混合式互动课堂教学模式在药剂学实验课的应用

Application of Blended Interactive Classroom Teaching Mode in Pharmaceutical Experiment

摘要

药剂学实验课是综合提升药学专业本科生学科素养的重要专业实验课。通过分析传统药剂学实验教学现状，总结存在的问题，将结合课堂派、腾讯会议与多功能互动实验教学平台的混合式互动课堂教学模式应用在药剂学实验课的课前准备、授课及操作演示、实验报告和课后总结等方面，并对应用效果进行考察。混合式互动课堂教学模式在药剂学实验课的应用，解决了传统药剂学实验课存在的问题，对提高药剂学实验课的课程质量起重要作用，同时也激发了学生学习的积极性、主动性、创造性和好奇心，提升了学生自主学习、分析和解决问题的能力，也为其他药学实验课的教学模式改革提供参考。

Abstract

Pharmaceutical experiment is an important professional experimental course comprehensively enhancing professional competence of undergraduate students majoring in Pharmaceutical Science. Through analyzing the current situation of traditional pharmaceutical experimental teaching and summarizing the existing problems, a blended interactive classroom teaching mode combining Ketangpai, Tencent Meeting, and multifunctional interactive experimental teaching platform was applied in pre-class preparation, teaching and operation demonstrations, experimental reports, and post-class summaries of pharmaceutical experimental course. The application effect was investigated. The application of blended interactive classroom teaching mode in pharmaceutical experiment plays an important role in improving the quality of the experimental course, and problems in the traditional pharmaceutical experiment course are solved. Meanwhile, Students’ initiative, enthusiasm, creativity, and curiosity in learning are stimulated, and their ability of self-directed learning, analyzing and problem-solving are cultivated. The mode provides reference for the teaching mode reform of other pharmaceutical experiment courses.

Graphical abstract

关键词

药剂学实验 / 实验教学 / 混合式互动课堂教学模式

Key words

Pharmaceutical experiment / Experimental teaching / Blended interactive classroom teaching mode

习近平总书记在党的二十大报告中指出“坚持为党育人、为国育才，全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才，聚天下英才而用之”，为新时代新征程做好人才工作指明了方向^［1］。中山大学作为“双一流”高校，应发挥主力作用，全面提升人才自主培养质量，培养德智体美劳全面发展的高质量人才及专业能力和实践能力兼具的综合型创新人才^［2］。教育部原高教司吴岩解读《关于加快医学教育创新发展的指导意见》时指出，创新型药学人才培养支撑不足是中国药学教育的短板，探索新的教学模式，对相关课程进行教学改革，是培养创新型药学人才的关键步骤^［3］。

药剂学是研究药物制剂基本理论、处方设计、制备工艺、质量控制和合理应用的综合性技术学科^［4］，是药学学科的重要组成部分。中山大学药学专业是国家“双一流”专业，药剂学实验是综合提升药学专业本科生专业素养的重要专业实验课，具有很强的实践性，是药剂学理论联系实践的重要教学环节。药剂学实验开展时间为大学三年级第一学期，选用教材为中山大学出版社于2020年出版的《药剂学实验教程》，主要内容为常用剂型的制备和质量评价，包括溶液型液体制剂、混悬剂、乳剂、注射液、片剂、软膏剂、栓剂和涂膜剂等，设计性实验和综合性实验，授课顺序与理论课紧密相关，加深了学生对药剂学基本理论知识的理解，对提升学生的实验操作技能、增强学生应用知识解决问题的能力和培养学生养成科学严谨的科研习惯具有重要作用。通过对传统药剂学实验教学现状进行分析，针对存在的问题，学习其他院校相关经验，融会贯通，并在其基础上进行提升，应用结合课堂派^［5-7］、腾讯会议^［8-9］与多功能互动实验教学平台^［10-15］的混合式互动课堂教学模式，从药剂学实验课的课前准备、授课及操作演示、实验报告和课后总结等方面进行了课程改革探索，激发学生学习积极性、主动性、创造性和学习兴趣，培养学生自主学习、分析和解决问题的能力，为提升药剂学实验课及其他药学相关实验课程的教学质量提供了新思路。

