虛擬仿真平臺輔助的藥物制劑實訓(xùn)課程教學(xué)模式構(gòu)建與探討

方偉光,許陽,胡文林,錢建君

（合肥師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，安徽合肥230601）

藥物制劑專業(yè)是培養(yǎng)具備藥學(xué)、藥劑學(xué)和藥物制劑工程等方面的基本理論知識和基礎(chǔ)實驗技能，能在藥物制劑和與制劑技術(shù)相關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域從事研究、開發(fā)、工藝設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)改進和質(zhì)量控制等方面工作的高級科學(xué)技術(shù)人才的一門學(xué)科[1]。作為應(yīng)用型學(xué)科，實踐能力的培養(yǎng)在該專業(yè)的課程培養(yǎng)體系中非常重要[2-3]。目前大部分院校的藥物制劑專業(yè)實踐課程體系主要包括基礎(chǔ)實驗課程、核心專業(yè)實驗課程和實訓(xùn)實習(xí)課程，其中“藥劑學(xué)實驗”“藥物制劑實訓(xùn)”和“企業(yè)實習(xí)課”相輔相成，對培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)職業(yè)技能尤為重要?！八幬镏苿嵱?xùn)”作為銜接“藥劑學(xué)實驗”和“企業(yè)實習(xí)”的課程，承上啟下。在教學(xué)上，不同于“藥劑學(xué)實驗”的基礎(chǔ)理論、制劑方法的學(xué)習(xí)，“藥物制劑實訓(xùn)”更側(cè)重于制藥設(shè)備的規(guī)范化運行和常見劑型規(guī)范化生產(chǎn)工藝的培訓(xùn)；同時，由于客觀條件的限制，達不到“企業(yè)實習(xí)”完全符合GMP規(guī)范的職業(yè)化培訓(xùn)要求，因而該課程是學(xué)校教育到職業(yè)教育的銜接[4-5]。

1 傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足

當(dāng)前，包括我校在內(nèi)的很多院校的制藥實訓(xùn)課程，均沿用傳統(tǒng)的“教師＋教材＋學(xué)生”的教學(xué)模式，以教師為主，學(xué)生按照教材的步驟完成實訓(xùn)操作，教師對學(xué)生進行考核[6]。隨著社會的發(fā)展和對人才專業(yè)素質(zhì)、實踐能力要求的提高，這一傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)不再適應(yīng)社會發(fā)展需要，存在多種缺陷：

（1）教學(xué)模式上以教師、教材、課堂為主導(dǎo)，學(xué)生缺少主動性。作為學(xué)習(xí)的主體，學(xué)生被放在一個執(zhí)行者的被動地位，不能發(fā)揮主觀能動作用，缺乏思考空間，不利于學(xué)生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。

（2）實訓(xùn)受學(xué)時、設(shè)備所限，學(xué)生實際訓(xùn)練內(nèi)容少。傳統(tǒng)的實訓(xùn)被限制在3～4課時一次的課堂中，學(xué)生沒有時間了解設(shè)備結(jié)構(gòu)、運行原理、分析處方、制劑過程，也難以按照標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程（SOP）作業(yè)。草草了事，使用設(shè)備不熟練，操作方法不規(guī)范。

（3）實訓(xùn)內(nèi)容脫離生產(chǎn)實際。藥品生產(chǎn)是一個連續(xù)的過程，比如片劑的制備就包括了破碎—混合—制粒—整?！偦臁獕浩榷鄠€步驟，涉及多個設(shè)備的操作。傳統(tǒng)教學(xué)中采用分單元操作、單設(shè)備運行的授課方式，使學(xué)生難以從工藝總體上理解藥品企業(yè)生產(chǎn)過程。

（4）實訓(xùn)平臺單一。傳統(tǒng)的實訓(xùn)教學(xué)模式上，僅僅依靠實訓(xùn)實驗室這一單一平臺，學(xué)生只能按部就班在有限的課堂時間中進行實訓(xùn)，內(nèi)容上缺乏趣味性；而且，受場地設(shè)施限制，往往采用大組教學(xué)的方式，部分學(xué)生甚至難以親手操作，難以達到訓(xùn)練學(xué)生實際操作技能的初衷。這一單一教學(xué)平臺只在上課時間提供給學(xué)生，學(xué)生的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)階段沒有有效的平臺引導(dǎo)學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生實訓(xùn)內(nèi)容掌握不熟練，更沒有進一步的空間進行創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。

