虚拟仿真平台辅助的药物制剂实训课程教学模式构建与探讨

方伟光,许阳,胡文林,钱建君

（合肥师范学院化学与化学工程学院，安徽合肥230601）

药物制剂专业是培养具备药学、药剂学和药物制剂工程等方面的基本理论知识和基础实验技能，能在药物制剂和与制剂技术相关联的领域从事研究、开发、工艺设计、生产技术改进和质量控制等方面工作的高级科学技术人才的一门学科[1]。作为应用型学科，实践能力的培养在该专业的课程培养体系中非常重要[2-3]。目前大部分院校的药物制剂专业实践课程体系主要包括基础实验课程、核心专业实验课程和实训实习课程，其中“药剂学实验”“药物制剂实训”和“企业实习课”相辅相成，对培养学生专业职业技能尤为重要。“药物制剂实训”作为衔接“药剂学实验”和“企业实习”的课程，承上启下。在教学上，不同于“药剂学实验”的基础理论、制剂方法的学习，“药物制剂实训”更侧重于制药设备的规范化运行和常见剂型规范化生产工艺的培训；同时，由于客观条件的限制，达不到“企业实习”完全符合GMP规范的职业化培训要求，因而该课程是学校教育到职业教育的衔接[4-5]。

1 传统课堂教学的不足

当前，包括我校在内的很多院校的制药实训课程，均沿用传统的“教师＋教材＋学生”的教学模式，以教师为主，学生按照教材的步骤完成实训操作，教师对学生进行考核[6]。随着社会的发展和对人才专业素质、实践能力要求的提高，这一传统教学模式已经不再适应社会发展需要，存在多种缺陷：

（1）教学模式上以教师、教材、课堂为主导，学生缺少主动性。作为学习的主体，学生被放在一个执行者的被动地位，不能发挥主观能动作用，缺乏思考空间，不利于学生创造能力的培养。

（2）实训受学时、设备所限，学生实际训练内容少。传统的实训被限制在3～4课时一次的课堂中，学生没有时间了解设备结构、运行原理、分析处方、制剂过程，也难以按照标准操作规程（SOP）作业。草草了事，使用设备不熟练，操作方法不规范。

（3）实训内容脱离生产实际。药品生产是一个连续的过程，比如片剂的制备就包括了破碎—混合—制粒—整粒—总混—压片等多个步骤，涉及多个设备的操作。传统教学中采用分单元操作、单设备运行的授课方式，使学生难以从工艺总体上理解药品企业生产过程。

（4）实训平台单一。传统的实训教学模式上，仅仅依靠实训实验室这一单一平台，学生只能按部就班在有限的课堂时间中进行实训，内容上缺乏趣味性；而且，受场地设施限制，往往采用大组教学的方式，部分学生甚至难以亲手操作，难以达到训练学生实际操作技能的初衷。这一单一教学平台只在上课时间提供给学生，学生的预习和复习阶段没有有效的平台引导学习，导致学生实训内容掌握不熟练，更没有进一步的空间进行创新能力的训练。

制药行业是一个对规范化操作、动手能力和创新思维要求很高的行业，随着行业发展和就业压力面向学生一端的偏转，在职业教育纳入本科教学的新形势下，学校与企业之间衔接大大缩短，高等教育与企业技能培训在校园内即需要融合，企业需要的毕业生不仅只是具备专业知识和基础的操作技能，还要求具备专业综合素质和创新能力，能够很快适应企业岗位，解决实际问题。在上述背景下，仅靠课堂实操为主的“药物制剂实训”课程教学模式已不再适应社会要求。

2 虚拟仿真实训教学平台

虚拟仿真实验室是近些年来一些院校在实验实训课程教学开展的一个新平台。虚拟仿真教学软件通过计算机、多媒体、网络通信、软件、人机交互、数据库等手段，依据现实，构建高度仿真的虚拟实验条件进行实验操作[7]。如南京药育公司研发的《GMP实训仿真系统》软件对车间布局、常见的剂型生产如颗粒剂、片剂、胶囊剂、水针及冻干粉针制剂生产过程、涉及设备、GMP标准下的操作规范进行了详细讲解，并提供了三维仿真模拟系统，学生可以以第一视角通过逼真的3D立体动画对药物制剂过程进行虚拟操作和仿真体验。除了学生仿真练习模块，该系统还包括课堂教学辅助模块和考核模块，其中课程教学辅助集成了文字、图片、视频、语音等媒介构成的资料供师生参考学习，考核模块由教师控制，可以方便地在数据库中将仿真内容自行组合作为考核试题供学生考核[8]。利用虚拟仿真实验室平台教学具有多个优势：

（1）弥补了实训室设备不足的现状。由于制药设备繁杂，价格昂贵，很多院校难以配齐各种制剂，使得学生训练内容不足，通过逼真度极高的虚拟仿真教学平台可以一定程度弥补。

（2）激发学习兴趣。学生通过各自动手操作进行仿真练习，相较于课堂上大组教学的方式，动手机会增加，能激发学生探索、学习的兴趣。

（3）提升学习效率。虚拟仿真实验室开放让学生开展自主学习，将原来繁复的现场讲解、演示委托给了计算机，利用电脑仿真具有的可重复性与自动引导性，较大地扩展了学生的视野。

3 虚拟仿真教学平台辅助的“药物制剂实训”课程教学模式构建

基于传统课堂教学模式的缺点，结合虚拟仿真教学平台的优势，我们从梳理课程教学目的、教学内容模块化、课程实施安排几个部分，对“药物制剂”课程的教学模式进行了改革，构建了虚拟仿真教学平台辅助的药物制剂实训课程教学模式。

