虛擬實驗教學在生物藥劑學與藥物動力學教學中的應用

唐富山，原凌燕，劉愛東，潘 虹，孔 晶

（遵義醫(yī)學院，貴州 遵義 563099）

虛擬實驗教學在生物藥劑學與藥物動力學教學中的應用

唐富山，原凌燕，劉愛東，潘 虹，孔 晶

（遵義醫(yī)學院，貴州 遵義 563099）

結合生物藥劑學與藥物動力學課程教學特點和學校教學實際，探討在該教學中開展虛擬實驗教學的必要性、可行性和途徑，以豐富課程教學模式，提高教學效果。

生物藥劑學與藥物動力學；虛擬實驗教學；教學改革

虛擬實驗教學是利用計算機創(chuàng)建一個實驗操作環(huán)境，通過虛擬實驗儀器或設備開展實驗，達到與真實實驗一致的教學目的和要求[1]。與傳統實驗室相比，虛擬實驗室具有資源共享性、交互性、開放性、先進性、安全性等特點，是未來理論教學的有益補充和實驗室建設的主要發(fā)展方向。

生物藥劑學與藥物動力學是研究藥物體內過程及動態(tài)變化規(guī)律的學科，2000年我國開始獨立設置該課程，之后教學內容不斷擴展，是近年來迅速發(fā)展的藥學分支交叉學科，也是藥學與藥學類專業(yè)的重要課程，對指導臨床合理用藥、新藥研究開發(fā)、藥物制劑的體內質量控制與劑型設計等都具有非常重要的意義[2]。作為實踐性很強的學科，生物藥劑學與藥物動力學在藥學人才培養(yǎng)方案中占據重要地位。但由于該課程涉及多個學科，如生理學、生物化學、藥理學、藥劑學、藥物化學、分析化學及數學等，尤其是大量高等數學方法的應用，使得教師講授和學生學習均難度較大，有必要引入一些輔助方法幫助教學。另外，該課程實驗教學相對于其他學科難度較大，需要不斷充實和完善實驗教學內容和方式。

國內外對生物藥劑學與藥物動力學課程實踐教學都很重視。北美藥學院系非常注重調整和改革生物藥劑學與藥物動力學教學內容，除了強調基本原理與概念外，更注重實踐教學，更多的臨床實例被應用在教學中；同時又密切聯系相關學科前沿內容，及時增加和調整教學內容[3]。我國有學者[4]認為，生物藥劑學與藥物動力學教學應注重實踐，學以致用，加強理論教學與實踐的結合，除了開設常規(guī)實驗來強化課本知識、培養(yǎng)動手能力外，還應安排學生到臨床藥學科室進行相應的實習。然而目前我國臨床藥學科室所能提供的教學資源還很有限。虛擬實驗室為各種虛擬實驗課程提供了全新的教學環(huán)境，學生通過點擊具體實驗，可直觀了解該實驗的內容、過程及相關專業(yè)基礎知識，能身臨其境地觀察實驗現象，形成感性認識，幫助其更好地理解所學知識，提高教學效果[5]。有關生物藥劑學與藥物動力學課程開展虛擬實驗教學，國內目前尚未見文獻報道。本文擬提出有關思路并簡單介紹我校的做法，以期拋磚引玉，促進生物藥劑學與藥物動力學虛擬實驗教學的深入開展。

1 虛擬實驗教學的理論和實踐意義

1.1 符合實驗教學的3R原則

3R原則即減少（Reduction）、替代（Repladcenment）、優(yōu)化（Refinement）。將虛擬教學引入傳統生物藥劑學與藥物動力學教學中，使學生不受實驗場地和時間限制，并且不會有儀器損壞和藥物安全等問題發(fā)生，更有利于培養(yǎng)學生操作能力、設計能力和創(chuàng)新意識，學生更易獲得相關知識、科學指導和及時反饋。虛擬實驗室對解決該課程實驗難度較大、資源有限的難題提供了新思路。

1.2 建立新教學模式，促進教學多元化

日新月異的計算機及網絡科技對傳統教學手段提出了巨大挑戰(zhàn)。利用計算機虛擬仿真技術，對教學環(huán)境、教學內容進行仿真模擬，以三維視角、多元化手段生動地將課程內容展示給學生，引起其探究興趣，讓專業(yè)學習建立在高度自愿基礎上，充分培養(yǎng)學生綜合能力。建立基于計算機和網絡的新教學模式，能促進藥學專業(yè)教學多元化。

1.3 虛擬教學與傳統教學有機結合，提高實驗教學效果

虛擬實驗室為學生創(chuàng)造了體驗性學習環(huán)境，學生通過簡單培訓即可熟悉虛擬實驗室操作，并對實驗項目迅速形成理論及感性認識，這樣，教師就有更多的時間和精力輔導學生解決深層次、個性化的問題，避免了傳統實驗操作中的低級錯誤和普遍性問題，可以減輕教師工作負擔，節(jié)省儀器和試劑資源。

1.4 虛擬教學模式有利于開發(fā)高校潛能

虛擬教學使理論教學不再局限于有形的教室，實驗教學不再局限于嚴格的實驗設備，教學的空間和時間得到了無形擴展。虛擬實驗室為學生提供了可移動的電子教學場所，從而豐富了教學環(huán)境，增強了教學承載能力，適應當前我國高校擴招的需求[6]。

