藥學類學生實驗教學新方法探索

談弋

[摘 要] 實驗教學是藥學類人才培養(yǎng)的重要組成部分，涉及生物、藥學和醫(yī)學等多學科和方向的內容，目前所開設的實驗課程一般都在各分支學科的實驗室里進行，且內容相對來說較為獨立和片段性，同時由于實驗周期、安全性、實驗條件、實驗場地等現(xiàn)實條件限制，不能開設展示藥物生產整個流程的實驗，從而造成藥學實驗教學的局限性。探索實驗教學新方法，提高實驗教學效果和質量意義重大。采用虛實結合、能實不虛等教學方法并用于實踐，取得了一些教學經驗。

[關鍵詞] 藥學;實驗教學;新方法

[基金項目] 2020年度武漢大學醫(yī)學部教學研究項目“‘整體發(fā)力，協(xié)同推進’視角下構建‘教—管—學’一體化育人模式的路徑探索”（2020072）

[作者簡介] 談 弋（1970—），男，湖北武漢人，碩士，武漢大學藥學院教學與科研管理辦公室主任，主要從事教學管理研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）51-0142-04? ? [收稿日期] 2021-05-15

藥學是一門綜合性、實驗性學科，其相關的實驗教學是藥學專業(yè)人才培養(yǎng)的重要組成部分?，F(xiàn)階段藥學本科專業(yè)實驗涉及藥物化學、生物制藥及藥物制劑等方面，目前所開設的實驗課程一般都在各分支學科的實驗室里進行，且內容相對來說較為獨立和片段性，同時由于實驗周期、安全性、實驗條件、實驗場地等現(xiàn)實條件限制，全面展示藥物生產整個流程的實驗課程是不可能的，從而造成藥學實驗教學的局限性。

實驗教學是藥學教學實驗的重要環(huán)節(jié)，是學生進入專業(yè)學習和科研訓練前的一門重要課程，掌握實驗的基本操作技能及實驗方法，對學生養(yǎng)成良好的科研基礎技能特別重要，是學生必須熟練掌握的基本功。通過實驗培養(yǎng)學生獨立思考、獨立解決問題的能力，為后續(xù)學習及科研打下良好的基礎。

傳統(tǒng)的實驗教學方法在教學實施和學習效果方面均有待提高。首先，在教學實施方面，受實驗室條件、經濟因素等限制，一些危險性、操作煩瑣、耗能耗時等實驗無法在教學實驗室中完整地呈現(xiàn)出來，因此無法開設。其次，教師需要進行課前測試、批改、評分、記錄操作情況、批改報告、總結成績等工作流程，耗費了大量精力，影響了實驗教學的質量。在學習效果方面，實驗室條件限制了高難度實驗的開設，實驗過程的復雜性、現(xiàn)象的隱蔽性及操作的危險性等，都直接影響了學生對實驗數(shù)據的獲取和對實驗結果的認知及探索;學生也需要在固定的時間到實驗室中完成全部的實驗內容，受時間和場地影響較大，導致課堂實踐操作不規(guī)范，實驗效果不理想[1]。

我們在實踐中不斷探索“基礎型實驗教學—綜合型實驗教學—虛擬仿真實驗教學—研究探索型實驗教學”的多層次相互銜接的實驗教學體系，其中包括“虛”的部分（虛擬仿真實驗教學）和“實”的部分。在實踐中采用虛實結合、能實不虛的教學方式，以及基礎實驗、綜合性實驗、設計性實驗、研究性實驗和學生競賽等。

一、實驗教學課程體系、培養(yǎng)方案及質量標準建設

1.優(yōu)化課程體系。聽取授課教師、課程督導的意見和建議，調查了解兄弟單位的優(yōu)秀培養(yǎng)方案和成功經驗，與學生代表座談交流，并在此基礎上修訂培養(yǎng)方案，制定本專業(yè)教學質量標準。

2.加強實驗課程建設。開設公共基礎實驗課程，包括無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、生物化學實驗、物理化學實驗、微生物與免疫學實驗、細胞生物學實驗、儀器分析實驗等;專業(yè)基礎實驗課程，包括藥物化學實驗、藥理學實驗、藥劑學實驗、藥物分析實驗等。此外，還有設計性實驗和創(chuàng)新性實驗等，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維能力。

3.加強基層教學組織建設，完善課程組制度。制定了本科教學課程組制度實施辦法，由教授牽頭，成立多個課程組，課程組包括理論課，以及與其相關的實驗課，實行集體備課，相互交流與指導[2]。

