職業(yè)本科高校制藥專業(yè)現(xiàn)代虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)

徐雪峰，代德財(cái)，張玉，閆浩，杜金風(fēng)

(海南科技職業(yè)大學(xué) 化學(xué)與材料工程學(xué)院，海南 ?？?571126)

0 引言

職業(yè)本科作為應(yīng)用本科的一個(gè)亞類，是培養(yǎng)職業(yè)高級(jí)技術(shù)技能人才的教育平臺(tái)，其主要特點(diǎn)為：職業(yè)導(dǎo)向性、技術(shù)技能訓(xùn)練的復(fù)合性和教學(xué)與生產(chǎn)貫通[1-2]。海南科技職業(yè)大學(xué)作為全國(guó)首批職業(yè)本科大學(xué)試點(diǎn)院校，在摸索適合職業(yè)本科高校發(fā)展的教學(xué)育人模式上正進(jìn)行不斷探索與創(chuàng)新，學(xué)校高度重視職業(yè)高級(jí)能力培養(yǎng)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)和職業(yè)素質(zhì)的養(yǎng)成，旨在培養(yǎng)滿足社會(huì)需要的高層次技術(shù)技能型人才。而實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)是職業(yè)院校技能人才培養(yǎng)的實(shí)施手段，是提高職業(yè)院校學(xué)生職業(yè)能力和綜合素質(zhì)的重要平臺(tái)。因此，加強(qiáng)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是職業(yè)院校完善辦學(xué)條件、突出辦學(xué)特色、提升辦學(xué)質(zhì)量的重點(diǎn)。

虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)可追溯至20 世紀(jì)80 年代，是用電子信息技術(shù)對(duì)真實(shí)場(chǎng)景系統(tǒng)進(jìn)行模擬的一種仿真技術(shù)。其憑借可虛擬現(xiàn)實(shí)工作情境、滿足人與自然交互需求、安全環(huán)保、可聯(lián)網(wǎng)共用等優(yōu)勢(shì)初步在各高校被推廣應(yīng)用[3-7]，并產(chǎn)生了良好的教學(xué)效果。近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，面向?qū)I(yè)的虛擬仿真軟件及設(shè)備的研發(fā)也邁上一個(gè)新臺(tái)階，其便利性、可操作性、情景模擬等功能特性不斷升級(jí)并獲得了用戶的認(rèn)可。在化工、制藥領(lǐng)域，從事虛擬仿真技術(shù)研發(fā)的北京東方仿真、歐倍爾等公司的產(chǎn)品逐漸在相關(guān)院校被運(yùn)用，并在國(guó)內(nèi)各級(jí)別技能大賽中嶄露頭角。

因此，結(jié)合職業(yè)本科的辦學(xué)定位和虛擬仿真資源的優(yōu)勢(shì)，以職業(yè)本科的人才培養(yǎng)定位為出發(fā)點(diǎn)，基于專業(yè)教學(xué)需求和現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)條件，不斷補(bǔ)充升級(jí)虛擬仿真教學(xué)軟件、設(shè)備等資源，并充分利用計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)構(gòu)建虛擬仿真資源共享平臺(tái)，探索一種虛實(shí)互補(bǔ)的實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案并應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，將在今后成為職業(yè)院校特別是職業(yè)本科院校實(shí)訓(xùn)室發(fā)展建設(shè)的一種趨勢(shì)。那么，如何根據(jù)專業(yè)特色制定合理可行的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案值得教學(xué)及管理人員進(jìn)行研究。

