生物醫藥企業虛擬仿真實訓平臺建設

李元媛

【摘 要】現階段，隨著生物醫藥行業的大力發展，部分高校借助校企合作的方式，促使學生的實踐能力不斷提升，為生物醫藥行業的發展提供了人才保障。基于此，文章首先對生物醫藥企業虛擬仿真實訓平臺的相關概念進行了概述，其次對限制生物醫藥實驗教學順利開展的因素進行剖析，最后從3個方面對生物醫藥企業虛擬仿真實訓平臺的建設內容進行了詳細論述，希望能夠為同行開展相關活動提供可行性建議。

【關鍵詞】生物醫藥;虛擬仿真;實訓平臺

【中圖分類號】G642;R-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）04-0061-02

0 引言

虛擬仿真，又為虛擬現實技術，其作為一種新型媒體已經被廣泛應用于教學中。虛擬仿真主要由傳感技術、人工智能技術、人機交互技術及計算機圖形技術等構成。在教學過程中運用虛擬仿真技術，可以將真實的操作環境完全呈現出來，實驗者可以通過操作虛擬儀器和設備完成各項實驗，為學生提供真實的感受，從而更好地達到預期的實驗目標。

隨著我國經濟社會的不斷發展與進步，生物醫藥行業也呈現出突飛猛進的發展態勢，這對專業技術人才也提出了較高的要求和標準。現階段，我國生物醫藥行業上游的基礎設施建設已經與國際先進水平接軌，但是下游生物醫藥行業的產業化水平仍然處于較落后的狀態。因此，大多數高校的生物醫藥專業，為了能夠向社會輸送合格的生物醫藥專業人才，大都采取校企合作的方式，讓學生進入企業進行實訓，以促進學生實踐能力的有效提升。但是，由于國家對于生物醫藥生產制定有非常嚴格的標準，對學生在企業的實訓有較大的限制，因此在生物醫藥企業中建立虛擬仿真實訓平臺，可以解決生物醫藥實踐專業化程度不夠的問題，這對培養生物醫藥專業人才具有重要意義。

1 限制生物醫藥實驗教學的主要原因

生物醫藥專業具有非常鮮明的綜合性和實踐性的特征，因此加強培養生物醫藥專業人才至關重要。但是，由于受到場地、經費及技術水平等多方面原因的制約，部分生物醫藥實驗無法通過真實的實驗環境完成，這對生物醫藥人才創新能力、實踐能力的培養帶來了一定的影響。總體而言，制約生物醫藥實驗教學順利開展的原因主要體現在以下幾個方面：第一，實驗成本的限制。部分生物醫藥試劑的成本非常貴，而且某些試劑具有不穩定的特征，在實驗過程中若疏忽大意，將會對試劑的活性造成很大的影響，從而導致實驗失敗;部分實驗需要用非常昂貴的儀器設備。現階段，雖然大部分高校均已經配置了較為齊全的設備儀器用于生物醫藥的實驗教學，同時實驗教學納入專業課程體系建設中，但是受到成本等因素的限制，企業所能夠提供的實驗設備仍然無法滿足學生實驗的實際需求，減少了學生的實踐機會。第二，實驗條件的限制。由于生物醫藥行業在藥物生產過程中具有較高的質量規范要求，因此要求生物醫藥企業投入大量的人力、物力及資金等，從而為生物醫藥的生產安全提供有效保障。此外，大多數生物醫藥的生產過程對于潔凈度要求較高，限制了學生進入現場進行觀摩和學習。同時，普通的試驗基地也不具備相應的硬件設施和場地條件等，讓生物醫藥行業的實驗教學陷入困境。

2 生物醫藥企業虛擬仿真實訓平臺建設相關內容

2.1 生物醫藥虛擬仿真實驗教學平臺基本構成內容

現階段，隨著我國對生物醫藥教學改革創新力度的不斷增強，虛擬仿真實驗教學已經成為改革進程中不可或缺的重要組成內容，這也是對傳統實驗教學方式的重要補充。通過充分發揮虛擬仿真實訓平臺的作用和優勢，學生可以更加深入地掌握實驗內容的相關原理及操作方法，對理論教學起到重要的補充作用。因此，生物醫藥企業迫切需要構建虛擬仿真實訓平臺，以更好地滿足生物制藥專業技術人才的實際需求。一般情況下，虛擬仿真實訓平臺的建設主要由微生物培養、生物技術虛擬教學及生物工程虛擬教學三大模塊構成。在這三大塊教學內容中，主要以生物醫藥生產為核心內容，貫穿于生物醫藥的生產、研發及質量控制環節中。

