虚拟仿真在药物制剂综合实训中的应用研究

王莉楠，孟 佳，张 宇

（辽宁医药职业学院，辽宁 沈阳 110101）

药物制剂综合实训是高职药物制剂技术专业一门重要的专业核心实践课程，该课程涉及药物制剂生产与检验的多个岗位，学生通过查阅文献，自主设计制剂处方和生产工艺，分工协作完成制剂的岗位生产与检验的全过程，有助于学生熟练掌握制剂生产的岗位标准操作，提高学生的岗位意识和责任意识，提升学生的综合实践能力，培养学生的创新精神，为学生毕业后从事药物制剂的生产与检验等工作打下坚实的基础。

目前，我校已建成的高职药物制剂生产型实训基地能够满足药物制剂综合实训课程的实践教学要求。然而，在实训教学过程中仍然存在一些问题：

一方面，由于实训涉及的岗位多，设备复杂，设备体积较大，投料量大，实训成本较高，实训耗时长，学生只能分组完成实训，设备使用的次数受限，导致学生的参与度不高；另一方面，由于实训涉及的岗位复杂，学生不能进入药厂生产车间中实际体验制剂生产中不同岗位的操作过程，导致学生在实训过程中岗位认知不足，学习的积极性不高，部分学生岗位意识淡薄，岗位职责不明确，出现岗位生产前检查和生产后清场不彻底、岗位生产操作不标准、岗位生产中仪器设备的使用不规范等情况。

针对实训中存在的问题，本文尝试将虚拟仿真技术引入综合实训的教学过程中，将虚拟仿真与生产实操有机结合，为综合实训类课程的教学改革提供一些科学化的建议。

1 虚拟仿真技术在实训教学中的应用优势

虚拟仿真技术是指在教学过程中，依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术手段，构建一个高度逼真可视化的虚拟实验环境，进而开展实验操作的新型教学方式[1]。虚拟仿真可以创建各种形式的实验教学场景，供学生完成多种类型的实验，达到优化实验教学环境、提高实验教学质量等目的[2]。目前，虚拟仿真技术被逐渐应用于药学、药剂学、药物制剂技术、中药制药以及生物制药等课程的实训教学中并展现出诸多优势。

1.1 虚拟仿真使实训内容更加生动形象

在传统的实训教学中，学生按照岗位标准操作规程、设备使用标准操作程序等文件完成岗位生产，文件中的内容相对比较抽象枯燥，将虚拟仿真技术引入实训教学中，将实训内容以虚拟仿真动画的形式生动、形象地呈现在学生面前，使学生产生身临其境的感觉，极大程度地激发了学生的学习兴趣[3]，加深了学生对知识的理解，提高了学生的学习效率。

1.2 虚拟仿真使实训方式更灵活多样

虚拟仿真技术打破了实训时间、空间的限制，学生可在虚拟仿真实训平台上随时随地操作虚拟仪器设备，在虚拟场景中完成不同岗位的生产与检验工作，很大程度上缓解了由于实训设备数量有限、实训场地空间有限、实训学时有限等所造成的实训方式单一、不灵活的情况，虚实互补拓展了实训教学的方式方法[4]。

1.3 虚拟仿真使学生学习的积极性和主动性得到了极大提高

虚拟仿真打破了地域的限制，学生可以身临其境地在虚拟车间内完成各岗位的虚拟生产操作，一人一机充分训练[5]，从而加深了对岗位生产的认识，教师适时地发布学习任务，开展虚拟仿真实训考核、组织互动交流以及在线答疑等学习活动，充分调动了学生学习的积极性和主动性，使每一名学生都高度参与到虚拟岗位生产的学习中来，调动了学生的学习积极性。

1.4 虚拟仿真有助于深化岗位意识、提高岗位认知水平

在传统实训教学的基础上引入多岗位结合的虚拟仿真实训教学，让学生短时间内全面了解药厂环境[6]，有助于深化学生的岗位意识，明确岗位职责，提高岗位认知水平，使学生在虚拟仿真实训中自觉按照各岗位标准操作规程完成领料、生产前检查、岗位生产加工、物料周转、岗位清场以及文件撰写等工作，为学生下一步进入实训车间完成各岗位的实际生产工作打下了良好的基础。

1.5 虚拟仿真有效降低了实训成本

虚拟仿真技术中所用的虚拟仿真设备可反复使用，各虚拟岗位不用真实投料就可反复生产，学生在熟练完成各虚拟岗位的生产操作后，再进入实训车间进行实际生产实训时，已经对各岗位的标准操作以及设备的使用有了充分的了解，可有效地提高学生的岗位生产效率，避免不合格产品的产生，有效降低了实训成本。

