基于應(yīng)用型制藥工程人才培養(yǎng)的仿真實驗教學(xué)淺析

劉磊，王靜，王海君，陳頌，王鑫

齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾 161006

基于應(yīng)用型制藥工程人才培養(yǎng)的仿真實驗教學(xué)淺析

劉磊，王靜，王海君，陳頌，王鑫

齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾 161006

仿真實驗是一種結(jié)合計算機技術(shù)的新興實驗教學(xué)方法，以其操作簡便、內(nèi)容飽滿、投資小、形式新穎等多種優(yōu)點得到廣泛認可。在大力推廣應(yīng)用型制藥工程人才培養(yǎng)的教育模式下，將仿真實驗教學(xué)與應(yīng)用型人才培養(yǎng)有機結(jié)合，達到豐富實驗內(nèi)容，加強學(xué)生實踐操作能力，提高學(xué)習(xí)興趣，并能夠?qū)鹘y(tǒng)實驗教學(xué)模式向新模式轉(zhuǎn)變的目的。

仿真實驗；應(yīng)用型；制藥工程

制藥工程專業(yè)應(yīng)用型人才是指具備制藥工程、藥學(xué)和化學(xué)工程與技術(shù)領(lǐng)域的基本理論、基本知識以外，熟練掌握化學(xué)藥物研發(fā)、制藥工藝研究、產(chǎn)品質(zhì)量控制及藥品生產(chǎn)的基本技能，富有良好的實踐能力和工作適應(yīng)力的制藥工程技術(shù)人才。而仿真實驗教學(xué)是利用計算機技術(shù)模擬相應(yīng)的操作環(huán)境，讓學(xué)生體驗相關(guān)變化和結(jié)果的實踐教學(xué)方式[1]。在制藥工程專業(yè)中實施虛擬仿真實驗教學(xué)主要模擬化工過程的開關(guān)操作、數(shù)據(jù)變化、整體運行、數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理等。虛擬仿真實驗可以實時地、系統(tǒng)地模擬真實的化工生產(chǎn)操作與控制系統(tǒng)環(huán)境，并在此基礎(chǔ)上清晰地展示整套實驗裝置構(gòu)成、系統(tǒng)運行狀態(tài)、儀表示數(shù)的改變、緊急過程的處理，從而使學(xué)生在電腦中身臨其境地感受并掌握化工過程各單元設(shè)備的操作方法與知識[2]。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程中加入仿真實驗已經(jīng)成為一個新的趨勢。

1 虛擬仿真教學(xué)開展作用

1.1 豐富實驗課程內(nèi)容，加強理論聯(lián)系實際。

制藥工程專業(yè)中大量涉及化工單元操作，理論內(nèi)容多樣且計算過程復(fù)雜，需經(jīng)過實際操作訓(xùn)練來掌握實際化工過程。但是諸多實驗實訓(xùn)內(nèi)容都存在儀器龐大、實際過程模擬復(fù)雜等不利于實驗學(xué)習(xí)的特點。在此過程中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，利用計算機技術(shù)和相關(guān)數(shù)學(xué)模型嚴謹?shù)啬M出不同的化工單元操作，從開關(guān)及管路控制，到儀器儀表變化，再到化工目的實現(xiàn)，都完整地展示在控制屏幕中，讓全部內(nèi)容一目了然[3]。所以在一個系統(tǒng)中可以通過同樣的手段完成多個實驗項目。例如該院已開展的化工原理仿真實驗，就可以將原來不能開設(shè)的6個實驗全部通過化工原理仿真實驗實現(xiàn)。在這些實驗中，將化工原理中的全部傳質(zhì)傳熱內(nèi)容讓學(xué)生體驗一次，彌補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)資源的嚴重不足，將重要理論內(nèi)容與實驗同步展開，提高學(xué)生的化工過程認知度和理論聯(lián)系實際能力。

1.2 節(jié)省教學(xué)投入開支，保障實驗安全順利

制藥工程專業(yè)需開設(shè)多項化工原理實驗，以該院開設(shè)化工原理實驗為例，在以提高教學(xué)質(zhì)量和沒有大量資金人員投入的矛盾情況下出現(xiàn)諸多問題。首先化工操作實驗設(shè)備一般都是大型設(shè)備，同一實驗項目為滿足學(xué)生實際操作要求需要多臺并行實驗及多名相關(guān)實驗準備人員；其次還面臨著設(shè)備總投資較大、實驗場地不足、實驗設(shè)備老化、更新維護困難；再次實驗中需要大量耗材以及產(chǎn)生較多廢棄物；最后實驗水、電、壓力、設(shè)備等安全問題也是重中之重[4]。因此許多中小型院校無力開設(shè)全部的化工原理實驗，不能建立相關(guān)實驗室，而仿真實驗的出現(xiàn)彌補了上述諸多的缺點。在一次性投入的同時，開設(shè)全部實驗并可多次重復(fù)，無需設(shè)備的維護，節(jié)省教師資源投入的同時彌補試驗場地的不足，并能夠在實驗進行中防止事故的發(fā)生和消除安全隱患。例如在離心泵性能曲線實驗中，考慮到離心泵的“氣縛”現(xiàn)象，虛擬實驗加入了灌泵的操作，提醒事故的發(fā)生并加強工程安全意識。在仿真實驗中，軟件自帶糾錯提示功能也能保證實驗安全順利進行。所以虛擬仿真實驗的開展化解了普通高校在教學(xué)效果與資源投入少之間的矛盾問題，節(jié)省了學(xué)校的開支，擴展了教學(xué)內(nèi)容，保證實驗安全順利的開展。