1 传统药剂学实验教学现状

传统药剂学实验授课方式较为单一，一般是教师在实验课开始前在讲台讲述课件幻灯片，包括实验目的、实验原理、实验步骤和注意事项等。由于实验室内部结构与课室区别较大，室内立柱和实验台上试剂架易遮挡学生视线，无法在自己座位上看到课件，教师授课时学生需自行搬实验椅至讲台附近听讲，无法在桌上记笔记，较为不便。另外，教师“一言堂”容易导致学生走神，未能及时记录注意事项，在实验操作时忽略关键步骤，最终致使实验失败，未达到实验教学的目的。

传统药剂学实验课堂演示环节亦存在类似问题，教师在操作台进行操作演示时，学生围在操作台附近，距离较远的学生难以全面观察操作细节，且由于学生人数较多，为保证每位学生均有观摩机会，教师需要进行多次演示，消耗时间较长，效率较低。该实验课涉及仪器设备较多，如崩解仪、溶出仪、紫外分光光度计、融变时限检查仪、旋转式多冲压片机和高效包衣机等，其中考虑部分实验仪器（旋转式多冲压片机和高效包衣机）安全性、操作难度和仪器数量等因素，全程均由技术人员或助教操作，学生在观摩。且受场地大小与学生人数限制，学生需分批次观摩，该过程所需时间较长，降低了学习的效率。

传统药剂学实验课实验报告根据撰写过程分为三部分：①学生课前根据教材撰写预习报告，主要内容包括实验目的、实验原理、实验材料及仪器和实验步骤。该部分内容存在的问题是学生预习较为形式化，大部分学生仅停留在机械性誊抄阶段，缺乏主动思考和总结归纳，尤其是一些较为复杂的实验，如“混悬剂的制备及稳定剂的选择”和“维生素C注射液的制备及处方工艺考察”。如果学生没有在预习阶段做好实验流程图，在实际实验过程中容易手忙脚乱发生错误，导致实验失败，并造成人力物力和时间的浪费；②学生实验过程中应及时如实记录操作时间、操作内容、实验现象和数据。该部分内容存在的主要问题是学生在实验过程中拍摄的实验现象照片等辅助材料需打印为彩色版贴于实验报告上，该流程较为繁琐，需要额外支出打印费用，且环境不友好；③实验结束后由学生对实验数据进行处理，对实验结果进行讨论并回答课后思考题。该部分存在的问题与上述类似，有些实验结果需绘制沉降曲线等，使用数据软件作图更为专业，均需打印后粘贴。另外，思考题部分容易出现学生之间互相抄袭的现象，且批改人一般较难判断。如实验结果与预期不符，实验讨论应反映理论—实践—理论的思考过程，这部分内容可能需要查阅相关文献进行参考，书写量较大，学生负担较重。

2 混合式互动课堂教学模式的应用

中山大学药学院（深圳）（以下简称：我院）药学专业本科生培养方案指出要培养掌握药剂学等基本理论知识和研究实验技能，能应用药学等学科的基本理论、专业知识、技能和工具判断和分析药学科学研究及实际工作中遇到的问题，并提出合理的解决方案，具有创新精神、团队合作精神和终身学习能力的学生。为实现培养扎实现代药学理论基础和药学相关实践技能的创新型生物药学行业精英人才的目标，我院药剂学教研室对传统药剂学实验课存在的问题进行了分析与讨论，力求从授课方式、课堂演示和实验报告等方面进行提升。在近几年的实验教学中，将混合式互动课堂教学模式（图1）应用到药剂学实验课程的各环节，并取得了较好的教学效果。本研究以“片剂的制备与质量评价”为例，就混合式互动课堂教学模式在药剂学实验课程中的应用进行介绍。

2.1 课前准备

药剂学实验课的课前准备工作主要包括教辅教师与助教完成预实验及学生进行课前预习，利用现有的多媒体设备及线上应用，对该环节进行改进和优化实现互动式教学，达到较好的预习效果。

