劉磊，王靜，王海君，陳頌，王鑫

齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾 161006

基于應(yīng)用型制藥工程人才培養(yǎng)的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)淺析

劉磊，王靜，王海君，陳頌，王鑫

齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾 161006

仿真實(shí)驗(yàn)是一種結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)的新興實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，以其操作簡便、內(nèi)容飽滿、投資小、形式新穎等多種優(yōu)點(diǎn)得到廣泛認(rèn)可。在大力推廣應(yīng)用型制藥工程人才培養(yǎng)的教育模式下，將仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)與應(yīng)用型人才培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，達(dá)到豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐操作能力，提高學(xué)習(xí)興趣，并能夠?qū)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式向新模式轉(zhuǎn)變的目的。

仿真實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用型；制藥工程

制藥工程專業(yè)應(yīng)用型人才是指具備制藥工程、藥學(xué)和化學(xué)工程與技術(shù)領(lǐng)域的基本理論、基本知識(shí)以外，熟練掌握化學(xué)藥物研發(fā)、制藥工藝研究、產(chǎn)品質(zhì)量控制及藥品生產(chǎn)的基本技能，富有良好的實(shí)踐能力和工作適應(yīng)力的制藥工程技術(shù)人才。而仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬相應(yīng)的操作環(huán)境，讓學(xué)生體驗(yàn)相關(guān)變化和結(jié)果的實(shí)踐教學(xué)方式[1]。在制藥工程專業(yè)中實(shí)施虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要模擬化工過程的開關(guān)操作、數(shù)據(jù)變化、整體運(yùn)行、數(shù)據(jù)產(chǎn)生及處理等。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以實(shí)時(shí)地、系統(tǒng)地模擬真實(shí)的化工生產(chǎn)操作與控制系統(tǒng)環(huán)境，并在此基礎(chǔ)上清晰地展示整套實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)成、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、儀表示數(shù)的改變、緊急過程的處理，從而使學(xué)生在電腦中身臨其境地感受并掌握化工過程各單元設(shè)備的操作方法與知識(shí)[2]。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程中加入仿真實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為一個(gè)新的趨勢(shì)。

1 虛擬仿真教學(xué)開展作用

1.1 豐富實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際。

制藥工程專業(yè)中大量涉及化工單元操作，理論內(nèi)容多樣且計(jì)算過程復(fù)雜，需經(jīng)過實(shí)際操作訓(xùn)練來掌握實(shí)際化工過程。但是諸多實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容都存在儀器龐大、實(shí)際過程模擬復(fù)雜等不利于實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。在此過程中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)數(shù)學(xué)模型嚴(yán)謹(jǐn)?shù)啬M出不同的化工單元操作，從開關(guān)及管路控制，到儀器儀表變化，再到化工目的實(shí)現(xiàn)，都完整地展示在控制屏幕中，讓全部內(nèi)容一目了然[3]。所以在一個(gè)系統(tǒng)中可以通過同樣的手段完成多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如該院已開展的化工原理仿真實(shí)驗(yàn)，就可以將原來不能開設(shè)的6個(gè)實(shí)驗(yàn)全部通過化工原理仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。在這些實(shí)驗(yàn)中，將化工原理中的全部傳質(zhì)傳熱內(nèi)容讓學(xué)生體驗(yàn)一次，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的嚴(yán)重不足，將重要理論內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)同步展開，提高學(xué)生的化工過程認(rèn)知度和理論聯(lián)系實(shí)際能力。

1.2 節(jié)省教學(xué)投入開支，保障實(shí)驗(yàn)安全順利

制藥工程專業(yè)需開設(shè)多項(xiàng)化工原理實(shí)驗(yàn)，以該院開設(shè)化工原理實(shí)驗(yàn)為例，在以提高教學(xué)質(zhì)量和沒有大量資金人員投入的矛盾情況下出現(xiàn)諸多問題。首先化工操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般都是大型設(shè)備，同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為滿足學(xué)生實(shí)際操作要求需要多臺(tái)并行實(shí)驗(yàn)及多名相關(guān)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備人員；其次還面臨著設(shè)備總投資較大、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不足、實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化、更新維護(hù)困難；再次實(shí)驗(yàn)中需要大量耗材以及產(chǎn)生較多廢棄物；最后實(shí)驗(yàn)水、電、壓力、設(shè)備等安全問題也是重中之重[4]。因此許多中小型院校無力開設(shè)全部的化工原理實(shí)驗(yàn)，不能建立相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，而仿真實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了上述諸多的缺點(diǎn)。在一次性投入的同時(shí)，開設(shè)全部實(shí)驗(yàn)并可多次重復(fù)，無需設(shè)備的維護(hù)，節(jié)省教師資源投入的同時(shí)彌補(bǔ)試驗(yàn)場(chǎng)地的不足，并能夠在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中防止事故的發(fā)生和消除安全隱患。例如在離心泵性能曲線實(shí)驗(yàn)中，考慮到離心泵的“氣縛”現(xiàn)象，虛擬實(shí)驗(yàn)加入了灌泵的操作，提醒事故的發(fā)生并加強(qiáng)工程安全意識(shí)。在仿真實(shí)驗(yàn)中，軟件自帶糾錯(cuò)提示功能也能保證實(shí)驗(yàn)安全順利進(jìn)行。所以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開展化解了普通高校在教學(xué)效果與資源投入少之間的矛盾問題，節(jié)省了學(xué)校的開支，擴(kuò)展了教學(xué)內(nèi)容，保證實(shí)驗(yàn)安全順利的開展。

