中藥炮制學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建及其實(shí)踐*

周蘇娟 孟 江 施 潔 涂泳秋

(廣東藥學(xué)院醫(yī)藥信息工程 (廣東藥學(xué)院中藥學(xué)院 (廣東藥學(xué)院醫(yī)藥信息工

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中藥炮制學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建及其實(shí)踐*

周蘇娟 孟 江 施 潔 涂泳秋

(廣東藥學(xué)院醫(yī)藥信息工程 (廣東藥學(xué)院中藥學(xué)院 (廣東藥學(xué)院醫(yī)藥信息工

學(xué)院 廣州 510006) 廣州 510006) 程學(xué)院 廣州 510006)

在傳統(tǒng)的中藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬實(shí)驗(yàn)室，介紹虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建以及基于該平臺(tái)的個(gè)性化教學(xué)實(shí)踐，指出該平臺(tái)能夠解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)受時(shí)間和地域限制的問(wèn)題，為學(xué)生和教師提供一個(gè)自主開(kāi)放的空間。

中藥炮制學(xué)；虛擬實(shí)驗(yàn)；個(gè)性化教學(xué)

1 引言

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速普及，虛擬實(shí)驗(yàn)作為一種新的實(shí)驗(yàn)類型越來(lái)越受到關(guān)注，成為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的一個(gè)重要組成部分。近幾年來(lái)各方面的關(guān)注和需求，使虛擬實(shí)驗(yàn)有了較快的發(fā)展并將擁有很好的前景。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了實(shí)驗(yàn)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的生動(dòng)逼真的場(chǎng)景、物體和人物，讓學(xué)生有身臨其境的沉浸感，享受到很好的交互性。中藥炮制學(xué)是研究中藥炮制理論、工藝、規(guī)格、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、歷史沿革及其發(fā)展方向的一門學(xué)科。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其教學(xué)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的重要途徑。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生僅按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)逐步操作，按部就班，沒(méi)有自己對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，效果不是很理想。另外由于學(xué)生較多、實(shí)驗(yàn)室資源緊缺、中藥原藥材價(jià)格高漲等因素[1]，很多實(shí)驗(yàn)課的大規(guī)模開(kāi)設(shè)非常困難。而通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[2]實(shí)現(xiàn)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，學(xué)生能夠像在真實(shí)的環(huán)境中一樣不限設(shè)備、不限時(shí)間、不限地點(diǎn)完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[3]，實(shí)驗(yàn)操作的靈活性增強(qiáng)。但是，由于不同的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、進(jìn)度、興趣等都不一樣，如何體現(xiàn)分層次教學(xué)并適應(yīng)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的要求[4]，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要課題。本文通過(guò)構(gòu)建中藥炮制學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)受時(shí)間和地域限制的問(wèn)題，為學(xué)生和教師提供了一個(gè)自主開(kāi)放的平臺(tái)。

2 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建

2.1 界面組成

虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并不需要準(zhǔn)備任何普通意義上的實(shí)驗(yàn)必備器材，因?yàn)槠脚_(tái)中已經(jīng)準(zhǔn)備了類似功能的元件對(duì)實(shí)驗(yàn)提供幫助，操作者只需要通過(guò)鼠標(biāo)對(duì)平臺(tái)中的設(shè)備元件進(jìn)行正確的操作，就能達(dá)到完成實(shí)驗(yàn)的目的。平臺(tái)使用Visual Studio.NET[5]作為前臺(tái)開(kāi)發(fā)工具，利用Flash Professional CS6[6]結(jié)合Action Script 3.0[7]編程控制動(dòng)畫(huà)中的對(duì)象、創(chuàng)建導(dǎo)航和交互元素，形象地模擬動(dòng)畫(huà)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)交互。平臺(tái)主界面按照傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的流程設(shè)計(jì)了如圖1所示4個(gè)主要按鈕：目的、內(nèi)容、操作及測(cè)試。各操作界面都有返回按鈕，能夠使操作者隨意跳轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按照中藥炮制學(xué)[8]課程分章和節(jié)歸類編排各知識(shí)點(diǎn)。主界面元件全部設(shè)定完成后，平臺(tái)開(kāi)始通過(guò)Main類運(yùn)行。各按鈕對(duì)象偵聽(tīng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件后生成各對(duì)應(yīng)元件實(shí)例。選擇“實(shí)驗(yàn)操作”進(jìn)入對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生可以自主選擇不同藥材進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)方法操作。實(shí)驗(yàn)操作是把設(shè)備一一做出元件，通過(guò)Main類調(diào)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的類后，在類中再調(diào)用這些做好的設(shè)備元件，加上偵聽(tīng)事件做成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)。

