職業本科高校制藥專業現代虛擬仿真實訓中心的建設

徐雪峰，代德財，張玉，閆浩，杜金風

(海南科技職業大學 化學與材料工程學院，海南 海口 571126)

0 引言

職業本科作為應用本科的一個亞類，是培養職業高級技術技能人才的教育平臺，其主要特點為：職業導向性、技術技能訓練的復合性和教學與生產貫通[1-2]。海南科技職業大學作為全國首批職業本科大學試點院校，在摸索適合職業本科高校發展的教學育人模式上正進行不斷探索與創新，學校高度重視職業高級能力培養、現場實踐教學和職業素質的養成，旨在培養滿足社會需要的高層次技術技能型人才。而實習實訓是職業院校技能人才培養的實施手段，是提高職業院校學生職業能力和綜合素質的重要平臺。因此，加強實習實訓基地建設是職業院校完善辦學條件、突出辦學特色、提升辦學質量的重點。

虛擬仿真技術的出現可追溯至20 世紀80 年代，是用電子信息技術對真實場景系統進行模擬的一種仿真技術。其憑借可虛擬現實工作情境、滿足人與自然交互需求、安全環保、可聯網共用等優勢初步在各高校被推廣應用[3-7]，并產生了良好的教學效果。近年來隨著計算機技術的快速發展，面向專業的虛擬仿真軟件及設備的研發也邁上一個新臺階，其便利性、可操作性、情景模擬等功能特性不斷升級并獲得了用戶的認可。在化工、制藥領域，從事虛擬仿真技術研發的北京東方仿真、歐倍爾等公司的產品逐漸在相關院校被運用，并在國內各級別技能大賽中嶄露頭角。

因此，結合職業本科的辦學定位和虛擬仿真資源的優勢，以職業本科的人才培養定位為出發點，基于專業教學需求和現實實訓條件，不斷補充升級虛擬仿真教學軟件、設備等資源，并充分利用計算機等信息技術構建虛擬仿真資源共享平臺，探索一種虛實互補的實訓室建設方案并應用于教學實踐，將在今后成為職業院校特別是職業本科院校實訓室發展建設的一種趨勢。那么，如何根據專業特色制定合理可行的虛擬仿真實訓室建設方案值得教學及管理人員進行研究。

1 現狀分析

以我校制藥工程技術專業為例，作為職業本科專業，是一個藥學、化學、工程學的交叉學科，以我校該專業具有職業本科特色的人才培養方案為例，其培養目標定位于能夠在制藥行業從事相關崗位工作的高層次技術技能型人才。這不僅要求學生具備藥學、化學等一系列理論知識，還更加強調“工程”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。對于許多職業院校的制藥類等工科專業來說，該類專業的實訓教學環節往往因為工藝條件苛刻、校內難于實現裝置集成化、操作安全性等因素導致不能完全結合崗位工作過程開設相關實訓項目，無法模擬真實工作情境，影響教學效果。

為了彌補以上非辦學主導因素而導致的教學環節缺失，學校從2020 年開始陸續引進了阿司匹林合成、β干擾素生產等仿真軟件，起到教學互補作用。在這方面我校走在前列，其運行以機房電腦為載體，借助于計算機操作系統實現人和虛擬仿真情境的交互，可定義為傳統的虛擬仿真實訓體系。得益于傳統虛擬仿真實訓室的建設和使用，我校該類專業的實訓教學體系得到了明顯的完善，實訓項目開設的深度和廣度都得到了一定程度的延伸，學生的技術能力獲得了提高，教學效果明顯。

2019 年教育部正式批準了全國首批15 所職業本科試點院校，其專業設置偏向于工科類專業。職業本科作為一個新鮮事物，其目標是培養社會需要的高層次技術技能型人才，專業建設仍在不斷探索和實踐中。結合職業本科高校提出的在人才培養過程中實施產教融合，真實環境、真學真做的要求，我校制藥工程技術專業的實訓室建設仍存在以下幾個關鍵問題：

一是缺乏真實的實訓環境。制藥工程技術專業所面向的制藥行業是一個特殊的行業，對藥品生產環境的要求很高，校內很難建設符合《藥品生產質量管理規范》(GMP)的實訓場所。校外實習單位出于藥品質量管理和人員管理的考慮，無法滿足大量學生進入車間實習操作的要求，導致無法實現預期的教學目標。

二是無法配備齊全的實訓設備。制藥工程技術專業旨在培養能夠在中藥制藥等領域從事藥品研發、工藝設計和改進、工程管理、技術開發以及質量管控等崗位工作的專業技術人才，因藥品種類繁多，生產工藝各異，不同藥品生產所需設備也大不相同，且設備體積大，同時還具有較高的生產自動化和集成化程度，因此昂貴的設備開支給學校帶來較重的財務壓力，不利于專業建設的可持續發展。

三是實訓教學內容不能完全滿足人才培養要求。當前各課程實訓項目只能根據現有實訓條件進行編排，存在因實訓條件不足無奈進行湊課時的情況，導致有些實訓項目在不同課程中重復，而有些支撐專業核心職業能力培養的關鍵項目則無法進行，現有實訓教學內容安排不夠合理。

