VR/AR技术在“药物制剂设备”课程的应用探索

刘俊红，蒋 瑶，吴亚军

（1.广东省食品药品职业技术学校 制药系，广东 广州 510663；2.广州诺金制药有限公司 技术部，广东 广州 510700）

一、AR/VR信息化技术在教学中的发展概况

（一）AR/VR信息化技术的简介

信息化技术对教育发展产生革命性的作用，没有信息化就没有教育的现代化。VR技术（虚拟现实技术）/AR技术（增强现实技术）是目前发展得十分迅速的技术之一，该技术是一个仿真体系，重点研究利用三维图形学、交互设计学、信息分布系统以及多媒体技术等将多学科融为一体的新技术，并利用对三维世界的仿真创建出一个全新的人机交互体系［1-2］。该技术的核心在于具备“沉浸式”，这与现在倡导的情境构建理念相融合，通过该技术使教师的“教”和学生的“学”出现了多元化的模式，成为教育领域的热门研究方向。

（二）政策引领

2017年，国务院印发的《国家教育事业发展“十三五”规划》提出要综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式［3］。2018 年4 月，教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》指出，教育信息化是教育现代化的基本内涵和显著特征，是“教育现代化2035”的重点内容和重要标志。通过实施教育信息化2.0行动计划，到2022年基本实现“三全两高一大”的发展目标［4］。2020年以后，互联网、人工智能等现代信息化技术与教学的深度融合得到了前所未有的关注。

（三）VR/AR科技在教育领域的运用

由于可以创造和真实社会相似的环境，以及解决教学中对学习媒体的场景化和自然交互性的需求，所以VR/AR技术在国外的教育教学中使用比较多，而在中国国内高等教育中的应用则只是局限于在大学的研究性和实践性的课程上，而对于在一般的大学、初中、小学的普及还远远不够，尤其对于强调实践动手能力的职业教育较为欠缺［5-6］。在制药行业的资源投入更为稀缺，应用VR/AR技术和职业教育深度融合具有非常好的使用价值，尤其越来越多的人意识到了VR/AR技术在教育中的重要作用，并开始积极投入VR/AR等虚拟现实行业，研究VR/AR的软件公司和机构应运而生、技术标准也越来越完善，为VR/AR技术在教育领域的广泛应用提供了科技保证［7］。

二、“药物制剂设备”课程教学中存在的问题

随着中国医药生产技术水平的提升和创新能力的增强，制药行业处在扩充科技、工艺和产品的创新时期，尤其是新GMP的实施，对就业人才的职业技能、职业素质等提出了更高的要求，急需一大批高素质技术技能型药品生产人员。与本科院校不同，职业学校注重技能的培养，培养的学生要符合企业对专业技能的需求，提高学生的专业竞争力。但是目前职业院校在教学的过程中存在很多问题，更多地以讲授为主，讲授的内容与实际生产脱节，对于实操环节，受实训场地、实训设备更新、安全性、资金等因素的影响，学生的操作练习时间受到一定的限制，教学效果不太理想。尤其像“药物制剂设备”这种专业性、理论性很强的课程，纯粹的教师讲解比较枯燥，学生缺乏学习兴趣［8］。

目前我校在“药物制剂设备”课程的教学中积极运用网络数字化技术和课堂内容结合，课堂运用了信息化智慧课堂互动直播的模式，学生可以反复观看制药设备的操作步骤和具体细节。但是现实教学过程中，学生对设备的内在结构和原理难以掌握，而且制药设备的更新换代比较快，学生练习的设备跟制药企业的设备存在很大的差距。学生实训操作还存在设备不齐全，学生轮流上机操作时间少，只有极少数学生在操作设备，绝大多数学生处于相对自由的状态，而且职业院校学生自控力较差，他们会玩手机、串岗、嬉闹等，严重影响课堂秩序和学生对课程内容的掌握，教学效果不好。

