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干扰素生产仿真模拟软件开发的几点思考
发布时间:2017-09-28 点击次数:

  摘要:本文从构建干扰素生产仿真模拟软件应用于我院发酵制药技术教学中为根本任务出发,深入探讨了实践教学中应用仿真操作的目的和应用价值、系统构建,论证了仿真模拟实训能有效的培养学生的动手能力和适应能力,解决学生实习难等实际问题.但是,仿真软件不应该也不可能取代实物实践.

  关键词:仿真模拟;实践教学;仿真操作;干扰素

 

  仿真模拟是实现课堂无法完成的技能操作,有目的、有计划、有组织地进行系统、规范、模拟实际岗位群的基本技能操作训练,达到紧跟时代步伐,适应社会需求;拉近理论与实际的距离,培养学生的动手能力和适应能力;解决学生实习难等实际问题.

  区别于传统的实验,仿真实验不需要实物,实验时主要是针对软件设计的实验设备与仪器进行,学生在仿真实验中可像在真实环境中一样实现各种实验项目,实验结果甚至优于实际实验.另外,仿真实验与互联网信息技术结合后,通过网络链接,学生可在网络上进行远程实验课程学习,克服了传统实验教学空间和时间的限制,同时能大幅降低实验经费.

  一、干扰素生产仿真模拟软件开发的目的

  "工学结合"人才培养模式是我国职业教育实现人才培养目标的有效教育模式.它充分利用学校与企业不同的教育环境和资源,将课堂理论学习与企业实际工作紧密结合.但在实施"工学结合"人才培养模式过程中,还存在着许多实际困难.如生产现场难以完成实习任务;生产设备价格昂贵、实训资金投入不足,学校实训设备落后,与现代企业真实生产要求相差甚远;实训中不可能再现操作关键技能训练项目;由于安全、卫生要求等原因,不能进入企业实训;现代化的生产程序复杂,学生不能进行实际操作;学生实训影响企业正常生产等.这些问题直接影响了"工学结合"人才培养模式的开展,影响了职业教育的教学质量.

  发酵制药技术实验一般都是一些大型的综合性实验,实验连续,过程复杂,发酵周期长,教学环节多.我系在教学中以这些积极性高、实验动手能力强的学生来带动整个班级学生的实验学习.将班级学生每10~14人分成一个小组,每小组以这些学生作为组长,带动并负责该小组的实验学习等.每组人数不多,对各小组进入实验室学习的安排比较灵活,可充分利用学生更多的课余时间,方便学生对更多操作单元的参与,也就增加了学生进入实验室实践学习的机会.根据这些特点及教学内容,在开设此实验课程的8年的实践发现这样操作也带来一定的问题:

  通过以上对比可以看到仿真模拟软件在课时量、操作性、重复性、可持续性、安全性上都具有优势.运用虚拟仿真技术模拟企业生产现场实际生产过程可将教师无法用语言表达的企业生产活动和学生无法进入的生产场景展现在学生面前,学生使用鼠标就可以实现全方位的三维互动,实现与真实工作环境一致的操作场景.

  发酵制药技术是来源于工厂实践,又应用于工厂生产的综合性和实践性都很强的课程.实践在这门课程中占有非常重要的地位,而仿真软件正是理论教学与实践之间的桥梁,仿真软件实现了理论与实践教学有机结合.我院仿真摸拟软件由专业教师、企业生产一线的技术专家和操作人员及软件制作人员共同完成,这些资源运用虚拟仿真技术实现了课堂教学、虚拟仿真、实际操作三位一体,为培养学生对发酵制药技术科学原理的理解与掌握,提高实验操作及实际动手能力,将教学内容的单元操作与生产紧密结合.为了让学生深刻理解理论讲解内容,仿真教学环节让学生加强了解并初步掌握发酵设备,利用仿真操作对学生进行严格的基本功训练,并进行阶段性的技能考核,以此来调动学生学习的积极性、主动性,培养学生刻苦钻研的精神.

  二、干扰素生产仿真模拟软件的构建

  从教育改革的需要出发,立足于发酵工程教学的特点,我系在发酵制药技术教学中开发了新的仿真软件,利用开发酶制剂制造工培训包过程中完成了酶制剂制造工程3D实训软件(干扰素生产)的构建过程,传统的教育模式得到改善,使得教与学的方式发生了根本性变化.

  (一)构建仿真模拟实训硬软件系统

  1.构建仿真模拟实训系统

  首先构建优良的硬件环境.学院现有配置较先进的生物技术系计算机实验室,两台专用服务器.因为考虑到仿真模拟实训软件的不断升级及实训中心的多功能、跨学科、多专业都可资源共享的特征,专用服务器的配置上充分留有余地.