圖1 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)界面組成

2.2 示例

以“王不留行炒黃法實(shí)驗(yàn)”為例，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上的實(shí)驗(yàn)步驟是：取凈王不留行，稱重，置熱鍋內(nèi)，用中火加熱，不斷翻炒至大部分爆成白花，迅速出鍋放涼，稱重。成品性狀：本品炒后種皮炸裂，80%以上爆成白花，體輕質(zhì)脆。圖2是對(duì)應(yīng)該實(shí)驗(yàn)的部分仿真過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每個(gè)步驟都會(huì)有相應(yīng)的介紹，同時(shí)會(huì)在一些關(guān)鍵步驟有必要的操作提示，引導(dǎo)學(xué)生逐步順利完成實(shí)驗(yàn)的仿真操作。

圖2 王不留行炒黃法實(shí)驗(yàn)步驟

2.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

實(shí)驗(yàn)測(cè)試目前實(shí)現(xiàn)的主要是選擇題，測(cè)試者對(duì)題目中的選項(xiàng)進(jìn)行選擇，選擇后會(huì)對(duì)答案進(jìn)行判斷及提示。運(yùn)行效果，見(jiàn)圖3。由于習(xí)題元件的類中通過(guò)EnterFrame類進(jìn)行每時(shí)每刻偵聽(tīng)，當(dāng)操作者選擇答案時(shí)boolean類型的PlayerAnswer變量會(huì)變成true，EnterFrame類會(huì)馬上響應(yīng)并給出答案，同時(shí)會(huì)把PlayerAnswer變量再次改變回false，使操作者再次點(diǎn)擊選項(xiàng)時(shí)不會(huì)改變答案，只能進(jìn)行下一題的操作。

圖3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

3 基于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的個(gè)性化教學(xué)實(shí)踐

3.1 個(gè)性化教學(xué)的內(nèi)涵

個(gè)性化教學(xué)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向和認(rèn)知水平，調(diào)整與其相適應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容、進(jìn)度和難度，達(dá)到因材施教的目標(biāo)[9]。學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)存在一定差異，而完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可能需要很多知識(shí)基礎(chǔ)。通過(guò)在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中提供類似“百度百科”詞條擴(kuò)展閱讀功能的知識(shí)點(diǎn)提示，學(xué)習(xí)者就能根據(jù)自己的基礎(chǔ)在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)步驟前選擇相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。對(duì)于同一個(gè)中藥炮制實(shí)驗(yàn)，可能不同的學(xué)生會(huì)選擇不同的藥材進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中提供了多種藥材供學(xué)生進(jìn)行選擇操作。

3.2 個(gè)性化功能

虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)體現(xiàn)了完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行[10]。其中包括學(xué)生“選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”，然后通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、觀察實(shí)驗(yàn)操作視頻等方式進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)”，接著進(jìn)入“虛擬實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生可以通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤的操作，在該實(shí)驗(yàn)室中自由走動(dòng)、操作儀器和完成實(shí)驗(yàn)。操作過(guò)程中會(huì)有一些操作提示，指導(dǎo)學(xué)生逐步完成實(shí)驗(yàn)。最后還有一個(gè)“實(shí)驗(yàn)測(cè)試”環(huán)節(jié)，通過(guò)完成與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的一些測(cè)試題目，評(píng)判學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)的掌握程度。如果測(cè)試通過(guò)，可以推薦進(jìn)入下一步的實(shí)驗(yàn)；如果不通過(guò)，可以返回前面的環(huán)節(jié)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、虛擬實(shí)驗(yàn)等操作。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的個(gè)性化功能，見(jiàn)圖4。

