药学类学生实验教学新方法探索

谈弋

[摘 要] 实验教学是药学类人才培养的重要组成部分，涉及生物、药学和医学等多学科和方向的内容，目前所开设的实验课程一般都在各分支学科的实验室里进行，且内容相对来说较为独立和片段性，同时由于实验周期、安全性、实验条件、实验场地等现实条件限制，不能开设展示药物生产整个流程的实验，从而造成药学实验教学的局限性。探索实验教学新方法，提高实验教学效果和质量意义重大。采用虚实结合、能实不虚等教学方法并用于实践，取得了一些教学经验。

[关键词] 药学;实验教学;新方法

[基金项目] 2020年度武汉大学医学部教学研究项目“‘整体发力，协同推进’视角下构建‘教—管—学’一体化育人模式的路径探索”（2020072）

[作者简介] 谈 弋（1970—），男，湖北武汉人，硕士，武汉大学药学院教学与科研管理办公室主任，主要从事教学管理研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）51-0142-04    [收稿日期] 2021-05-15

药学是一门综合性、实验性学科，其相关的实验教学是药学专业人才培養的重要组成部分。现阶段药学本科专业实验涉及药物化学、生物制药及药物制剂等方面，目前所开设的实验课程一般都在各分支学科的实验室里进行，且内容相对来说较为独立和片段性，同时由于实验周期、安全性、实验条件、实验场地等现实条件限制，全面展示药物生产整个流程的实验课程是不可能的，从而造成药学实验教学的局限性。

实验教学是药学教学实验的重要环节，是学生进入专业学习和科研训练前的一门重要课程，掌握实验的基本操作技能及实验方法，对学生养成良好的科研基础技能特别重要，是学生必须熟练掌握的基本功。通过实验培养学生独立思考、独立解决问题的能力，为后续学习及科研打下良好的基础。

传统的实验教学方法在教学实施和学习效果方面均有待提高。首先，在教学实施方面，受实验室条件、经济因素等限制，一些危险性、操作烦琐、耗能耗时等实验无法在教学实验室中完整地呈现出来，因此无法开设。其次，教师需要进行课前测试、批改、评分、记录操作情况、批改报告、总结成绩等工作流程，耗费了大量精力，影响了实验教学的质量。在学习效果方面，实验室条件限制了高难度实验的开设，实验过程的复杂性、现象的隐蔽性及操作的危险性等，都直接影响了学生对实验数据的获取和对实验结果的认知及探索;学生也需要在固定的时间到实验室中完成全部的实验内容，受时间和场地影响较大，导致课堂实践操作不规范，实验效果不理想[1]。

我们在实践中不断探索“基础型实验教学—综合型实验教学—虚拟仿真实验教学—研究探索型实验教学”的多层次相互衔接的实验教学体系，其中包括“虚”的部分（虚拟仿真实验教学）和“实”的部分。在实践中采用虚实结合、能实不虚的教学方式，以及基础实验、综合性实验、设计性实验、研究性实验和学生竞赛等。

一、实验教学课程体系、培养方案及质量标准建设

1.优化课程体系。听取授课教师、课程督导的意见和建议，调查了解兄弟单位的优秀培养方案和成功经验，与学生代表座谈交流，并在此基础上修订培养方案，制定本专业教学质量标准。

2.加强实验课程建设。开设公共基础实验课程，包括无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、生物化学实验、物理化学实验、微生物与免疫学实验、细胞生物学实验、仪器分析实验等;专业基础实验课程，包括药物化学实验、药理学实验、药剂学实验、药物分析实验等。此外，还有设计性实验和创新性实验等，激发学生的创新思维能力。

3.加强基层教学组织建设，完善课程组制度。制定了本科教学课程组制度实施办法，由教授牵头，成立多个课程组，课程组包括理论课，以及与其相关的实验课，实行集体备课，相互交流与指导[2]。

