中药炮制学虚拟实验平台构建及其实践*

周苏娟 孟 江 施 洁 涂泳秋

(广东药学院医药信息工程 (广东药学院中药学院 (广东药学院医药信息工



中药炮制学虚拟实验平台构建及其实践*

周苏娟 孟 江 施 洁 涂泳秋

(广东药学院医药信息工程 (广东药学院中药学院 (广东药学院医药信息工

学院 广州 510006) 广州 510006) 程学院 广州 510006)

在传统的中药学实验教学中引入虚拟实验室，介绍虚拟实验平台构建以及基于该平台的个性化教学实践，指出该平台能够解决传统实验受时间和地域限制的问题，为学生和教师提供一个自主开放的空间。

中药炮制学；虚拟实验；个性化教学

1 引言

随着虚拟现实技术的发展和计算机网络的快速普及，虚拟实验作为一种新的实验类型越来越受到关注，成为计算机辅助教学的一个重要组成部分。近几年来各方面的关注和需求，使虚拟实验有了较快的发展并将拥有很好的前景。虚拟现实技术的发展带动了实验的发展，实验平台实现的生动逼真的场景、物体和人物，让学生有身临其境的沉浸感，享受到很好的交互性。中药炮制学是研究中药炮制理论、工艺、规格、质量标准、历史沿革及其发展方向的一门学科。实验教学是其教学过程中的重要环节，是理论联系实际的重要途径。在传统的实验教学中，学生仅按实验指导逐步操作，按部就班，没有自己对实验的理解，效果不是很理想。另外由于学生较多、实验室资源紧缺、中药原药材价格高涨等因素[1]，很多实验课的大规模开设非常困难。而通过虚拟现实技术[2]实现的仿真实验平台，可以很好地弥补传统实验教学的不足，学生能够像在真实的环境中一样不限设备、不限时间、不限地点完成实验项目[3]，实验操作的灵活性增强。但是，由于不同的学生学习基础、进度、兴趣等都不一样，如何体现分层次教学并适应学生个性化发展的要求[4]，是实验教学改革的重要课题。本文通过构建中药炮制学虚拟实验平台，解决了传统实验受时间和地域限制的问题，为学生和教师提供了一个自主开放的平台。

2 虚拟实验平台构建

2.1 界面组成

虚拟实验平台并不需要准备任何普通意义上的实验必备器材，因为平台中已经准备了类似功能的元件对实验提供帮助，操作者只需要通过鼠标对平台中的设备元件进行正确的操作，就能达到完成实验的目的。平台使用Visual Studio.NET[5]作为前台开发工具，利用Flash Professional CS6[6]结合Action Script 3.0[7]编程控制动画中的对象、创建导航和交互元素，形象地模拟动画状态实现交互。平台主界面按照传统实验的流程设计了如图1所示4个主要按钮：目的、内容、操作及测试。各操作界面都有返回按钮，能够使操作者随意跳转。实验内容按照中药炮制学[8]课程分章和节归类编排各知识点。主界面元件全部设定完成后，平台开始通过Main类运行。各按钮对象侦听鼠标点击事件后生成各对应元件实例。选择“实验操作”进入对应的实验内容，学生可以自主选择不同药材进行不同的实验方法操作。实验操作是把设备一一做出元件，通过Main类调用实验内容的类后，在类中再调用这些做好的设备元件，加上侦听事件做成一个完整的实验。

图1 虚拟实验平台界面组成

2.2 示例

以“王不留行炒黄法实验”为例，实验指导上的实验步骤是：取净王不留行，称重，置热锅内，用中火加热，不断翻炒至大部分爆成白花，迅速出锅放凉，称重。成品性状：本品炒后种皮炸裂，80%以上爆成白花，体轻质脆。图2是对应该实验的部分仿真过程。在实验过程中，每个步骤都会有相应的介绍，同时会在一些关键步骤有必要的操作提示，引导学生逐步顺利完成实验的仿真操作。

图2 王不留行炒黄法实验步骤

2.3 实验测试

实验测试目前实现的主要是选择题，测试者对题目中的选项进行选择，选择后会对答案进行判断及提示。运行效果，见图3。由于习题元件的类中通过EnterFrame类进行每时每刻侦听，当操作者选择答案时boolean类型的PlayerAnswer变量会变成true，EnterFrame类会马上响应并给出答案，同时会把PlayerAnswer变量再次改变回false，使操作者再次点击选项时不会改变答案，只能进行下一题的操作。