圖4 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)個(gè)性化功能

3.3 實(shí)踐效果

廣東醫(yī)學(xué)院中藥炮制學(xué)課程同時(shí)在中山和大學(xué)城兩個(gè)校區(qū)開(kāi)設(shè)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在中藥學(xué)院11級(jí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行部分班級(jí)試點(diǎn)應(yīng)用。不同校區(qū)的學(xué)生在不受時(shí)間、地點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制下自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，收到了較好的實(shí)驗(yàn)效果。期末的實(shí)驗(yàn)教學(xué)反饋中，學(xué)生普遍反映經(jīng)過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)的自主學(xué)習(xí)，再聽(tīng)教師的示范講解印象會(huì)更加深刻也更容易理解。有了這些基礎(chǔ)再去進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作就會(huì)更加熟練和順利。

4 結(jié)語(yǔ)

培養(yǎng)應(yīng)用型人才是我國(guó)高等教育的重要職責(zé)，而實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)在應(yīng)用型人才的培養(yǎng)中發(fā)揮著重要的作用[11]。在傳統(tǒng)的中藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬實(shí)驗(yàn)室，是信息技術(shù)在傳統(tǒng)醫(yī)藥學(xué)中應(yīng)用的有效探索[12]。中藥炮制學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)除了實(shí)現(xiàn)基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能，使學(xué)生能夠不限時(shí)間、地點(diǎn)、自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，還能通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)、實(shí)驗(yàn)資源庫(kù)的個(gè)性化選擇以及個(gè)性化實(shí)驗(yàn)的推薦與指導(dǎo)，為學(xué)生營(yíng)造個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境并獲得相應(yīng)的學(xué)習(xí)反饋，從而提高學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

這個(gè)平臺(tái)可以為開(kāi)展個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供技術(shù)支撐，為教育信息技術(shù)的發(fā)展提供新的思路。

1 薛海萍.虛擬中藥炮制學(xué)實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)中醫(yī)藥現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育雜志，2012,10(22):60-61.

2 沈碧飛.利用虛擬化技術(shù)構(gòu)建醫(yī)院數(shù)據(jù)中心[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2014,35(1):22-25.

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Construction and Practice of "Science of Processing Chinese Materia Medica" Virtual Experiment Platform

ZHOUSu-juan，CollegeofMedicalInformationEngineering，GuangdongPharmaceuticalUniversity，Guangzhou510006，China；MENGJiang，SchoolofTraditionalChineseMedicine，GuangdongPharmaceuticalUniversity，Guangzhou510006，China;SHIJie，TUYong-qiu,

CollegeofMedicalInformationEngineering，GuangdongPharmaceuticalUniversity，Guangzhou510006，China

The paper introduces virtual experiment platform into traditional Chinese medicine experiment teaching, introduces the construction of virtual experiment platform as well as individualized teaching practice based on this platform. It points out that this platform could solve the limitations of time and region in traditional experiment,providing an independent and open space for students and teachers.

Science of processing Chinese materia medica;Virtual experiment;Individualized teaching

2015-01-22

周蘇娟，講師，碩士，發(fā)表論文10篇。

廣東教育教學(xué)成果獎(jiǎng)(高等教育)培育項(xiàng)目(校級(jí))“基于‘虛實(shí)’結(jié)合的《中藥炮制學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式”。

R-058

A 〔DOI〕10.3969/j.issn.1673-6036.2015.05.020