虚拟仿真用于发酵法制备六神曲实验教学的体会

林青华　周改莲　刘舒凌　曾春晖　吴刚　王刚　秦华珍

【摘要】实验教学是《中药炮制学》中的一项重要内容，鉴于板书加示教的传统模式存在诸多弊端，故我校将虚拟仿真技术引入其中。本文以发酵法制备六神曲的虚拟仿真实验教学平台为例，就开展中药炮制虚拟仿真实验教学的必要性以及该平台的构建和使用效果进行分析，以期為中药炮制实验教学的改革提供借鉴和参考。

【关键词】虚拟仿真技术  中药炮制实验教学  教学改革

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）19-0254-02

教育部发布的《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》和《教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》分别指出：“我国要推动信息技术与高等教育的深度融合”[1]，“采用现代信息技术，研发原理准确、内容紧凑、时长合理、难度适宜的虚拟仿真实验教学项目”[2]。虚拟仿真实验教学是综合应用多媒体、虚拟现实、人工智能、人机交互、传感器、超级计算等技术手段，完成教学目标并提高教学效果的一种教学方法[2]，其现已在机械[3]、医药[4]、建筑[5]等多领域的教学工作中得到了广泛应用。

《中药炮制学》是中医药高校中药学专业的一门专业课程，其实验教学是学生领悟理论知识，体验中医药文化魅力的有效途径。但受实验教学课时有限、相关实验设备缺乏、实验场地不足等客观因素的影响，诸如一些耗时长（发酵法制备六神曲）、毒性大（米炒斑蝥）、品种受保护（砂烫穿山甲）的实验在各中医药高校中均已不再开设。为了传承经典的中药炮制方法，解决教学成本和教学效率之间的矛盾，我校依托虚拟仿真技术构建了六神曲、斑蝥等中药炮制虚拟仿真实验教学平台。笔者以构建发酵法制备六神曲的虚拟仿真实验教学平台为例，介绍其在中药炮制实验教学中的应用情况。

1.虚拟仿真技术应用于炮制实验教学的必要性

目前，中药炮制实验教学存在诸多弊端[6]。首先，板书加示教的传统教学模式面向小班实验教学尚可，但用于30人左右的大班教学，则很难保证每个同学都看得到、看得清、看得懂，从而影响教学效果[7]。其次，对于一些耗时长、毒性大、贵重稀有及管制类药材的实验教学，各中医药高校均已不再开设，长此发展则不利于中药炮制的传承和创新。第三，中药炮制讲求“贵在适中”，如炒炭要求“炒炭存性”、土炒要求土粉加热到“灵活状态”、米炒党参要求炒至“老黄色”，否则“功效难求”或是“气味反失”。学生对于诸如此类的炮制要领不可能在有限的课时内完全领悟，因为他们甚至连再炮制一次的时间都没有。

鉴于此，借助现代化技术呈现传统炮制方法的需求日益紧迫，其中虚拟仿真技术用于炮制实验教学具有明显的优势[8]。该技术通过构建高度仿真的实验环境，使学生不再受课时、场地的限制，在其电子设备终端就能模拟中药炮制的实验操作，重现实验操作的要点和难点，加深学生对实验内容的理解，有利于培养学生的综合能力和创新能力[9， 10]。

2.虚拟仿真实验教学平台的构建

我校构建的发酵法制备六神曲虚拟仿真实验教学平台由基本知识模块、示教过程模块和虚拟仿真模块组成，其思路是将传统示教式的实验教学转变为人机交互式的虚拟仿真实验教学。

2.1基本知识模块

本模块将发酵法制备六神曲中涉及的知识点进行合理设计，以清晰、简洁的方式呈现在虚拟仿真平台的主界面中（图1），以满足学生课前预习、课后复习或是自主学习的需要。学生只需在电脑或手机上点击相应按钮，即可在“炮制原理”、“炮制视频”、“历史沿革”等内容之间随意查看、跳转。

2.2 示教过程模块

本模块主要以视频和图片的形式呈现实验操作过程。学生点击“炮制视频”按钮，平台开始播放操作视频并对实验器材、实验原料、操作方法、质量要求、炮制作用及注意事项等内容进行介绍，以确保学生能够看清楚、弄明白该过程的操作要点，为下一步在“虚”中体验“实”提供准备。

2.3 仿真操作模块

本模块要求学生通过反复的虚拟实验操作，以掌握操作要领，达到预期的学习目的。学生点击图1右下角的“进入虚拟实验操作”按钮，开始发酵法制备六神曲的虚拟仿真实验操作。学生在该过程中需要对实验要点进行回答，若回答错误，系统则自动提示并在回答正确后再进行下一步操作（图2A）。虚拟实验操作完成后，学生可以通过平台的实验操作评价体系了解对知识的掌握情况（图2B），以便更有针对性的学习。

3.虚拟仿真实验教学平台的使用效果

发酵法制备六神曲虚拟仿真实验教学平台对我校2016级中药学专业和中医学专业部分班级进行教学试点，结果受到学生的广泛欢迎和认可，收到了较好的实验教学效果。学生普遍反映该平台生动形象，直观性强，可以通过手机、电脑等设备随时学习，自己能够掌握发酵法制备六神曲的实验操作。

4.结语

我校构建的发酵法制备六神曲虚拟仿真实验教学平台，遵循“理论-实践-理论”的规律，具有学科特色鲜明、传承创新并存的特点。该平台能够使学生“亲临其境”的置身于模拟的实验场景中，激发学生自主学习能力，提高实践操作能力，打破实验教学的场地限制，提高教学质量，降低教学成本，推动中药炮制技术的继承、发展，实现优势教学资源的共享，扩大受益人群，发挥教学服务科研、科研反哺教学的作用。对于中药炮制实验教学的改革具有一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.教育信息化十年发展规划（2011-2020年）[Z].2012.

[2]中华人民共和国教育部.教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知[Z].2017.

[3]陈修龙，蔡京成，马腾.虚拟设计仿真技术在“机械设计基础”课程设计中的应用[J].实验技术与管理，2019（04）：125-129.

[4]杨扬，李群.医学虚拟仿真数字化技术在病理实验教学中的应用探讨[J].实用临床护理学电子杂志，2017（18）：193-198.

[5]杨小卫，张玉国，纠永志，等.“防连续倒塌”仿真试验在混凝土结构教学中的应用[J].河南建材，2019（02）：84-88.

[6]葛朝亮，高昌琨，刘颖，等.中药炮制学实验教学存在的问题及改革思路[J].中国中医药现代远程教育，2015（12）：89-91.

[7]周改莲，曾春晖，秦华珍.中药炮制学实验教学改革的实践与思考[J].中国中医药现代远程教育，2017（05）：8-9.

[8]魏玉，许海涛，田连起，等.虚拟仿真技术在中药炮制实验教学中应用的可行性分析[J].中国中医药现代远程教育，2017（04）：8-9.

[9]李林，季德，陆郝凌，等.虚拟仿真技术在中药炮制实验教学中的实践[J].课程教育研究，2018（48）：245-246.

[10]周苏娟，孟江，施洁，等.中药炮制学虚拟实验平台构建及其实践[J].医学信息学杂志，2015（05）：92-95.

作者简介：

林青华（1986-），男，讲师，博士，主要从事中药药性物质基础及质量标准研究。

秦华珍（1964-），女，教授，博士，研究方向：中药活性成分、药性、药效研究。