图3 实验测试

3 基于虚拟实验平台的个性化教学实践

3.1 个性化教学的内涵

个性化教学根据学生的学习方向和认知水平，调整与其相适应的学习内容、进度和难度，达到因材施教的目标[9]。学生的学习基础存在一定差异，而完成一个实验项目可能需要很多知识基础。通过在虚拟实验平台实验内容中提供类似“百度百科”词条扩展阅读功能的知识点提示，学习者就能根据自己的基础在开始实验步骤前选择相应的知识点进行实验预习。对于同一个中药炮制实验，可能不同的学生会选择不同的药材进行处理，实验平台中提供了多种药材供学生进行选择操作。

3.2 个性化功能

虚拟实验平台体现了完整的实验过程，以学生自主学习的方式进行[10]。其中包括学生“选择实验项目”，然后通过阅读实验指导、观察实验操作视频等方式进行“实验预习”，接着进入“虚拟实验”，学生可以通过鼠标和键盘的操作，在该实验室中自由走动、操作仪器和完成实验。操作过程中会有一些操作提示，指导学生逐步完成实验。最后还有一个“实验测试”环节，通过完成与实验相关的一些测试题目，评判学生实验知识的掌握程度。如果测试通过，可以推荐进入下一步的实验；如果不通过，可以返回前面的环节，重复实验预习、虚拟实验等操作。虚拟实验平台的个性化功能，见图4。

图4 虚拟实验平台个性化功能

3.3 实践效果

广东医学院中药炮制学课程同时在中山和大学城两个校区开设，该实验平台在中药学院11级学生实验教学中进行部分班级试点应用。不同校区的学生在不受时间、地点及实验设备的限制下自主选择实验项目进行虚拟实验，收到了较好的实验效果。期末的实验教学反馈中，学生普遍反映经过虚拟实验的自主学习，再听教师的示范讲解印象会更加深刻也更容易理解。有了这些基础再去进行实际实验操作就会更加熟练和顺利。

4 结语

培养应用型人才是我国高等教育的重要职责，而实验及实践教学在应用型人才的培养中发挥着重要的作用[11]。在传统的中药学实验教学中引入虚拟实验室，是信息技术在传统医药学中应用的有效探索[12]。中药炮制学虚拟实验平台除了实现基本的实验教学功能，使学生能够不限时间、地点、自主选择实验项目进行虚拟实验，还能通过知识点的关联、实验资源库的个性化选择以及个性化实验的推荐与指导，为学生营造个性化的实验环境并获得相应的学习反馈，从而提高学生的实践与创新能力。

这个平台可以为开展个性化的实验教学提供技术支撑，为教育信息技术的发展提供新的思路。

1 薛海萍.虚拟中药炮制学实验室在实验教学中的应用研究[J].中国中医药现代远程教育杂志，2012,10(22):60-61.

2 沈碧飞.利用虚拟化技术构建医院数据中心[J].医学信息学杂志，2014,35(1):22-25.

3 赵晶.信息环境下医学信息资源建设与高效利用[J].医学信息学杂志，2012,33(12):56-60

4 张娟，钟清华.电子技术实验个性化教学的探索和实践[J].实验技术与管理，2011,28(6):170-172.

5 陈伟,卫琳,唐国良,等.ASP.NET3.5网站开发实例教程[M].北京: 清华大学出版社，2009.

6 占正奎.Flash CS3大创意[M].北京：中国水利水电出版社,2009.

7 湛永松.Flash游戏程序设计[M].北京：电子工业出版社，2013.

8 吴皓，蔡宝昌.中药炮制学实验[M].北京：中国中医药出版社,2010.

9 王琦，蓝峻峰.卫生职教个性化教学实验虚拟平台建模方法[J].现代教育技术，2009,27(1):60-61.

10 张里,黄刚,陈新岗.微机原理虚拟实验教学平台构建初探[J].实验科学与技术，2013,11(3):19-21.

11 谭璐星.应用型本科人才培养模式研究[D].武汉:湖北大学，2011.

12 王茂,沈绍武,常凯,等.我国中药标准化现状及发展对策研究[J].医学信息学杂志,2013,34(3):52-54.

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

周苏娟，讲师，硕士，发表论文10篇。

广东教育教学成果奖(高等教育)培育项目(校级)“基于‘虚实’结合的《中药炮制学》实验教学模式”。

R-058

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