制藥行業(yè)是一個對規(guī)范化操作、動手能力和創(chuàng)新思維要求很高的行業(yè)，隨著行業(yè)發(fā)展和就業(yè)壓力面向?qū)W生一端的偏轉(zhuǎn)，在職業(yè)教育納入本科教學(xué)的新形勢下，學(xué)校與企業(yè)之間銜接大大縮短，高等教育與企業(yè)技能培訓(xùn)在校園內(nèi)即需要融合，企業(yè)需要的畢業(yè)生不僅只是具備專業(yè)知識和基礎(chǔ)的操作技能，還要求具備專業(yè)綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，能夠很快適應(yīng)企業(yè)崗位，解決實際問題。在上述背景下，僅靠課堂實操為主的“藥物制劑實訓(xùn)”課程教學(xué)模式已不再適應(yīng)社會要求。

2 虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺

虛擬仿真實驗室是近些年來一些院校在實驗實訓(xùn)課程教學(xué)開展的一個新平臺。虛擬仿真教學(xué)軟件通過計算機、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信、軟件、人機交互、數(shù)據(jù)庫等手段，依據(jù)現(xiàn)實，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗條件進行實驗操作[7]。如南京藥育公司研發(fā)的《GMP實訓(xùn)仿真系統(tǒng)》軟件對車間布局、常見的劑型生產(chǎn)如顆粒劑、片劑、膠囊劑、水針及凍干粉針制劑生產(chǎn)過程、涉及設(shè)備、GMP標(biāo)準(zhǔn)下的操作規(guī)范進行了詳細講解，并提供了三維仿真模擬系統(tǒng)，學(xué)生可以以第一視角通過逼真的3D立體動畫對藥物制劑過程進行虛擬操作和仿真體驗。除了學(xué)生仿真練習(xí)模塊，該系統(tǒng)還包括課堂教學(xué)輔助模塊和考核模塊，其中課程教學(xué)輔助集成了文字、圖片、視頻、語音等媒介構(gòu)成的資料供師生參考學(xué)習(xí)，考核模塊由教師控制，可以方便地在數(shù)據(jù)庫中將仿真內(nèi)容自行組合作為考核試題供學(xué)生考核[8]。利用虛擬仿真實驗室平臺教學(xué)具有多個優(yōu)勢：

（1）彌補了實訓(xùn)室設(shè)備不足的現(xiàn)狀。由于制藥設(shè)備繁雜，價格昂貴，很多院校難以配齊各種制劑，使得學(xué)生訓(xùn)練內(nèi)容不足，通過逼真度極高的虛擬仿真教學(xué)平臺可以一定程度彌補。

（2）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生通過各自動手操作進行仿真練習(xí)，相較于課堂上大組教學(xué)的方式，動手機會增加，能激發(fā)學(xué)生探索、學(xué)習(xí)的興趣。

（3）提升學(xué)習(xí)效率。虛擬仿真實驗室開放讓學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)，將原來繁復(fù)的現(xiàn)場講解、演示委托給了計算機，利用電腦仿真具有的可重復(fù)性與自動引導(dǎo)性，較大地擴展了學(xué)生的視野。

3 虛擬仿真教學(xué)平臺輔助的“藥物制劑實訓(xùn)”課程教學(xué)模式構(gòu)建

基于傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的缺點，結(jié)合虛擬仿真教學(xué)平臺的優(yōu)勢，我們從梳理課程教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容模塊化、課程實施安排幾個部分，對“藥物制劑”課程的教學(xué)模式進行了改革，構(gòu)建了虛擬仿真教學(xué)平臺輔助的藥物制劑實訓(xùn)課程教學(xué)模式。