2 建設必要性

2013 年，教育部發布了《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》[8]；2018 年，教育部發布了《關于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作的通知》[9]，兩個文件的頒布給全國高校借助信息技術完善實驗實訓教學體系指明了方向，也為虛擬仿真實訓中心的建設提供了指導思想。因此，為了完善實訓教學體系，突出職業高級能力培養，實現職業本科的育人目標，以我校制藥工程技術專業為例，分析目前實訓教學的現狀，基于虛擬仿真軟件和設備的利用，按照“能實不虛，虛實結合”的原則，進行虛擬仿真資源和共享平臺建設，研究可行的虛擬仿真實訓中心建設方案。這有利于促進“線上線下，虛實結合”教學模式的實施，實現傳統實訓教學不能實現或難以達到的教學效果，解決了學習過程中的情境化及交互性的問題，使學生能通過更多的學習手段，多方位、全視角、情境化、更真實地得到便捷的專業技能訓練，有利于學生對專業知識技能的內化和遷移。學生可以不受時空限制登錄校園網虛擬仿真實訓教學中心進行制藥專業技能項目的訓練，達到學生可以“隨時、隨地、隨心”進行自主練習的效果，突破學習的時空限制，有利于激發學生的學習積極性和主動性，對全面培養制藥專業學生的專業技能、工作思維和創新意識具有重大意義，也能為我校等職業本科院校構建新型職業本科教育模式提供策略參考。

3 建設方案

對制藥工程技術專業現代虛擬仿真實訓中心的建設，應該結合當前信息技術，從資源、人員和機制建設等方面進行全面規劃、統籌推進、穩步實施。

3.1 優化重整實訓內容、完善資源建設是指導方針

實訓室是保障實踐教學的基本條件，那么虛擬仿真實訓中心建設就必須根據專業教學需要進行規劃和調整，其核心是資源建設。可按以下“兩步走”的策略實施，框架流程如圖1 所示。

圖1 虛擬仿真實訓中心建設流程

第一步，精準定位職業能力需求，重構實訓內容。首先，應根據職業本科的人才培養定位，結合產出導向的OBE 教育理念[10]和教育部學校規劃建設中心提出的“FT 四真三化”課程建設模式(真實環境，真學，真做，掌握真本領；工作任務課程化、教學任務工作化、工作過程系統化)[11]，通過走訪專業面向企業，調研職業崗位需求，優化人才培養方案。其次，強化職業能力培養，加強專業內部交流與討論，針對專業課程的技能點目標，在避免遺漏和重復的基礎上重構實訓內容。

第二步，根據實訓教學需要，完善實訓資源建設。針對本專業重構后實訓內容所需的實訓條件，按照“能實不虛，虛實結合”的原則，分析哪些內容不能僅通過現實條件達到預期教學效果，確定需補充的虛擬仿真資源，進行統一規劃建設。

3.2 加強人員培訓、完善管理制度是實施保障

虛擬仿真資源是根據企業的真實環境、設備和生產工藝等，融合計算機和信息技術的應用而研發的一類軟件或設備。其使用和操作不僅需要教師具備一定的信息化教學能力，還要求教師能夠熟練掌握企業制藥設備和生產工藝的操作方法和流程。為了提高教學效果，必須對指導教師加強培訓，一方面可要求指導教師利用假期時間到企業掛職鍛煉，熟悉設備操作方法和制藥工藝流程；另一方面組織工程師對教師進行虛擬仿真軟件和設備的使用培訓。此外，虛擬仿真資源不同于傳統的實訓設備，還應制定和完善各項管理規章制度，以對虛擬仿真教學環節的實施進行監督和評價，切實發揮虛擬仿真教學的特色和優勢。

3.3 創建共享平臺、提高利用率是發展趨勢

虛擬仿真資源主要包括基于真實物品制作的數字化靜態模型，通過軟件編程將靜態模型連接起來的虛擬動畫，通過模型及條件參數模擬真實情況的仿真軟件和基于紅外信號發射、采集等硬件設備和實訓軟硬件交互的仿真程序[12]。其具有天然的“虛擬”“數字化”等優勢，可采用B/S 結構模式，將全部仿真資源整合在校內服務器的數據庫中，通過Web瀏覽器同數據庫進行交互，構建虛擬仿真實訓共享平臺，如圖2 所示。

平臺的建設將極大促進學校實訓資源的共享，提高資源利用率，可實現家校、企校互通，開展線上教學和培訓。以往如何有效實現教學資源共享一直是教學管理者的難題，而今虛擬仿真資源及其共享平臺的建設將恰到好處地促進此類難題的解決。

4 結語

作為現代職業教育的重要組成部分，我國職業本科的設置已經邁入第4 年，其人才培養目標也有了較明確的定位。當前大多數教育學者認為職業本科的人才培養定位介于應用型本科和高職專科之間，目標是培養高層次技術技能人才。根據當前職業教育實訓教學開展現狀，結合虛擬仿真技術的快速發展和在教育領域中的應用實踐，加快現代虛擬仿真實訓中心建設，有利于提升實訓教學條件，突出職業能力培養。特別是對制藥工程技術這類明顯具有工科屬性的專業來說，對全面培養制藥專業學生的工程思維、技術能力和創新意識具有重大意義。其方案和成果經借鑒、輻射，對其他職業本科專業建設和職業本科教育模式構建也具有指導作用，可以促進現代職業教育的發展，適應國家經濟轉型和經濟增長方式轉變對各類高技能人才的需求。