药物对离体肠管平滑肌的作用虚拟仿真实验教学方案

高越颖 刘蕾 史劲松

摘要：在目前的藥理学实验教学改革中，一些综合性实验或设计性实验比例不断增加，导致一些经典的验证性实验课时数大量减少。将经典的验证性实验制作成虚拟仿真实验项目，可以方便学生在课外自主学习，强化对理论知识的认知。此外，一些操作难度较大的实验制成虚拟仿真实验项目，可课前提供给学生预习或者课后复习，也有利于学生对实验技能的掌握。这种虚实互补的教学方法的实施，正成为现代化教学改革的发展趋势，本文以“药物对离体肠管平滑肌的作用”的实验为例，探讨仿真教学的实验设计与应用。

关键词：药理学；虚拟仿真；M受体药物；离体肠管平滑肌

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）23-0274-02

虚拟仿真作为一种新型的教学模式，利用其数字化、绿色化、操作性强的特征，给予了传统的教学模式强有力的补充，正成为现代化教学改革的发展趋势[1]。选择经典的离体肠管灌流装置，让学生在模拟的实验场景中掌握M受体及其拮抗剂对离体小肠平滑肌的作用。在虚拟实验的过程中，学生置身于逼真的虚拟实验场景能更加直观地了解离体组织灌流装置的基本操作过程、实验过程中的注意事项，同时对药理学实验中的常用仪器也能有深刻的印象。学生在进入药理学实验室之前，先在虚拟实验室里了解哺乳动物离体组织灌流的实验方法和步骤，能够对实验全程有一个基本的认识，对实验过程的重点环节做到心中有数，这样在实际操作中，能够把握关键，减少错误，强化基础知识的理解和实验技能的提升。因此，虚拟仿真实验的建设可为制药工程专业学生提供良好的自主学习平台。

一、虚拟实验场景及实现的主要功能

1.整体场景。以药物对离体肠管平滑肌作用的实验为例，需要构建较真实的药理学实验室，展示药理学实验室的整体场景，包括实验室规章制度、实验台、多媒体配置、常见的药理学仪器及试剂等。

2.实现目标。用虚拟工具完成对完整哺乳动物离体组织灌流的实验方法和步骤的全部过程。操作界面包括工具栏（包含实验所需动物、设备、试剂等）、虚拟实验台及提示模块，实现学生可根据提示模块提供的实验操作步骤提示，在工具栏中选择相应的内容，拖拽到虚拟实验台的相应位置进行具体实验操作过程，在操作的同时设置相关问题、原理等作为互动环节，部分较关键及难度较大的操作步骤过程在完成后播放预先录制的操作视频。

3.实验操作评价。将家兔小肠平滑肌自动节律性收缩曲线（幅度和频率）逼真地演示出来；对学生的评价机制，系统做出考评系统，能为学生的操作评分。

二、虚拟实验实施方案

1.实验目的展示。学生点击实验题目，出现实验目的的展示，使学生了解实验目的。在模拟的内环境中，掌握M受体药物及其拮抗剂对离体小肠平滑肌的作用，掌握哺乳动物离体组织灌流的实验方法[2]。

2.虚拟实验所需的仪器及材料。在操作界面的右侧为工具栏区，显示实验所需材料的图片，包括家兔、生物信号采集与分析系统（成都泰盟，BL-420F），恒温平滑肌实验系统（成都泰盟，HW200S），张力传感器，台氏液，乙酰胆碱溶液（1∶10万），0.1%硫酸阿托品溶液，1%氯化钡溶液，等等。

3.虚拟实验台。实验室中央为讲台，两侧分别放置4张实验台，鼠标悬浮在任一实验台上可显示已经摆放好的仪器和耗材。单击选择其中一张实验台，实验台桌面显示为空白，可从工具栏中按步骤选择相应的材料摆放在台面上，然后进行实验操作。

4.虚拟实验操作步骤。（1）过门动画动作过程：推开实验室的门，展现实验室的整体场景，特写实验中所需要的仪器，旁白介绍实验目的。（2）实验准备。①恒温平滑肌槽结构介绍：选择恒温平滑肌槽放在实验台上，点击相应部位，显示该部位的功能。学生了解仪器使用后，要求学生操作：连接气体钢瓶，加入水、台氏液。②离体肠段制备：学生选择家兔及相应的手术器械完成数段2cm—3cm肠管的制备。③标本与张力换能器连接：选择一段标本及相应工具将其与张力换能器相连。（3）根据提示语进行离体肠段正常活动曲线及加药后肠管活动曲线的记录。（4）提示语：选择【乙酰胆碱】，记录离体肠段节律性收缩曲线。（5）提示语：选择【阿托品—乙酰胆碱】，记录离体肠段节律性收缩曲线。（6）提示语：选择【氯化钡—阿托品】，记录离体肠段节律性收缩曲线。

三、虚拟实验对学生的评价

虚拟仿真实验项目包括3个实验准备和4个实验操作动画过程，共100分。保温槽液面超过药液管液面（5分）；加液后，恒温平滑肌槽开机预热大于30分钟（5分）；调节气流量，气泡1—2个/秒（5分）；离体肠段标本置于冷的台氏液中备用（5分）；标本固定的两端应为对角（5分）；标本与换能器之间的连接线松紧要合适，使标本要完全浸泡在台氏液中（5分）；离体肠段自动节律性收缩曲线要稳定，需要平衡一段时间，注意观察收缩的幅度和节律（10分）；在移液器加液过程中，枪头不能触碰到含有离体肠段标本的液面（10分）；切忌直接滴到标本及标本连接线上（10分）；加入阿托品后，再加入乙酰胆碱，离体肠段节律性收缩曲线的变化（20分）；加入氯化钡，再加入阿托品后，离体肠段节律性收缩曲线的变化（20分）。学生操作完成后，教师列出错误的地方，并给出得分。0—59分为不合格；60—79分为合格；80—89分为良；90—100分为优秀。

虚拟仿真实验教学作为一种新兴的实验教学，为实验教学提供了新的平台，克服了传统实验教学方法的局限性，探索了创新人才培养模式[3]。虚拟仿真实验项目的建设一定要结合学科的专业特点，选取有代表性的典型实验项目，为实验资源的共享共建创造条件。虚拟仿真实验教学中心建设遵循“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则，以建立优质资源共享机制为核心，以信息化实验教学资源建设为重点，旨在提升高等教育质量，全面提高学生的创新能力和实践能力。采用虚实结合的教学模式，将两者有机结合起来，在发挥各自优势的同时，实现了理论和实验的交互融合，提高了教学质量。通过虚拟仿真实验项目建设，丰富了教学方法和手段，为学生提供了信息化、网络化的学习环境，激发了学生的学习兴趣[4]。

参考文献：

[1]陈沙，刘平安，刘慧萍，等.虚拟仿真实验室在医学教学中的应用[J].中国高等医学教育，2017，（1）：13-14.

[2]胡还忠，牟阳灵.医学机能学实验教程[M].第4版.科学出版社，2016.

[3]王卫国，胡今鸿，刘宏.国外高校虚拟仿真实验教学现状与发展[J].实验室研究与探索，2015，34（5）：214-219.

[4]郁鹏，万桂怡.虚拟仿真技术的医学实验教学研究[J].实验室研究与探索，2016，35（11）：99-105.