3.1 教學(xué)目的梳理

在職業(yè)教育納入本科教學(xué)的背景下，開設(shè)“藥物制劑實訓(xùn)”課程，既要強化之前的課堂教學(xué)內(nèi)容，也要區(qū)別于課堂教學(xué)，強調(diào)實訓(xùn)課程對學(xué)生進入企業(yè)接受職業(yè)培訓(xùn)的銜接意義。根據(jù)我校近年的開課情況，改革后的“藥物制劑實訓(xùn)”課程培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是在結(jié)合藥物制劑工藝技術(shù)和藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(GMP)的框架下設(shè)立，目的是使學(xué)生了解制劑車間的布局，了解常見制劑設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理，熟悉顆粒劑、膠囊、片劑、口服液體制劑的生產(chǎn)過程和質(zhì)量控制過程；掌握更衣、物料發(fā)放、粉碎、制粒、整粒、總混、膠囊填充、壓片、鋁塑包裝、灌裝等典型工序生產(chǎn)操作技能；熟悉藥品制劑的生產(chǎn)過程管理，為未來在制劑企業(yè)中的實習(xí)和工作打好基礎(chǔ)。

3.2 教學(xué)內(nèi)容的模塊化劃分

圖1 藥品生產(chǎn)過程示意圖

如圖1，藥品生產(chǎn)涉及廠房、設(shè)備、物流、水氣、衛(wèi)生、質(zhì)檢等多方面的內(nèi)容，同時，由于藥品生產(chǎn)的特殊性，生產(chǎn)過程需要執(zhí)行GMP標(biāo)準(zhǔn)[9]。傳統(tǒng)上，受課時、場地、設(shè)施所限，“藥物制劑實訓(xùn)”課程以常見劑型的生產(chǎn)實訓(xùn)為主要內(nèi)容，對車間、設(shè)備、崗位操作規(guī)范等強調(diào)不夠。按照實訓(xùn)課程對專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)和技術(shù)能力培養(yǎng)的要求，可以將“藥物制劑實訓(xùn)”課程分為藥物制劑車間布局、制劑設(shè)備、GMP操作規(guī)范、制劑生產(chǎn)實訓(xùn)四個模塊（如圖2所示）。其中車間布局方面對車間區(qū)域劃分、潔凈度控制、空調(diào)系統(tǒng)、生產(chǎn)用水用氣系統(tǒng)進行介紹；GMP操作規(guī)范，以GMP法規(guī)學(xué)習(xí)，崗位、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程為主要內(nèi)容；這兩個部分的能力培養(yǎng)層次是“了解”，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)。制劑設(shè)備和制劑生產(chǎn)是實訓(xùn)課程的核心內(nèi)容，要求學(xué)生掌握常見藥品生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)調(diào)整、安全運行，和常見劑型藥品的生產(chǎn)工藝和操作過程，這兩部分內(nèi)容的能力培養(yǎng)層次為“掌握”，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能。

圖2 教學(xué)內(nèi)容的模塊化劃分

3.3 虛擬仿真教學(xué)輔助的“藥物制劑實訓(xùn)”課程教學(xué)模 式的構(gòu)建

圖3 虛擬仿真教學(xué)輔助的“藥物制劑實訓(xùn)”課程教學(xué)模式

如圖3所示，改革后的“藥物制劑實訓(xùn)”課程教學(xué)模式，按照教學(xué)目的分為專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)和專業(yè)技能培訓(xùn)兩部分。

專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)以了解作為能力培養(yǎng)層次。學(xué)生通過虛擬仿真教學(xué)平臺認識制劑車間布局、物流、更衣等生產(chǎn)崗位操作規(guī)范，認識GMP藥品質(zhì)量管理規(guī)范在藥品生產(chǎn)過程中的作用。為方便學(xué)生隨時隨地進行學(xué)習(xí)，建立專門的實訓(xùn)網(wǎng)站，將實訓(xùn)軟件導(dǎo)入網(wǎng)頁，構(gòu)建由機房、網(wǎng)站組成的開放性的線上線下“藥物制劑實訓(xùn)”課程虛擬仿真實訓(xùn)平臺。通過線上的虛擬仿真教學(xué)平臺中的課程視頻、講解，使學(xué)生對車間布局、制劑設(shè)備、GMP操作規(guī)范三部分的背景知識進行了解，同時，在虛擬軟件的學(xué)生練習(xí)模塊中自主進行練習(xí)，為課堂操作做準(zhǔn)備。