2.1.1 预实验

助教根据教材中的阿司匹林片剂处方量进行制备，并根据实验流程“淀粉浆的制备→湿法制粒→压片→质量评价”完成实验。在实验过程中，助教需记录仪器的使用参数，对关键步骤的现象进行拍照记录，如淀粉浆糊化前后的状态和软材“握之成团，轻压即散”的状态等，并如实记录和分析实验数据。整理实验中需要注意的事项，如实验过程中遇到难以解决的问题，可及时向教师反馈。问题解决后，由助教记录问题发生的原因和解决方式，形成预实验报告提交给任课教师，以便在教学课件中加入新的注意事项或对处方及实验步骤进行变更。本次实验需要使用的仪器设备较多，包括旋转式多冲压片机、片剂硬度检测仪、脆碎度检测仪、崩解时限检测仪、溶出仪和紫外分光光度计等。预实验时，教辅教师需先对助教进行相关仪器培训，然后助教操作仪器并优化各项仪器参数。确定最佳仪器参数后，助教重新操作仪器以便拍摄操作视频，用于课堂的操作演示环节，同时对课堂上使用的每一台仪器的状态进行检查，确保其可用于实验教学，保证实验课地顺利开展。教辅教师根据预实验的试剂耗材用量对学生上课需要使用的试剂耗材用量进行评估，并准备好足量的试剂耗材。

2.1.2 课前预习

教师在授课前一周将实验课课件及仪器操作视频上传至课堂派，供学生下载学习，教师可通过该软件实时了解学生的学习情况：“已完成”“学习中”和“未学习”，及时提醒未学习的学生尽快预习。课件中除实验目的、原理、流程和注意事项外，还有与之相关的提问，如“制备阿司匹林片的过程中，如何减少阿司匹林的水解？”学生在根据课件内容进行预习的过程中，可以有目的地带着问题学习，对实验原理和注意事项有更充分的理解。在此期间，学生可以随时通过课堂派、微信或邮件等方式与教师交流，便于教师了解学生的兴趣点和课程难点，在正式授课时有的放矢，加上不定时提问，既能吸引学生的注意力，还能检查学生的预习情况，帮助学生理解知识难点，有助于提升学习效率。需要特别注意的是，第一节课的预习内容中的实验室安全教育（包括实验室行为规范、实验室布局、危废分类和收集方式、淋洗冲眼装置和急救箱位置、急救处理方法和逃生线路等）。通过安全教育，提高学生的安全意识，可针对性地预防和减少操作不规范导致的各项安全事故，保障学生的生命安全和学校资产安全。

2.2 授课及操作演示

为解决传统药剂学实验课的授课方式和操作演示环节存在的问题，利用多媒体设备及线上软件对授课和演示方式进行了针对性改革，以期达到教学目的，提升教学效果。

2.2.1 授课

为改善学生听讲时需集中在讲台前的情况，实验室除配备投影仪作为显示终端外，还配备了多媒体互动教学平台。多媒体互动教学平台包括1台安装在讲台的教师端电脑和24台分布在学生实验台的学生端电脑，所有电脑均已安装了媒体互推软件，可实现将教师端电脑相关的课件和教学视频等同步显示在学生端电脑。学生可在自己的座位上清晰看到教师讲授的内容，并在实验台上及时记录笔记。教师还可将课件和教学视频等发送至学生电脑，学生电脑均为触控型，在实验过程中学生可在自己的电脑上调出相关内容自行观看学习，随时查漏补缺。在授课过程中，学生如想回答问题或向教师发起提问，均可直接通过“举手”或在对话框与教师进行交流，提高学生的课堂参与度和积极性。另外，实验室内还配有可移动互动一体机，在授课阶段可应用其“电子黑板”功能方便教师板书，与传统黑板相比更具灵活性。

2.2.2 操作演示与巡视

操作演示环节可通过两种方式进行：①事先录制视频在课堂播放；②现场示范，具体方式可按实际情况进行选择。这两种方式均能在多媒体互动教学平台实现：可通过教师端电脑将操作视频发送至学生电脑；可则依靠教师端和学生端电脑配有的可移动高清摄像头实现。在教师操作演示环节，可将教师端摄像头对准教学示范实验台，学生可同步在自己电脑上观摩完整操作过程，同时可将教师操作过程录制下来，演示结束后可将视频发送至学生，供学生随时查看学习。

