曹顯進(jìn)

摘要：近年來(lái)，化工原理、制藥設(shè)備、儀器分析等仿真軟件的應(yīng)用逐漸得到社會(huì)的認(rèn)可與普及，這對(duì)教學(xué)、科研及軟件的開發(fā)應(yīng)用等都產(chǎn)生著重要影響作用。本文介紹了與制藥行業(yè)相關(guān)的仿真軟件，并針對(duì)仿真軟件對(duì)制藥人才培養(yǎng)的作用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：教育教學(xué) 仿真實(shí)驗(yàn) 制藥人才

一、與制藥行業(yè)相關(guān)的仿真軟件類型

仿真軟件通過(guò)動(dòng)態(tài)模型實(shí)時(shí)模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和過(guò)程，通過(guò)互動(dòng)的3D模型模擬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)裝置操作，并產(chǎn)生與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的操作結(jié)果，從而讓學(xué)習(xí)者在計(jì)算機(jī)上模擬真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)操作，達(dá)到每個(gè)學(xué)員都能夠親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，驗(yàn)證公式、原理、定理的目的。目前，與制藥行業(yè)相關(guān)的仿真軟件主要有以下三類。

1.化工原理仿真軟件

這類軟件緊密結(jié)合化工原理和化工原理實(shí)驗(yàn)的課程內(nèi)容，主要針對(duì)輕化工生產(chǎn)中的各種單元操作，包括離心泵的特性曲線的測(cè)定、干燥實(shí)驗(yàn)（洞道和流化床）、精餾塔實(shí)驗(yàn)、流體阻力實(shí)驗(yàn)、傳熱系數(shù)測(cè)定、吸收實(shí)驗(yàn)、流量計(jì)校驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、過(guò)濾實(shí)驗(yàn)等。軟件設(shè)計(jì)既驗(yàn)證了書本上的理論知識(shí)，又聯(lián)系了生產(chǎn)實(shí)際，把二者有機(jī)地結(jié)合為一體。使用化工原理仿真軟件是學(xué)習(xí)和掌握化工原理基礎(chǔ)知識(shí)和技能的重要手段和方法。

2.制藥工程類仿真軟件

這類軟件主要分為三類：第一類是制藥工藝流程仿真實(shí)習(xí)軟件，例如青霉素發(fā)酵工藝仿真軟件等；第二類是關(guān)于制藥單元設(shè)備操作的軟件，著重于制藥設(shè)備的操作、維護(hù)和保養(yǎng)，主要針對(duì)制藥設(shè)備的操作使用、維修保養(yǎng)的難點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，同時(shí)遵循GMP的相關(guān)規(guī)定，目前，這類軟件的開發(fā)和應(yīng)用還不多，主要有35型多沖壓片機(jī)及噴霧干燥單元仿真軟件等；第三類是綜合性的培訓(xùn)應(yīng)用軟件，主要用于企業(yè)的在線培訓(xùn)、考試等工作。

3.儀器分析類仿真軟件

儀器分析類仿真軟件主要是針對(duì)一些中大型精密儀器設(shè)備，例如紫外可見光分光光度計(jì)、氣相色譜儀、高效液相色譜儀、原子吸收光譜儀等。這類軟件在制藥行業(yè)中主要用于藥物分析、藥品檢驗(yàn)、成分鑒別、含量測(cè)定等，除了常規(guī)分析和檢驗(yàn)外，這類軟件還用于在校學(xué)生的教學(xué)和在職職工的培訓(xùn)工作當(dāng)中，旨在讓學(xué)生獲得儀器的使用技能，或提高員工的儀器使用能力。

二、仿真軟件的應(yīng)用彌補(bǔ)了課堂理論教學(xué)的不足

仿真軟件的優(yōu)勢(shì)在于其真實(shí)地模擬了現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程，具有較高的仿真度。人人都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)動(dòng)手進(jìn)行模擬操作，從而熟悉和掌握真實(shí)設(shè)備的操作過(guò)程和方法，既節(jié)約了時(shí)間、提高了學(xué)習(xí)效率，又獲得了良好的學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生得以很快掌握所要求學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

1.使學(xué)習(xí)內(nèi)容變得生動(dòng)有趣

仿真軟件的模型都是能夠互動(dòng)的動(dòng)態(tài)3D模型，具有較高的仿真性，同時(shí)具有不同的色彩、顏色鮮艷、能夠操作、感官刺激性較強(qiáng)，容易引起學(xué)習(xí)者的好感和興趣，增加了課堂的吸引力和生動(dòng)性。仿真軟件中的3D模型，其動(dòng)作過(guò)程和方法與實(shí)際的機(jī)器設(shè)備、儀器的動(dòng)作過(guò)程與原理是完全相同的，但其形態(tài)和顏色又比實(shí)際的設(shè)備和儀器更加美觀，動(dòng)作更容易看懂和理解，使學(xué)習(xí)者更容易接受和掌握。

2.使學(xué)習(xí)者獲得逼真的現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)感

仿真軟件采用的高仿真模型，以及和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)極為相似的動(dòng)作，能帶給學(xué)習(xí)者逼真的現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)，使學(xué)習(xí)者加深了對(duì)原理、理論和設(shè)備的理解，增強(qiáng)了對(duì)學(xué)生理解能力和判斷能力的培養(yǎng)，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，這些是普通課堂教學(xué)很難比擬的。通過(guò)仿真軟件的應(yīng)用，把只能在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)看到的情景展現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕上，直接把生產(chǎn)過(guò)程呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前，使學(xué)生有身臨其境之感，極大地提高了學(xué)生對(duì)書本上的理論知識(shí)的理解。

