圍各行各業推行改革的重點方向。高校對于藥學專業人才的培養必須緊跟時代的步伐，抓住時代機遇，依托于數字化、信息化、智能化的現代化技術，為社會培養、提供更全面、更高質量的藥學類專業人才[8]。

數智賦能藥劑學開放性實驗教學指的是充分利用現代化的各類數字化技術設備，信息化平臺資源，結合自主性更強、自由度更高的開放式教學模式，推動藥劑學實驗課程建設[9]。該實驗教學模式能夠優化實驗課教學流程，提高教學效率，豐富教學內容，充分提高學生學習主觀能動性，有效提升教學質量，促進藥學專業人才培養質量地穩步提高。

2 目前中國高校藥劑學實驗課程困境

2.1 實驗教學的內容和方式相對滯后

當前，中國各大高校的藥劑學課程的實驗課絕大多數都安排驗證性試驗內容，即經典的劑型制備[10]。學生在學完相關章節的理論知識后，根據實驗教材上的實驗內容和方法，在教師的指導下進行實驗操作，得出實驗結果，進而驗證所學理論知識。雖然驗證性實驗能夠幫助學生進一步掌握、理解理論教學內容，但是卻不利于培養學生分析問題、解決問題和開拓創新思維的綜合能力。學生在做實驗時依賴性較強，缺乏自主創新，缺少主動思考，缺失和高速發展的藥物制劑行業的結合，以及缺少對實驗提出質疑的批判性思維[11]的能力。當學生在實際工作中被要求改良、調整制備某劑型的處方和制備工藝時，就會表現出無從下手、無所適從的狀態。顯然，這種缺乏自主性的教學方法不利于激發學生的學習興趣和動手能力的提高[12]。藥物制劑新理論的推出、新設備的革新及行業內部不斷提高的行業標準，對培養的學生提出了更高的要求，也為教師帶來了更大的挑戰。

2.2 實驗教學質量有待提高

正因為過度依賴教師指導，學生在實驗過程中往往缺乏自主思考，對實驗條件、操作方法、制劑工藝等因素以及怎樣論證等方面都是被動接受，導致在日后的工作中，只會“照貓畫虎”，缺乏分析、解決問題的綜合能力。此外，傳統的實驗教學模式單一，以填塞式的知識傳授和被動重復的實驗操作為主導，學生缺乏動手動腦解決問題的鍛煉過程[13]。因此，很多畢業實習用人單位反饋，進入畢業實習階段，學生的實際動手能力需要加強，學生的實驗操作能力有待提高[14]。這就迫使專業課程實驗教學需要加大改革力度，需要創新教學方式、方法來有效提升實驗教學質量[15]。

3 數智賦能下開展模型藥物藥劑學開放性實驗與傳統藥劑學實驗教學效果對比

依據新修訂的臨床藥學專業人才培養方案，臨床藥學專業藥劑學理論課時減少實驗課時增加。本文作者在2020級、2021級臨床藥學專業藥劑學實驗課中增加1次開放性（設計性）實驗作為實驗教學改革試點。總結初期教學改革效果，數智賦能下的開放性實驗教學體現出兩個層面的優勢。

3.1 教學效果提升明顯

開放性實驗教學在培養學生創新能力、自主學習能力和實踐能力，以及合作溝通能力方面得到了明顯加強。以2020、2021級兩屆學生開放性實驗方案內容分析為例（見表1），在兩屆學生開放性實驗教學模式改革中，通過學生具體實驗方案的分析可以看到，學生依據模型藥物的理化性質和藥理作用范圍，選擇的制備劑型幾乎包括了“藥劑學”理論課上所學的所有經典給藥載體，其中還不乏在經典劑型基礎上加入近幾年大規模使用的新劑型和新制備技術。比如，多層栓劑形式、緩釋片運用、氣霧劑給藥體系等等，學生們思想活躍，奇思妙想層出不窮。這也從另一方面解決了學生如何綜合運用理論課所學內容服務于實踐活動的問題。通過總結歸納各種劑型的優缺點，結合模型藥物的特殊性質，并根據目標疾病的治療效果進行綜合研判，學生能夠選擇并制備最適合的劑型產品。