2.2 微生物虛擬教學模塊

微生物虛擬教學模塊主要由數碼顯微互動教室和仿真實驗終端構成。其中，在每個數碼顯微互動教室中均連接著幾十臺顯微鏡，顯微鏡中所觀察到的圖像與教師的計算機相連，實時地顯示顯微鏡觀察到的內容，教師的計算機還可以實時監控學生端的畫面，隨時切換任意一臺顯微鏡的畫面并將其放大顯示出來。教師的計算機為每位學生的計算機分配了存儲空間，學生可以向教師發出請求，教師同意申請后，將圖像直接存儲于計算機中。教師可以通過觀察學生的系統對圖像進行操作，實現了教師與學生之間的相互溝通與交流。同時，虛擬仿真平臺還具備相應的共享機制，教師可以向該平臺上傳豐富的素材、講義及課件等資料，還可以通過該平臺給學生布置作業，學生可以通過該平臺完成相應的作業及考試等學習任務，為學生的學習提供了極大的便利。

將虛擬實驗與真實實驗兩者有機統一起來，可以有效地節約人力和物力，將動畫、圖像及習題等各項學習資源進行有效的融合，豐富了教學信息。同時，將互聯網技術的優勢充分運用到虛擬仿真實驗平臺建設中，可以達到資源共享的目的，還打破了時空的限制，不僅強化了學生創新思維意識，也提高了學生自主學習的能力。虛擬仿真平臺為學生提供了良好的學習平臺，也有助于教師掌握實驗教學的進程，更好地達到預期的實驗教學目的。

2.3 生物技術虛擬教學模塊

目前，生物醫藥呈現出蓬勃的發展態勢，已經成為制藥工業中不可或缺的重要領域，其具有發展迅速、活力最強及技術含量高的顯著特征。當學生在生物醫藥企業中進行實訓時，由于精密儀器較少和試劑昂貴等原因，導致學生的實訓效果往往不盡如人意。因此，通過生物醫藥虛擬仿真實訓平臺中生物技術虛擬教學模塊，可以有效地解決上述問題。例如，感受液態細胞的制備與轉化是生物技術中重要的實驗內容，感受液態細胞主要是指通過利化的方式對細胞進行誘導，使細胞處于最適合攝取和容納外來DNA的狀態。液態細胞的制備是基因工程不可或缺的重要環節。該實驗的主要原理如下：在低溫的環境中，將正處于生長旺盛期的大腸桿菌利用低滲氯溶液進行預處理，使細胞開始膨脹并且通透性將會發生顯著變化。此時，將該細胞迅速移到溫度高達42 ℃的環境中使其受到一定的熱刺激。在這種情形下，細胞的液晶結構將會受到非常明顯的干擾，出現大量的間隙。在這種情況下，外部的DNA會出現被該細胞吸收的可能。學生通過虛擬仿真實驗，可以對該實驗原理及其中蘊含的重點、難點內容有更深入的了解。例如，在該實驗中，細胞熱刺激的溫度必須控制在42 ℃。如果溫度控制過程中出現偏差，會大大降低細胞的轉化率。通過對虛擬仿真實驗效果進行評估，教師能了解學生通過虛擬仿真平臺進行實驗操作的整個過程，所收獲的實驗效果要明顯優于理論教學。

2.4 生物工程虛擬實驗教學模塊

對于生物醫藥專業而言，生物制藥課程是必修課程。該課程教學主要涉及藥物生產及實際生產中的生產設備等。學生在企業進行實訓的過程中，由于制藥車間對潔凈度具有非常高的要求，組織學生進入制藥車間內進行觀摩實習存在較大的難度;但是，對于學生而言，其必須掌握生物制藥的基本工作流程，這也是生物醫藥專業學生必須掌握的技能。因此，借助虛擬仿真平臺構建生物工程虛擬教學模塊，并且將生物制藥過程作為該模塊的重要組成內容，例如可以將一些實驗操作的關鍵技術拍成視頻短片替代教師的動作示范。學生可以隨時隨地地通過虛擬平臺進行實驗操作，并且可以重復播放，有助于加深學生的理解和記憶，可以明顯提高學生動作的規范化水平。

3 結語

在當前大力推行教育信息化建設的時代背景下，借助虛擬仿真實訓平臺完成生物醫藥專業學生的實驗操作具有非常廣闊的發展前景。通過充分發揮虛擬仿真實訓平臺的優勢，可以有效打破傳統實驗教學的限制，打破時間和空間的約束。同時，借助現代化多媒體技術的優勢，學生可以直觀、具象地了解實驗過程，有助于加深學生的理解和記憶。因此，生物醫藥企業應該加大虛擬仿真實訓平臺的建設力度，促進實驗效率的顯著提升，同時還可以有效降低實驗成本。構建生物醫藥虛擬仿真實訓平臺，可以為學生提供良好的實訓機會，提高學生的專業化水平，為生物醫藥行業的發展提供人才支撐。

參 考 文 獻

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[責任編輯：鐘聲賢]