基于虛擬仿真平臺的制藥工程專業線上實踐教學的探索

張文君，楊碩，王立

(哈爾濱商業大學藥學院，黑龍江 哈爾濱 150076)

突如其來的新冠肺炎疫情給企業的復工復產、學校的復學帶來了極大影響。為保證教育教學工作的順利進行，教育部提倡2020春季學期延期開學、“停課不停教、不停學”，倡導積極利用優質的網上教學資源，為學生搭建云課堂，解決學生在家學習的問題[1]。線上教學更是“互聯網+教育”這一新型的教育模式的應用展示。

制藥工程作為一個工科類專業，實踐教學是制藥工程專業建設的重中之重。近年來，虛擬仿真實驗的興起為實踐教學的發展添磚加瓦，新穎的、沉浸式的教育體驗是傳統實踐模式所欠缺的。鑒于特殊時期，學院借助歐倍爾云課堂虛擬仿真學習平臺完成制藥工程專業學生的線上實踐教學工作。本文將對虛擬仿真應用于教學中的優勢、虛擬仿真在醫藥類專業實踐教學中的應用，以及基于歐倍爾云課堂虛擬仿真平臺的制藥工程專業線上實踐教學進行綜述，為實踐教學渠道的多元化提供參考。

1 虛擬仿真應用于教學中的優勢

虛擬仿真(virtual reality，VR)是一種計算機技術，利用該技術可以創建出的一個虛擬的三維世界，并以交互的形式呈現出來。該三維世界中可以模擬出用戶的物理狀態，并與由計算機創建出的角色或環境互動[2]。在過去的幾年中，虛擬仿真已從游戲領域發展到專業領域，并為醫學、藥學、物理科學、工程學等學科的理論和實踐教學開辟了新的領域。

虛擬仿真提供了一種沉浸式的動手學習體驗，將抽象概念具體化、可視化，將其應用于教育教學中發揮獨特的作用。與傳統教學模式相比，虛擬仿真為學生提供了一種可互動的、身臨其境的、新穎的學習體驗。虛擬仿真的新穎性和娛樂性對學生而言充滿吸引力，使學生產生興趣、積極探索、激發學生的學習潛力。

虛擬仿真創建出的情景式教學環境可以為學生提供臨場感和沉浸感，使教學內容更加生動，學生可以在能夠增加學習潛力的環境中學習，這是傳統教學模式所無法比擬的。

虛擬仿真還可以使學生能夠根據自身的想象力創建任何東西，并實現可視化、可互動化，可以使難以理解的抽象概念更容易掌握。尤其在涉及一些昂貴、危險或特殊空間的教學內容時，虛擬仿真技術具有巨大的潛力。

綜上，將虛擬仿真技術應用于教學，既可以提高學生的參與度、激發學生學習潛力，又能為學生提供更加新穎、生動的學習環境。作為體驗時代的教育工作者，我們應該利用更好的方法，為學生提供更有效的學習體驗。利用優質的教學資源，推動教學的改革與創新，而虛擬仿真技術為我們提供了新的機遇。

2 虛擬仿真在醫藥類專業實踐教學中的應用

根據教育部關于《教育信息化十年發展規劃(2011—2020年)》[3]和《2017年教育信息化工作要點》[4]的要求，強調要不斷推進高等教育實驗教學與信息技術融合，優化實驗教學資源的建設及應用，并開展虛擬仿真實驗教學項目建設工作。各高校積極響應教育部的號召，建立虛擬仿真實踐教學平臺。

安徽醫科大學創建了醫學微生物學中霍亂弧菌的感染與診斷的虛擬仿真實驗教學系統[5]，和病原微生物學中破傷風梭菌毒素致小鼠肌肉痙攣虛擬仿真實驗系統[6]。運用該系統既保障了微生物實驗教學的安全性，又增加了課程的趣味性，提高教學質量，促進教學模式的改革。南華大學醫學院[7]搭建的醫學微生物學虛擬仿真實驗服務于各專業的醫學生，解決了生物安全、實驗經費緊張等問題，有助于提高學生的專業技能。

華中科技大學同濟醫學院第一臨床學院[8]采用了胃管置入術“虛實結合”的教學模式，將虛擬仿真實踐教學與傳統模擬設備實踐教學相結合，使學生的臨床操作技能得到提高。

深圳大學醫學部[9]創建了生殖細胞分離提取與體外受精虛擬仿真實驗系統，作為傳統實驗教學的補充，該系統以解決臨床不孕不育問題為目的，包含有實驗操作視頻和虛擬交互操作兩部分，有助于學生理解和掌握相關醫學知識、實驗基本操作流程。

鄭州大學基礎醫學院[10]開發了醫學機能學虛擬仿真實驗平臺，采用混合式教學方法，將傳統線下教學與線上教學相結合。多數學生認為虛擬仿真實驗平臺作為傳統教學的補充，能夠起到輔助教學的作用。

南京醫科大學口腔醫學院[11]運用虛擬仿真牙醫培訓系統對學生進行口腔臨床前訓練，得到學生的高度認可。該系統包含各個口腔專業的常規實踐操作板塊，并解決了應用傳統仿真頭模安全性差、價格昂貴、消耗大等問題。