學生的學習積極性在開放性實驗教學中明顯提高。本研究中開放性實驗分為三個環節：①準備環節。教師提前將學生以10～11人為單位分成小組，每個小組通過文獻查閱、市場調研總結現有模型藥物的給藥方式（劑型）的優勢和局限性，提出實驗方案。②匯報環節。每個小組依次匯報其實驗方案，授課教師和其他受邀專業課教師組成專家點評團，其余學生為“同行點評團”，對匯報內容提問或提出改進意見。經過 “集思廣益”“頭腦風暴”，每個小組的實驗實施方案得到進一步完善，為具體產品的制備做好充足的準備。③實驗實施環節。學生可按計劃自主利用實驗室實驗器材和設備，“生產”屬于每個小組的“產品”。以2020級開放性實驗為例，一小組制備處方設計時就提到了復方透皮給藥體系（軟膏劑），處方中用到了“辣椒酊”，而該酊劑不是一個可以直接購買的原料，需要自行制備。指導教師在方案匯報時留意到了這個問題，有意把這個問題留給學生自己解決。于是，學生們根據理論課中學習到的知識，液體制劑中酊劑的基本概念和制備過程，自行準備“辣椒酊”，在隨后的產品制備環節按制定好實驗方案完成了該軟膏劑的制備。學生在整個解決問題的過程中有效運用理論課知識解決實際生產的問題，很大程度上提高了理論課和實驗的結合度，大幅度提升了開放性實驗的趣味性和學生參與度。

3.2 數智賦能的開放性實驗教學能豐富教學資源，提高教學效率

數智賦能下的開放性實驗教學通過利用先進的技術手段，能夠提供更加個性化、高效和資源豐富的教學體驗。以作者所在教學單位為例，智慧教室、智能實驗教學設備的配備、藥學“GMP”仿真模擬軟硬件的加持使得原有“僵硬”的藥劑學實驗教學方式“花樣”層出不窮。不僅實驗教學效果得到提升，學生的理論課學習興趣和學習效果也得到改進，整個課程的教學效果得到大幅度提升。

3.2.1 智慧教室和智能實驗室的運用

智慧教室和智能實驗室可實現多間實驗室同步授課，并且在教師授課示范機位配備微距攝像鏡頭，能實時拍攝、直播教學和實驗操作演示的細節部分，實驗課變成了“直播課”。教師實驗課帶教，規范實驗操作的示范，制備過程細節的展示，包括產品的細微變化過程都能清晰地、動態地呈現給學生，相比依賴于語言表達、文字描述或是圖片展示的傳統實驗教學，利用數智化工具能把實驗實際操作過程更生動、更具象化地展現在學生眼前，對學生實驗的指導意義更為關鍵，從而有效提升實驗教學效果。

3.2.2 GMP仿真實驗室的運用

GMP仿真實驗室的建立，以及對GMP虛擬仿真藥品制備模擬軟件系統的更新迭代。學生可以根據實驗方案，首先在虛擬環境下開展產品的制備，發現問題，再反饋于實驗方案的制定，做到“有的放矢”，更有效地指導實驗實施階段的工作。以2021級開放性實驗模型藥物氣霧劑產品的制備方案為例，該組學生提出了制備黏膜給藥體系（氣霧劑），但是目前學校還不具備氣霧劑的生產制備條件，學生們在GMP仿真實驗軟件中模擬整個氣霧劑的制備流程，然后在實驗室制備好該目標產品氣霧劑所需的內容物，指導教師再聯系具備生產條件的制藥企業幫助學生完成最終產品的制備。在缺乏關鍵制造設備的情況下，學生模擬、體會了整個氣霧劑的生產過程，最后又得到了實際生產出來的產品。這體現了數智輔助現實生產，有效彌補了硬件設施的短板，提升了教學效果。這一加持讓學生的學習成就感得到充分體現，增加了學生學習過程的獲得感與滿足感。

當然，傳統型實驗教學模式也具有系統性強、標準化程度高、實驗安全性高、資源利用率高、設備簡單等獨有的優勢。本研究中認為開放性實驗是對傳統型實驗教學的一個有效補充。教師教學過程中可有效結合兩種教學模式，充分發揮兩者的優勢，利用傳統型實驗教學幫助學生打牢實驗技能基礎，再通過開放性實驗教學把碎片化的、零散的、抽象的基礎技能和知識串聯起來，實現實驗教學的目的。再者，加之數智化技術手段的利用，能夠提供更加個性化、形象化的教學體驗。通過合理整合數智技術和傳統教學方法，發揮各自的優勢，以實現最佳的教學預期和效果。