本次实验学生操作的关键步骤是淀粉浆的糊化和湿颗粒的制备。在学生实验过程中，学生端摄像头可对准学生操作空间，教师可在教师端电脑查看学生操作过程，帮助教师快速掌握学生的操作情况，包括淀粉浆糊化完成的状态和软材状态。如果学生操作标准规范，制备的湿颗粒符合要求，教师可将该组学生的操作画面和成果转播给其他学生，既能提升学生自信心和成就感，还能帮助其他学生学习先进经验。反之，若教师发现学生的错误操作，也可及时提醒学生停止操作并进行纠正，提高实验成功率。

2.2.3 仪器演示

在实际教学过程中，有部分仪器如配有电脑的紫外分光光度计，其电脑由于技术原因无法接入多媒体互动教学平台，在现场进行仪器操作的过程中，电脑显示屏、字体也较小，教师在电脑前操作，学生围在周围难以看清电脑软件操作部分，课堂演示效果较差。可移动互动一体机的“投屏”功能为上述问题提供了解决方案，在教师操作电脑软件时将仪器电脑屏幕内容投屏至互动一体机，互动一体机屏幕为86寸，学生能清楚直观学习电脑软件的操作方法，有利于提升仪器演示效果，便于顺利开展实验。

受仪器数量和课程时长限制，且旋转式多冲压片机自动化程度较高，本次实验的“压片”环节为演示型实验。由于旋转式多冲压片机自身重量较大，药剂学实验室不满足其对安装环境的要求，该仪器安装于一楼实验室，无法与多媒体互动教学平台联动。以往演示流程为教师在教学实验室讲解仪器组成和构造，学生分批次观摩，将学生制备好的颗粒倒入加料斗后，教师通过现场调节包括压片速度、片厚和填充量开始压片，在此过程中及时对片剂硬度和片重进行检测，确保压片质量符合要求，学生围在设备旁观摩。由于仪器运转声音较大，且调节旋钮刻度和电子屏上的字较小，演示和解说效果较差。为解决上述问题，助教用教学用移动设备登录腾讯会议进行现场直播，可根据设备操作情况针对性对焦放大相关区域，教师端电脑登录教师账号，可实现将压片机现场调整参数和运行过程同步清晰呈现在教学实验室的学生眼前，并进行同步讲解，与此同时，学生可分批次去压片机现场亲身感受。新颖的教学方式，既能让学生身临其境对压片机有更清晰完整全面的认识，又能满足学生的学习相关操作技能的需要，提升了学生的学习积极性和主动性，提高课程教学效果。

2.3 实验报告

混合式互动课堂教学模式应用于实验报告部分体现在将实验报告纸质与电子相结合，具体内容为：①学生课前根据教材、课件和操作视频撰写预习报告，该部分内容需手写于实验记录本上，主要内容包括实验目的、实验原理、实验材料及仪器和实验流程图及操作要点，其中实验原理部分需阐明理论与本实验的关系，实验流程图需自己总结提炼。②学生实验过程中及时如实手写记录操作时间、操作内容、实验现象和数据，该部分内容与预习报告使用具有拍照扫描功能的应用拍照，与现场拍摄辅以说明的现象照片插入电子版实验报告。③课后学生处理数据后生成的图表如沉降曲线等，将实际实验结果与预期结果进行对比，如不符，可通过查阅文献、与同学讨论或请教教师等途径找出可能的原因，优化实验方法或增加注意事项等，该部分内容直接插入或写入电子版实验报告。同时，学生拍照或截图插入思考题题目，录入文字进行解答，最后将电子版实验报告以Word形式上传至课堂派，课堂派将自动检测重复率，若重复率超过教师设置上限将自动退回。④教师在线批改实验报告，在相应位置对报告内容进行打分和批注，应用可自动统计上交情况、成绩和最大相似度等信息，学生可随时查看批改结果，如有疑问可联系教师。

