高职院校食品药品类专业校内虚拟仿真实训教学基地建设研究与探讨

贾国军，王吉鸿，孟祥云，胡少青，赵凤舞*

（1.兰州职业技术学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省中医院，甘肃 兰州 730050）

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）年》和《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》的颁布与实施，推动了高等职业教育教学改革的进一步深入，为了提高学生的综合实践能力，各高等职业院校加强了具有符合专业特色的实验实训基地的建设，重点培养学生的动手操作能力[1-2]。近年来，随着信息技术的快速发展和职业教育观念的转变，传统食品药品类专业校内实践性教学基地的条件缺陷和不足越来越明显，不能满足大量的实践教学需求，且在运行与管理上出现较多的问题[3]。因此，建设虚拟仿真实训基地显得十分必要，尤其是建设食品类和医药卫生专业虚拟仿真实训系统，对实践实训教学起着重要的辅助作用[4]。以我院为例，通过虚拟仿真实训教学，有效解决了学生在实训实习中的问题，提高了学生的综合实践能力，培养了高素质复合型的食品药品生产技术技能型人才。1食品药品类专业校内虚拟仿真实训教学基地建设的必要性分析

1.1 符合国家政策的规划和区域经济发展的目标

近年来，随着各级政府对食品和药品生产行业的鼓励与扶持力度的不断加大，食品药品生产企业如雨后春笋般出现，同时也加大了食品药品产品质量管理与污染物排放管理难度。面对这一系列问题，国家出台了一系列食品药品质量标准和污染物排放标准来规范管理，保障人民的安全。根据国家食品药品监督管理总局公布的药品产品质量标准，国家对中药材等产品的质量进行了严格规定，同时根据环保部公布的药品行业污染物排放标准，国家对医药等行业的污染物排放进行了严格控制。甘肃省作为全国中药材生产大省，各级政府对药品生产质量和排污问题进行了严格规范。无论是从国家政策还是从区域管理角度来看，未来对于药品生产加工的管理会更加严格。因此，未来全国和我省将需要大量具备食品药品生产技术的高素质技术技能型人才。为了使专业与行业无缝对接，提高学生的职业技能，我们需要建立虚拟仿真实训基地，以完成相关专业（群）的实训实习教学任务。

1.2 满足专业发展的需要和优化校内实训条件

我院作为兰州市食品药品行业人才培养基地，一直以来将生物产品质量与污染物安全排放工作贯穿于各专业教学始终，开设了制药设备及技术、食品发酵工艺技术、生物制药工艺学、食品加工技术、药剂学等相关专业课程。目前，我院食品药品类专业虽然拥有较先进的实践实训教学环境和硬件条件，但部分综合性实验实训课程仍不能有效开展，具体原因有以下3个方面：（1）实训中存在安全隐患。食品加工和药品生产技术专业课程教学中设置了很多综合性实验实训。首先，实体仪器设备本身体积庞大、占用空间，而实验实训室面积有限，再加上教师和几十位学生同处一室的情况，容易在实训教学过程中产生危险。其次，食品药品生产发酵过程及分析检测中用的部分化学试剂有一定的危险性。因此，通过虚拟仿真实训基地的建设，不仅让学生在计算机模拟软件上有效掌握各工艺的原理及操作流程和操作注意事项，同时，避免大型生产设备（如发酵罐）及仪器设备（如气相色谱使用中用的氢气）使用中的风险，提高了实验实训的安全性。（2）现有实训仪器设备数量的不足和学生的综合实践能力较差。随着我院食品与药品专业招生人数的不断增加，原有仪器设备数量明显不能满足学生实验和实训，且这些仪器设备只能进行部分课程的基础实验教学，综合实验和实训无法正常开展。专业课和核心课程中的实验实训主要靠演示实验和视频教学的方式来完成，无法培养学生的动手能力和综合实践能力。并且在国家、省市级的职业院校技能大赛参赛中，由于缺乏相应仪器设备，给教师的指导和参赛选手学习、训练带来一定的困难。通过虚拟仿真实训基地的建设，将提供一个模拟生产及工艺的操作环境，学生在不同场景中操作练习，做到工学结合，培养符合食品和制药产业要求的实用型人才，并且学生在校期间学到的技能，在以后的顶岗实习和工作岗位上可以直接应用。（3）实训成本较高和资金相对短缺。由于食品药品专业工艺实训中所用原料太多，化学试剂昂贵，且耗时长，很多实验实训材料在使用过后无法进行二次利用，造成大量的资源浪费及环境污染[4]。因此，通过建设虚拟仿真实训基地，能达到一次投入常年受益的效果。