三、AR/VR资源在教学中的应用探索

鉴于上述情况，我校对“药物制剂设备”这门课进行了VR/AR资源的建设，已经建设成功的有快速制粒机、一步制粒机、35冲压片机、包装机等。本文详细讲述包装机的VR/AR资源在教学中的应用探索。药品的包装主要起到保护药品、保证质量的作用。丸剂的包装，除了传统用瓶包装，还可以用泡罩包装。泡罩封装是固体制剂的一个经典封装样式，已成为固体制剂包装的主流，在医药领域得到了广泛的应用。VR/AR技术应用于模拟大山楂丸的铝塑泡罩包装生产过程，沉浸式的体现、触摸感的操作、立体的画面，让学生身临其境，增加体验感与趣味性，减少真正生产时出错的概率，降低成本。因此，该课程采用VR/AR技术模拟大山楂丸铝塑泡罩包装设计，以实现趣味性教学，使学习者在“玩”过程中，实现学中玩、玩中玩、玩中学循环的教学机制。另外，对于学校来说，VR/AR技术可以随着制药企业设备的更新换代而进行软件的更新，不但可以保障学生学到的知识与企业接轨，而且节约了资金的投入。对于学生而言，不仅掌握了设备的操作方法，懂得了原理，更有助于以后工作过程中遇到问题而进行维修，增强学生自身的竞争力。

（一）整体教学思路

根据职业教育教学改革特点，实行以学习者为导向的目标激励教学法，以丸剂的包装技术为载体，完成大山楂丸铝塑泡罩包装生产过程的学习。充分运用专业课程数据库、互联网课程平台教学资源和VR/AR设备等，进行课前准备—课中内化—课后巩固的系列教学。教师把“教、学、做、展、评”工作统一渗透到课堂教学的全过程，学生分小组活动，成为课前知识的探索者、课堂项目践行者及课后拓展主导者，充分体现让学生动起来、让课堂活动活起来的教学理念。

（二）课堂教学实施过程

课前。教师将丸剂包装的ppt、视频、动画等教学资源上传到学习通平台，同时通过学习通、微信发布预习通知。学生接收预习通知，在线自主学习电子课本、动画、视频等教学资源，并进行课前小测，拓展学习的时空，提高自主学习能力。教师利用学习通平台的课前学习数据分析学情，确定学习难点，为课中学习奠定基础。

课中。教师根据学生主体、教师主导的教学原则展开重难点教学。通过学习通平台丰富的课堂活动与面对面小组讨论，突破与强化知识的掌握，达成知识目标。通过VR/AR技术模拟丸剂铝塑泡罩包装的练习，使技能形象化、立体化和游戏化，针对有学习困难的学生一对一帮助，实现差异化指导，达成技能目标。学习过程中教师不断强化GMP规范操作的必要性，培育学生爱岗敬业的严谨工作作风，达成素质目标。

课后。学生利用网络教学系统完成操作，同时就关心或不了解的问题进行提问，鼓励学生对课程录课进行再学习，开放实训室给操作不熟练的学生进行VR/AR练习操作，通过不断练习强化教学重点和教学难点。

在学习了丸剂包装的VR/AR操作系统的基础上，对铝塑泡罩包装设备进行实际的动手操作。通过先学习原理再实际动手实操的模式大大激发了学生的学习积极性，也降低了学生操作机器的危险性，辅助观看连线企业视频，拓宽学生视野，达到全方位培养技能、深化职业素养的效果。

（三）教学过程中的多元评价

在教育实践中，依托学习通和现代技术，充分评估学生的学习成绩，加强质量评估，探索增值评估，完善整体评估，建立多元化评估制度，从而建立学生课程学习电子档案。通过课前预习测评和课堂学习任务完成后测评成绩对比，探索增值评价，并且通过前后平均成绩的对比，更加凸显VR/AR信息化技术对本堂课教学效果的提升。多元化的考核方式涵盖课前课中课后，同时注重过程考核和结果考核，有效促进学习积极性。

