多媒体仿真在课程教学中的应用与探究

齐百双 黄智刚 刘丽

摘 要： 只有正确运用恰当的技术手段，才能做到在教学活动中以“学生为主体、教师为主导”，解决课堂和实践教学中存在的问题。本文从观念技术的角度探究多媒体虚拟仿真在《制药工艺学》课程教学中的应用，在课堂、实践等教学活动中真正实现与学生互动和教师言傳身教的主导作用，实现教育人性化。

关键词： 虚拟仿真 多媒体 教育技术 制药工艺学

素质教育是高等院校21世纪人才培养的方向。如何提高学生的综合素质，注重学生工程实践意识与能力的培养和锻炼，培养高素质的世纪人才是应用型本科大学教学体制改革的重要内容。我院制药工艺学的教学环节在整个生物制药类专业课程教学体系中具有重要的地位和作用，而且实践课程教学环节质量的高低，也直接影响学生创新思维和综合能力的培养质量高低。

利用计算机多媒体仿真技术的特性与功能，为学习者创新能力和信息能力的培养营造最理想的教学环境，而多媒体计算机仿真教学正是创造建构主义学习环境的理想认知工具。设计思想就是在建构主义学习理论指导下，创设一种可行的具有极强交互功能的仿真学习“情境”，建立具有良好的“协作学习”环境的多媒体仿真教学系统；并通过有效的教学策略激励认知主体即学习者，使他们在学习过程中更充分地发挥出自身的主动性、积极性与创造性，从而更有效地促进学习者对所学知识意义的主动建构，真正成为信息加工的主体。

《制药工艺学》是研究药物的工业生产过程共性规律及其应用，综合应用化学、生物技术、机械设备与工程单元操作等课程的专门知识，充分考虑药品的特殊性，针对生产条件、所需环境等具体要求，研究药物制造原理、工艺路线与过程优化、中试放大、生产技术与质量控制，在新药的产业化方面具有不可替代的作用。该课程覆盖面广，不仅具有坚实的基础理论，而且以典型产品的整个制造过程为例，力求适应现代制药企业对制药人才的知识、能力和素质要求，反映现代医药行业的发展方向，体现制药领域的技术发展前沿。

生物制药专业作为一门工程学科，以培养具有较强实践能力的过程工业技术人才为宗旨，加强基本技能训练，强化工程意识和实践能力。但是从当前学生进厂实习的实际情况来看，存在“只许看，不许动”的情况，制约了学生实践能力的培养。因此，模拟仿真教学是加强药科学生工程意识和实践能力的有效途径。

1.多媒体虚拟仿真在教学中的应用

计算机虚拟仿真教学的特点是真实、形象，可以直观、动态地把生产过程反映出来。学生置身于仿真环境之中，通过人机对话，教与学互动，能够及时获得反馈信息，主动调整自己的学习进度和速度，充分激发学生的学习兴趣和热情，学习效率明显提高。通过对传统实验教学方式和利用虚拟仿真教学效果的比较可以看出，虚拟仿真教学能使学生记住70%的内容，而传统的教师讲、学生听的教学模式，学生只能记忆约30%的内容。虚拟仿真教学不仅可强化教学强度，还能把学生从被动听讲和消极接受知识的状态中解放出来，增强教学效果，有效地实施程序化教学，为因材施教提供现代化实施手段。学生可以在没有教师的情况下自学；可以根据实际情况安排实验进度，并可反复进行实验，直到掌握知识为止。

以制药工艺流程中流体流动实验数据点分析为例，在教学中采用虚拟仿真再现工艺流程中真实的操作场景，促进学生个别化学习、自我学习。由于情景逼真，互动性好，虚拟地建立起与真实环境相近的学习场景，开发基于课堂的、具有自然语言理解与产生功能的“人—机”交互学习环境。由于，制药工艺流程中流体流动实验数据点分析的教学模拟课件系统中涉及多种典型的化工制药设备及反应流程，作用原理，流体力学，等等，各物料状态间相互作用的操作过程。并且充分采用多种软件结合多媒体支持的动画、文字、视频、图像等方式表达。最大限度地发挥化工制药仿真系统的重用性、可扩展性及可视化等特点。逼真地重现化工设备中的操作现象和化工机械的大致结构。符合学校专业教学的需求条件。并具有通俗易懂、操作简便、言简意赅的教学特点。更具有教学资源共享，作为课件辅助学生自学内容的优点。