4.加強核心主干課程教材建設。本專業(yè)教師積極參與多本教材的編寫工作，多部教材在本科教學中的使用效果良好。

5.在教師中倡導“以科研反哺教學，培育創(chuàng)新人才”的教育理念，推進科研與教學的有機結合和協(xié)同育人，不斷用科研成果豐富教學內容。例如，“微生物學”等課程安排了2學時來介紹本課題組的研究進展;“藥理學實驗”設計性實驗項目的選題均來源于該課題組的科研項目。

6.加強新媒體新方法的教學研究與探索?，F(xiàn)階段藥學本科專業(yè)實驗涉及藥物化學、生物制藥及藥物制劑等多個方面，然而目前所開設的實驗課程多在各分支學科的實驗室里進行，且為獨立和片段性內容。同時，由于實驗周期、安全性、實驗條件、實驗場地等的限制，全面展示藥物生產整個流程的實驗課程不能開設，從而導致藥學實驗教學的局限性。采用虛擬仿真技術，以仿真操作和現(xiàn)場重現(xiàn)的方法全面展示藥物從來源到產品的全部過程，解決了目前現(xiàn)實實驗中存在的主要問題，提高了教學效果。

二、實習、實訓基地及實踐教學新模式建設

1.建立“基礎型實驗—綜合型實驗—研究探索型實驗—課外實踐型實驗”四個層次相互銜接的實驗教學體系，繼續(xù)推進研究探索型實驗的開設，加強課外實踐型實驗教學建設。（1）推進在實踐教學環(huán)節(jié)進行人才培養(yǎng)模式的改革，以倡導啟發(fā)式教學和研究性學習為核心，繼續(xù)推進研究探索型實驗的開設。（2）開設“設計性實驗”課程，計1個學分。要求學生在第五或第六學期根據自己的興趣，選擇一名教授或副教授作為指導教師（一般以教授為主），在教師的指導下進行設計性實驗，并對指導教師給予一定的經費補助。充分利用教授實驗室的先進設備培養(yǎng)學生的實驗技能及科研能力，解決了實驗課中開設設計性實驗的各組人數(shù)過多、學生水平參差不齊導致的實驗效果不好等問題。

2.加強教學實踐環(huán)節(jié)。建立穩(wěn)固的教學實習基地是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)能力、提高畢業(yè)生社會就業(yè)競爭力的重要手段。實習基地建設須緊扣我國行業(yè)需求，加強橫向聯(lián)合，建設校內外實習基地，通過和科研院所、企業(yè)協(xié)作建設多種形式的教學實習實踐基地，并使之成為溝通學校、學生、社會、企業(yè)的橋梁。

3.加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。鼓勵和引導本科生較早進入教師的科研實驗室開展業(yè)余科研活動，將科研平臺轉化為學生的實踐創(chuàng)新平臺，引導學生自主設計和開展創(chuàng)新性實驗項目，促進學生自主創(chuàng)新興趣和能力的培養(yǎng)。

4.積極選派學生參加國內外相關學科的以大學生實驗為主的學習和技能競賽，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、科研素質和國際視野。

5.加大硬件投入，改善實驗教學條件。更新老舊的實驗儀器，如添置液相色譜—質譜聯(lián)用儀（LC-MS）、毛細管電泳儀及紅外分光光譜儀器等大型設備，從硬件和環(huán)境上保證實驗教學的效果。

三、采用虛擬仿真技術，提高實驗教學效果

實驗教學是藥學專業(yè)培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。開設綜合性實驗是培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力與了解新藥創(chuàng)制全過程的重要手段。開設的綜合性虛擬仿真實驗旨在改變過去從專業(yè)課出發(fā)的實驗設計理念，轉而以真實的藥物生產實踐為核心，將分散的生物制藥、藥物化學合成、藥物制劑及藥物分析等實驗教學中的關鍵知識點融合在一起，讓學生系統(tǒng)、深入地了解藥品生產的全部流程，強化相關知識及熟悉實踐操作，著力提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力和綜合素質。

我們設計了廣譜性抗腫瘤藥制備工藝的全過程，涉及生物制藥、化學制藥、藥物分析、藥物制劑等多個學科的知識，但全部制備流程需要較長的時間及要求嚴格的車間和設備，在有限的教學時間和條件下難以實現(xiàn)，而常規(guī)的參觀實習無法讓學生深入了解藥品生產的整個流程?；诖耍瑢Χ嚅T實驗課程內容進行整合，幫助學生從整體角度理解藥品生產中涉及的各科專業(yè)知識，為未來的實際工作和深入學習打下良好的基礎。本實驗以期達到以下目的：（1）系統(tǒng)整合發(fā)酵工藝、藥物合成、藥物制劑等藥物生產流程，幫助學生全面理解藥品生產中各環(huán)節(jié)所涉及的知識點;（2）采用虛擬仿真技術，突破現(xiàn)有教學實驗條件的限制，提高教學效率;（3）通過虛擬實驗操作，熟悉發(fā)酵工藝、原料藥物的半合成、注射液制備等相關設備的操作方法，具備初步解決生產中實際問題的能力。

