生物医药企业虚拟仿真实训平台建设

李元媛

【摘 要】现阶段，随着生物医药行业的大力发展，部分高校借助校企合作的方式，促使学生的实践能力不断提升，为生物医药行业的发展提供了人才保障。基于此，文章首先对生物医药企业虚拟仿真实训平台的相关概念进行了概述，其次对限制生物医药实验教学顺利开展的因素进行剖析，最后从3个方面对生物医药企业虚拟仿真实训平台的建设内容进行了详细论述，希望能够为同行开展相关活动提供可行性建议。

【关键词】生物医药;虚拟仿真;实训平台

【中图分类号】G642;R-4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）04-0061-02

0 引言

虚拟仿真，又为虚拟现实技术，其作为一种新型媒体已经被广泛应用于教学中。虚拟仿真主要由传感技术、人工智能技术、人机交互技术及计算机图形技术等构成。在教学过程中运用虚拟仿真技术，可以将真实的操作环境完全呈现出来，实验者可以通过操作虚拟仪器和设备完成各项实验，为学生提供真实的感受，从而更好地达到预期的实验目标。

随着我国经济社会的不断发展与进步，生物医药行业也呈现出突飞猛进的发展态势，这对专业技术人才也提出了较高的要求和标准。现阶段，我国生物医药行业上游的基础设施建设已经与国际先进水平接轨，但是下游生物医药行业的产业化水平仍然处于较落后的状态。因此，大多数高校的生物医药专业，为了能够向社会输送合格的生物医药专业人才，大都采取校企合作的方式，让学生进入企业进行实训，以促进学生实践能力的有效提升。但是，由于国家对于生物医药生产制定有非常严格的标准，对学生在企业的实训有较大的限制，因此在生物医药企业中建立虚拟仿真实训平台，可以解决生物医药实践专业化程度不够的问题，这对培养生物医药专业人才具有重要意义。

1 限制生物医药实验教学的主要原因

生物医药专业具有非常鲜明的综合性和实践性的特征，因此加强培养生物医药专业人才至关重要。但是，由于受到场地、经费及技术水平等多方面原因的制约，部分生物医药实验无法通过真实的实验环境完成，这对生物医药人才创新能力、实践能力的培养带来了一定的影响。总体而言，制约生物医药实验教学顺利开展的原因主要体现在以下几个方面：第一，实验成本的限制。部分生物医药试剂的成本非常贵，而且某些试剂具有不稳定的特征，在实验过程中若疏忽大意，将会对试剂的活性造成很大的影响，从而导致实验失败;部分实验需要用非常昂贵的仪器设备。现阶段，虽然大部分高校均已经配置了较为齐全的设备仪器用于生物医药的实验教学，同时实验教学纳入专业课程体系建设中，但是受到成本等因素的限制，企业所能够提供的实验设备仍然无法满足学生实验的实际需求，减少了学生的实践机会。第二，实验条件的限制。由于生物医药行业在药物生产过程中具有较高的质量规范要求，因此要求生物医药企业投入大量的人力、物力及资金等，从而为生物医药的生产安全提供有效保障。此外，大多数生物医药的生产过程对于洁净度要求较高，限制了学生进入现场进行观摩和学习。同时，普通的试验基地也不具备相应的硬件设施和场地条件等，让生物医药行业的实验教学陷入困境。

2 生物医药企业虚拟仿真实训平台建设相关内容

2.1 生物医药虚拟仿真实验教学平台基本构成内容

现阶段，随着我国对生物医药教学改革创新力度的不断增强，虚拟仿真实验教学已经成为改革进程中不可或缺的重要组成内容，这也是对传统实验教学方式的重要补充。通过充分发挥虚拟仿真实训平台的作用和优势，学生可以更加深入地掌握实验内容的相关原理及操作方法，对理论教学起到重要的补充作用。因此，生物医药企业迫切需要构建虚拟仿真实训平台，以更好地满足生物制药专业技术人才的实际需求。一般情况下，虚拟仿真实训平台的建设主要由微生物培养、生物技术虚拟教学及生物工程虚拟教学三大模块构成。在这三大块教学内容中，主要以生物医药生产为核心内容，贯穿于生物医药的生产、研发及质量控制环节中。

