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厉害了!中国药科大学教师研发国内首款药学教育APP

图片新闻腾讯大苏网城事频道2019-04-30 13:46

(通讯员 姜晨 徐逸雯)日前,因风格神似魔法学校“霍格沃茨”,中国药科大学图书馆新开放的一间自修室,吸引了众多学子前来自习“打卡”。然而记者调查发现,就在该自修室内,连日来不少同学在自习桌上均放置了一副副纸牌,学习刷题过程中还时不时抽出几张纸牌端详片刻,难道最近大学校园里?#20013;?#27969;行起什么纸牌游戏让大家学习时也“情难自禁”吗?当然不是!走近一看,原来这不是普通的扑克牌,而是一副被药大学子称为“拟观药”的药物学习辅助纸牌。

厉害了!中国药科大学教师研发国内首款药学教育APP

一张小小的纸牌正面除了印有传统的“A-K”字样外,还印有药品通用名?#39057;?#20013;英文、药物化学分子式和结构式、相对分子质量、药理药化性质分类、适应症治疗用途等信息。更为特别的是,每?#29260;?#20811;?#39057;?#32972;面,均印有一个被称为“药维码”的奇特二维码,且每张纸牌背面的“药维码”图案都不一样。据透露,想要解锁这副药物学习辅助纸?#39057;摹?#20840;部技能”,只需要从?#21482;?#24212;用商城里下载一个APP——“拟观药”。用该APP轻松扫描任一纸?#39057;?#27491;面或反面图案,即可瞬间在?#21482;?#23631;幕上显示出与之相对应的酷炫3D药物分子结构,而这项神奇的发明就出自中国药科大学年轻教师庞瑞之手。

厉害了!中国药科大学教师研发国内首款药学教育APP

4月29日,记者从中国药科大学获悉,来自该校研?#21487;?#38498;的庞瑞老师历时两年,利用业余时间潜心研究3D建模、?#25169;?#26426;视觉和二维码技术,设计开发出国内首款药学教育增强现实应用——“拟观药”,英文名为Drug3D,是一个集?#21697;?#21153;器、云数据库、“药维码”技术、移动端APP、PC端程序、微信小程序和公众号、周边实体产品于一体的增强现实技术体系。其主要功能是通过移动设备摄像头捕捉现实世界图像,运用增强现实技术从中识别预先设置的“药维码”、图像目标、物体目标等,实时在移动设备屏幕上清晰真实显示炫酷3D药物分子模型,完美呈现药物分子结构中原子与化学键的真实空间位置。这项发明不仅填补了药学教育增强现实应用的空白,其核心技术“药维码”更是解决了长期以来书籍、课本上无法表达三维化学分子模型的重大难题。

打开“拟观药”APP,简单整洁的主界面让人耳目一新。俗话说“麻雀虽小,五脏俱全”,这个看似普通的软件?#33576;?#23454;现众多强大的功能。

据了解,“拟观药”APP包含“AR分子浏览器”、“ 3D分子浏览器”和“Word药AR?#20540;洹?#19977;大模块。其中,“ AR分子浏览器”是“拟观药”APP的核心应用场景。用户只需打开“AR分子浏览器”,无论是扫描药物学习辅助纸牌正面的分子结构式?#21482;?#32972;面的“药维码”,均可以在?#21482;?#19978;看到酷炫的3D药物分子模型。如果在屏幕范围内移动该纸牌,3D药物分子模型还会随之移动、旋转、缩放,用户甚?#37327;?#20197;将碳原子和?#25216;?#25442;成自己喜爱的颜色。

厉害了!中国药科大学教师研发国内首款药学教育APP

“3D分子浏览器”是“拟观药”APP的基础应用场景。里面储藏有160个药物分子的资料卡片,这些都是从药学生必学的《药物化学》教科书中整理出来的,方便同学们随时随地在移动设备上查看学习。

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“Word药AR?#20540;洹?#26159;“拟观药”APP的延伸应用场景。学习中最头痛的事情莫过于查英语单词,一般的?#23454;銩PP只能输入或扫描一个单词,不停输入或扫描非常繁琐。而“Word药AR?#20540;洹?#25317;有比普通?#23454;銩PP更加方便快捷的单词扫描功能,不用在搜索框手动输入需要翻译的单词,只需将摄像头对准书页便可快速将十几个单词一下识别出来。屏幕上点击识别出的单词,还可瞬间跳转到金山词霸等国内外7家专业在线?#23454;?#32593;站,获得更为详细的注解。

