虚拟仿真+翻转课堂在制药工程教学中的应用讨论

周 瑞，邱珍珍，白 洁*，刘经纬

（1.北京中医药大学中药学院，北京 102488；2.首都经济贸易大学管理工程学院，北京 100026）

随着“互联网+教育”时代的到来，教育信息化、全球化对传统课堂教学方式的转变产生了巨大的推动作用[1]。在此背景下，我国的制药行业也有了新的机遇，社会对制药工程类复合型人才的需求量显著增加。作为相对年轻且迅速培养了大规模人才的学科，制药工程专业目前仍存在人才培养质量与数量不匹配等问题，各类院校开始积极调整人才培养方案，以培养专业知识扎实的应用型制药工程人才，来满足社会发展的需要[2]。

1 制药工程专业教学现状

1.1 教学内容与目标

制药工程属于化学、生物学、药学（中药学）和工程学交叉的工科类专业，在各个高校起步较晚，故尚未形成完整、成熟的人才培养模式[3]。该学科以培养能在有关科研单位、生产企业和管理部门从事医药产品生产、设计、管理和研究的制药工程师为目标，故相较于其他专业，制药工程专业人才培养模式，在注重理论知识传授的基础上，更重视工程技术能力的培养[4]。

1.2 教学中存在的问题

我国自设立制药工程专业以来，人才培养模式多借鉴其他专业或一些研究型大学的人才培养方案。然而制药工程专业既涉及医药领域，还涉及工科领域，综合性强，强调“厚基础，重实践”，不结合自身特色和市场需求而盲目借鉴带来了不少问题[5]：（1）传统课堂教学模式过于单一，教学效果未达到要求。制药工程专业作为一个交叉性学科，课程多而复杂，知识点难记，教师仅仅照本宣科地将教材中的知识灌输给学生，PPT也毫无新意，无法激发学生对学习的兴趣[6]。例如，有机化学作为制药工程专业的一门必修课，内容晦涩难懂，单纯的讲授模式让学生处在被动学习中，无兴趣、无思考，很难掌握大量知识点，因此有机化学也是大学生常挂科的学科。（2）存在“重药轻工”现象。大部分高校在课程设置中多倾向于化学、制药和药学等专业，有着浓重的“化学制药”和“精细化工”色彩。工程学相关课程占比少，不受重视，工学矛盾突出。（3）课时不足，学情复杂[7]。由于制药工程专业课时少、教学条件有限，无法保障每位学生通过实践教学掌握仪器设备的使用方法和生产过程中的工艺原理；现有教学方式忽视学生的学习情况，一些学生可能游刃有余地拓展知识，而基础医学知识薄弱的学生往往面临药名难记、药理作用机制与临床难以结合等问题。

2 翻转课堂教学法概述

翻转课堂译自“Flipped Classroom”，又可称为颠倒课堂，起源于美国科罗拉多州的一个山区学校——林地公园高中。该校的两名化学教师最早将翻转课堂应用到教学中，为方便学生学习，尤其是缺课学生和学习有困难学生，展开了在家观看教学视频，课堂上完成作业并答疑的教学模式，受到学生广泛认可。后来可汗学院创始人萨尔曼·可汗将这种新型的教学模式进行了推广，引起了全球教育界的广泛关注[8]。翻转课堂基于先进的网络信息，通过对知识传授和知识内化的翻转，打破了传统教学模式，重新调整了师生关系[9]。在传统课堂中，教师在课上完成知识传授，学生课后通过作业习题、实践等完成知识内化。翻转课堂的出现重构了传统教学流程，把知识传授放在课前，即知识传授在教师提供的信息资源中提前完成，将知识内化过程放在课堂上，通过教师引导、同学协作、作业练习等完成[10-11]。

3 虚拟仿真+翻转课堂在制药工程教学中的应用

3.1 虚拟仿真平台的优势

翻转课堂实现了以学生为中心的教学模式，增强了学生在学习中的参与感。针对制药工程学实践性强的特点，教师可提前在网络信息平台导入制药生产实训项目，将虚拟仿真技术引入制药工程专业实验实训中，通过虚实结合的实验教学模式，有助于学生掌握仪器设备的使用方法和直观体验生产工艺过程。虚拟仿真与翻转课堂的结合，既优化了教学体验，加深了学生对课程知识的理解，又提升了学生对复杂工艺问题的综合分析和处理能力[12]。

3.2 虚拟仿真+翻转课堂教学设计（见图1）

图1 虚拟仿真+翻转课堂教学设计

根据制药工程专业课程特点，翻转课堂教学的实施可分为课前、课中、课后以及期末评估4个阶段。

（1）课前，教师可根据课程特点和重、难点制作教学视频、PPT，合理设计课前习题的量和难易度，上传在线平台，让学生自主观看，及时记录自己的疑问和收获；对于实操类课程，可在虚拟仿真平台上进行，实时记录完成度和不规范操作。教师根据课前习题的准确率和实操记录确定学生对知识的掌握程度[13]。

（2）课中，教师先让学生大胆说出自己在自学过程中遇到的疑问，对于简单的问题可让学生相互解答。然后根据课程内容和学生课前习题的准确率，总结出一些有研究价值的问题。针对不同的问题，分小组进行讨论，交流心得，每组派出代表发表小组见解，教师在每组发言后进行总结和必要的拓展[14]。对一些特殊课程，可以制订学习计划和任务分工，小组制备PPT进行汇报。在此期间，教师主要扮演引导学生的思维走向和讨论重点的角色，目的是为启发其对知识进行更深层次的理解和探索。

（3）充分利用课后是对课堂的延续，教师通过在线平台发布作业任务，将实验教学部分搬上计算机，使学生在虚拟制剂工艺实训中实现知识的再巩固。另外，合理布置课后习题，待学生完成后，教师在线批改并答疑[15]。教师同时根据前期教学效果的反馈继续优化教学方案。

（4）期末评估主要包括课前自学情况、课堂任务和实验完成质量、出勤率以及期末考核。期末考核作为教学结束后举行的一次知识点全覆盖闭卷考试，由带教教师出题，总分为100分，占总体评估成绩的60%。

4 结语

制药工程是一门实践性较强的学科，既要求学生厚基础，也必须重实践。虚拟仿真+翻转课堂教学始终坚持以学生为中心，教师为引导，使学生在自主学习中获取知识、锻炼能力，从而培养专业知识扎实、综合实践技能优秀的复合型人才。