1.3 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)模式，提升知識學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)化工實驗中，實驗環(huán)境固定復(fù)雜，儀器操作困難，在多人操作時不能夠讓每個同學(xué)都能深入感受實驗的過程。仿真實驗利用計算機多媒體技術(shù)模擬真實實驗環(huán)境，實現(xiàn)人機交互式狀態(tài)，構(gòu)建了虛擬實驗環(huán)境和教學(xué)對象相融合的新型教學(xué)模式。現(xiàn)代化教學(xué)手段的運用，將教師的教與學(xué)生的學(xué)通過主控平臺聯(lián)系在一起，加強了師生的互動，并將學(xué)生的好奇和生澀難懂的實際理論聯(lián)系在一起。仿真軟件配備的課后自測系統(tǒng)也鞏固了課堂學(xué)習(xí)的成果。多媒體素材的運用提高了課堂的信息化水平和增強了教學(xué)內(nèi)容的時代性，強化教學(xué)效果，極大地調(diào)動了學(xué)生對化工原理實驗課程的興趣，為后續(xù)實習(xí)工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 虛擬仿真教學(xué)開展趨勢

虛擬仿真教學(xué)在制藥、化工、醫(yī)學(xué)、土木等多專業(yè)應(yīng)用廣泛，但現(xiàn)在大多數(shù)仿真教學(xué)停留在2D虛擬仿真上，隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展，虛擬仿真教學(xué)也會從傳統(tǒng)的平面仿真和基礎(chǔ)操作學(xué)習(xí)向新的體驗式、互動式教學(xué)轉(zhuǎn)變。3D互動式仿真技術(shù)日趨成熟，在制藥工程實驗中開展3D仿真實驗已成為現(xiàn)實，從360°體驗工程設(shè)備和實驗環(huán)境，打破原有的實驗局限，相信更能提高課堂的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[5]。而互聯(lián)網(wǎng)時代的今天，網(wǎng)絡(luò)平臺互動學(xué)習(xí)已形成一種新的學(xué)習(xí)模式。依靠網(wǎng)絡(luò)平臺以及手機互聯(lián)網(wǎng)平臺，開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有不受時間限制、資源共享、知識共建、模式新穎等諸多優(yōu)點[6]。將虛擬仿真做成可以隨時供學(xué)生學(xué)習(xí)體驗的互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺相信不久將會實現(xiàn)。

3 總結(jié)

進入新世紀，隨著社會的不斷開放，科技水平的不斷提高，高等教育模式也不斷發(fā)展，普通院校由傳統(tǒng)的精英教育逐漸向應(yīng)用型人才培養(yǎng)過渡。而“著重實踐、突出能力”的人才培養(yǎng)模式的改革在不斷地被提及強調(diào)，以便更好地適應(yīng)當今會社對應(yīng)用型人才的需要[7]。而在此基礎(chǔ)上實驗認識提高、實驗技能掌握，操作能力提升對于應(yīng)用型人才就尤為重要，而虛擬仿真教學(xué)的出現(xiàn)及時的彌補了傳統(tǒng)實驗的不足與空缺，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)起到更加重要的作用。相信在不久的將來以覆蓋面廣、虛擬度高、投資少、安全性大等諸多優(yōu)點的仿真實驗教學(xué)必定會成為主流實驗教學(xué)方法。

[1]鄭寅，陳晶晶.基于行業(yè)需求的應(yīng)用型制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探索[J].廣州化工,2016,44(10):218-219.

[2]楊郭,顏杰,李玉芝,等.仿真技術(shù)在化工原理實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].四川理工學(xué)院學(xué)報,2007(22):252-253.

[3]郭高麗,熊畢華.仿真實驗在《化工原理》教學(xué)中的應(yīng)用淺析[J].廣東化工,2016,11(43):296-297.

[4]韓芝俠,魏遼博.仿真虛擬實驗教學(xué)的研究與實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2006,23(2):53-65.

[5]石智,隋國哲,姜澤鈺,等.3D虛擬仿真技術(shù)在化工原理實驗中的應(yīng)用[J].高師理科學(xué)刊,2015,35(10):96-97.

[6]王鐵鋒,趙秀麗.網(wǎng)絡(luò)式互動教學(xué)模式新探索[J].內(nèi)蒙古財經(jīng)學(xué)院學(xué)報,2011,9(1):60-63.

[7]劉迎春,熊志卿.應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標定位及其知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究[J].中國大學(xué)教學(xué),2004(10):56-57.

Discussion on Simulation Experiment teaching based on Cultivation of Application-oriented Pharmaceutical Engineering Talents

LIU Lei,WANG JING,WANG Hai-jun,CHEN Song,WANG Xin
College of Pharmacy，Qiqihar Medical University，Qiqihar，Heilongjiang Province,161006 China

Simulation experiment is a new experimental teaching method combined with computer technique.Because of the advantages of experimental teaching method,such as simple operation,full content,small investment and novel form.Under the promotion of application-oriented pharmaceutical engineering talents cultivation of education mode,we combined the experimental teaching with this talent cultivation.we will achieve the goal of the experimental content,strengthen the students'practical ability,improving the students'interest and changing the traditional experimental teaching mode to the new mode.

Simulation experiment;Application-oriented;Pharmaceutical engineering

G642

A

1672-5654（2017）07（b）-0074-02

2017-04-20）

10.16659/j.cnki.1672-5654.2017.20.074

齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院教育科學(xué)研究課題，（JY20151011）；齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院教研項目，（JY20151010）。

劉磊（1987-），男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，講師，研究方向：藥物化學(xué)與化工原理教學(xué)與科學(xué)研究。