虚实结合促进制药工程实验教学体系改革

刘佳浩

摘要：高等院校之中开设制药工程专业的根本目的是为制药企业输送高水平的药物研制人才，对制药工程专业的教学体系依据时代的发展和现实企业的需要进行改革是培育满足企业要求的高水平制药水才的关键。现阶段虚拟仿真技术得到了迅速的发展并在各个产业之中得到了非常广泛的应用，推动这一技术在制药工程专业教学之中的应用，使其同实验教学相结合共同培育满足企业需要的复合型人才。

关键词：仿真技术;实验;制药工程

中图分类号：TP393 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）12-0119-02

制药工程这一学科同多个基础学科有着非常密切的联系，其实质上是由工程学、药学、生物学、化学等多个学科交叉组合而形成的一个全新的学科。这一学科在教学的过程之中對基本的基础知识有较强的要求，对学生的实践能力也有着一定的要求。我国自建立自身的高等教育体系之后就有不少大学逐步的开设了制药工程专业，开设这一专业的学校，基本上也都建设了这一专业教学过程之中必需的实验教学中心。

在2013年我国教育部门推动了虚拟仿真技术在高等教育之中的应用，其中虚拟仿真技术同实验教学的结合是一个建设的重点。虚拟仿真技术的起源最早可以追溯到20世纪80年代，随着计算机技术和信息技术的迅速发展，这一技术的应用范畴在迅速扩大。从本质上讲虚拟仿真的含义就是采用计算机建立一个同现实环境一致的实验环境在计算机系统之中模拟现实实验过程进行实验。这一技术在教学之中有着较快的发展，现阶段我国多所大学的制药专业已经实现了虚拟仿真实验室的建设。这一实验室的建设对于提升制药专业之中实验的效率，增强对人才的培养能力具有积极的影响。

1国内制药工程专业实验教学现状

制药工程专业的目的是培养药品制造和研发领域的优秀人才，其在企业之中的工作主要是解决药品在研制和生产的过程之中出现的技术问题。制药专业的毕业生能够成功的解决相关问题的前提条件时，深入的掌握药学、化学、生物等相关方面的理论知识，此外还需要熟悉药物生产流程和药物生产过程之中采用的各种类型的设备，能够设计药物的生产工艺。从制药企业的需要看其对制药工程培养的人才有着较高的要求，但是各个高等院校在培育人才的过程之中受自身条件的限制，无法有效地对学生的各项能力进行有效的培养。其中核心的原因有两个：一是大学的扩招使大学制药专业学生的人均实验次数和人均实验资源占有量一直在不断下降;二是在制药工程教学过程之中部门实验药品的造价高昂，在教学的过程之中只能采用演示实验的方式，学生无法亲自动手操作。

2虚拟仿真实验教学的组成及特点

虚拟仿真实验系统实质上是由多个软件系统组成，其中包括了虚拟现实系统，生物仿真系统，虚拟环境系统，以及虚拟界面系统等。这些系统组成了一个同现实的真实实验环境完全一致的虚拟环境，学生能够在这一个虚拟环境之中依照真实实验环境之中的过程进行各种实验或者按照真实实验环境的相关要求设计全新的实验。从硬件设施的组成上看，其可以划分为以下几个部分：数据库其存储实验过程之中需要应用到的各种类型的信息数据;多媒体设备，其提供了操作的界面。虚拟仿真实验在实验的过程之中体现出了四个方面的特点：

一是开放性。虚拟实验系统之中的各种学习资料都是向操作者开放的。虚拟操作系统本质上是一个软件系统，因此学生可以在任何时间和地点进行该系统的操作，极大的便利了学生实际学习的需要。此外这一系统不仅仅学生可以使用，制药工程的爱好者也能够使用这一系统进行相关的探索研究。

二是具有较强的交互能力。实验者在采用这一系统进行实验时其能够根据实验者的操作及时给予响应，正常情况下系统的响应同真实实验之中的响应存在一定的一致性。此外在采用这一系统实验的过程之中学生还可以向系统求助，及时的解决在实验的过程之中遇到的问题。

三是具有较强的构想性。在真实的实验过程之中制药实验需要考虑到安全问题等诸多的问题，即真实的实验会受到客观条件的较大约束。在虚拟实验的过程之中约束条件几乎没有，因此设计者可以充分发挥个人的主观能动性设计各种类型的实验对相关的问题进行深入的研究。

