中醫藥院校制藥工程專業虛擬仿真實驗教學體系研究

楊巖濤 楊巖 唐昱 黃莉 覃艷

湖南中醫藥大學藥學院 湖南長沙 410208

近年來，隨著我國教育體系的不斷發展和完善，社會經濟的迅速發展，高校功能的不斷轉化，《教育部、國家發改委、財政部關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見(教發〔2015〕7號)》中明確指出：真正增強地方高校為區域經濟社會發展服務的能力，為行業企業技術進步服務的能力，為學習者創造價值的能力……同時亦應建立實訓實習質量保障機制[1]。因此，應用型人才的培養成為高校服務社會職能的重要組成部分，也是各高校亟待解決以進一步適應社會需求的難題，高校各專業尤其是工科專業如何使培養的人才能夠適應新形勢的需求成為一項重要的課題。中醫藥院校專業性強，中醫藥背景深厚，但隨著綜合辦學的不斷推進，各中醫藥院校均以中醫藥為核心開辦了如制藥工程、生物工程等工程類專業。然而辦學條件的限制造成了中醫藥院校工程類專業培養學生重“理”而輕“工”，工程屬性不夠強，給中醫藥院校培養工程類學生造成了困擾。虛擬仿真實驗是解決這一難題的行之有效的途徑，本文嘗試在我校制藥工程專業辦學經驗基礎上，探討引入虛擬仿真實驗教學對構建中醫藥院校制藥工程專業校內實訓教學體系的推動作用，期待能夠為培養中醫藥院校制藥工程專業學生提供參考。

1 校內實訓教學體系改革是應用型人才培養的需求

應用型人才的培養是新形勢對高校提出的新要求，高校培養的人才要能夠適應新的形勢，適應社會的需求才能夠不斷推動高校的發展，同時也不斷促進社會的進步。《中國制造2025》中提出，要通過“三步走”實現制造強國的戰略目標。在這一戰略目標的實現過程中，高校的作用不容忽視，只有高校為國家建設輸送所需要的各類人才，國家才能實現從制造大國到制造強國的飛躍。

在此過程中，出現了實訓教學場地與學生數量的矛盾，尤其是藥品生產行業這一現象更為嚴重。校外實訓場地不夠，校內實訓環節缺乏，雖然各高校均已按照教育部的要求不斷提升實踐教學比例，但硬件設施的建設仍遠遠落后，尤其是技能訓練型培養環節仍嚴重缺乏，造成了校內培養與校外需求脫節，學生難以直接滿足工作崗位的需求，而必須經過二次培訓才能上崗，因此，新形勢使得校內實訓教學體系改革勢在必行。

2 中醫藥院校制藥工程專業的特殊性

中醫藥院校制藥工程專業作為一個(中)藥學、化學、工程學的交叉學科，既要求學生應具備(中)藥學、化學等一系列理論知識，同時更加強調“工”的屬性，對實踐能力的要求很高，要求學生能夠利用所學知識解決實際問題，因此制藥工程專業學生的培養應將制藥相關理論知識與實踐緊密結合。制藥工程專業學生所應開展的實踐教學除了專業課程的相關實驗以外，實訓及實習教學也是非常重要的環節。但由于專業的特殊性以及地方經濟發展不均衡等因素的制約，本專業目前生產實習存在較為嚴重的困難。其最主要的原因在于藥品是一種極為特殊的商品，具備一切商品的屬性，但同時它又有其他商品無法相比的特殊性，關系到國民健康。因此制藥行業是一個極為特殊的行業，對生產環境的要求很高，同時還具有較高的生產自動化和集成化程度。為保證生產出合格的藥品，GMP(《藥品生產質量管理規范》)對制藥工業生產提出了嚴格的要求，所有進車間生產操作的人員必須經過GMP的專業培訓。但顯然，校內教學過程中對學生所進行的GMP培訓遠遠不夠，因此在校外開展實訓教學的成本以及因培訓不到位而造成車間污染的可能性增高，實習單位沒有能力也沒有意愿接納人數眾多的在校學生進入車間進行實際的動手操作，多數情況下，學生只能在走廊上參觀見習，聽講解、提問題，實習的效果很難得到保證，完全無法充分體現實習環節的教學目標[2]。

3 仿真虛擬教學是學生實訓環節的有益補充

針對制藥工程專業學生培養過程中存在的問題，研究引入了智能化虛擬仿真軟件進行仿真實習，這對實體實訓教學是一個很好的補充，學生可以利用虛擬仿真實訓教學環節在計算機上完成制藥車間各崗位的具體操作，甚至可以實現關鍵設備內部結構的可視化及對關鍵設備的拆卸、安裝等系列操作，可以熟悉整個生產流程和關鍵設備。同時由于其在計算機上完成一系列操作，既避免了學生前期知識掌握不牢固可能造成的設備損壞，也可以避免實訓教學過程中物料的消耗。除初期一次性購買軟件和硬件的投資外，實訓過程基本不產生額外的教學費用，從而有效降低了實訓的成本和風險，對制藥工程專業學生實訓教學是切實可行的有益補充。

隨著教育部出臺《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》[3]，全國各高校掀起了虛擬仿真實驗室建設的熱潮。我校也于2017年借助超星慕課平臺構建了六味地黃丸提取工段虛擬仿真實驗課程，開展后取得了良好的效果，藥學院各相關專業學生觀看后反響良好。虛擬實驗室的概念由美國弗吉尼亞大學威廉·沃爾夫教授于1989年提出，其可借助圖形圖像、仿真和虛擬現實操作流程等技術在計算機上模擬生產環境，通過計算機模擬操作，實現身臨其境操作的狀態[4]。同時實驗現象、操作流程、實驗原理、設備構造等也可依托專業軟件、多媒體技術和數據庫技術進行剖析，將實際生產中難以觀察的設備內部結構可視化，借助虛擬仿真實驗系統，可使學生認識設備，熟悉操作，清楚流程。完成虛擬仿真教學后，可由學生分組設計實驗，進一步結合校內自建模擬藥廠的設備開展全流程的生產實訓，以達到較好的實訓效果，同時亦可解決學生在校外實習基地難以親手操作的問題。

4 結語

虛擬仿真教學具有效率高、成本低，可豐富實訓操作內容，使學生加強理論聯系實際；減少教學投入，提高實訓安全系數；轉變教學模式，提升學習興趣；形象逼真，適用范圍廣，易于操作等一系列的顯著優點，可幫助學生克服場地與設備等一系列限制，有效彌補了傳統教學模式的缺陷[5]。當然，金無足赤，虛擬仿真教學也存在諸如真實性不足及綜合性、實踐性和靈活性不足等問題。限于現有技術，雖然仿真界面形象，能夠逼真地模擬實際生產和實際設備，但是也有很多具體操作難與生產實際完全吻合，產品及中間體的質量檢測過程在仿真操作中難以體現，更多的是表面化的基本操作。另外虛擬仿真教學過程中切忌造成學生對制藥實際生產工作趨于“游戲化”的印象和認識，虛擬仿真也僅僅是學生掌握制藥生產的基本操作、提高實習效率、降低實習成本、降低實習風險的一種輔助手段，校內實訓教學體系還有待進一步完善。下一步，應在虛擬仿真基礎上增加工程設計、綜合實驗等實際操作，以虛實結合的方式開展制藥工程專業實踐教學體系，完善本專業的實踐教學環節，提升學生綜合運用所學知識的能力和動手能力。