專業(yè)技能實訓(xùn)部分分為課前預(yù)習(xí)、課堂實訓(xùn)、課后復(fù)習(xí)、課程考核幾個部分：

（1）學(xué)生使用虛擬仿真軟件，課前對課堂教學(xué)的內(nèi)容和相關(guān)背景知識進行預(yù)習(xí)，對設(shè)備的運行初步進行模擬演練，將虛擬平臺學(xué)習(xí)的操作方法應(yīng)用到真實生產(chǎn)操作中。學(xué)生重點學(xué)習(xí)設(shè)備的運行、參數(shù)調(diào)整和制劑生產(chǎn)線的運行，完成典型劑型的實驗生產(chǎn)。

（2）課堂上發(fā)揮學(xué)生主導(dǎo)地位，學(xué)生直接根據(jù)課程的實訓(xùn)目標(biāo)自主練習(xí)；教師除了介紹設(shè)備的安全運行規(guī)范，主要是對學(xué)生操作過程的細節(jié)進行糾正，并進行課堂答疑。翻轉(zhuǎn)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式。

（3）由于課堂訓(xùn)練時長所限，學(xué)生難以熟練掌握制藥設(shè)備和制劑生產(chǎn)工藝。通過虛擬仿真教學(xué)軟件，學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)上、機房繼續(xù)進行復(fù)習(xí)。經(jīng)過課堂真實設(shè)備的操作，使用虛擬軟件的仿真操作，學(xué)生更能設(shè)身處地地理解設(shè)備運行原理，通過不斷練習(xí)達到熟練掌握設(shè)備運行和制劑生產(chǎn)工藝的教學(xué)目的，并完成開放性思考題，進一步培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

（4）課程考核分為平時考查和課后考核，平時考查以課程操作教師打分為主，教師通過學(xué)生操作細節(jié)的規(guī)范化對學(xué)生進行打分，作為平時分；課后考核是教師使用虛擬仿真實訓(xùn)軟件考核模塊仿真數(shù)據(jù)庫中的仿真題，編寫仿真考核試卷，學(xué)生在規(guī)定時長內(nèi)完成，系統(tǒng)根據(jù)操作細節(jié)打分。以70%平時分加30%課后考核分，計算學(xué)生課程成績。

最終，通過藥物制劑實訓(xùn)室、虛擬仿真軟件構(gòu)建基于多平臺的“藥物制劑實訓(xùn)”課程教學(xué)模式，利用藥物制劑實訓(xùn)室進行課堂訓(xùn)練，學(xué)習(xí)藥品生產(chǎn)工藝方法、設(shè)備操作技能；利用虛擬仿真軟件掌握連續(xù)性藥品生產(chǎn)線的運行和符合GMP要求的藥品生產(chǎn)及質(zhì)量檢查操作規(guī)范。通過學(xué)生課下主動學(xué)習(xí)、課堂自主操作這一翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生扎實的藥物制劑生產(chǎn)操作技能，促進學(xué)生的主動創(chuàng)新思維，充分發(fā)揮實訓(xùn)課程的培養(yǎng)目標(biāo)，做好學(xué)生從課堂走向企業(yè)的銜接，提升學(xué)生的就業(yè)競爭力。

4 結(jié)論

“藥物制劑實訓(xùn)”的傳統(tǒng)課程教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)、動手能力、創(chuàng)新思維、規(guī)范化生產(chǎn)等方面存在不足，不適應(yīng)藥物制劑專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的現(xiàn)實要求。虛擬仿真教學(xué)彌補了課堂教學(xué)中的課時、場地、規(guī)范化等不足，是一種具有很好應(yīng)用前景的實訓(xùn)課程輔助教學(xué)手段。本文通過分析課程特點、梳理教學(xué)目的、重構(gòu)課程內(nèi)容，結(jié)合虛擬仿真教學(xué)方式的特點，將線上+線下的虛擬仿真教學(xué)平臺與常規(guī)課堂實訓(xùn)教學(xué)平臺進行有機結(jié)合，構(gòu)建了一種基于多平臺的“藥物制劑實訓(xùn)”課程教學(xué)新模式。該模式對于鍛煉學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)、專業(yè)技能和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)應(yīng)用型藥物制劑人才具有重要意義。