中醫(yī)藥院校制藥工程專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系研究

楊巖濤 楊巖 唐昱 黃莉 覃艷

湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 湖南長(zhǎng)沙 410208

近年來(lái)，隨著我國(guó)教育體系的不斷發(fā)展和完善，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，高校功能的不斷轉(zhuǎn)化，《教育部、國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見(jiàn)(教發(fā)〔2015〕7號(hào))》中明確指出：真正增強(qiáng)地方高校為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展服務(wù)的能力，為行業(yè)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步服務(wù)的能力，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造價(jià)值的能力……同時(shí)亦應(yīng)建立實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)質(zhì)量保障機(jī)制[1]。因此，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)成為高校服務(wù)社會(huì)職能的重要組成部分，也是各高校亟待解決以進(jìn)一步適應(yīng)社會(huì)需求的難題，高校各專業(yè)尤其是工科專業(yè)如何使培養(yǎng)的人才能夠適應(yīng)新形勢(shì)的需求成為一項(xiàng)重要的課題。中醫(yī)藥院校專業(yè)性強(qiáng)，中醫(yī)藥背景深厚，但隨著綜合辦學(xué)的不斷推進(jìn)，各中醫(yī)藥院校均以中醫(yī)藥為核心開(kāi)辦了如制藥工程、生物工程等工程類專業(yè)。然而辦學(xué)條件的限制造成了中醫(yī)藥院校工程類專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生重“理”而輕“工”，工程屬性不夠強(qiáng)，給中醫(yī)藥院校培養(yǎng)工程類學(xué)生造成了困擾。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)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(yè)辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，探討引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)構(gòu)建中醫(yī)藥院校制藥工程專業(yè)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系的推動(dòng)作用，期待能夠?yàn)榕囵B(yǎng)中醫(yī)藥院校制藥工程專業(yè)學(xué)生提供參考。

1 校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系改革是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求

應(yīng)用型人才的培養(yǎng)是新形勢(shì)對(duì)高校提出的新要求，高校培養(yǎng)的人才要能夠適應(yīng)新的形勢(shì)，適應(yīng)社會(huì)的需求才能夠不斷推動(dòng)高校的發(fā)展，同時(shí)也不斷促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步?！吨袊?guó)制造2025》中提出，要通過(guò)“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)。在這一戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，高校的作用不容忽視，只有高校為國(guó)家建設(shè)輸送所需要的各類人才，國(guó)家才能實(shí)現(xiàn)從制造大國(guó)到制造強(qiáng)國(guó)的飛躍。

在此過(guò)程中，出現(xiàn)了實(shí)訓(xùn)教學(xué)場(chǎng)地與學(xué)生數(shù)量的矛盾，尤其是藥品生產(chǎn)行業(yè)這一現(xiàn)象更為嚴(yán)重。校外實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地不夠，校內(nèi)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)缺乏，雖然各高校均已按照教育部的要求不斷提升實(shí)踐教學(xué)比例，但硬件設(shè)施的建設(shè)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，尤其是技能訓(xùn)練型培養(yǎng)環(huán)節(jié)仍嚴(yán)重缺乏，造成了校內(nèi)培養(yǎng)與校外需求脫節(jié)，學(xué)生難以直接滿足工作崗位的需求，而必須經(jīng)過(guò)二次培訓(xùn)才能上崗，因此，新形勢(shì)使得校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系改革勢(shì)在必行。

2 中醫(yī)藥院校制藥工程專業(yè)的特殊性

中醫(yī)藥院校制藥工程專業(yè)作為一個(gè)(中)藥學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)的交叉學(xué)科，既要求學(xué)生應(yīng)具備(中)藥學(xué)、化學(xué)等一系列理論知識(shí)，同時(shí)更加強(qiáng)調(diào)“工”的屬性，對(duì)實(shí)踐能力的要求很高，要求學(xué)生能夠利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，因此制藥工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)應(yīng)將制藥相關(guān)理論知識(shí)與實(shí)踐緊密結(jié)合。制藥工程專業(yè)學(xué)生所應(yīng)開(kāi)展的實(shí)踐教學(xué)除了專業(yè)課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)以外，實(shí)訓(xùn)及實(shí)習(xí)教學(xué)也是非常重要的環(huán)節(jié)。但由于專業(yè)的特殊性以及地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡等因素的制約，本專業(yè)目前生產(chǎn)實(shí)習(xí)存在較為嚴(yán)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(shí)它又有其他商品無(wú)法相比的特殊性，關(guān)系到國(guó)民健康。因此制藥行業(yè)是一個(gè)極為特殊的行業(yè)，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求很高，同時(shí)還具有較高的生產(chǎn)自動(dòng)化和集成化程度。為保證生產(chǎn)出合格的藥品，GMP(《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》)對(duì)制藥工業(yè)生產(chǎn)提出了嚴(yán)格的要求，所有進(jìn)車間生產(chǎn)操作的人員必須經(jīng)過(guò)GMP的專業(yè)培訓(xùn)。但顯然，校內(nèi)教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生所進(jìn)行的GMP培訓(xùn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此在校外開(kāi)展實(shí)訓(xùn)教學(xué)的成本以及因培訓(xùn)不到位而造成車間污染的可能性增高，實(shí)習(xí)單位沒(méi)有能力也沒(méi)有意愿接納人數(shù)眾多的在校學(xué)生進(jìn)入車間進(jìn)行實(shí)際的動(dòng)手操作，多數(shù)情況下，學(xué)生只能在走廊上參觀見(jiàn)習(xí)，聽(tīng)講解、提問(wèn)題，實(shí)習(xí)的效果很難得到保證，完全無(wú)法充分體現(xiàn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的教學(xué)目標(biāo)[2]。

