VR 技術在藥學實驗教學中的應用研究

范 璐

撫順職業技術學院（撫順師范高等?？茖W校），遼寧 撫順 113122

教育的不斷改革，提升了教師的教學難度，要求教師采取高效的手段去加強學生的學習質量。目前，信息技術與教育的結合越來越深入，很多多媒體設施都能夠在課堂上得到體現。對于藥學實驗的教學來說，虛擬仿真技術能夠幫助教師課堂提供很大的便利性，在這個課程里，虛擬仿真技術可以幫助教師構建一個虛擬化的課堂，讓學生在身臨其境的環境中開展實驗操作，強化自身能力，全方位提升教學的效率與質量，為醫藥公司提供更多的優秀人才。醫藥公司不能直接在現場進行藥學實驗教學，而且制藥設備的價格十分高昂，需要投入大量的人力精力，制作出來的藥物需要經過大量的模擬實驗才能夠投入市場。這些因素都導致實際的藥學實驗教學會出現很多的困難[1]。

藥學屬于醫學與化學的結合體，具有很強的應用性與實踐作用。藥學專業主要是為相關領域培養能夠在藥物生產、銷售應用等多個領域都可以有相應創新的優秀人才。在這一專業開課的過程中，實驗教學可以為人才培養提供很大的幫助，但是在具體實驗教學時會遇到很多的困難，此時虛擬仿真技術的出現，會給教學帶來一定的優勢。能夠從根本上提升教學效率，讓學生身臨其境般地感受制藥過程，利用虛實結合方式，提升學生學習興趣[2]。

一、虛擬仿真技術的必要性

（一）虛實結合的優勢明顯

目前，在藥學專業所采用的教學模式，就是讓學生按照特定的實驗步驟，按部就班地進行操作，在學習到一些危險的化學試劑操作、大型儀器設備分析、實驗時間較長的藥物制作等環節時，都會由教師直接操作，學生在旁觀看的方式，在很大程度上制約了學生的實際能力，讓他們無法在真正意義上提升自我。教師授課結束之后，學生對這些知識并不能夠深刻理解，僅僅只是記住了實驗如何操作，卻不明白其中的真實原理。這樣的行為會嚴重阻礙優秀人才的培養道路.而虛擬仿真技術的使用會極大程度地突出虛實結合這一教學特征，將信息技術完美地結合到課堂中，實現數據庫與網絡通訊、多媒體等多個結構的大融合，搭建極具真實性的實驗環境，確保每位學生都能夠融入到實驗過程中，都能有實驗操作的實際經歷[3]。

（二）創新教學方式

目前虛擬仿真技術與藥學實驗的結合，已經成為一種趨勢，在許多學校廣泛應用。在我國社會以往發展的過程中，很多知名人物都創設了虛擬仿真實驗，將一些無法具體展開的大型實驗環節，通過搭建真實的小型環境去進行，在一定程度上降低了實驗的局限性。虛擬仿真技術的出現，可以帶來很多好處，比如解決教學儀器供應不足的情況，讓每一名學生都能有實踐操作的機會，極大地激發了學生的學習興趣，為教師準備教學素材，節約了很多時間[4]。在社會的實際需求中，相關藥學機構要求學校培育出的人才要具備一定的實踐操作能力。虛擬仿真技術的應用，可以為藥學教學提供很多新的手段方式，使學生能夠在網絡上自主尋找一些實驗預習內容與實驗具體操作，然后在虛擬環境中再次落實實踐流程。虛擬仿真技術能夠通過互動、拓展、自主學習等多種方式，加強學生學習的深度與廣度，在最大程度上激發他們的潛能，為他們提供一些創新性的教學模式，使學生可以具備相應的先進邏輯思維與實踐能力，可以讓學生盡可能地開展沉浸式學習，強化他們對理論知識的理解力度，及時增強教學效果[5]。

（三）醫學研究與醫療診斷優勢

使用VR 技術可以進行建模，以人體的各種組織和器官作為模板，充分利用VR 技術來建立一定比例的模型，在這種應用條件下，疾病的演替過程以及微觀環境下分子與分子之間的相互作用都可以被模擬出來。VR 技術所建立出來的模型往往是十分生動和直觀的，在形態學上具有重要的參考價值，可以為課堂學習和課后練習提供豐富的資源。除此之外，VR 技術可以將微觀世界宏觀化，將分子之間微小的相互作用通過建模動畫的形式來生動形象地顯現出來，一些細節化的機理和作用也可以被清晰地呈現出來，這對于藥物研發是十分有益的。藥物研發人員通過對VR 建模動畫的直接觀察可以更加清楚地掌握藥物發揮作用的機制以及人體內的代謝情況，為縮短臨床新藥的研發周期提供有效的幫助，對于學生研發思維的培養具有重要的啟示作用。

二、虛擬仿真技術在藥學實驗教學中應用分析

（一）提升課前預習效果

在開展實驗教學之前，教師必須要求學生進行預習。通過預習，學生能夠對具體的實踐內容有大致的了解，才能夠在正式開始實驗的過程中，對自己不懂的地方去重點操作[6]。在以往教師授課的過程中，學生預習主要是走馬觀花的形式，僅僅是粗略瀏覽，沒有注意到實驗的目的、原理以及一些細節。虛擬仿真技術，可以很好地解決學生預習不足的問題，能夠讓學生對實驗的各個部分作出系統的學習，同時虛擬仿真實驗室還會定時向學生開放，讓他們在規定的時間內自主學習，了解實驗的相關設計與具體內容，練習基本操作，為正式開課打下基礎[7]。