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据了解,自从拉瓦锡在1789年发表《化学基本论述》以来,在书籍、?#21448;?#31561;平面?#25945;?#19978;表达化学分子结构的主要方法是绘制二维的化学结构式,但化学结构式只是三维的真实分子结构在二维平面上的抽象投影,并不能完全表达分子结构中原子与化学键的真实空间位置。因此,化学学习者要想理解立体化学除了动手搭建分子球棍模型,就只能通过自己的想象了。直到上个世纪80年代,?#25169;?#26426;才发展出模拟三维分子结构的软件,但电脑不方便携带且无法与书籍、?#21448;?#31561;平面?#25945;?#19978;的化学结构式产生关联互动。而“拟观药”APP将?#25169;?#26426;模拟出的虚拟物体与现实物体结合起来,完美解决了这一问题。这项发明不仅填补了药学教育增强现实应用的空白,其核心技术“药维码”更是解决了长期以来书籍、课本上无法表达三维化学分子模型的重大难题。

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据庞瑞老师介绍,目前已有6832个小分子药物结构被整理?#31456;?#21040;数据库中,“Word药AR?#20540;洹?#21547;有从大学英语四六级到托福雅思GRE等在内的23000多个词条。值得一提的是,2018年5月化学工业出版社已经重新印刷了带?#23567;?#33647;维码”的十二五规划教材《药物化学》(第三版),全国使用该教材的师生都能够使用到“拟观药”技术。

中国药科大学药学院大三学生周雪琛调侃道:“大家都说,药化(“药物化学”的简称)的谐音是‘要挂’。《药物化学》这门课程确实超级难?#26657;?#19988;不说学习过程中要记住很多复杂的药物结构和构效关系,各种化学物质的药性药效绝对可以让你混?#19994;?#19981;知所措。‘拟观药’APP和药物学习辅助纸?#39057;?#20986;现,可谓拯救了在‘药化’面前苦苦挣扎的我们。它不但可以让我们随时随地翻看酷炫的3D分子模型并加深学习印象,还可?#22253;?#21161;我们?#19994;?#33647;物分子的中外资料,而且如果遇到看不懂的英文还能进行翻译。实用性真的超强!”

“‘拟观药’APP通过智能?#21482;?#31561;移动终端,将海量分子结构模型、分子对接动画等教学内容实时呈现给教师和学生,并提供多?#21482;?#21160;效果和信息拓展,发挥教师教学的创造性,调动学生学习的积极性,凸显了整个教学实践活动的高科技含量。”中国药科大学教务处处长唐伟方点评道。

这款超酷APP好评如潮的背后是开发者庞瑞老师两年多来的?#37327;?#20184;出。作为中国药科大学中药制剂专业的优秀硕士毕业生,庞瑞老师早在2001年就获得了美国SUN公司的Java程序员认证,还自学了其他十几种?#25169;?#26426;语言。2015年9月,德国科学院院士、中国药科大学校长来茂德教授在开学典礼上发表了《?#26494;?#22312;虚拟与现实的高效结合中完美定位》的演讲,播放了一段微软Hololens混合现实眼镜应用在医学上的视频,这?#38376;?#29790;老师受到了很大启发。从那时起,他便开始思考并着手开发一款增强现实APP应用到药学教育上。

谈及整个开发过程,庞瑞老师坦言:“开发‘拟观药’APP算是我这辈子做过的最具挑战性的事情,为此我放弃了很多个周末,一个人编写了上万行的代码,进行了数百次测试。开发过程中遇到的难题无数,如果要总结可以写一本书。最后,‘拟观药’APP的成功应用,除了要?#34892;挥?#21551;冬教授的悉心指导,还要?#34892;?#33647;大师生的关心和支持。”

据了解,自2016年开始投入研发,到2018年初上线测试,再到2019年技术应用成熟并不断推广普及,如今“拟观药”APP的用户下载量已高达6000次,中国药科大学、沈阳药科大学以及国内其他多所药学院的学生都开始使?#20040;薃PP应用。

由此可见,“拟观药”不仅仅是一种全新的教育技术和手段,也开创了一种全新的教育模式,巧妙地将?#21482;PAD等移动智能设备从用来玩游戏的课堂“公害”转变为用来学习药物知识的实用教学工具。

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然而,这场基于增强现实和虚拟现实技术的教育科?#20960;?#21629;才刚刚拉开帷幕。谈及未来发展,庞瑞老师表示,“拟观药”APP实质上是一个增强现实教学系统,不仅药物化学一门课,今后大部分药学类相关课程的教材都可以使用这项技术;不仅药学这一个学科,“拟观药”技术还可以应用在化学、生物学、医学?#35748;?#20851;学科;不仅教材、书籍,“药维码”还可以广泛应用在课件、?#21448;盡?#35770;文、网?#22330;?#28023;报等平面上。

“未来几年,‘拟观药’APP还将移植到不断普及的AR眼镜和VR眼镜中,成为真正意义上的增强现实和虚拟现实教育系统,让学生在课堂、校园、图书馆、实验室、宿舍等多种场景中获取更加丰富的海量知识,开展更加自由、更加轻松的学习。到那时,《哈利·波特》书中所描绘的霍格沃茨魔法学校将真正走进现实。”庞瑞说。

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