2 虚拟仿真在药物制剂综合实训中的应用

根据目前综合实训教学模式的不足以及虚拟仿真在实训教学中的优势，本文将虚拟仿真技术与综合实训进行深度融合，提出了虚拟仿真与生产实操相结合的综合实训教学模式，并将该教学模式应用于药物制剂技术专业的综合实训教学中。该教学模式主要包括课前虚拟仿真实训、课中生产实训、考核评价3个阶段。

2.1 课前虚拟仿真实训阶段

在课前，学生利用虚拟仿真实训平台，以第一视角进入虚拟固体制剂生产车间，按照各岗位标准操作规程身临其境地参与口服固体制剂生产过程中各个虚拟生产岗位的操作过程，包括领取文件、更衣、进入各虚拟生产岗位进行生产前检查并填写生产前记录、从中间站领取物料并填写出站记录、进行各岗位生产加工并填写生产记录、生产结束后进行物料转移、岗位清场并填写清场记录等。通过各生产岗位的虚拟仿真练习，学生对各生产岗位的认知更加深刻和全面。虚拟仿真实训教学除对岗位操作进行练习外，还将大型生产设备的结构、工作原理等以动画等形式最大限度地呈现在学生面前，拉近了理论与实践之间的距离。

2.2 课中生产实训阶段

在课中生产实训阶段，学生在药物制剂GMP实训车间通过角色扮演的方式，最大限度地还原了虚拟仿真生产车间中各岗位的操作过程，学生自主进行岗位分配，不同学生扮演不同岗位的操作工，通过实际使用各岗位的生产设备完成各岗位的操作过程并填写相应记录，将实际生产过程中的中间产品如颗粒剂、片剂等送至中间站，由扮演中间站管理员的学生与扮演岗位操作工的学生完成中间产品的核对后，分别在进站记录上签字，授课教师扮演质量管理员，对生产及清场过程进行检查并发放清场合格证，负责中间品检验的学生扮演质量控制员，将中间品取样后进行检验。学生在整个实操过程中体验不同的岗位角色，极大地调动学生学习的积极性，拉近实践教学与实际生产之间的距离。

2.3 考核评价阶段

在考核评价阶段，采取在线考试的方式考查学生对虚拟仿真生产岗位操作过程的了解程度，采取实操考核的方式考查学生对实际生产设备的使用、生产岗位的标准操作、生产记录的撰写等的熟练程度。合理分配虚拟仿真与生产实操考核在考核评价体系中所占分值的权重，充分体现以生产实操为主、虚拟仿真为辅的考核评价目标。

3 教学效果评价与教学反思

对学生开展虚拟仿真与生产实操结合的药物制剂综合实训教学效果满意度调查，调查结果显示，学生对虚实结合的综合实训普遍表示认可，学生能够自主将虚拟仿真岗位生产与实际生产联系起来，提高了学生对不同制剂生产岗位的认知能力，不仅有助于学生对各岗位生产操作的熟练掌握，同时，也使学生对生产设备的结构及使用、药厂的综合布局等有了更加深刻的理解。

然而，在虚实结合的实训教学中也存在着一些不足：

（1）虚拟仿真实训与实际生产实训之间还存在着一定差距，如生产设备以及检验仪器的型号、所用的物料与文件、生产环境等的差异。

（2）虚拟仿真技术对某些过程和某些真实问题难以模拟，例如处方筛选、工艺优化等过程以及压片岗位出现裂片或松片等质量问题时如何处理、制软材岗位黏合剂的加入量如何控制等。

（3）现有虚拟仿真软件的开发技术有待进一步提高，以最大限度地满足药品生产企业岗位生产与设备更新的要求。

此外，虚拟仿真技术的引入对教师信息化能力提出了更高的要求。

4 结语

将虚拟仿真与综合实训实践教学进行了深度结合，围绕教学目标、教学重难点以及多岗位之间的联系开展虚实结合的综合实训教学研究，使学生全面了解制剂生产中各岗位操作过程，不仅有助于拓展实训教学内容，让学生在短时间内全面了解药厂环境，激发学生的学习兴趣，还能增强实训的交互性，培养学生的自主学习和团队协作能力，达到提高学生综合实践能力以及岗位认知能力、培养学生创新精神的目标。