3.1 教学目的梳理

在职业教育纳入本科教学的背景下，开设“药物制剂实训”课程，既要强化之前的课堂教学内容，也要区别于课堂教学，强调实训课程对学生进入企业接受职业培训的衔接意义。根据我校近年的开课情况，改革后的“药物制剂实训”课程培养目标应该是在结合药物制剂工艺技术和药品生产质量管理规范(GMP)的框架下设立，目的是使学生了解制剂车间的布局，了解常见制剂设备的结构、工作原理，熟悉颗粒剂、胶囊、片剂、口服液体制剂的生产过程和质量控制过程；掌握更衣、物料发放、粉碎、制粒、整粒、总混、胶囊填充、压片、铝塑包装、灌装等典型工序生产操作技能；熟悉药品制剂的生产过程管理，为未来在制剂企业中的实习和工作打好基础。

3.2 教学内容的模块化划分

图1 药品生产过程示意图

如图1，药品生产涉及厂房、设备、物流、水气、卫生、质检等多方面的内容，同时，由于药品生产的特殊性，生产过程需要执行GMP标准[9]。传统上，受课时、场地、设施所限，“药物制剂实训”课程以常见剂型的生产实训为主要内容，对车间、设备、岗位操作规范等强调不够。按照实训课程对专业素质培养和技术能力培养的要求，可以将“药物制剂实训”课程分为药物制剂车间布局、制剂设备、GMP操作规范、制剂生产实训四个模块（如图2所示）。其中车间布局方面对车间区域划分、洁净度控制、空调系统、生产用水用气系统进行介绍；GMP操作规范，以GMP法规学习，岗位、设备标准操作规程为主要内容；这两个部分的能力培养层次是“了解”，培养学生专业素质。制剂设备和制剂生产是实训课程的核心内容，要求学生掌握常见药品生产设备的参数调整、安全运行，和常见剂型药品的生产工艺和操作过程，这两部分内容的能力培养层次为“掌握”，培养学生的专业技能。

图2 教学内容的模块化划分

3.3 虚拟仿真教学辅助的“药物制剂实训”课程教学模 式的构建

图3 虚拟仿真教学辅助的“药物制剂实训”课程教学模式

如图3所示，改革后的“药物制剂实训”课程教学模式，按照教学目的分为专业素质培养和专业技能培训两部分。

专业素质的培养以了解作为能力培养层次。学生通过虚拟仿真教学平台认识制剂车间布局、物流、更衣等生产岗位操作规范，认识GMP药品质量管理规范在药品生产过程中的作用。为方便学生随时随地进行学习，建立专门的实训网站，将实训软件导入网页，构建由机房、网站组成的开放性的线上线下“药物制剂实训”课程虚拟仿真实训平台。通过线上的虚拟仿真教学平台中的课程视频、讲解，使学生对车间布局、制剂设备、GMP操作规范三部分的背景知识进行了解，同时，在虚拟软件的学生练习模块中自主进行练习，为课堂操作做准备。

专业技能实训部分分为课前预习、课堂实训、课后复习、课程考核几个部分：

（1）学生使用虚拟仿真软件，课前对课堂教学的内容和相关背景知识进行预习，对设备的运行初步进行模拟演练，将虚拟平台学习的操作方法应用到真实生产操作中。学生重点学习设备的运行、参数调整和制剂生产线的运行，完成典型剂型的实验生产。

（2）课堂上发挥学生主导地位，学生直接根据课程的实训目标自主练习；教师除了介绍设备的安全运行规范，主要是对学生操作过程的细节进行纠正，并进行课堂答疑。翻转传统课堂教学模式。

（3）由于课堂训练时长所限，学生难以熟练掌握制药设备和制剂生产工艺。通过虚拟仿真教学软件，学生可以在网络上、机房继续进行复习。经过课堂真实设备的操作，使用虚拟软件的仿真操作，学生更能设身处地地理解设备运行原理，通过不断练习达到熟练掌握设备运行和制剂生产工艺的教学目的，并完成开放性思考题，进一步培养创新能力。

（4）课程考核分为平时考查和课后考核，平时考查以课程操作教师打分为主，教师通过学生操作细节的规范化对学生进行打分，作为平时分；课后考核是教师使用虚拟仿真实训软件考核模块仿真数据库中的仿真题，编写仿真考核试卷，学生在规定时长内完成，系统根据操作细节打分。以70%平时分加30%课后考核分，计算学生课程成绩。

最终，通过药物制剂实训室、虚拟仿真软件构建基于多平台的“药物制剂实训”课程教学模式，利用药物制剂实训室进行课堂训练，学习药品生产工艺方法、设备操作技能；利用虚拟仿真软件掌握连续性药品生产线的运行和符合GMP要求的药品生产及质量检查操作规范。通过学生课下主动学习、课堂自主操作这一翻转课堂的学习模式，激发学生的学习兴趣，培养学生扎实的药物制剂生产操作技能，促进学生的主动创新思维，充分发挥实训课程的培养目标，做好学生从课堂走向企业的衔接，提升学生的就业竞争力。

4 结论

“药物制剂实训”的传统课程教学模式在培养学生专业素质、动手能力、创新思维、规范化生产等方面存在不足，不适应药物制剂专业应用型人才培养的现实要求。虚拟仿真教学弥补了课堂教学中的课时、场地、规范化等不足，是一种具有很好应用前景的实训课程辅助教学手段。本文通过分析课程特点、梳理教学目的、重构课程内容，结合虚拟仿真教学方式的特点，将线上+线下的虚拟仿真教学平台与常规课堂实训教学平台进行有机结合，构建了一种基于多平台的“药物制剂实训”课程教学新模式。该模式对于锻炼学生的专业素质、专业技能和创新思维，培养应用型药物制剂人才具有重要意义。