虚拟仿真技术在中药炮制实验教学中应用的可行性分析※

魏玉 许海涛 田连起 李红伟

（1河南中医药大学实验教学中心，郑州450008；2郑州工程技术学院土木工程学院，郑州450008）

虚拟仿真技术在中药炮制实验教学中应用的可行性分析※

魏玉1许海涛2田连起1李红伟1

（1河南中医药大学实验教学中心，郑州450008；2郑州工程技术学院土木工程学院，郑州450008）

根据中药炮制实验教学目前面临的问题，对虚拟仿真技术在其实验教学中应用的可行性进行分析。通过分析，中药炮制实验内容与虚拟信息技术的有机结合，可以培养学生的学习兴趣，及独立自主的学习能力，提高学生对实验技能的掌握，从而提高中药炮制实验教学质量。

虚拟仿真技术；中药炮制实验教学；可行性分析

实验教学是对理论教学的一种延伸，是对课堂上所学知识进行消化和吸收的过程。实验过程是一个培养学生进行学习和探索的过程，通过实验，能有效地训练学生的实验技能，培养学生观察能力、动手能力和创新能力[1]。对于实验教学中部分涉及的不可及、不可逆的操作，以及需要高成本、高消耗的大型或综合性实验项目等部分真实实验难以实现的实验操作，虚拟仿真实验教学则能有效利用信息技术模拟真实实验环境，让学生在虚拟的实验环境中体验和完成实验操作。

虚拟仿真(Virtual Reality，简称VR)就是当今非常流行的新型教学媒体，VR是20世纪末新兴起的一种综合集成技术，涉及的学科众多，比如传感技术、计算机图形学、人工智能和人机交互技术等[2]。通过模拟现实世界的事物和环境，让人犹如亲临其境，并可亲自操作，自然地与虚拟环境进行交互。在完成虚拟仿真实验时，实验者利用虚拟现实技术搭建的实验环境中完成各种实验项目[3]。

中药炮制学是研究中药炮制理论，规范炮制工艺和饮片质量标准等而开设的一门中医药类院校的专业课程，是中药类专业领域的一个重要的组成部分[4-5]。中药炮制学是一门技术性、经验性很强的学科，具有独特的理论体系和炮制方法。在实验过程中，有些中药炮制的术语不易理解和难以掌握，炮制的程度、炮制品质量的确定主要依靠感官经验来判别，使得在实验教学中，学生不能很好地领悟炮制的精髓，学习效果不佳，影响了炮制教学中经验的传承[6]。

学生在实验课程学习过程中仍然面临以下瓶颈[7]：一方面是学校以传统的理论教学为主，社会实践和实际操作机会不足；另一方面，近年来一些中药材价格飞涨，实验材料消耗大，且在操作过程中涉及高温、毒麻药材等因素，安全因素不容忽视，导致近年来在实验教学方面的改革力度不大，成效不明显。若将虚拟仿真技术应用到中药炮制实验中，则可解决因传统实验教学模式及实验场地等等因素所造成的各种限制。下面就虚拟仿真技术在中药炮制实验教学中的可行性进行分析。

1 中药炮制实验教学面临的问题

传统的中药炮制是从对植物洗沙除泥到发展出四十多种炮制技术和体系的科学的炮制理论，凝聚了中国历代医药工作者的心血和智慧。炮制技术的传承和发展与现代中医药的不断进步紧密相连，中药炮制实验教学是理论和实际密切联系的一门学科，实践性强，是学生体验传统炮制技术魅力的平台。但是学生在学习过程中受到实验室场地等因素的影响，不能真切的看清楚教师的示教过程，难以对炮制“度”准确的把握，导致了饮片炮制质量难以控制。由于炮制技术对经验要求极高，且中药炮制术语比较模糊，比如切制实验中“抢水洗”、“伤水”，炒法中“亮锅底”、“炒黄”、“炒焦”、“文火”、“武火”、“文武火”等。明代陈嘉谟《本草蒙筌》[8]提到:“凡药制造，贵在适中，不及则功效难求，太过则气味反失……。由此可见，炮制工艺条件对中药饮片药性功效的影响及炮制规范的量化指标对炮制品质量控制的重要性。

2 虚拟仿技术在中药炮制实验教学中应用的可行性

虚拟仿真实验教学就是将实验过程通过视频、动画、音频及文本的形式展示出来，建立高度仿真的虚拟实验环境，模拟中药炮制的相关技术，多方位详细展示炮制技术中的要点和难点，在电子设备终端学生可以身临其境、生动、形象的参与实验，有利于学生课前预习及课后复习，便于学生自主学习，加深对实验原理、操作步骤的理解，为学生综合能力、创新精神及能力的培养提供保障。与常规中药炮制实验教学相比虚拟仿真技术有一定的优势，可以弥补实验教学中的不足。

2.1 实验现象更直观对炮制术语的阐述更明确由于在实验教学过程中场地和空间位置的限制，学生不能很清楚的看明白实验操作过程、需要掌握的要点、火候对炮制品质量的影响及炮制品外观形态的变化等等。若利用虚拟仿真技术模拟实验操作过程，便于学生清晰地掌握操作要领及技术要点。例如麸炒山药时，需要将锅加热到一定温度后再投入麦麸，继续加热至麦麸冒烟时投入山药片，中火加热，不断炒至山药呈均匀的亮黄色，出锅，筛去麦麸。此实验过程可以用近距离的操作视频资料展示出来，并附带原药材与炮制品的图片、合格炮制品与不合格炮制品的对比图片、实验中的注意事项及操作要点等，使学生在学习完这部分内容后明确实验目的、注意事项及操作要点等内容，丰富了课堂学习形式，提高了学习效率。