四是安全环保。在制药实验的过程之中其采用的部分药品和试剂会对人体造成一定的损害，某些实验如果发生操作不当的情况将带来巨大的安全威胁。此外在进行药学实验的过程之中通常都会产生一定量的废水或废气等物质，对环境造成了一定的污染。虚拟实验的过程之中物质的转变是依据相应的理论而进行的，实质上并没有使用到任何物质，因此不会存在安全问题，也不会产生各种类型的污染物质，极大保证了试验的安全，也有效提升了对环境的保护效果。

3虚实结合完善制药工程实验教学体系

首先我们必须明确认识到虚拟仿真技术的应用是为制药工程的实验教学搭建了一个全新的平台。在这一平台搭建完成之后学校要重视实际实验平台同这一平台之间的结合和互补，尽可能发挥两个平台自身的优势，提升对学生的培养水平。

3.1建立完善的虚拟实验管理平台

随着计算机技术的快速发展和我国教育部的高度重视，我国多所高等院校完成了虚拟仿真实验室的建设，这些实验室在建设的过程之中通常都是为了满足某一个专业或某一门课程的教学需要而建设的，但是在建设完成之后，并没有切实的利用硬件设备和服务器设备，存在管理不规范，资源共享能力差等多个方面的问题。由此我们可以看出使虚拟实验平台发挥出真正的价值完成建设仅仅是第一步还要进行一系列的其他操作。在围绕制药工程专业进行虚拟仿真平台的建设过程之中，要重视体系化的建设，对学校之中存在的资源要进行合理的复用。在进行虚拟软件平台建设的过程之中应该首先完成中心门户网站的建设，在这一中心网站上集成真实的实验室之中能够提供的各种资源，虚拟仿真实验平台，实验室的管理平台、实验交流平台等多个模块，进而充分的满足教师教学和学生学习的实际需要。在虚拟实验平台的建设过程之中应该根据具体的实验所属的课程，划分出针对制药专业课程设计的虚拟仿真实验室以此来有效提升对虚拟仿真实验平台的利用效率。

3.2构建完善的虚拟仿真实验平台

在制药工程虚拟仿真实验平台建设的过程之中应该构建一个完整的实验平台即能够在这一平台之中进行制药工程之中各门课程所需要的实验。通常这一平台之中应该设计三个互相独立的虚拟实验室，分别为基础实验室、专业实验室和实习仿真实验室。各个实验室之中设有独立的计算机管理系统，教师能够统一的组织学生开展相关的实验，学生也能够依据自身的需要在终端上远程登录相关的网站进行实验的操作。

虚拟平台之中包含的三个实验室其在教学的过程之中分别发挥着不同的作用，锻炼和培养制药工程专业学生不同的能力。基础课程虚拟仿真实验室之中进行的实验主要是同基本的基础知识和基本原理相关的各种实验。这些实验之中包涵了化学、生物、药学等多个基础学科的知识。在以实验之中进行实验时学生可以首先查看相关的实验视频，对具体的实验流程有一个全面充分的了解，把握具体的实验要点和难点。然后再进入到虚拟实验的模块之中展开实验，在实验的过程之中学生能够深入的理解各项基础学科之中的基本原理和理论。

专业课基础实验室之中的实验主要是围绕制药工程专业要求掌握的实验技能而展开的。在这一实验室之中对各种实验技术进行了深入的介绍，学生在虚拟仿真实验的过程之中对实验技术的难点和要点有了一个准确感知，有效提升了学生的实际动手能力。

实习虚拟仿真实验室之中的内容主要围绕真实的药品生产过程以及药品的生产工艺而展开。学生在这一虚拟仿真实验室之中学习的过程之中能够对药品的生产流程有一个感性的认识，并可以尝试自行设计药品的生产流程和生产工艺，有效提升了学生的实践能力。

3.3遵循虚实结合的原则

尽管虚拟仿真技术存在多个方面的优点，但是其同真实的实验还是存在一定的差距，因此教师在教学的过程之中要客观正确的认识虚拟仿真实验技术和真实实验直接的关系，两者是一种互为补充的关系，严禁在教学的过程之中将其发展成为一种互相代替的关系即由虚拟仿真实验技术代替真实的实验技术。在教学的过程之中教师要把握好真实实验和虚拟仿真实验之间的比例，教师在组织实验之前首先对两种实验的效果进行深入的分析，确定那一种实验对实际的教学效果更好就采用那一种实验。在教学的过程之中要切实将两种实验体系的优点发挥出来。