1.3 提高专业教师教学和科研水平，增强服务社会的能力

通过虚拟仿真实训基地的建设，不仅满足了日常教学和专业发展的需要，进一步深化教学过程与生产过程的对接，实现学历证书与职业资格证书对接，还可对现有工艺进行研究与完善，促进“产、学、研”协同发展[5]，相关工艺改进成果可以申报专利，相关产品可以投放市场，在产生经济价值的同时，提升科研人员的科研水平。同时为区域经济的提升做好有力保障，对周边职业院校学生的实习、实训及社会人员培训提供优质的可共享资源，并且为与食品药品相关企业进行深度合作提供了良好的基础条件。

2 食品药品类专业校内虚拟仿真实训教学基地建设的内容

2.1 建设的现有基础

在“环境与健康”发展背景下，我院紧跟生物产业，瞄准甘肃省“十三五”规划的发展方向，以市场需求为导向，实施校企合作。实验实训基地建设以技术先进、功能齐全、适度超前为原则，以“理、实、虚”一体化为目标，实现“教、学、做、创、训、研”的功能。食品药品专业现有药剂实训室、药物制剂实训室、药物提取实训室、分析化学实训室、基础化学实训室、理化检测室、化学药品室、微生物实验室、酸奶生产线、果酒生产线、啤酒生产线、膨化食品生产线各一条，有力保证了实验实训教学的需要。

在实训课程建设方面，从2012年起，我院食品药品专业（群）已对人才培养方案进行了多次制订和修订，建立了较为完整、合理和有效的课程体系。已建设药剂学、药理学、食品分析与检验、发酵食品加工技术、酿造工艺学、生物制药工艺学、食品营养与卫生和生物药物检测技术等网络课程。涉及教学资源库，包括教案、演示文稿、课后习题、试题库和文献资料等资源达1 200个以上。在校企合作与校外实习实训方面，与浙江海正药业有限公司、内蒙古联邦药业有限公司、江西兄弟药业有限公司、甘肃众友健康医药有限公司、江苏斯威森生物医药工程研究中心有限公司、兰州市肺科医院、北京旺旺集团、白银今日阳光生态农牧有限责任公司、甘肃省农业科学院生物技术研究所、甘肃金桥食品有限责任公司等建立校外实习基地。

2.2 建设的思路

根据食品和药品生产管理与质量控制的各岗位要求，虚拟仿真实训基地的设计和建设可以通过和区域内生产技术水平处于前列的食品药品企业进行校企合作，体现真实性和仿真性，实训过程中的案例要来自相关企业和公司的真实案例，基地环境和管理制度要仿真企业真实的工作场景和管理制度[6]，按照理念上超前于企业，标准上接轨于企业的原则，在原有实验室的基础上，购置先进的仪器设备，使学校仪器设备的更新与企业同步，重点建设化学合成半实物先进仿真实训室、生物柔性发酵仿真实训室、药物生产技术实训中心及食品药品分析与检测实训室，解决实训基地难以与真实的食品药品生产环境一致的问题，以满足校内实践教学的需要，更好地发挥学生实训、技术服务、技术培训和职业技能鉴定的作用。

2.3 建设的具体措施与方案

2.3.1 建设的具体内容 整个虚拟仿真实训过程要根据食品和医药企业的实际工作过程来设置工作任务，并不断更新、变化新的内容和模式。每一个实训项目要按照企业的岗位操作标准和对食品药品人才的需求进行精心设计，并在教学过程中不断地修改和完善[7]。根据现有的实验设施和设备，设计预期可以开展实践内容，比如：青霉素发酵仿真实训、毕赤酵母菌发酵仿真实训、大肠杆菌发酵仿真实训、发酵故障处理仿真实训、药品生产管理规范（GMP）仿真实训（包括空气净化和调节设备、换热设备、非均相分离设备、制水设备、片剂生产、胶囊剂生产、丸剂生产、水针剂、输液剂、粉针剂、冻干制剂生产设备等）、标准操作规范（SOP）仿真实训、缩合反应仿真实训、精制工段仿真实训、溶剂回收仿真实训、清场仿真实训、反应釜事故处理仿真实训、冷却水停水事故仿真实训、各管路堵塞事故仿真实训、致病菌的生化及分子生物学鉴定仿真实训、气质联用检测食品中有机磷农药残留仿真实训等[8]。在整体布局建设中，要以“集教学、科研、技能培训和考核为一体”为目标，再配备相应的设施，比如：好氧发酵柔性装置、虚拟现实图形工作站、高性能图像校正融合播放一体机、投影机、立体眼镜发射器、主控台、化学制药仿真软件、美罗培南生产3D虚拟现实仿真软件V1.0、教师指令站软件、食品营养、药品与安全检测仿真软件V1.0、焙烤食品加工3D仿真软件、乳制品生产厂3D虚拟现实仿真软件等。