3 仿真虛擬教學(xué)是學(xué)生實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的有益補(bǔ)充

針對(duì)制藥工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中存在的問(wèn)題，研究引入了智能化虛擬仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)習(xí)，這對(duì)實(shí)體實(shí)訓(xùn)教學(xué)是一個(gè)很好的補(bǔ)充，學(xué)生可以利用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)在計(jì)算機(jī)上完成制藥車間各崗位的具體操作，甚至可以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可視化及對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的拆卸、安裝等系列操作，可以熟悉整個(gè)生產(chǎn)流程和關(guān)鍵設(shè)備。同時(shí)由于其在計(jì)算機(jī)上完成一系列操作，既避免了學(xué)生前期知識(shí)掌握不牢固可能造成的設(shè)備損壞，也可以避免實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中物料的消耗。除初期一次性購(gòu)買軟件和硬件的投資外，實(shí)訓(xùn)過(guò)程基本不產(chǎn)生額外的教學(xué)費(fèi)用，從而有效降低了實(shí)訓(xùn)的成本和風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)制藥工程專業(yè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)教學(xué)是切實(shí)可行的有益補(bǔ)充。

隨著教育部出臺(tái)《關(guān)于開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》[3]，全國(guó)各高校掀起了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的熱潮。我校也于2017年借助超星慕課平臺(tái)構(gòu)建了六味地黃丸提取工段虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程，開(kāi)展后取得了良好的效果，藥學(xué)院各相關(guān)專業(yè)學(xué)生觀看后反響良好。虛擬實(shí)驗(yàn)室的概念由美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)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(xiàn)實(shí)操作流程等技術(shù)在計(jì)算機(jī)上模擬生產(chǎn)環(huán)境，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬操作，實(shí)現(xiàn)身臨其境操作的狀態(tài)[4]。同時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、操作流程、實(shí)驗(yàn)原理、設(shè)備構(gòu)造等也可依托專業(yè)軟件、多媒體技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行剖析，將實(shí)際生產(chǎn)中難以觀察的設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)可視化，借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可使學(xué)生認(rèn)識(shí)設(shè)備，熟悉操作，清楚流程。完成虛擬仿真教學(xué)后，可由學(xué)生分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步結(jié)合校內(nèi)自建模擬藥廠的設(shè)備開(kāi)展全流程的生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)，以達(dá)到較好的實(shí)訓(xùn)效果，同時(shí)亦可解決學(xué)生在校外實(shí)習(xí)基地難以親手操作的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真教學(xué)具有效率高、成本低，可豐富實(shí)訓(xùn)操作內(nèi)容，使學(xué)生加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際；減少教學(xué)投入，提高實(shí)訓(xùn)安全系數(shù)；轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，提升學(xué)習(xí)興趣；形象逼真，適用范圍廣，易于操作等一系列的顯著優(yōu)點(diǎn)，可幫助學(xué)生克服場(chǎng)地與設(shè)備等一系列限制，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺陷[5]。當(dāng)然，金無(wú)足赤，虛擬仿真教學(xué)也存在諸如真實(shí)性不足及綜合性、實(shí)踐性和靈活性不足等問(wèn)題。限于現(xiàn)有技術(shù)，雖然仿真界面形象，能夠逼真地模擬實(shí)際生產(chǎn)和實(shí)際設(shè)備，但是也有很多具體操作難與生產(chǎn)實(shí)際完全吻合，產(chǎn)品及中間體的質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程在仿真操作中難以體現(xiàn)，更多的是表面化的基本操作。另外虛擬仿真教學(xué)過(guò)程中切忌造成學(xué)生對(duì)制藥實(shí)際生產(chǎn)工作趨于“游戲化”的印象和認(rèn)識(shí)，虛擬仿真也僅僅是學(xué)生掌握制藥生產(chǎn)的基本操作、提高實(shí)習(xí)效率、降低實(shí)習(xí)成本、降低實(shí)習(xí)風(fēng)險(xiǎn)的一種輔助手段，校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系還有待進(jìn)一步完善。下一步，應(yīng)在虛擬仿真基礎(chǔ)上增加工程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)驗(yàn)等實(shí)際操作，以虛實(shí)結(jié)合的方式開(kāi)展制藥工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，完善本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力和動(dòng)手能力。