實驗通過軟件3D場景漫游和模擬操作，系統(tǒng)、完整地呈現(xiàn)了整個藥品生產的主要環(huán)節(jié)，使學生較好地掌握微生物分批式發(fā)酵制備藥物中間體的原理和過程控制、化學半合成原理和方法、產物的檢測和鑒定方法，以及注射液制備的工藝。從發(fā)酵工藝、化學制藥、藥物分析、制劑制備等多個角度展示了從原料藥到制劑的全貌，克服了傳統(tǒng)教學實驗操作周期長、操作零散的局限性，讓學生在整體上把握藥學專業(yè)各實驗課的內在聯(lián)系，彌補傳統(tǒng)實驗教學在生產教學和實習實訓等方面的不足。

盡管虛擬仿真實驗具有可重復、可隨時、可隨地、交互性好及趣味性高等優(yōu)點，但仍然不能代替實體實驗，應處于相對輔助的地位。要堅持“虛實結合、能實不虛”的總體原則，在開展虛擬仿真實驗的過程中，圍繞實體藥物研究、開發(fā)和應用的實踐過程，堅持“以實為本”，注重對實體實驗知識的傳授、實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

四、實驗教學質量保障體系建設

1.完善教學質量保障體系。參照執(zhí)行國家專業(yè)教學質量標準、質量保障體系，設置教學系、教研室、課程組、教學團隊、研究所、實驗中心、教學指導委員會、督導組等多重教學或與教學相關的組織。

2.加強質量監(jiān)控，注重過程管理。重視教學督導組建設，充分發(fā)揮教學督導的作用。教學督導組注重加強指導課堂教學質量和效果，加強考試巡視和監(jiān)督，檢查畢業(yè)論文質量和水平;學院領導班子和教學指導委員會成員不定期聽課并提出指導性意見和建議;積極組織學生開展網上評教，參評率較高;及時收集并反饋學生對教學的意見和建議。

3.不斷完善現(xiàn)有的實驗教學課程，申請學校修購計劃，改善實驗室條件。每學期都召開實驗課教學教師座談會，交流教學經驗，提高教學質量。

五、解決的教學問題和取得的效果

充分發(fā)揮專業(yè)特點和學科優(yōu)勢，更新人才培養(yǎng)理念，積極建設虛實結合的實驗教學體系，提高實踐創(chuàng)新能力，以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標。通過實施理論和實踐結合、虛和實結合的實驗教學體系，學生能夠將以前所學的藥學相關理論知識和實驗有機結合，從而提高學生分析問題和解決問題的能力。

實驗軟件中還包含考核模塊，在線考查并記錄學生對實驗操作和相關知識點的掌握程度。實驗軟件采用網絡管理，學生可以在線自主學習，教師可直接讀取學生虛擬仿真實驗的自動評分成績。此外，該軟件設計為進一步擴展其他相關知識板塊預留了空間，例如可以進一步增加藥物化學半合成及分析鑒定部分的虛擬仿真實驗。本實驗后期將根據學生和教師的反饋不斷改進和完善，以發(fā)揮虛擬仿真實驗對培養(yǎng)藥學人才的作用。

這種“線上+線下+虛擬仿真”的混合式多元化實驗教學模式順應時代發(fā)展潮流，充分利用互聯(lián)網資源，豐富了教學內容與形式，激發(fā)了學生對實驗課程的學習興趣和熱情，開闊了學生的視野，培養(yǎng)了學生自主學習和探索的能力，大大提高了人才培養(yǎng)質量，解放了教師的雙手，降低了實驗教學成本，充分共享優(yōu)質資源，使實驗課更生動、更有趣、更豐富，教學效果顯著提升，得到了教師和學生的一致好評。

改革教學方法與手段，建立“以學生為主體”的教學體系，提升學生創(chuàng)新實驗能力。在理論課程中引入探究式、研討式和開放式教學模式，強調突出學生的主體地位，教學不再是傳統(tǒng)的“填鴨式”，而是在課堂上充分調動學生的主動性和積極性，學生可以提出自己的想法，然后展示給其他同學及教師，進行熱烈討論后提出建議，從而達到深刻理解理論知識、提高科研素養(yǎng)的目的。