1 現(xiàn)狀分析

以我校制藥工程技術(shù)專業(yè)為例，作為職業(yè)本科專業(yè)，是一個(gè)藥學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)的交叉學(xué)科，以我校該專業(yè)具有職業(yè)本科特色的人才培養(yǎng)方案為例，其培養(yǎng)目標(biāo)定位于能夠在制藥行業(yè)從事相關(guān)崗位工作的高層次技術(shù)技能型人才。這不僅要求學(xué)生具備藥學(xué)、化學(xué)等一系列理論知識(shí)，還更加強(qiáng)調(diào)“工程”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)際問題。對(duì)于許多職業(yè)院校的制藥類等工科專業(yè)來說，該類專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)往往因?yàn)楣に嚄l件苛刻、校內(nèi)難于實(shí)現(xiàn)裝置集成化、操作安全性等因素導(dǎo)致不能完全結(jié)合崗位工作過程開設(shè)相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，無法模擬真實(shí)工作情境，影響教學(xué)效果。

為了彌補(bǔ)以上非辦學(xué)主導(dǎo)因素而導(dǎo)致的教學(xué)環(huán)節(jié)缺失，學(xué)校從2020 年開始陸續(xù)引進(jìn)了阿司匹林合成、β干擾素生產(chǎn)等仿真軟件，起到教學(xué)互補(bǔ)作用。在這方面我校走在前列，其運(yùn)行以機(jī)房電腦為載體，借助于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人和虛擬仿真情境的交互，可定義為傳統(tǒng)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)體系。得益于傳統(tǒng)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)和使用，我校該類專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系得到了明顯的完善，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開設(shè)的深度和廣度都得到了一定程度的延伸，學(xué)生的技術(shù)能力獲得了提高，教學(xué)效果明顯。

2019 年教育部正式批準(zhǔn)了全國(guó)首批15 所職業(yè)本科試點(diǎn)院校，其專業(yè)設(shè)置偏向于工科類專業(yè)。職業(yè)本科作為一個(gè)新鮮事物，其目標(biāo)是培養(yǎng)社會(huì)需要的高層次技術(shù)技能型人才，專業(yè)建設(shè)仍在不斷探索和實(shí)踐中。結(jié)合職業(yè)本科高校提出的在人才培養(yǎng)過程中實(shí)施產(chǎn)教融合，真實(shí)環(huán)境、真學(xué)真做的要求，我校制藥工程技術(shù)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)室建設(shè)仍存在以下幾個(gè)關(guān)鍵問題：

一是缺乏真實(shí)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。制藥工程技術(shù)專業(yè)所面向的制藥行業(yè)是一個(gè)特殊的行業(yè)，對(duì)藥品生產(chǎn)環(huán)境的要求很高，校內(nèi)很難建設(shè)符合《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(GMP)的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所。校外實(shí)習(xí)單位出于藥品質(zhì)量管理和人員管理的考慮，無法滿足大量學(xué)生進(jìn)入車間實(shí)習(xí)操作的要求，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

二是無法配備齊全的實(shí)訓(xùn)設(shè)備。制藥工程技術(shù)專業(yè)旨在培養(yǎng)能夠在中藥制藥等領(lǐng)域從事藥品研發(fā)、工藝設(shè)計(jì)和改進(jìn)、工程管理、技術(shù)開發(fā)以及質(zhì)量管控等崗位工作的專業(yè)技術(shù)人才，因藥品種類繁多，生產(chǎn)工藝各異，不同藥品生產(chǎn)所需設(shè)備也大不相同，且設(shè)備體積大，同時(shí)還具有較高的生產(chǎn)自動(dòng)化和集成化程度，因此昂貴的設(shè)備開支給學(xué)校帶來較重的財(cái)務(wù)壓力，不利于專業(yè)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

三是實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容不能完全滿足人才培養(yǎng)要求。當(dāng)前各課程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目只能根據(jù)現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)條件進(jìn)行編排，存在因?qū)嵱?xùn)條件不足無奈進(jìn)行湊課時(shí)的情況，導(dǎo)致有些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目在不同課程中重復(fù)，而有些支撐專業(yè)核心職業(yè)能力培養(yǎng)的關(guān)鍵項(xiàng)目則無法進(jìn)行，現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容安排不夠合理。