4.加强核心主干课程教材建设。本专业教师积极参与多本教材的编写工作，多部教材在本科教学中的使用效果良好。

5.在教师中倡导“以科研反哺教学，培育创新人才”的教育理念，推进科研与教学的有机结合和协同育人，不断用科研成果丰富教学内容。例如，“微生物学”等课程安排了2学时来介绍本课题组的研究进展;“药理学实验”设计性实验项目的选题均来源于该课题组的科研项目。

6.加强新媒体新方法的教学研究与探索。现阶段药学本科专业实验涉及药物化学、生物制药及药物制剂等多个方面，然而目前所开设的实验课程多在各分支学科的实验室里进行，且为独立和片段性内容。同时，由于实验周期、安全性、实验条件、实验场地等的限制，全面展示药物生产整个流程的实验课程不能开设，从而导致药学实验教学的局限性。采用虚拟仿真技术，以仿真操作和现场重现的方法全面展示药物从来源到产品的全部过程，解决了目前现实实验中存在的主要问题，提高了教学效果。

二、实习、实训基地及实践教学新模式建设

1.建立“基础型实验—综合型实验—研究探索型实验—课外实践型实验”四个层次相互衔接的实验教学体系，继续推进研究探索型实验的开设，加强课外实践型实验教学建设。（1）推进在实践教学环节进行人才培养模式的改革，以倡导启发式教学和研究性学习为核心，继续推进研究探索型实验的开设。（2）开设“设计性实验”课程，计1个学分。要求学生在第五或第六学期根据自己的兴趣，选择一名教授或副教授作为指导教师（一般以教授为主），在教师的指导下进行设计性实验，并对指导教师给予一定的经费补助。充分利用教授实验室的先进设备培养学生的实验技能及科研能力，解决了实验课中开设设计性实验的各组人数过多、学生水平参差不齐导致的实验效果不好等问题。

2.加强教学实践环节。建立稳固的教学实习基地是培养学生创新意识和创业能力、提高毕业生社会就业竞争力的重要手段。实习基地建设须紧扣我国行业需求，加强横向联合，建设校内外实习基地，通过和科研院所、企业协作建设多种形式的教学实习实践基地，并使之成为沟通学校、学生、社会、企业的桥梁。

3.加强创新创业教育。鼓励和引导本科生较早进入教师的科研实验室开展业余科研活动，将科研平台转化为学生的实践创新平台，引导学生自主设计和开展创新性实验项目，促进学生自主创新兴趣和能力的培养。

4.积极选派学生参加国内外相关学科的以大学生实验为主的学习和技能竞赛，培养学生的创新精神、科研素质和国际视野。

5.加大硬件投入，改善实验教学条件。更新老旧的实验仪器，如添置液相色谱—质谱联用仪（LC-MS）、毛细管电泳仪及红外分光光谱仪器等大型设备，从硬件和环境上保证实验教学的效果。

三、采用虚拟仿真技术，提高实验教学效果

实验教学是药学专业培养的重要环节。开设综合性实验是培养学生创新实践能力与了解新药创制全过程的重要手段。开设的综合性虚拟仿真实验旨在改变过去从专业课出发的实验设计理念，转而以真实的药物生产实践为核心，将分散的生物制药、药物化学合成、药物制剂及药物分析等实验教学中的关键知识点融合在一起，让学生系统、深入地了解药品生产的全部流程，强化相关知识及熟悉实践操作，着力提高学生的创新创造能力和综合素质。

我们设计了广谱性抗肿瘤药制备工艺的全过程，涉及生物制药、化学制药、药物分析、药物制剂等多个学科的知识，但全部制备流程需要较长的时间及要求严格的车间和设备，在有限的教学时间和条件下难以实现，而常规的参观实习无法让学生深入了解药品生产的整个流程。基于此，对多门实验课程内容进行整合，帮助学生从整体角度理解药品生产中涉及的各科专业知识，为未来的实际工作和深入学习打下良好的基础。本实验以期达到以下目的：（1）系统整合发酵工艺、药物合成、药物制剂等药物生产流程，帮助学生全面理解药品生产中各环节所涉及的知识点;（2）采用虚拟仿真技术，突破现有教学实验条件的限制，提高教学效率;（3）通过虚拟实验操作，熟悉发酵工艺、原料药物的半合成、注射液制备等相关设备的操作方法，具备初步解决生产中实际问题的能力。