（四）教学效果

借助VR/AR等信息化资源，学生们在轻松快乐的学习环境中学会了包装机的实际应用，从而实现了良好学习效果；利用学到的知识点开展实际作业，按时保质保量地进行实践工作，提高了学生的综合技能。随着信息技术的驱动，有效处理了教学重点和教学难点。通过梳理知识体系，精心设计教学环节，层层递进，在知识与技能的学习过程中，将教学内容较抽象、复杂的部分通过智慧平台、AR/VR等信息化技术进行展示，解决了教学重点和教学难点，并将药品质量第一、匠心制药、精益求精的制药精神始终贯穿并渗透于教学过程中，达成三个维度的教学目标，实现了“三全育人”。

（五）特色与创新

1.融入思政元素。深入挖掘课程思政元素，润物无声地融入课程，增强了学生对传统制药技术的自信，激发学生的爱国主义情怀，鼓励学生努力钻研中医药优秀文化，把中医药文化发扬光大，推动中医药事业发展。

2.充分利用信息化技术，推动新技术应用。利用VR/AR虚拟技术、互联网+智慧校园平台、学习通平台、实训室的青鹿系统等信息化资源，使技能形象化、立体化和游戏化，提高了学习效率。教学内容形象具体，教学形式丰富多样，让学习变得有趣、有效，课堂参与度明显提高，作业完成率达90%以上。

3.培养学生的创新思维。通过视频展示丸剂传统的包装方式，然后通过实训操作感知丸剂的泡罩式包装，通过头脑风暴的方式让学生了解泡罩包装的好处。引导学生感受技术创新给生活带来的便利，培养学生勇于探索和敢于创新的精神。

（六）教学反思

存在的不足：（1）学生课前自主学习内容较多，需要时间较长，基于学生学习态度、认知水平差异导致自主学习效果参差不齐。（2）教学使用的VR/AR 软件，个别学生不适应，学习的速度较慢；每名学生进行VR/AR 软件的操作练习时，因时间和次数有限，以及学生个体差异性，学生难于较全面掌握丸剂包装操作规程。（3）思政元素的融入，有时感觉有些生硬，不够自然，思政元素资料也不充足。

改进设想：（1）结合学生的特点，及时提醒学生复习巩固相关课程的知识，做到多门学科融会贯通，提高学习的效率。（2）适当对学生开放VR/AR技术在药品生产中应用的课后练习，让学生适应新的技术，新的方法在教学中的应用；在课程内容、时间设置上更合理一些，让全体学生全过程、全方位地感受课堂的趣味性、学习的有效性、技能的实用性。（3）思政元素的融入需要润物无声，便于学生接受，思政的资料的收集也需要教师平时的积累与思想水平的提高，这些都对教师的教学能力提出了更高的要求。

四、AR/VR技术在“药物制剂设备”课程中遇到的困难

随着AR/VR技术在教育行业的推广应用，该信息化技术在教学中的优势越来越明显，但是在应用过程中也存在一些问题。首先，VR/AR资源建设成本比较高，不仅要建设价格昂贵的VR/AR实训室，而且要购买软件程序，对于一门课程只能选择几个难理解或者常用的知识点作为切入点制作VR/AR软件，而不能大范围应用。其次，在学生上课学习过程中需要佩戴眼罩，但是长时间佩戴眼罩会出现不适，在市面上销售的眼罩在制备工艺和体验方面都有待进一步改进。最后，随着信息化技术与教育的深度融合，对任课教师也提出了更高的要求，需要教师加快自身的发展。

结语

综上所述，在“药物制剂设备”这门课程中使用VR/AR技术，起到了显著的教学效果。VR/AR系统有效构建了学习者与制药设备之间的互动，不但增加了学生的学习积极性、兴趣，同时随着公司软件的发展不断更新课堂教学内容也紧随企业发展趋势，逐步减少为不断更新制药教学设备所投入巨大的资金投入，培训的学生也越来越适应公司的发展需要，进一步提升了学生的综合素养。随着信息化技术和教育的深度融合，VR/AR技术在制药技术等专业的应用越来越广泛，相信在未来的教育发展中，信息化技术能更好地为制药行业服务。