2.2 学习地点多样性学生预习更充分中药炮制学是一门实践性强、知识面广的课程，对实验课程的学习非常重视。如《本草蒙筌》中提出：“凡药制造……火制四：有煅、有炮、有炙、有炒之不同；水制三：或渍、或泡、或洗之弗等；水火共制者：若蒸、若煮……”。由此可见，炮制方法的多样与复杂性。学生若想在相对较少的课堂教学时间内消化吸收相应的知识，掌握多种实验技能，就有一定的难度。大部分学生在听完课后仍不知道该如何进行实验，常常在做实验过程中出现手忙脚乱，或敷衍了事，造成实验失败，仪器损坏，浪费了人力、物力[9]。通过建设仿真实验教学模块，使学生的学习地点不再拘泥于教室，而是可以通过网络平台在电脑、手机客户端进行观看学习，可以使实验预习更加充分，提高了实验预习环节的教学效果。通过课前预习，学生能够充分了解实验操作要点及注意事项，区分合格与不合格的炮制品，并了解其产生的原因等，在实验操作过程中不至于畏手畏脚，增强动手能力。

2.3 降低实验教学成本消除实验安全隐患与浪费中药炮制实验中涉及一些毒麻药的炮制，如斑蝥、乌头，前者在传统炮制加热过程中，斑蝥素产生升华，而乌头则需通过口尝鼻闻来辨别炮制是否完全，对操作者的身体健康都存在一定安全隐患。毒麻药材实验后，相关的处理也与一般的垃圾不同，具有特殊的处理方法，这无疑又增加了实验成本。虚拟仿真教学形式可以有效避免此类安全隐患，使学生通过虚拟仿真实验平台，既学习到了相关的炮制技术，又不影响身体健康。此外，对于名贵中药，如羚羊角，不仅涉及贮藏保存、炮制方法、真伪鉴别等现实条件的制约，利用虚拟实验平台可以降低实验成本，避免浪费[7]。

虚拟仿真技术在中药炮制实验教学中的应用是可行的，通过建立中药炮制虚拟仿真平台，将炮制实验过程中涉及的火候、炮制品图片、传统炮制技术视频资料、注意事项等信息进行整合，使学生在“虚”中体验“实”，激发学生的学习兴趣，使学生在反复的实验中发现问题，通过查找教材、文献等手段解决问题，掌握实验操作的要点和难点，掌握相关炮制技术。另外，虚拟仿真平台的建立，丰富了学生的学习形式，有助于培养和激发学生的创新精神。

[1]苏旭霞，刘素楠，管立新.开展虚拟仿真实验促进实验教学改革[J].科技广场，2008(3):252-254.

[2]徐庚保，曾莲芝.虚拟仿真[J].计算机仿真，2012，29(5):1-5.

[3]杜月林，黄刚，王峰，等.建设虚拟仿真实验平台，探索创新人才培养模式[J].实验技术与管理，2015，32(12):26-29.

[4]钟凌云，霍慧君，龚千锋.中药炮制学实验教学改革思路探讨[J].高校实验室工作研究，2012，1(111):4-6.

[5]刘舒凌，曾春晖.中药炮制学实验教学效果提升方法的探索[J].中国中医药现代远程教育，2016，14(10):21-22.

[6]贾晶，吴纯洁，李文敏，等.中药炮制实验教学刍议[J].中国中医药现代远程教育，2008（8）:962-963.

[7]薛海萍，李俊松，丁文平，等.实验教育信息化在中药炮制实验教学中的作用[J].药学教育，2016，32(2):71-75.

[8]张振凌.临床中药炮制学[M].北京:中国中医药出版社，2007：34.

[9]魏玉，沈继朵，刘雅敏，等.天然药物化学实验线上线下教学法的重要性[J].中国中医药现代远程教育，2016，14(13)：12-13.

Analysis on the Feasibility of Virtual Simulation Technology Application in Chinese Herbal Medicine Processing

WEI Yu1,XU Haitao2,TIAN Lian-qi1,LI Hongwei1
(1.Experimental Teaching Center,Henan University of Traditional Chinese Medicine,Zhengzhou 450008,China; 2.Civil Engineering College,Zhengzhou Institute of Technology,Zhengzhou 450008,China)

Feasibility of virtual simulation technology application in Chinese herbal medicine processing,according to the problem of experiment teaching of Chinese herbal medicine processing was analyzed.Through organic combination of traditional Chinese medicine processing experiment content and virtual simulation technology,it can cultivate the students'interest in learning,and ability of autonomous learning and independent learning.It also can increase personal skill and improve the quality of teaching of Chinese herbal medicine processing.

virtual simulation technology;traditional Chinese medicine processing;feasibility analysis

10.3969/j.issn.1672-2779.2017.04.004

1672-2779（2017）-04-0008-02

：张文娟本文校对：刘雅敏

2016-09-19）

河南省教育技术装备和实践教育研究项目【No：GZ316】