实验通过软件3D场景漫游和模拟操作，系统、完整地呈现了整个药品生产的主要环节，使学生较好地掌握微生物分批式发酵制备药物中间体的原理和过程控制、化学半合成原理和方法、产物的检测和鉴定方法，以及注射液制备的工艺。从发酵工艺、化学制药、药物分析、制剂制备等多个角度展示了从原料药到制剂的全貌，克服了传统教学实验操作周期长、操作零散的局限性，让学生在整体上把握药学专业各实验课的内在联系，弥补传统实验教学在生产教学和实习实训等方面的不足。

尽管虚拟仿真实验具有可重复、可随时、可随地、交互性好及趣味性高等优点，但仍然不能代替实体实验，应处于相对辅助的地位。要坚持“虚实结合、能实不虚”的总体原则，在开展虚拟仿真实验的过程中，围绕实体药物研究、开发和应用的实践过程，坚持“以实为本”，注重对实体实验知识的传授、实践和创新能力的培养。

四、实验教学质量保障体系建设

1.完善教学质量保障体系。参照执行国家专业教学质量标准、质量保障体系，设置教学系、教研室、课程组、教学团队、研究所、实验中心、教学指导委员会、督导组等多重教学或与教学相关的组织。

2.加强质量监控，注重过程管理。重视教学督导组建设，充分发挥教学督导的作用。教学督导组注重加强指导课堂教学质量和效果，加强考试巡视和监督，检查毕业论文质量和水平;学院领导班子和教学指导委员会成员不定期听课并提出指导性意见和建议;积极组织学生开展网上评教，参评率较高;及时收集并反馈学生对教学的意见和建议。

3.不断完善现有的实验教学课程，申请学校修购计划，改善实验室条件。每学期都召开实验课教学教师座谈会，交流教学经验，提高教学质量。

五、解决的教学问题和取得的效果

充分发挥专业特点和学科优势，更新人才培养理念，积极建设虚实结合的实验教学体系，提高实践创新能力，以培养创新人才为目标。通过实施理论和实践结合、虚和实结合的实验教学体系，学生能够将以前所学的药学相关理论知识和实验有机结合，从而提高学生分析问题和解决问题的能力。

实验软件中还包含考核模块，在线考查并记录学生对实验操作和相关知识点的掌握程度。实验软件采用网络管理，学生可以在线自主学习，教师可直接读取学生虚拟仿真实验的自动评分成绩。此外，该软件设计为进一步扩展其他相关知识板块预留了空间，例如可以进一步增加药物化学半合成及分析鉴定部分的虚拟仿真实验。本实验后期将根据学生和教師的反馈不断改进和完善，以发挥虚拟仿真实验对培养药学人才的作用。

这种“线上+线下+虚拟仿真”的混合式多元化实验教学模式顺应时代发展潮流，充分利用互联网资源，丰富了教学内容与形式，激发了学生对实验课程的学习兴趣和热情，开阔了学生的视野，培养了学生自主学习和探索的能力，大大提高了人才培养质量，解放了教师的双手，降低了实验教学成本，充分共享优质资源，使实验课更生动、更有趣、更丰富，教学效果显著提升，得到了教师和学生的一致好评。

改革教学方法与手段，建立“以学生为主体”的教学体系，提升学生创新实验能力。在理论课程中引入探究式、研讨式和开放式教学模式，强调突出学生的主体地位，教学不再是传统的“填鸭式”，而是在课堂上充分调动学生的主动性和积极性，学生可以提出自己的想法，然后展示给其他同学及教师，进行热烈讨论后提出建议，从而达到深刻理解理论知识、提高科研素养的目的。