实验报告实现纸质与电子结合，既避免了全电子化造成的学生预习不认真和实验现象记录不规范，也避免了全纸质化造成的打印繁琐和浪费、实验现象记录不全面和实验讨论及思考题部分可能存在的抄袭现象。对学生而言，减轻了学习负担，提高了学习效率，培养了自主学习思考的能力，锻炼了记录实验现象和讨论实验结果的能力，提升了科研素养；对教师而言，可随时随地在线批改实验报告，可及时了解学生对课堂内容的掌握情况，还省去了收集与发放实验报告和统计分数的步骤，减少了不必要的工作量，可以将更多的时间和精力放在提升课程质量等更有价值的工作上。

2.4 课后总结

课程结束后，课程负责教师在线上批改学生的实验报告，系统自动统计和分析实验报告成绩，包括计算成绩平均分等，教师可及时了解学生对知识的掌握程度，有效把握学生的学习情况。与此同时，课程负责教师结合学生在实验课现场的实际操作情况，对实验报告进行总结，形成实验报告批改报告。批改报告内容主要包括报告书写问题（如报告内容不完整等）、实验操作问题（如某操作不规范）和思考题问题（正确率较低的题目）。教师根据批改报告在下次实验课上就上述问题进行针对性讲解，巩固学生对理论知识的掌握，理解注意事项的根本原因，从而进一步提升学生发现问题和解决问题的能力。另外，教师也可通过学生实验报告发现实验课当前存在的问题，吸取经验教训，实时调整包括教学方式、操作步骤和注意事项等在内的教学方案，应用于下一年度的实验课中，对提升课程质量有重要帮助。

3 教学评价

我院药剂学实验课从2019级开始逐步将混合式互动课堂教学模式应用到课程各环节中，以2018级本科生（91人）为对照组，2019级本科生（77人）、2020级本科生（67人）和2021级本科生（100人）为实验组，通过学校教务部评教系统，收集学生对该课程的教学内容、教学方法和教学效果的评分，总分为100分。教学内容评价内容为教师对教学内容和教学目的是否熟悉、内容设计是否合理、示范是否准确和规范等，分值为35分；教学方法评价内容为师生是否有效互动、教学组织手段是否灵活和是否启发学生思考等，分值为30分；教学效果评价内容为是否有助于学生巩固理论知识、提高学生实验技能和培养学生的创新意识及创新思维等，分值为35分。如表1所示，自2019级应用混合式互动课堂教学模式以来，学生对该课程各评价内容的评分均有显著提升，且随着该教学模式的优化，评分有逐年上升的趋势，说明该教学模式的应用提升了学生对药剂学实验课的满意度，课程改革的效果初步显现，对其他实验课的课程改革也提供了正面参考。

4 结语

我院药剂学实验课将混合式互动课堂教学模式应用到课程的课前准备、授课及操作演示、实验报告和课后总结等各环节中，改善了传统药剂学实验课存在的问题，对提高该门实验课的课程质量起重要作用，对培养掌握药剂学等基本理论知识和研究实验技能，能应用药学等学科的基本理论、专业知识、技能和工具判断和分析药学科学研究及实际工作中遇到的问题，并提出合理的解决方案，具有创新精神、团队合作精神和终身学习能力的学生有重要意义。新颖的教学模式，提高了学生对药剂学实验课的满意度，激发了学生学习积极性、主动性、创造性和学习兴趣，帮助了学生学会如何学习，培养了学生自主学习、分析和解决问题的能力，为成为扎实现代药学理论基础和药学相关实践技能的创新型生物药学行业精英人才打下坚实的基础，也为其他药学实验课的教学模式改革提供了参考。《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》明确指出，课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才的培养质量，深化教育改革要从课程改革入手^［16］。建设一流本科课程，提高课程质量，需要教师充分发挥主观能动性，主动学习新颖教学模式并根据课程特点选择合适的教学模式进行应用，对课程进行深入改革。相信未来通过将人工智能、虚拟仿真等现代技术与药学教育深度融合，探索数字化、智能化、网络化和个性化的教育模式，形成“互联网＋”新形态，以现代信息技术推动药学教育质量提高，最终达到提升人才自主培养质量的目的，为国家培养更多高质量创新性药学精英人才。

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基金资助

中山大学教学质量与教学改革工程基金资助项目(中大教务〔2023〕96号)