从观念技术的角度探究多媒体虚拟仿真在《制药工艺学》教学中的应用，在课堂教学中，运用恰当的多媒体技术、模态技术、计算机编程手段等，再现单个设备操作、数据测试、流程运行、练习测试等，实现仿真互动，发挥教师主导作用，教师现场的言传身教逼真，实现教育人性化的活动，再现与真实环境相近的学习场景，符合教育技术理论逻辑起点教与学的属性。

用多媒体模拟仿真将历来用图解形式表示出的化学生产过程各个因素转化成具有形象、生动、可操作性等特点的动态模拟课件，并通过丰富的多媒体演示功能将物料流量等元素动态化。既方便了教师完成教学任务，又帮助了学生对课堂内容的理解和学习，达到快速掌握课程内容的目的。

2.结合我校实践探讨多媒体模拟仿真课堂教学的管理模式

我们学校拥有13个校区，分布在北京的6个城区，全日制在校生近3万人，由于校区距离较远，不少老师要长年往返于各校区上课，虽然教师身临现场授课，但运作成本较高。为适应新形势的要求，如何扬长避短，充分发挥网络辅助教学的作用，是我们应该不断思考的问题。我们将依托北京联合大学网络教学平台开展多媒体模拟仿真教学改革，将课堂教学的优势与多媒体网络学习的优势较好地结合。探索一条采用这种混合型教学模式的路径，从而提高教学效率和教学质量，促进学生个性化自主学习、协作学习。

2.1模拟仿真教学

通过在《制药工艺学》中应用仿真模拟课件，收到了很好的教学效果，笔者认为可以借鉴这种教学模式把软件仿真应用到相关课程的教学当中。在工程类课程的教学中适当应用软件仿真，会对整个课程教学起到积极作用，也能解决工程设备太少、学生太多的矛盾，因而能够在我校的大部分院校得到应用。

虚拟仿真教学是一种现代化的教学手段，可以拓展学生的创新思维，激励学生动手操作，从而弥补传统教学手段的不足之处，具有传统教学手段无法比拟的优点。虚拟仿真教学的开发和应用，极大地提高了专业课堂教学和实验教学的质量、效率和效益，能够更好地符合有效教学规律，稳步提高教学质量。

2.2模拟仿真实验

我校在实践课教学中要积极引入或开发虚拟仿真实验，提升工程类专业实践课程教学的有效性。教师应提高自身计算机技能操作水平，尽可能自己动手制作虚拟仿真实验，不断完善虚拟仿真实验系统，提高教学过程的灵活性。总之，虚拟仿真技术是一种行之有效的现代教学手段，值得推广应用。

2.3网络学堂

未来的新型多媒体教学将是多媒体技术、计算机技术、网络通信技术、自动控制技术、传感技术、光技术、人工智能和虚拟仿真技术等的有机结合，能够全面整合网络各种“资源”而形成先进的网络多媒体教学平台。在这一教学平台上，多媒体教室不再是孤立的，它已融入到校园网教学系统中，并以校园网资源为“背景”营造出一个富有时代特色的现代化教学环境：即集教学、管理、学习为一体的“网络学堂”。多媒体课室是现代教学环境建设的重要组成部分，是教育技术信息传递的展示平台，是教师了解、联系、应用教育技术的桥梁。既然新型多媒体教学、特别是网络学堂教学如此重要，一般的管理就远不能适应现代化的课堂教学应用。

网络学堂为师生提供一个功能丰富、操作便捷的网络教学平台；网络学堂主页是网络教学的展示窗口。任课教师只要登录“网络学堂”，就可以在网上发布课程公告、上传电子教案、布置作业、开通网上答疑及讨论；同样，学生只要登录系统后，就可以在网上瀏览电子教案、提交作业、参与课程讨论等。联大网络教学从2008年9月投入使用Blackboard平台，该网络教学平台提供了很多新颖的教学策略功能，有力地推动了教学工作，不仅能够促进师生加强课外交流，深化课堂教学，而且成为不断积累优质课程资源的平台。今后将成为发布北京联合大学优质的开放教育资源的平台。如何将多媒体模拟仿真教学应用到网络学堂中是我们进一步探究的课题。

3.结语

网络教学，资源共享虚拟仿真实验结合现代通信技术，可以轻松地实现实验网络化教育，学生可以不受时间和地点的限制完成虚拟仿真实验、上传实验报告、与教师交流等。同一个实验可以在不同的地方完成，还可以实现跨单位、跨地区乃至全国范围内的教学协作，充分实现资源的共享利用。

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本文系北京联合大学教育教学研究与改革项目“‘项目导学教学模式在《Access数据库应用》课程教学中的应用”中子课题“北京联合大学大学生科技创新项目”阶段研究成果。