药物分析虚拟仿真评价系统在教学中的应用

王小芬，陆 叶，崔俐俊，贾尧玲，张宜凡

（上海健康医学院药学院，上海 201318）

近年来，各地高校非常重视数字化校园的构建，基础设施已经不断完善，信息技术的应用在课堂教学、实验教学、教学管理等方面发挥着重要的作用。药物分析课程是药学专业核心课程，实验教学又是本课程中的重点内容。在实验教学过程中，许多操作技能具有操作过程复杂、精度要求高、技能培训时间长等特点，学生无法在实验课堂中得到充分训练，而这些内容往往和药物分析实习就业岗位息息相关。因此，开发虚拟仿真实验自助式评价系统应用于实验教学的补充工作尤为重要[1-4]。

1 药物分析虚拟仿真实验自助式评价系统的建设思路和目标

药物分析是一门运用化学、物理学、生物学以及微生物学的方法和技术来研究化学结构已经明确的合成药物或天然药物及其制剂质量的一门学科[5]。教学内容涉及分析化学、仪器分析、生物分析等众多学科，具体包括药物成品的化学检验、药物生产过程的质量控制、药物贮存过程的质量考察、临床药物分析和体内药物分析等。这些教学内容需要大量高成本、高消耗的实验做支撑，在教学经费和学时有限的情况下，要使大部分实验达到让学生熟练掌握的程度还存在一定困难[5-6]。

此外，传统教学的评价系统并不十分适合实验教学评价。首先，传统评价手段过于单一，实验成绩往往仅靠实验数据或者是实验报告，很大程度上忽略了“过程评价”；其次，传统教学缺乏对学生的个性化评价[7-8]。因此，在药物分析实验教学中研发推广一种全新的虚拟仿真实验自助式评价系统，一方面从学生视角出发，充分考虑学生特点，以一种喜闻乐见的方式和途径，吸引学生主动参与，从而提高信息技术在教学评价、学生自主学习中的应用；另一方面从专业角度出发，将药物检测的每个实验项目或任务分解成多个操作单元，采用文本、图片、动画相结合的交互式方式与学生进行互动，从而提高学生对实验过程中关键技术点的理解和掌握。

通过系统设计、先进技术支撑、开放式管理、网络运行、持续更新的方式，依托行业、企业，将药物分析虚拟仿真实验自助式评价系统建成服务于药学及相关专业学生药物检测实训技能自主学习和评价的平台；成为教师课程建设、教学改革的平台；成为社会从业人员继续教育、技术交流的平台，整体提升该专业人才培养质量，提高毕业生岗位适应能力，提高药学专业学生社会服务能力。

2 药物分析虚拟仿真实验自助式评价系统的构建

按照顶层设计、分步实施原则，依据医院、药厂、研发机构等药学及相关专业就业单位对药物检验岗位职业能力需求，建设涵盖实验设计、实验模拟、实验考核等内容的自助式评价系统。建设内容包括5个模块：基本实验操作技能模块、仪器分析技能模块、理化检验技能模块、综合检测技能模块、实验案例分析模块。

2.1 构建基本内容

药物分析虚拟仿真实验自助式评价系统总体设计理念是：调研需求，循证设计；统筹规划，合理建设；形式新颖，人机交互；开放运行，持续发展。

（1）从需求出发，开发、建设自助式评价系统，保障系统开发后的实用性。软件建设面向医疗机构、药厂、药物研发机构检验进行全面调研，深入剖析药学专业药品检验岗位的操作技能、职业素养等岗位要求和职业能力要求，在全面深入调研的基础上开发与建设。

（2）根据检验岗位技能要求，确定评价系统模块内容，使之兼具学生自主学习、教师课程建设、从业人员继续教育等多项功能。模块呈现方式以项目为导向，以任务为引领，即每个模块里包含若干个项目，每个项目包含若干个任务，以每项任务为单元编写脚本、完成素材收集、拍摄、制作等相关工作。

（3）将分散的素材以“情景游戏交互”方式集结成系统，贴近学生认知能力，寓教于乐，提高学生自主学习、自助学习的主动性和积极性；引进企业药品质量过程控制理念，通过实训能力过程评价，提高学生职业素养。

2.2 系统设计体现安全性、开放性、可扩展性、标准化、易操作性等原则

2.2.1 安全性原则 系统在应用层面上采用了一整套完善的授权体系，通过对角色设置相应操作权限来保证业务操作的安全性，控制不同的登录用户权限；在数据层面上充分利用数据库提供的安全机制，在数据库备份、数据库恢复方面支持包括数据库日志备份、事务备份、数据库自动备份、灾难恢复等多种功能；系统层面的安全特性通过系统错误捕获、日志功能实现。

2.2.2 开放性原则 当用户需求发生少量变化或产生较简单的新需求时，用户可以在系统中自行修改或适度开发，从而提高效率、降低成本；系统模块具备灵活构建的功能，系统管理员可以根据工作业务需求增加、修改和删除系统模块及子模块，可以方便地维护信息代码。

2.2.3 可扩展性原则 所有功能模块都遵循一套完整而健全的协议，该协议不仅将系统的各模块紧密地融合为一体，而且方便单个功能模块的添加、升级，同时能十分有效地与其他系统进行兼容和数据交换，以实现数据的充分共享。

2.2.4 标准化原则 虚拟实验采用教育信息化标准委员会颁发的行业标准和国家标准。实验教学信息采用教育部最新高等学校标准信息子集，及时体现教育信息化进程。科学、规范化的业务设置，为各级管理部门之间的数据共享及数据交换奠定了良好的基础。数据报表完全按教育部上报格式，并保证同步更新。

2.2.5 易操作性原则 进行专业的用户界面设计和可用性测试，窗口界面简洁、直观，菜单层次清晰，功能项（功能按钮）定义明确，操作简单，功能按钮具有指向式说明，人性化操作设计。

3 药物分析虚拟仿真实验自助式评价系统的创新性及应用价值

3.1 创新性

本系统摈弃了传统药物分析实践教学单一的结果评价方式，首次引进企业GMP药品质量过程控制理念，采用模拟实训过程评价模式，利于学生掌握药品检测每个操作细节的理论知识与操作标准，体现创新性。

3.2 个性化

各大系统内容涉及基本实训操作技能模块、仪器分析技能模块、理化检验技能模块、综合检测技能模块、实验案例分析模块，对象可以根据自身需求个性化选择需要自评的模块。

3.3 寓教于乐

每个模块都采用交互式方式，将实验项目或任务分解成多个操作单元，采用文本、图片、动画相结合的交互式方式与参与的对象进行互动，让对象不是感觉在考试或考核，而是一种情景游戏式互动交流，让他们有如游戏通关时的成就感和满足感，从而提高自主学习、自助学习的主动性和积极性。

4 实验教学辅助初见成效

实践证明，药物分析虚拟仿真实验自助式评价系统丰富了实验教学资源，将虚拟数字教学应用于实验教学做了有益的补充和开发。本系统先后在两届药学专业学生中进行试用，同时进行了试用调研，学生反映该系统“画面真实、贴近实际、对以纠错游戏的形式来学习的方法有兴趣、对自己的学习有帮助”，得到了良好反馈，为持续性开发应用增强了信心。

基于系统的过程性评价有助于学生掌握每个操作细节，体现药物检验岗位的精细化，使学生自觉培养严谨求实的工作态度，树立全面药品质量观，形成良好的职业素养，适应药学及相关专业发展对应用型、创新型人才的需求。