2.3.2 师资队伍建设 虚拟仿真实训教学系统的建设和发展，离不开高素质高技能人才队伍的支撑。教师的教学理念和教学能力达到较高的水平是虚拟仿真实训教学系统得到科学、合理设计和有效使用的先决条件。但目前高职院校教学人才队伍力量薄弱，缺乏精通虚拟仿真实训教学的专业性人才。既具有食品药品企业生产与管理技能，又具有教育教学经验的“双师”教师相对缺乏，导致在实践教学过程中理论知识与实践知识脱节，学生学习的积极性不高[9]。高职院校可与企业合作进行虚拟仿真实训教学人才队伍的建设，联合培养虚拟仿真教学软件开发和设计人才[3]。开发虚拟仿真教学软件，着重要突出虚拟仿真实训教学内涵体系建设。一是采取从企业中选聘工程师、技师、管理人员到学校经过教学业务培训后担任实习实训教师；二是鼓励教师参加职业技能培训并取得相关职业资格等级证书；三是落实教师定期实践轮训制度，强化校企合作办学，使专业课教师更好地掌握企业生产过程和组织过程，有计划地安排专业教师到对口企业进行实践锻炼。

2.3.3 实训基地管理制度及环境文化氛围建设 虚拟仿真实训基地在运行上，要根据专业人才培养方案，结合生产实践设置相应的实验实训项目[10]，建立明确的实训指导和评分机制，课程实验和实训采用预约制。课余时间专业教师进行学习和强化自身专业技能，同时辅导学生。管理上要建立明晰的管理标准和档案，明确实训基地管理人员的工作目标和职责，规范设备管理和使用制度，相关内容要上墙；做好实验实训耗材台账和登记，定期巡查，确保设备的完好性，同时聘用勤工助学的学生协助管理。

实训基地环境文化氛围建设方面，要注重细节，根据虚拟仿真实训和食品药品学科特点，将制度文化、专业文化、企业文化、创新文化和安全文化等融入虚拟仿真教学中心文化建设中，体现人文关怀。可以在大厅、走廊的墙壁上张贴一些有关食品和药品生产方面的名人名言、先进人物的事迹、往届优秀毕业生事迹等，加强实验基地文化建设，激励学生积极向上、认真学习，营造“大健康”人文环境。让学生在开展实验实训操作的过程中，受到潜移默化的熏陶和影响[11]。

3 食品药品类专业校内虚拟仿真实训教学基地建设的应用效果

我院食品药品专业虚拟仿真实训基地自建成后，不论在专业建设与人才培养模式改革、师资队伍建设上，还是学生的实验实训实操能力上，都有很大程度的改善和提高，对专业和专业群的发展起到积极的推动作用。

3.1 承担学生的校内实训

自虚拟仿真实训基地建成后，涉及食品药品行业无法在学校实际开展的大型的、综合性实验，学生通过实训，充分认知和掌握相关工艺原理和技术，做到了“学有所得、学有所用”。

3.2 突出办学特色，培养高素质、技术技能型人才

学生依托虚拟仿真实训基地，对食品药品生产工艺进行学习。运用“教、学、做”一体化的教学理念，将实训基地按照认知、操作和管理3个层面来设计实训内容、范围和岗位职责。认知层面的实训重点是营造相应岗位的职业场景，学生有一种身临其境的感觉；操作层面的重点是相应岗位的运行控制和设备操作；管理层面的重点是学生以“工人”的身份，参与企业的运行管理，培养综合职业素质和责任感。通过相关培训，不仅有利于学生的就业和创业，而且有利于突出办学特色，更好地服务于地方和社会。

3.3 提升师资队伍综合水平，培养“双师型”教师

专业教师依托虚拟仿真实训基地，进行了相关课题研究、工艺设计，提高了自身的实践能力，为教师参与企业实践进一步提升业务水平奠定了基础。

4 结语

高职院校食品药品类专业课程普遍具有实践性强、对学生动手操作能力要求高等特点，加强实训教学具有至关重要的作用。随着仿真技术的快速发展，虚拟仿真实训基地的作用将越来越重要，我们必须重视虚拟仿真实训基地建设，加强仿真实训教学[12]。从实践教学最新发展趋势来看，开展虚拟仿真实训基地建设是新时期高职院校人才培养的重要任务，也是高职院校未来实践教学发展的必然趋势[13]。在高职院校实训教学中引入虚拟仿真技术，不仅能够降低教学成本，降低实验设备的损坏率，还能以其自由、开放的特性，促进学生实验实训积极性和创造性的培养，显著提高了实训教学效果[4]。同时也要认识到，虚拟仿真实训并不能完全替代真实实训，通过仿真实训与传统实训虚实互补、有机结合，充分发挥各自的优势，才能加强学生基本技能的训练，提高学生的动手能力[14]，培养出具有较高动手能力的食品药品行业的应用型人才，为其将来走上工作岗位打下坚实的基础。