暨南大學[12]和河北醫科大學[13]建設了藥學虛擬仿真實驗平臺，將信息化技術與藥學主干學科內容相結合，虛擬仿真實驗教學內容不僅包括基礎實驗操作，還包含科研理念，為培養藥學專業創新型人才提供了優質教育資源。

上海中醫藥大學教學實驗中心[14]建設了中藥學高效液相色譜分析技術虛擬仿真實驗系統，并將虛擬仿真實驗與真實實驗相結合，降低實驗教學成本，提高實驗教學質量。

南京中醫藥大學[15]建設了中藥制藥專業虛擬仿真實驗教學平臺，旨在提高中藥制藥專業學生的實踐創新能力，并達到實驗教學資源共享的目的。湖南中醫藥大學[16]開展六味地黃丸提取工藝的虛擬仿真實驗課程，學生反映學習效果佳。

廣東工業大學[17]構建的制藥工程專業虛擬仿真實習平臺，主要包含化學制藥生產工藝、青霉素生產工藝、藥物制劑生產實習虛擬仿真系統，模擬了制藥企業藥物工業化生產的全過程，學生通過該虛擬仿真實習平臺能夠無限次操作制劑生產的工藝流程，更好地將理論知識與實踐結合，使學生對藥品生產質量管理規范(GMP)和標準操作流程(SOP)有切身體驗，并加深理解。

3 基于“歐倍爾云課堂”虛擬仿真平臺的制藥工程專業線上實踐教學

3.1 線上實踐教學的目的 由于新冠肺炎疫情的影響，我校藥學院制藥工程專業學生首次采用歐倍爾云課堂虛擬仿真平臺進行線上實踐教學。該虛擬仿真平臺以現代藥廠為參照，以GMP為標準，用Unity3D技術構建一個高度仿真的虛擬生產環境，實現了工廠仿真實訓的輔助教學功能，為制藥工程專業學生提供了一個仿真度高、可全程參與、可提供操作指導、虛擬仿真的現代化制藥廠GMP生產模擬操作平臺。學生可以通過該平臺切身體驗制劑生產全過程、了解制劑生產環境、操作制劑生產設備、學習GMP相關知識等。促進學生將理論知識真正運用于實踐，利于學生將來步入社會后，能迅速融入實際工業生產中去。

相比于傳統的線下實踐教學，采用該虛擬仿真平臺只需要一臺電腦和互聯網即可完成。傳統的線下實踐教學時間和場地有限，且常常為幾人一組，難以保證每位同學得到充分的實踐訓練，而采用該虛擬仿真平臺的線上實踐教學可以使學生無限次模擬實踐操作，保證每位同學都能參與到全部生產工藝流程中去，得到充分的實踐訓練。

3.2 線上實踐教學的應用 歐倍爾云課堂虛擬仿真平臺需登錄該平臺網站，并下載相應軟件，即可操作。針對制藥工程專業的線上實踐教學單元有：AB級人員更衣、CD級人員更衣、軟膠囊、硬膠囊、濕法混合制粒、壓片崗位、安瓿瓶檢漏滅菌、藥品檢驗等。

課前由指導教師發布預習內容和實踐要求，學生進行自主學習，內容包括固體制劑、液體制劑生產工藝流程，GMP相關知識，生產設備的名稱、工作原理、SOP等。學生了解工業生產的整個流程，并進行討論交流，提出疑問。

由于新冠肺炎疫情的影響，教師采用在釘釘APP線上教學的方式進行集中授課，對線上實踐訓練的幾個單元進行詳細講解，并通過窗口共享的方式，指導學生“歐倍爾云課堂”虛擬仿真平臺的操作方法，并對學生預習過程中提出的問題進行答疑。

學生在虛擬仿真平臺上進行各個單元的操作。以壓片崗位為例，軟件會設置片劑生產前檢查、壓片操作、設備狀態表示更改、清場記錄填寫、生產合格證領取、清場合格證填寫、生產記錄填寫等任務，學生按任務列表相繼完成相應操作，軟件會給出學生每一個操作步驟的得分、這一單元的總成績，并標出哪些步驟操作有誤。學生可反復多次練習，學習壓片機操作、壓片崗位SOP、設備運行原理、中控檢測、生產文書的書寫等內容。

除了操作模式外，軟件還提供了漫游模式，包括固體制劑車間、液體制劑車間、車間外部漫游系統，此模式下學生可以在場景中任意行走、觀察、點擊學習相應知識點、操作設備等，在學習專業知識的同時增加了趣味性。

3.3 線上實踐教學的成效 采用歐倍爾云課堂虛擬仿真平臺的線上實踐教學模式廣受學生好評。該軟件用更直觀、生動、形象的方式，展現了虛擬的藥廠生產車間場景，解決了學生無法真正深入生產車間內部的問題，幫助學生掌握藥品生產企業GMP的基本要求、各崗位的SOP、掌握制劑的生產工藝操作、流程，對今后步入的工作崗位有進一步的了解。

4 結語

在教育教學過程中，學生對于復雜抽象概念的理解仍存在困難。各教育機構開始采用功能強大的基于新技術的教育教學工具，來滿足不同學生群體的需求。我院首次嘗試采用歐倍爾云課堂虛擬仿真平臺線上實踐教學模式，成果顯著，以期為提高實踐教學效果和實現實踐教學渠道多元化提供參考。