  2.开发干扰素发酵生产仿真软件系统

  利用开发酶制剂制造工培训包过程中完成了酶制剂制造工程3D实训软件(干扰素生产)的开发,完整地模拟了干扰素生产的全过程,我们利用电脑创造虚拟环境来模拟干扰素的真实环境,并根据真实环境和实际操作情况在虚拟的环境中进行操作、验证、设计、运行,把仿真技术和发酵制药技术教学完美结合起来,将发酵制药技术中各个研究对象共性的规律提炼出来,归纳为各个单元操作,并将这些单元操作按照发酵工艺过程整合为菌种、培养基、种子扩培、发酵过程控制、提取、精制及包装一条主线,开发出基于企业的虚拟仿真场景的实践教学软件和技能训练平台.具有界面直观、生动,操作方便,易学易用;仿真手段符合实际工艺要求,设备齐全逼真,弥补了传统实习中学生无法亲自动手操作的不足.学生通过使用该软件,不仅加深了对所学理论知识的理解,还对干扰素的生产流程有了更深刻全面的认知,生产操作水平也得到了较大的提高,对干扰素发酵的工艺原理、操作环境、控制系统、故障处理有了更深的理解.

  不仅节省了学校的资金投入,快速而高效率地提高了学生技能实践的进度;还可以实现技能训练中与仿真设备的交互,能够无限制地使用和复制,减少人为损坏的可能性;通过修改模型可以有效增加新设备的功能,优化资源库;还可以充分利用网络实现发酵应用技能合作性训练、协同性训练以及远程训练等,达到资源共享.另外仿真操作时可以不用担心误操作带来的后果(例如:温度过高导致管道、罐体等设备的炸裂),操作不当造成的泄露、爆炸或实践装置损坏等意外事故.

  (二)构建实用的仿真模拟实训教学管理系统

  在开发干扰素发酵生产仿真软件系统的同时,我们还充分考虑专业教学的实施与实验教务教学的管理,配置了有关仿真模拟实训的单元测试系统、作业测试系统、综合考试系统、教师自适应考务及题库管理系统,而且所有考试系统都实现无纸化考试及管理.这不仅有利于仿真模拟实训教学与考试的规范化、科学化、系统化;而且把教师从传统的、烦琐的考试与改卷事务中解放出来,大大减轻了教师的工作强度.

  (三)构建专业职业资格证书考试系统

  目前我院承担了酶制剂制造工培训包并即将进入中期验收,此模拟软件也是配套此考工开发的酶制剂制造工程3D实训软件(干扰素生产).另外我院目前还承担了制药菌种培育工的调研与资源开发.

  在企业,在学校,工人和学生报名参加职业技能鉴定,考取职业资格证书目前非常踊跃,而且国家职业资格证书制度越来越受到全社会的广泛关注.因此,我们仿真模拟实训系统必然通过考工培训面向社会、适应社会的实际需求.在整个仿真模拟实训系统中我们加入职业教育培训、鉴定考核、技能竞赛等活动内容,以市场需求为导向,以职业资格为标准,加强了对在校生职业生涯的规划和引导,以劳动力市场需求和企业发展目标为根本,创建有利于国民教育,提高广大劳动者素质,促进就业,加强人力资源科学化、规范化和现代化管理的人才培养新途径.

  三、结束语

  虽然将仿真教学应用在发酵制药技术教学中,可以节约大量的教育成本,带来很多方便,具有高效率、高精度、安全、无消耗等特点,是辅助教学、提高教学质量的有效手段和重要途径,但是,仿真软件不应该也不可能取代实物实践.因为实物实践中会产生许多意想不到的问题并能发现思维盲点,而仿真过程是一个理想化的过程,在仿真软件中仪器、元器件的温度、料液浓度、黏度、颜色等物理特性无法感知;添加剂及化学药品的味道、气味也无法感知.同时,仿真操作时因为不用担心误操作带来的后果(例如:温度过高导致管道、罐体等设备的炸裂),操作不当造成的泄露、爆炸或实践装置损坏等意外事故,容易使学生麻痹大意.长此以往不利于培养学生严谨科学的学风,并且会削弱学生分析和解决实际问题的能力.可见,我们不能完全依靠仿真教学解决实践教学任务,不能用仿真教学完全替代实物教学和生产实习,我们应该将仿真教学和实践教学有机结合起来,相辅相成,扬长避短,充分发挥各自的特点,推动我国教育的发展.

  参考文献:

  [1]彭欣.仿真模拟实训应用于高职职业能力的实践研究[J].广西商业高等专科学校学报,2005,3:23-25.
  [2].赵海波,林剑,于贞,姜爱莉.工科仿真实践教学用工具的开发*--柠檬酸发酵生产仿真软件的开发与应用[J].中国教育技术设备,2015,12:49-50.

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