2 建設(shè)必要性

2013 年，教育部發(fā)布了《關(guān)于開展國(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》[8]；2018 年，教育部發(fā)布了《關(guān)于開展國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作的通知》[9]，兩個(gè)文件的頒布給全國(guó)高校借助信息技術(shù)完善實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系指明了方向，也為虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)提供了指導(dǎo)思想。因此，為了完善實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，突出職業(yè)高級(jí)能力培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)職業(yè)本科的育人目標(biāo)，以我校制藥工程技術(shù)專業(yè)為例，分析目前實(shí)訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀，基于虛擬仿真軟件和設(shè)備的利用，按照“能實(shí)不虛，虛實(shí)結(jié)合”的原則，進(jìn)行虛擬仿真資源和共享平臺(tái)建設(shè)，研究可行的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)方案。這有利于促進(jìn)“線上線下，虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)模式的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)不能實(shí)現(xiàn)或難以達(dá)到的教學(xué)效果，解決了學(xué)習(xí)過程中的情境化及交互性的問題，使學(xué)生能通過更多的學(xué)習(xí)手段，多方位、全視角、情境化、更真實(shí)地得到便捷的專業(yè)技能訓(xùn)練，有利于學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)技能的內(nèi)化和遷移。學(xué)生可以不受時(shí)空限制登錄校園網(wǎng)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心進(jìn)行制藥專業(yè)技能項(xiàng)目的訓(xùn)練，達(dá)到學(xué)生可以“隨時(shí)、隨地、隨心”進(jìn)行自主練習(xí)的效果，突破學(xué)習(xí)的時(shí)空限制，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，對(duì)全面培養(yǎng)制藥專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技能、工作思維和創(chuàng)新意識(shí)具有重大意義，也能為我校等職業(yè)本科院校構(gòu)建新型職業(yè)本科教育模式提供策略參考。

3 建設(shè)方案

對(duì)制藥工程技術(shù)專業(yè)現(xiàn)代虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前信息技術(shù)，從資源、人員和機(jī)制建設(shè)等方面進(jìn)行全面規(guī)劃、統(tǒng)籌推進(jìn)、穩(wěn)步實(shí)施。

3.1 優(yōu)化重整實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、完善資源建設(shè)是指導(dǎo)方針

實(shí)訓(xùn)室是保障實(shí)踐教學(xué)的基本條件，那么虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)就必須根據(jù)專業(yè)教學(xué)需要進(jìn)行規(guī)劃和調(diào)整，其核心是資源建設(shè)?？砂匆韵隆皟刹阶摺钡牟呗詫?shí)施，框架流程如圖1 所示。

圖1 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)流程

第一步，精準(zhǔn)定位職業(yè)能力需求，重構(gòu)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。首先，應(yīng)根據(jù)職業(yè)本科的人才培養(yǎng)定位，結(jié)合產(chǎn)出導(dǎo)向的OBE 教育理念[10]和教育部學(xué)校規(guī)劃建設(shè)中心提出的“FT 四真三化”課程建設(shè)模式(真實(shí)環(huán)境，真學(xué)，真做，掌握真本領(lǐng)；工作任務(wù)課程化、教學(xué)任務(wù)工作化、工作過程系統(tǒng)化)[11]，通過走訪專業(yè)面向企業(yè)，調(diào)研職業(yè)崗位需求，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案。其次，強(qiáng)化職業(yè)能力培養(yǎng)，加強(qiáng)專業(yè)內(nèi)部交流與討論，針對(duì)專業(yè)課程的技能點(diǎn)目標(biāo)，在避免遺漏和重復(fù)的基礎(chǔ)上重構(gòu)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

第二步，根據(jù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要，完善實(shí)訓(xùn)資源建設(shè)。針對(duì)本專業(yè)重構(gòu)后實(shí)訓(xùn)內(nèi)容所需的實(shí)訓(xùn)條件，按照“能實(shí)不虛，虛實(shí)結(jié)合”的原則，分析哪些內(nèi)容不能僅通過現(xiàn)實(shí)條件達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果，確定需補(bǔ)充的虛擬仿真資源，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)。