2.2 微生物虚拟教学模块

微生物虚拟教学模块主要由数码显微互动教室和仿真实验终端构成。其中，在每个数码显微互动教室中均连接着几十台显微镜，显微镜中所观察到的图像与教师的计算机相连，实时地显示显微镜观察到的内容，教师的计算机还可以实时监控学生端的画面，随时切换任意一台显微镜的画面并将其放大显示出来。教师的计算机为每位学生的计算机分配了存储空间，学生可以向教师发出请求，教师同意申请后，将图像直接存储于计算机中。教师可以通过观察学生的系统对图像进行操作，实现了教师与学生之间的相互沟通与交流。同时，虚拟仿真平台还具备相应的共享机制，教师可以向该平台上传丰富的素材、讲义及课件等资料，还可以通过该平台给学生布置作业，学生可以通过该平台完成相应的作业及考试等学习任务，为学生的学习提供了极大的便利。

將虚拟实验与真实实验两者有机统一起来，可以有效地节约人力和物力，将动画、图像及习题等各项学习资源进行有效的融合，丰富了教学信息。同时，将互联网技术的优势充分运用到虚拟仿真实验平台建设中，可以达到资源共享的目的，还打破了时空的限制，不仅强化了学生创新思维意识，也提高了学生自主学习的能力。虚拟仿真平台为学生提供了良好的学习平台，也有助于教师掌握实验教学的进程，更好地达到预期的实验教学目的。

2.3 生物技术虚拟教学模块

目前，生物医药呈现出蓬勃的发展态势，已经成为制药工业中不可或缺的重要领域，其具有发展迅速、活力最强及技术含量高的显著特征。当学生在生物医药企业中进行实训时，由于精密仪器较少和试剂昂贵等原因，导致学生的实训效果往往不尽如人意。因此，通过生物医药虚拟仿真实训平台中生物技术虚拟教学模块，可以有效地解决上述问题。例如，感受液态细胞的制备与转化是生物技术中重要的实验内容，感受液态细胞主要是指通过利化的方式对细胞进行诱导，使细胞处于最适合摄取和容纳外来DNA的状态。液态细胞的制备是基因工程不可或缺的重要环节。该实验的主要原理如下：在低温的环境中，将正处于生长旺盛期的大肠杆菌利用低渗氯溶液进行预处理，使细胞开始膨胀并且通透性将会发生显著变化。此时，将该细胞迅速移到温度高达42 ℃的环境中使其受到一定的热刺激。在这种情形下，细胞的液晶结构将会受到非常明显的干扰，出现大量的间隙。在这种情况下，外部的DNA会出现被该细胞吸收的可能。学生通过虚拟仿真实验，可以对该实验原理及其中蕴含的重点、难点内容有更深入的了解。例如，在该实验中，细胞热刺激的温度必须控制在42 ℃。如果温度控制过程中出现偏差，会大大降低细胞的转化率。通过对虚拟仿真实验效果进行评估，教师能了解学生通过虚拟仿真平台进行实验操作的整个过程，所收获的实验效果要明显优于理论教学。

2.4 生物工程虚拟实验教学模块

对于生物医药专业而言，生物制药课程是必修课程。该课程教学主要涉及药物生产及实际生产中的生产设备等。学生在企业进行实训的过程中，由于制药车间对洁净度具有非常高的要求，组织学生进入制药车间内进行观摩实习存在较大的难度;但是，对于学生而言，其必须掌握生物制药的基本工作流程，这也是生物医药专业学生必须掌握的技能。因此，借助虚拟仿真平台构建生物工程虚拟教学模块，并且将生物制药过程作为该模块的重要组成内容，例如可以将一些实验操作的关键技术拍成视频短片替代教师的动作示范。学生可以随时随地地通过虚拟平台进行实验操作，并且可以重复播放，有助于加深学生的理解和记忆，可以明显提高学生动作的规范化水平。

3 结语

在当前大力推行教育信息化建设的时代背景下，借助虚拟仿真实训平台完成生物医药专业学生的实验操作具有非常广阔的发展前景。通过充分发挥虚拟仿真实训平台的优势，可以有效打破传统实验教学的限制，打破时间和空间的约束。同时，借助现代化多媒体技术的优势，学生可以直观、具象地了解实验过程，有助于加深学生的理解和记忆。因此，生物医药企业应该加大虚拟仿真实训平台的建设力度，促进实验效率的显著提升，同时还可以有效降低实验成本。构建生物医药虚拟仿真实训平台，可以为学生提供良好的实训机会，提高学生的专业化水平，为生物医药行业的发展提供人才支撑。

参 考 文 献

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[责任编辑：钟声贤]