4 數智賦能開放性實驗教學改革的教學效果評價與反饋

臨床藥學專業“藥劑學”開放性（設計性）實驗經過2年的初步建設，收獲頗豐，對于“藥劑學”該門一流課程的建設起到促進作用。本研究在兩次開放性實驗結束后通過問卷星發放了匿名問卷，126名學生中有115人提交了有效問卷。結果顯示，有83人非常滿意（72. 17%），29人滿意（25. 22%），3人基本滿意（2. 61%），學生對開放性實驗的滿意度高。關于實驗方案的匯報、討論、組間質疑的安排，113名學生表示非常滿意（98. 26%）。由此可見，數字化技術推進開放性實驗教學這一實驗教學模式值得進一步拓展運用。

調查問卷還設置了開放式問題，目的在于獲得學生對于本實驗課程的建議。通過對問卷結果文本資料的整理和分析發現，兩個問題的答案對本實驗課程的改進有意義。

實驗分組人數調整。不少學生表示，目前的實驗小組人數（10～11人）偏多，建議4～5人較為合適。研究也表明，團隊合作人數應該根據任務的實際情況做出調整[16]。本研究團隊也將在后續的教學過程中，調整相應的教學安排，提高學生的參與度。

可供選擇的模型藥物數量調整。學生反饋目前只提供1個模型藥物供選擇，存在局限性，建議增加可選模型藥物數量。本研究中通過集體討論，達成共識：1個藥物模型在實驗方案制定的時候限制了學生的創新思維，也容易出現不同小組的設計方案“大同小異”，不利于發揮出學生主動探索的潛質。如果提供2～3個模型藥物供學生選擇，就能激發學生高創造力和廣闊的想象力，這樣才能真實地體現出開放性實驗的設計性強，自由度高的特點。

學生的反饋意見不僅能夠真實反映教學現狀、發現隱性問題、提升教學質量，還能增強師生互動、支持個性化教學、推動教育創新，并幫助制定科學的改革策略。有效利用反饋問卷調查結果，能夠使教學改革更加科學、全面和高效，最終提升整體教育水平和學生的學習體驗。

5 “藥劑學”開放性（設計性）實驗成果的孵化

開放性實驗現階段是作為“藥劑學”實驗課的一次實驗內容開展。但其發展與延伸不僅限于一次實驗課。學生們的實驗方案和實驗結果在后期經過再次的細化和加工，可以參加諸如大學生創新創業計劃大賽，大學生創新性實驗等一系列的學生科研、科創活動。目前，2020級有2組學生結合開放性實驗的實驗方案和實驗成果參加了學院的“大學生創新性實驗項目”，并獲獎；2021級有3組學生結合開放性實驗內容經過積極修改和完善，參加了校級“大學生創業計劃大賽”“大學生創新性實驗項目”和“5分鐘科研英語演講大賽”，并獲獎。開放性實驗成果的延伸拓展為學生的學習生涯提供動力，實驗成果的獲獎也為學生以后的評優、考研和就業提供了支持。

學生受益的同時，參與教學的教師也從中有所收獲。授課教師指導修改學生的實驗方案時，其設計思路對于教師個人或是科研小組的科研項目有很好的啟發和補充。結合目前實施的本科生導師制教學教育模式，學生項目完全能融合到教師科研項目中，為教師的科研發展提供創新力的支持，也對學生今后的學業發展及就業需求提供很大的幫助。數智賦能下的開放性實驗教學活動真正地做到了教學支撐科研，科研反哺教學，教學科研相輔相成，齊頭并進的良性循環。

6 結語

綜上所述，數智賦能下藥劑學開放性實驗教學一方面能提高實驗教學效能，串聯理論課和實驗課的知識點，促進學生“藥劑學”學習；另一方面能提升學生綜合素養，改善實驗課“千校一面”的窘境，助力學生能力得到更全面發展。教師、學生與智能技術“多模態，多維度”協同，推動課堂之間的數據積累、互通、處理和分析，為藥劑學實驗教學的高質量發展提供了堅強的發展動力，實現了培養具備創新創業素質的新時代藥學類專業人才既定培養目標。

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（編輯：陳新東 趙伊昕）