加強實踐教學課程建設，建立新的實驗教學管理機制和成績評定方式，滿足學生個性化學習發(fā)展的要求。增開“設計性實驗”課程，旨在提高學生的實驗技能，強化基礎實驗技能的培訓。

六、實驗教學創(chuàng)新點

圍繞國家“創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略”的目標要求，以提高藥學類本科生科學實驗能力培養(yǎng)為切入點，構建了虛實結合的實驗教學體系和人才培養(yǎng)新模式。

1.培養(yǎng)體系創(chuàng)新。建立了“開放式教學、校企融合、國內外聯(lián)合”的實踐教學體系。積極調動了學生的學習主動性，培養(yǎng)了學生的科研興趣，提升了學生的自主創(chuàng)新能力，建立了實踐創(chuàng)新型的人才培養(yǎng)體系，為創(chuàng)新型、復合型人才培養(yǎng)提供了有力支撐。

2.培養(yǎng)模式創(chuàng)新。全面推行了以提升學生創(chuàng)新能力為目標、以促進學生自主學習為核心的實驗教學模式，從實驗技能的訓練向既注重實驗技能，又注重科學研究方法、科學素養(yǎng)等綜合素質的培養(yǎng)轉變。推行了注重過程考核的新的成績評價方式，新的評價機制一改以往僅僅以實驗報告作為主要評分標準的模式，而是強調考查學生的實踐動手能力和分析解決問題的能力。

3.管理機制創(chuàng)新。創(chuàng)建了以學生為主體，適應學生個性化發(fā)展需求的新型教學管理體制。在學校的系統(tǒng)人才培養(yǎng)框架下，我們出臺了一系列配套管理辦法，如《藥學類本科生專業(yè)分流實施辦法》《藥學院本科教學課程組制度實施辦法》《藥學院教學改革與發(fā)展研究項目管理辦法》《藥學院開設本科生設計性實驗實施辦法》《武漢大學藥學專業(yè)教學質量標準》等，消除了對學生自主發(fā)展的制度束縛，給予人才培養(yǎng)更多的靈活度與自由度，全面激發(fā)了學生的創(chuàng)新潛能。

4.情景模擬教學。學生通過在虛擬實驗室和制劑車間漫游操作，了解藥物生產的整體工藝，通過情景式教學讓學生直觀體驗，提高學習興趣。教師在課堂上進行原理及控制要點的講解，并通過在線考核，評價學習效果。避免接觸實際操作中的大型機械設備和有毒化學物質，學生在虛擬實驗環(huán)境中鍛煉了動手操作能力，降低了在實際操作時的安全隱患。

5.項目式教學。整合了藥品制備各主要環(huán)節(jié)的內容，克服了傳統(tǒng)教學實習操作周期長、操作零散的局限性，使學生對藥品研發(fā)生產的全過程有了系統(tǒng)的了解。有效充實課程的實驗教學，突破了傳統(tǒng)實驗教學因生產技術和教學場地等局限，解決了學生在實習實訓時遇到的困難和問題，提高了學生的實踐能力。

總之，高等學校藥學類實驗教學能夠培養(yǎng)本專業(yè)學生的實踐能力、科學和研究的基本能力、分析問題和解決問題的能力，能夠開發(fā)和啟迪學生的創(chuàng)新思維，這是提高學生綜合素質的重要環(huán)節(jié)，是高等教育教學過程中非常關鍵的組成部分。我們已經進行了一些實驗教學新方法的探索，但在實踐工作中仍存一些需要解決的問題，如虛擬仿真實驗在教學環(huán)節(jié)中的應用，從設計和目標導向上來說是非常好的，但是由于經驗和技術有限，只能是各高校及高校內各單位獨立開發(fā)，從最終成效上來看，開發(fā)出來的課程很多，但水平參差不齊，效果也仿得不“真”，與實驗設計的初衷還是有一定的差距。建議由更高層面的管理部門統(tǒng)籌安排，由有實力的大型網絡和計算機開發(fā)公司參與設計與制作，基層教學單位提供文本教案，各方面努力推進和加強合作，以期實現(xiàn)真正意義上的虛擬仿真[3]。

參考文獻

[1]李明杰.高校實驗教學現(xiàn)存問題分析與新授課方案的探索[J].科教導刊（中旬刊），2019（26）：129-130.

[2]艾志錄，李強，張平安.探討高校實驗教學的改革與創(chuàng)新[J].高教論壇，2005（5）：65-67.

[3]徐婷婷，王達，邸東華，等.構建藥學專業(yè)虛擬仿真實驗教學體系的研究[J].科學咨詢（科技·管理），2021（4）：175-176.

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