构建虚拟实验在药学分子生物学实验教学中的作用

孙云峰，赵　妍，李　军，李　迪

(辽宁中医药大学基础医学院中医分子生物学实验室， 辽宁　沈阳　110847)



构建虚拟实验在药学分子生物学实验教学中的作用

孙云峰，赵妍，李军，李迪

(辽宁中医药大学基础医学院中医分子生物学实验室， 辽宁沈阳110847)

为适应信息化校园的迅速发展，结合虚拟实验教学特点，对中医院校的药学分子生物学的实验教学改革进行了初步探讨。结果表明，构建药学分子生物学的虚拟实验不仅可以避免传统实验教学费时费力，危险系数大，消耗资源的缺点，而且还可以充分激发学生兴趣、培养其创新能力，增强了实验教学的效果，大大加速了高校信息化建设的步伐。

药学分子生物学；虚拟实验；实验教学

进入21世纪以来，随着电子信息技术，仿真技术，网络技术的高速发展，新程序、新软件，新技术不断涌现，传统的教育理念和教育体系不断受到冲击。而传统的实验教学方式更新速度已无法跟上现代信息技术的发展。特别是针对药学分子生物学这门课程时，存在很多因素阻碍了药学分子生物学实验在学生中的广泛开展，甚至从长远的角度来看，甚至阻碍了药学分子生物学这门课程的长远发展，诸如：传统意义上的药学分子生物学实验受实验条件限制，耗时耗力；实验试剂和实验耗材的购买经费明显高于其他学科；在实验过程中需要一些昂贵，精密的仪器，并且实验的重复性比较差；不可能做到每一个学生都可以亲自动手进行实验。因此，在信息化校园建设逐渐完善的今天，推动数字化多媒体，利用各种信息技术辅助教学，改进教学方法、提高教学质量，建立虚拟实验，已成为现代教育技术发展的必然趋势[1]。美国的威廉·沃尔夫(WilliamWolf) 教授于1989年首次提出的虚拟实验室概念，这个概念虽然提出仅几十年的时间，但是现在在发达国家已十分普及，特别是美国，特别重视虚拟实验室的研究与开发，目前在该领域的研究已处于领先地位[2]。

1　药学分子生物学虚拟实验在实验教学中所起到的作用

传统药学专业教学模式是仅仅注重传统化学领域的知识，重视中药提取，化学成分合成，药剂和药物分析，轻视生化，细胞生物学，分子生物学等知识的系统学习，这既与老一辈药学专业人的学识有关，又与我国以仿制药为主的研发思路有关。但实际是，走到今天，不论什么药物的研发，必然涉及到大分子和生物系统结构，因此，熟练掌握分子生物学的相关知识及实验技术是必不可少的。药学分子生物学实验是通过对微观分子世界的深入研究来不断的揭示生命中存在的各种奥秘。如果学生想要了解生命本质其必须能够真正的进入到微观世界。传统的课堂讲授，真人示范性的实验教学手段对微观世界动态变化的展示比较模糊，形象化较差，显得力不从心。而现代的信息数字化技术及多媒体技术却为对微观世界的形象化的展示提供了这种可能。运用计算机编程、网络信息的资源共享等现代的数字化信息技术开发一种新的实验教学途径——虚拟实验教学，成为解决药学分子生物学实验教学的一个重要途径[3]。虚拟实验教学是信息时代的产物，它在教育科研领域中具有广阔的应用前景，不仅仅是药学分子生物学实验教学的一个新的发展方向，而它也必将促进各类实验教育教学理念与教学模式的升级。

近年来学校数字化校园建设在不断的完善中，多媒体教室的扩大升级建设，网络资源共享，等各种信息化教学条件也在不断的优化中。这些硬件软件的完善都为开展药学分子生物学虚拟实验，建立虚拟实验室提供了可能，而学生在学习药学分子生物学实验技术时，可以通过在一种模拟实验室的环境下，运用鼠标点击进行相关的实验操作，通过这种更加客观直接的方式，使得学生对相关实验过程的理解加深。通过构建虚拟实验，一种开放式的实验环境提供给学生，在此基础上，让学生根据实验要求，自行设计实验方案，灵活地增加各种探索性实验内容。因此引入虚拟实验，不仅可以激发学生学习的兴趣，还可以锻炼学生的独立科研能力，这样为培养具有创新型的人才打下了坚实的基础。