3.2 加強(qiáng)人員培訓(xùn)、完善管理制度是實(shí)施保障

虛擬仿真資源是根據(jù)企業(yè)的真實(shí)環(huán)境、設(shè)備和生產(chǎn)工藝等，融合計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的應(yīng)用而研發(fā)的一類軟件或設(shè)備。其使用和操作不僅需要教師具備一定的信息化教學(xué)能力，還要求教師能夠熟練掌握企業(yè)制藥設(shè)備和生產(chǎn)工藝的操作方法和流程。為了提高教學(xué)效果，必須對(duì)指導(dǎo)教師加強(qiáng)培訓(xùn)，一方面可要求指導(dǎo)教師利用假期時(shí)間到企業(yè)掛職鍛煉，熟悉設(shè)備操作方法和制藥工藝流程；另一方面組織工程師對(duì)教師進(jìn)行虛擬仿真軟件和設(shè)備的使用培訓(xùn)。此外，虛擬仿真資源不同于傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，還應(yīng)制定和完善各項(xiàng)管理規(guī)章制度，以對(duì)虛擬仿真教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)價(jià)，切實(shí)發(fā)揮虛擬仿真教學(xué)的特色和優(yōu)勢(shì)。

3.3 創(chuàng)建共享平臺(tái)、提高利用率是發(fā)展趨勢(shì)

虛擬仿真資源主要包括基于真實(shí)物品制作的數(shù)字化靜態(tài)模型，通過軟件編程將靜態(tài)模型連接起來的虛擬動(dòng)畫，通過模型及條件參數(shù)模擬真實(shí)情況的仿真軟件和基于紅外信號(hào)發(fā)射、采集等硬件設(shè)備和實(shí)訓(xùn)軟硬件交互的仿真程序[12]。其具有天然的“虛擬”“數(shù)字化”等優(yōu)勢(shì)，可采用B/S 結(jié)構(gòu)模式，將全部仿真資源整合在校內(nèi)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，通過Web瀏覽器同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，構(gòu)建虛擬仿真實(shí)訓(xùn)共享平臺(tái)，如圖2 所示。

平臺(tái)的建設(shè)將極大促進(jìn)學(xué)校實(shí)訓(xùn)資源的共享，提高資源利用率，可實(shí)現(xiàn)家校、企?；ネǎ_展線上教學(xué)和培訓(xùn)。以往如何有效實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享一直是教學(xué)管理者的難題，而今虛擬仿真資源及其共享平臺(tái)的建設(shè)將恰到好處地促進(jìn)此類難題的解決。

4 結(jié)語

作為現(xiàn)代職業(yè)教育的重要組成部分，我國(guó)職業(yè)本科的設(shè)置已經(jīng)邁入第4 年，其人才培養(yǎng)目標(biāo)也有了較明確的定位。當(dāng)前大多數(shù)教育學(xué)者認(rèn)為職業(yè)本科的人才培養(yǎng)定位介于應(yīng)用型本科和高職?？浦g，目標(biāo)是培養(yǎng)高層次技術(shù)技能人才。根據(jù)當(dāng)前職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)開展現(xiàn)狀，結(jié)合虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展和在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用實(shí)踐，加快現(xiàn)代虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)，有利于提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)條件，突出職業(yè)能力培養(yǎng)。特別是對(duì)制藥工程技術(shù)這類明顯具有工科屬性的專業(yè)來說，對(duì)全面培養(yǎng)制藥專業(yè)學(xué)生的工程思維、技術(shù)能力和創(chuàng)新意識(shí)具有重大意義。其方案和成果經(jīng)借鑒、輻射，對(duì)其他職業(yè)本科專業(yè)建設(shè)和職業(yè)本科教育模式構(gòu)建也具有指導(dǎo)作用，可以促進(jìn)現(xiàn)代職業(yè)教育的發(fā)展，適應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變對(duì)各類高技能人才的需求。