1.3 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)模式，提升知識(shí)學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)化工實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)環(huán)境固定復(fù)雜，儀器操作困難，在多人操作時(shí)不能夠讓每個(gè)同學(xué)都能深入感受實(shí)驗(yàn)的過程。仿真實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互式狀態(tài)，構(gòu)建了虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和教學(xué)對(duì)象相融合的新型教學(xué)模式?，F(xiàn)代化教學(xué)手段的運(yùn)用，將教師的教與學(xué)生的學(xué)通過主控平臺(tái)聯(lián)系在一起，加強(qiáng)了師生的互動(dòng)，并將學(xué)生的好奇和生澀難懂的實(shí)際理論聯(lián)系在一起。仿真軟件配備的課后自測(cè)系統(tǒng)也鞏固了課堂學(xué)習(xí)的成果。多媒體素材的運(yùn)用提高了課堂的信息化水平和增強(qiáng)了教學(xué)內(nèi)容的時(shí)代性，強(qiáng)化教學(xué)效果，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)化工原理實(shí)驗(yàn)課程的興趣，為后續(xù)實(shí)習(xí)工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 虛擬仿真教學(xué)開展趨勢(shì)

虛擬仿真教學(xué)在制藥、化工、醫(yī)學(xué)、土木等多專業(yè)應(yīng)用廣泛，但現(xiàn)在大多數(shù)仿真教學(xué)停留在2D虛擬仿真上，隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展，虛擬仿真教學(xué)也會(huì)從傳統(tǒng)的平面仿真和基礎(chǔ)操作學(xué)習(xí)向新的體驗(yàn)式、互動(dòng)式教學(xué)轉(zhuǎn)變。3D互動(dòng)式仿真技術(shù)日趨成熟，在制藥工程實(shí)驗(yàn)中開展3D仿真實(shí)驗(yàn)已成為現(xiàn)實(shí)，從360°體驗(yàn)工程設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，打破原有的實(shí)驗(yàn)局限，相信更能提高課堂的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[5]。而互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的今天，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)互動(dòng)學(xué)習(xí)已形成一種新的學(xué)習(xí)模式。依靠網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)以及手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有不受時(shí)間限制、資源共享、知識(shí)共建、模式新穎等諸多優(yōu)點(diǎn)[6]。將虛擬仿真做成可以隨時(shí)供學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)的互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺(tái)相信不久將會(huì)實(shí)現(xiàn)。

3 總結(jié)

進(jìn)入新世紀(jì)，隨著社會(huì)的不斷開放，科技水平的不斷提高，高等教育模式也不斷發(fā)展，普通院校由傳統(tǒng)的精英教育逐漸向應(yīng)用型人才培養(yǎng)過渡。而“著重實(shí)踐、突出能力”的人才培養(yǎng)模式的改革在不斷地被提及強(qiáng)調(diào)，以便更好地適應(yīng)當(dāng)今會(huì)社對(duì)應(yīng)用型人才的需要[7]。而在此基礎(chǔ)上實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)提高、實(shí)驗(yàn)技能掌握，操作能力提升對(duì)于應(yīng)用型人才就尤為重要，而虛擬仿真教學(xué)的出現(xiàn)及時(shí)的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足與空缺，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)起到更加重要的作用。相信在不久的將來以覆蓋面廣、虛擬度高、投資少、安全性大等諸多優(yōu)點(diǎn)的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)必定會(huì)成為主流實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

[1]鄭寅，陳晶晶.基于行業(yè)需求的應(yīng)用型制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探索[J].廣州化工,2016,44(10):218-219.

[2]楊郭,顏杰,李玉芝,等.仿真技術(shù)在化工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào),2007(22):252-253.

[3]郭高麗,熊畢華.仿真實(shí)驗(yàn)在《化工原理》教學(xué)中的應(yīng)用淺析[J].廣東化工,2016,11(43):296-297.

[4]韓芝俠,魏遼博.仿真虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2006,23(2):53-65.

[5]石智,隋國哲,姜澤鈺,等.3D虛擬仿真技術(shù)在化工原理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].高師理科學(xué)刊,2015,35(10):96-97.

[6]王鐵鋒,趙秀麗.網(wǎng)絡(luò)式互動(dòng)教學(xué)模式新探索[J].內(nèi)蒙古財(cái)經(jīng)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,9(1):60-63.

[7]劉迎春,熊志卿.應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)定位及其知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究[J].中國大學(xué)教學(xué),2004(10):56-57.

Discussion on Simulation Experiment teaching based on Cultivation of Application-oriented Pharmaceutical Engineering Talents

LIU Lei,WANG JING,WANG Hai-jun,CHEN Song,WANG Xin
College of Pharmacy，Qiqihar Medical University，Qiqihar，Heilongjiang Province,161006 China

Simulation experiment is a new experimental teaching method combined with computer technique.Because of the advantages of experimental teaching method,such as simple operation,full content,small investment and novel form.Under the promotion of application-oriented pharmaceutical engineering talents cultivation of education mode,we combined the experimental teaching with this talent cultivation.we will achieve the goal of the experimental content,strengthen the students'practical ability,improving the students'interest and changing the traditional experimental teaching mode to the new mode.

Simulation experiment;Application-oriented;Pharmaceutical engineering

G642

A

1672-5654（2017）07（b）-0074-02

2017-04-20）

10.16659/j.cnki.1672-5654.2017.20.074

齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院教育科學(xué)研究課題，（JY20151011）；齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院教研項(xiàng)目，（JY20151010）。

劉磊（1987-），男，黑龍江齊齊哈爾人，碩士，講師，研究方向：藥物化學(xué)與化工原理教學(xué)與科學(xué)研究。