2　构建药学分子生物学虚拟实验的优势

在传统实验教学中，有些药学分子生物学实验的实验设计往往会难以被有效的开展，而利用虚拟实验系统，就可以弥补传统实验中出现的一系列问题：诸如实验设备昂贵、实验场地狭小、实验教学经费不足、有些实验存在危险，或对于人体健康有危害，难以开展、实验周期较长。但构建虚拟实验室，进行虚拟实验，就可以避免这些顾虑。学生通过电脑就可以做实验，并获得与现实实验一样身临其境的体会。对于一些昂贵的精密仪器，学生也可以在虚拟的环境中得到亲自操作的乐趣，并且在虚拟实验环境中学生可以放心地去做各种容易发生意外状况的实验。例如，虚拟的核酸琼脂糖凝胶电泳实验，可以避免EB直接接触皮肤所带来的致癌危险；虚拟的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳实验，可避免由于学生操作失误，而造成灌胶液泄漏的意外发生；虚拟的动物组织RNA的提取实验中，可以避免由于操作不当，细胞裂解液的溅出对学生身体的伤害。实验室经常用到的各种精密仪器，高分辨质谱仪，可分选的流式细胞仪，荧光定量PCR，倒置荧光显微镜，酶标仪等等，甚至大到肉眼可见的各种细胞，细菌菌落，小到核酸、蛋白质大分子，学生都可以在虚拟实验室中直观地观察到，这就打破了传统实验中由于实验的抽象和微观性，造成学生对实验理解上的困难局面。

虚拟技术还可以突破时间的限制，一些需要几个小时甚至几天才能完成的分子生物学实验过程，通过虚拟实验技术，可以在很短的时间内呈现给学生。此外，在传统的实验教学模式下，在现实的实验室中，由于药学分子生物学实验要求的成本较高，花费的时间及需要的教学资源较多，很难让学生重复多次进行。而在虚拟实验中，学生就可以根据自己的兴趣可以进行多次重复实验，加深对实验的理解，提高学生的自我创新能力。学生以一种轻松的心态，类似于玩游戏的心态，通过所构建的虚拟实验程序进行练习，变被动学习为主动学习，有效提高了学生的学习效率。

3　药学分子生物学虚拟实验的应用前景展望

构建药学分子生物学虚拟实验，为学生提供了一个学习药学分子生物学的虚拟实验环境,不仅仅可以为药学专业服务，对于生物技术，研究生以及学习生物化学分子生物学的临床医学专业的学生都可以提供帮助。虚拟实验相对于单一的课堂授课，实验教师示范，多人围在实验台前动手操作的传统教学模式，虚拟实验更能激发出学生的学习热情。学生还可以在分子生物学实验技能学习平台上，利用虚拟程序中设定的实验仪器设备和实验技术搭建实验内容，自己构建虚拟实验，而教师在整个过程中作为指导者给予一定引导，鼓励学生自主创新，进行创新性实验的开发。

同时，随着虚拟实验系统的进一步开发，可以设定药学分子生物学虚拟实验的教学平台论坛，在论坛中，学生可以将自己的实验进度，实验中遇到的问题在论坛上随时发布并寻求帮助。此外，在虚拟实验进行的过程中，实验指导教师如果发现学生自己所构建的虚拟实验立意新颖，即可鼓励学生，进入科研实验室进行实物实验，可以让学生所设想的虚拟实验转化为实验技术成果，参与大学生创新竞赛[4-5]。通过虚拟实验的构建，可以使得医药学的教育更为直观，并丰富了教学形式，显著提高了实验教学的效果。因此，我们要在高校大力进行信息化建设的同时，借助这股东风，加速高水平的虚拟实验信息平台建设的步伐。

[1]刘向华,德伟,刘志军,等.虚拟实验在分子生物学实验教学中的作用[J].基础医学教育, 2014, 16(11):973-975.

[2]陈小红.虚拟实验室的研究现状及其发展趋势[J].中国现代教育装备,2010(17):107-109.

[3]周 枫,丁之旺,敖梅英,等.基于Flash技术的《药学分子生物学》虚拟实验室的构建及运用探讨[J].湖北函授大学学报,2014,27(2):75-77.

[4]王甜,王茂林,林宏辉.分子生物学虚拟实验室的构建[J].实验科学与技术,2015,13(3):43-46.

[5]郭静,张一鸣,王宁.虚拟现实技术在分子生物学实验教学中的应用[J].山西医科大学学报:基础医学教育版,2008,10(5): 626-628.

Effect of Virtual Experiment in Experimental TeachingofMolecularBiologyinMedicine

SUN Yun-feng, ZHAO Yan, LI Jun, LI Di

(Laboratory of Molecular Biology, School of Basic Medical Sciences, Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, Liaoning Shenyang 110847, China)

Toadapttotherapiddevelopmentofthecampusinformation,combinedwiththecharacteristicsofvirtualexperimentteaching,theexperimentteachingreformofpharmaceuticalmolecularbiologycollegeoftraditionalChinesemedicinewerediscussed.Theresultsshowedthatthevirtualexperimentalconstructionofpharmacyofmolecularbiologyoftraditionalexperimentalteachingcannotonlyavoidthetime-consuming,dangerousfactor,resourceconsumptionshortcomings,butalsofullyarousethestudents’interest,cultivatetheirinnovationability,enhancetheeffectivenessofexperimentalteaching,greatlyacceleratedthepaceofinformatizationconstructionincollegesanduniversities.

pharmaceuticalmolecularbiology;virtualexperiment;experimentteaching

孙云峰(1983-)，男，实验师，硕士研究生，研究方向：中药药效物质基础。

G642

A

1001-9677(2016)013-0223-02