2 我校開展虛擬實驗教學的做法及體會

2.1 開展虛擬實驗教學的動因

2.1.1 實驗教學需要改進和充實 我校藥物制劑與藥學專業(yè)生物藥劑學與藥物動力學真實實驗，目前只開設了一個片劑溶出度和一個藥動學綜合實驗。教學中學生分成若干小組進行實驗，動手機會有限，部分學生由于客觀條件限制和缺乏主觀進取精神，在實驗中多處于觀望狀態(tài)，尤其藥動學實驗操作環(huán)節(jié)復雜，影響實驗結果的因素較多，學生操作問題較多，實驗效果有待提高。一方面要引入新的實驗內容，一方面需要借助其他方式改進和充實實驗教學。

2.1.2 理論教學需要加強和補充 由于生物藥劑學與藥物動力學部分內容涉及了大量的數學模型和復雜公式推導，教學內容相對抽象，學生對該部分理論知識的掌握較差，考試成績偏低，實驗報告也反映出這一問題，理論教學急需加強和補充。而且，隨著我校新設臨床藥學專業(yè)，學生開始生物藥劑學與藥物動力學課程的學習，對理論教學的要求還會逐步提高。

2.2 開展虛擬實驗教學的基礎

我校整合機能學虛擬實驗、診斷學虛擬實驗、護理學心肺復蘇游戲等教學資源，在學校原有基礎與臨床虛擬仿真實驗教學中心基礎上，建成了涵蓋基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學、護理學、藥學、虛擬PBL教學等多學科虛擬仿真實驗的醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心，并于2015年1月正式獲批為國家級醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心。我校機能學實驗室成立于1998年，并于2010年開始虛擬實驗教學，其虛擬實驗包括生理學、病理生理學、藥理學重點實驗，其中藥理學部分又含有藥物代謝動力學實驗，其內容與生物藥劑學和藥物動力學相關部分大致相符，而且藥理實驗教學到目前為止未開設該部分虛擬教學。

2.3 討論

2.3.1 目前做法 直接采用我校機能學實驗室現有VBL-100醫(yī)學機能虛擬實驗室中的藥物代謝動力學實驗內容，在生物藥劑學與藥物動力學理論與實驗教學中穿插引入虛擬實驗。經對現有內容梳理和集體備課討論，挑選以下內容開展虛擬實驗教學：藥物半衰期特性曲線、給藥劑量對藥物血濃度的影響、給藥途徑對藥物血濃度的影響、藥物的體內分布、肝腎功能狀態(tài)對藥物血濃度的影響、多次給藥對藥物血濃度的影響。為保證教學效果，特別制作了以理論歸納和啟發(fā)性問題為主的PPT教學課件。

2.3.2 教學效果評價 針對虛擬實驗教學學生滿意度進行問卷調查，結果表明，持歡迎態(tài)度的學生占90%，認為該教學有利于課程內容理解的占76%，100%的學生認為該教學輔以針對性的PPT課件是教學的最佳方式；開展虛擬實驗教學后，學生實驗成績和理論考試成績與以往年級相比，均有不同幅度的提高。尤其是反映學生理論掌握和科學實驗綜合能力的實驗報告討論部分，以及理論考試論述題和計算題成績提高較明顯。

2.3.3 存在問題 目前，虛擬實驗教學由于借助原有設計的虛擬軟件，與生物藥劑學與藥物動力學課程在某些名詞稱謂、內容深度和分析問題角度等方面不完全匹配，內容也不夠完善，尤其缺乏藥動學公式的推導和應用。另外，軟件設計的直觀性、美觀性都有待改進。

2.3.4 展望 虛擬實驗教學在生物藥劑學與藥物動力學教學中的開發(fā)應用，能有效充實課程實驗教學，改進理論教學，為解決當前理論和實驗教學中存在問題提供了新思路，在一定程度上能節(jié)省教學成本、豐富教學手段、改進教學效果，值得在專業(yè)教學中大力推廣。下一步，相關專業(yè)教師應積極與相關軟件開發(fā)工作者合作，開發(fā)適用于本科和研究生教學、專門針對生物藥劑學與藥物動力學課程特點的虛擬教學軟件，切實提高生物藥劑學與藥物動力學實驗教學效果。

[1]王強，趙瑞，張翼，等.西部民族醫(yī)學院校虛擬實驗教學研究與對策分析[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2014，32（19）:89-90.

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

[3]李安良，吳艷芬.應用生物藥劑學與藥物動力學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

[4]劉德勝，代現平，陳向明，等.生物藥劑學與藥物動力學教學改革與實踐[J].山西醫(yī)科大學學報：基礎醫(yī)學教育版，2010，12（7）:700-702.

[5]張偉，張雁容.對醫(yī)學院校構建虛擬實驗室的思考[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2010，28（19）:99-101.

[6]劉恩娜.淺談虛擬資源在實驗教學中的應用[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2013，31（24）:53-54.

G434

A

1671-1246（2015）15-0041-02

注：本文系貴州省藥學實驗教學中心教學改革項目（YXSJG2013-01）