（二）加強課堂授課質量

學生提前進入虛擬仿真實驗室進行練習，對于他們在實際環境中的操作有很大幫助，這樣的教學模式能夠有效地彌補傳統教學課前準備不足的缺陷。在實際課堂上，教師可以通過一定的仿真教學，搭配虛實結合的方法，幫助學生強化實驗流程，讓他們對實驗過程中的一些細節之處，都能夠做到仔細觀察，認真研究。在具體的實驗教學過程中，要確保每一位學生都能夠上手操作，如果遇到實驗條件有限的情況，可以在老師的演示下完成。學生在經歷了仿真實驗模擬之后，會有一定的學習效果，教師在課堂上，不必花費大量的時間對一些簡單的實驗環節進行贅述，只需針對學生的具體需求進行教學，查缺補漏，盡力解決他們的疑惑，讓所有學生都能夠學習到真實的技術與知識，同時又拉近師生之間的距離，讓教師與學生能夠用平和的心態去進行知識探討，提升學生學習的主體能動性。

（三）加強課后反饋力度

在具體的實踐教學結束之后，教師要讓學生書寫實驗報告，將本次實驗的具體過程記錄下來，然后教師對學生的實驗報告進行評分。在以往的實驗教學過程中，由于實驗的復雜性，很多教師都會直接將實驗過程用紙質的形式發放給學生，然后讓學生在實驗室進行簡單的操作，便去書寫實驗報告。這樣的教學方式具有相當大的缺陷，不能夠讓學生學到實際的知識。虛擬仿真技術的出現的確具有很大的創新性，不僅改變了教師的授課形式，而且提升了學生的學習質量。在實驗結束之后，虛擬仿真實驗室依然可以對學生開放，讓他們可以對自己操作不熟練的地方進行反復練習，同時給一些在課堂上沒有參與進來的同學提供了實驗機會[8]。學生在進行了整個實驗操作之后，便會對流程有更加精準的記憶，能夠幫助他們在日后工作的過程中積累財富，提升自己的職場競爭力。

三、虛擬現實技術的不足

（一）較高的技術開發難度

VR 技術屬于較為高端的技術，這種技術用于教學輔助中具有一定的兼容難度。在一線藥學教育中，想要實現VR 技術與教學的完美融合，應該在每節實驗課程之前將VR 技術落實到實際中去，這無疑是很困難的。教學工作者面對的問題不僅僅是大量陌生的技術難題，還需要對紛繁復雜的教學資源進行快速合理的整合。在資源整合過程中，不可缺少的就是溝通，溝通的雙方則是一線實踐教師和開發VR 技術的虛擬現實設備研發公司，這二者之間的密切合作是通過大量的前期溝通和后期的相互配合實現的，只有一方努力是很難達到理想中的效果的。

（二）設備局限性

VR 設備是開展VR 技術輔助教學的基礎，有了可靠的VR 設備才能考慮將VR 技術輔助教學進行優化。目前應用最為廣泛的VR 設備種類就是頭戴式設備，在體驗過程中，使用者需要保持VR 設備始終與電腦以及電源相互連接，這就需要足夠寬敞、安全的場地，還需要解決電線和材料的問題。當然，大部分學校還受困于VR 技術限制，VR 設備呈現出的畫面并不具備足夠的清晰度，導致虛擬現實的體驗感較差，同時還會讓使用者產生一定程度的眩暈感。VR 技術所模擬出來的環境與現實環境之間的融合并不理想，因此，使用者在VR 設備中看到的圖像容易失真，讓使用者較難進入到VR 設備所構建出的虛擬現實中，總能感覺到眼前圖像和現實之間的距離感。

（三）新教學模式下的教師角色思考

VR 技術一旦應用到課堂中來，教師角色就會發生較大的變化。傳統課堂中，教師需要對前期的教學資源進行整合。該過程的教學理念相對固化，在VR 輔助教學模式中，教師應該積極地轉變這種 相對固化的教學理念[9]。書本上的知識較為枯燥乏味，且比較抽象，VR 技術將這些抽象的理論知識轉化為生動的圖像，讓學生在虛擬的環境中進行學習，達到更為理想的學習效果。理論上來講，任何構思都可以在VR 技術中得到呈現，實際上，這需要教師在其中發揮一定的指揮和約束作用，讓VR 技術得到妥善的應用，為教學內容的設計指明方向，提高教學質量。同時，教師應該引導學生樹立起正確地看待VR 技術的意識，培養和鍛煉學生的思維能力，讓學生充分利用這種先進的VR 技術來提升自身，而不是將這種VR 技術當成是娛樂工具[10]。

實驗室中經常會用到各種精密的儀器，例如高分辨率的質譜儀，可以對不同狀態的細胞進行分選的流式細胞儀、熒光定量PCR 儀器、倒置熒光顯微鏡以及酶標儀等等。在這些精密儀器的輔助下，學生可以對各種微小的組織和細胞進行直接觀察，如核酸分子、蛋白質分子、細菌菌落等都可以直觀地呈現在學生的眼前。通過VR 技術，實驗中的抽象和微觀技術壁壘可以被打破，實現教育領域的重大突破。

綜上所述，要想大力提升藥學實驗教學的效率，采取虛擬仿真技術是十分必要的行為，同時這一技術也能夠體現出很大的教學優勢。利用虛實結合的形式開展課堂，具備相應的創新性，不僅能提升學生的學習興趣，而且能為教師帶來一定的教學成果。信息技術可以給教學課堂帶來非常精彩的學習體驗，虛擬仿真技術，完美地彌補了傳統教學模式上無法展開真實教學過程的不足之處，有利于從根本上實現教學目標，促進學科發展，滿足教學條件等多種需求。