加强实践教学课程建设，建立新的实验教学管理机制和成绩评定方式，满足学生个性化学习发展的要求。增开“设计性实验”课程，旨在提高学生的实验技能，强化基础实验技能的培训。

六、实验教学创新点

围绕国家“创新驱动发展战略”的目标要求，以提高药学类本科生科学实验能力培养为切入点，构建了虚实结合的实验教学体系和人才培养新模式。

1.培养体系创新。建立了“开放式教学、校企融合、国内外联合”的实践教学体系。积极调动了学生的学习主动性，培养了学生的科研兴趣，提升了学生的自主创新能力，建立了实践创新型的人才培养体系，为创新型、复合型人才培养提供了有力支撑。

2.培养模式创新。全面推行了以提升学生创新能力为目标、以促进学生自主学习为核心的实验教学模式，从实验技能的训练向既注重实验技能，又注重科学研究方法、科学素养等综合素质的培养转变。推行了注重过程考核的新的成绩评价方式，新的评价机制一改以往仅仅以实验报告作为主要评分标准的模式，而是强调考查学生的实践动手能力和分析解决问题的能力。

3.管理机制创新。创建了以学生为主体，适应学生个性化发展需求的新型教学管理体制。在学校的系统人才培养框架下，我们出台了一系列配套管理办法，如《药学类本科生专业分流实施办法》《药学院本科教学课程组制度实施办法》《药学院教学改革与发展研究项目管理办法》《药学院开设本科生设计性实验实施办法》《武汉大学药学专业教学质量标准》等，消除了对学生自主发展的制度束缚，给予人才培养更多的灵活度与自由度，全面激发了学生的创新潜能。

4.情景模拟教学。学生通过在虚拟实验室和制剂车间漫游操作，了解药物生产的整体工艺，通过情景式教学让学生直观体验，提高学习兴趣。教师在课堂上进行原理及控制要点的讲解，并通过在线考核，评价学习效果。避免接触实际操作中的大型机械设备和有毒化学物质，学生在虚拟实验环境中锻炼了动手操作能力，降低了在实际操作时的安全隐患。

5.项目式教学。整合了药品制备各主要环节的内容，克服了传统教学实习操作周期长、操作零散的局限性，使学生对药品研发生产的全过程有了系统的了解。有效充实课程的实验教学，突破了传统实验教学因生产技术和教学场地等局限，解决了学生在实习实训时遇到的困难和问题，提高了学生的实践能力。

总之，高等学校药学类实验教学能够培养本专业学生的实践能力、科学和研究的基本能力、分析问题和解决问题的能力，能够开发和启迪学生的创新思维，这是提高学生综合素质的重要环节，是高等教育教学过程中非常关键的组成部分。我们已经进行了一些实验教学新方法的探索，但在实践工作中仍存一些需要解决的问题，如虚拟仿真实验在教学环节中的应用，从设计和目标导向上来说是非常好的，但是由于经验和技术有限，只能是各高校及高校内各单位独立开发，从最终成效上来看，开发出来的课程很多，但水平参差不齐，效果也仿得不“真”，與实验设计的初衷还是有一定的差距。建议由更高层面的管理部门统筹安排，由有实力的大型网络和计算机开发公司参与设计与制作，基层教学单位提供文本教案，各方面努力推进和加强合作，以期实现真正意义上的虚拟仿真[3]。

参考文献

[1]李明杰.高校实验教学现存问题分析与新授课方案的探索[J].科教导刊（中旬刊），2019（26）：129-130.

[2]艾志录，李强，张平安.探讨高校实验教学的改革与创新[J].高教论坛，2005（5）：65-67.

[3]徐婷婷，王达，邸东华，等.构建药学专业虚拟仿真实验教学体系的研究[J].科学咨询（科技·管理），2021（4）：175-176.

3616501908298