3.使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)

仿真軟件除了具有仿真性外，還具有極強(qiáng)的自主性，要求整個(gè)實(shí)驗(yàn)要由學(xué)生個(gè)人獨(dú)立完成。而且，軟件的設(shè)計(jì)極具引導(dǎo)性，為學(xué)生提供操作演示錄像或視頻，有實(shí)驗(yàn)步驟、課件、注意事項(xiàng)，能夠指導(dǎo)學(xué)生一步步地自行完成實(shí)驗(yàn)。同時(shí)還有自測(cè)題，當(dāng)場(chǎng)提供測(cè)試結(jié)果和分析，使學(xué)生能自行鞏固、檢驗(yàn)和消化所學(xué)知識(shí)和技能，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和能動(dòng)性。

三、仿真軟件的應(yīng)用提升了制藥人才的工程素養(yǎng)

1.仿真軟件在提升制藥人才工程素養(yǎng)方面有重要作用

每個(gè)從事生產(chǎn)實(shí)際工作的人員都必須具備一定的工程素養(yǎng)，這樣才能勝任相應(yīng)的工作。工程素養(yǎng)是指從業(yè)人員在從事生產(chǎn)實(shí)踐工作中所具有的潛能和適應(yīng)能力，包括生產(chǎn)專業(yè)知識(shí)和技能，與人溝通、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，分析和解決問(wèn)題的能力，吃苦耐勞的精神，愛崗敬業(yè)、嚴(yán)肅認(rèn)真和一絲不茍的工作作風(fēng)等。在仿真軟件的運(yùn)用中，學(xué)員必須預(yù)習(xí)、書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，一步步地輸入數(shù)據(jù)、點(diǎn)擊按動(dòng)各種按鍵等，這些都培養(yǎng)了學(xué)生吃苦耐勞、一絲不茍的態(tài)度。

2.應(yīng)用仿真軟件教學(xué)是提升制藥人才工程素養(yǎng)的方法和途徑

第一，不論是使用化工原理、制藥設(shè)備的仿真軟件，還是使用儀器分析的仿真軟件，在教學(xué)和培訓(xùn)過(guò)程中，都需要學(xué)習(xí)者認(rèn)真鉆研、努力學(xué)習(xí)。雖然仿真軟件有很強(qiáng)的直觀性和互動(dòng)性，但也要求學(xué)習(xí)者有強(qiáng)烈的好奇心和參與欲望。同時(shí)，仿真軟件的掌握不是一蹴而就的，這就要求學(xué)習(xí)者具有強(qiáng)烈的參與意識(shí)和刻苦學(xué)習(xí)的精神。第二，在學(xué)習(xí)仿真軟件的過(guò)程中，每一步操作都要求參與者不能馬虎，否則就得不到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這有利于讓學(xué)習(xí)者養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的作風(fēng)。第三，仿真軟件良好的互動(dòng)性，能提高學(xué)習(xí)者分析、解決問(wèn)題的能力。第四，通過(guò)仿真軟件的學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)者加深了對(duì)書本知識(shí)的理解，鞏固了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和理論。第五，在仿真軟件的學(xué)習(xí)過(guò)程中，師生在通暢的互動(dòng)交流、共同提高的氛圍中學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生形成良好的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作精神。

四、仿真軟件的應(yīng)用降低了企業(yè)和學(xué)校培養(yǎng)制藥人才的難度

仿真軟件不僅可以在學(xué)校應(yīng)用，也可用于企業(yè)的職工培訓(xùn)，能減輕學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)和培訓(xùn)的效果。

1.仿真軟件的應(yīng)用降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度

在專業(yè)課的教學(xué)中，傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法最大的不足就在于枯燥乏味、抽象和極強(qiáng)的實(shí)踐性，導(dǎo)致教師難講、學(xué)生難學(xué)，理論知識(shí)深?yuàn)W難解，實(shí)踐知識(shí)看不見、摸不著，雖然教師用盡氣力，盡量用淺顯、直觀的語(yǔ)言來(lái)講授，但多數(shù)學(xué)生仍然不能理解和把握。但有了仿真軟件后，雖不能“一勞永逸”，但卻能很好地幫助學(xué)生加深對(duì)書本知識(shí)和理論的理解，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，拉近了學(xué)生與生產(chǎn)實(shí)踐之間的距離，提升了學(xué)習(xí)效果。

2.仿真軟件的應(yīng)用降低了企業(yè)的培訓(xùn)難度

在企業(yè)培訓(xùn)工作中應(yīng)用仿真軟件，對(duì)于新員工，可使其充分熟悉、理解制藥設(shè)備和儀器的原理、操作方法、使用注意事項(xiàng)等，在此基礎(chǔ)上，再去現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)設(shè)備、儀器的使用操作方法，對(duì)設(shè)備和儀器的掌握就會(huì)順利一些，這樣可以提高學(xué)習(xí)效率和培訓(xùn)質(zhì)量。對(duì)于老員工，通過(guò)應(yīng)用仿真軟件，可使其加深對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的理解，提高其綜合素質(zhì)和能力。

五、仿真軟件的應(yīng)用提升了制藥人才的科研能力

仿真軟件進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)習(xí)者具有極強(qiáng)的自主性，雖然需要教師的指導(dǎo)、幫助和講解，但這種指導(dǎo)、幫助和講解是外在的、比課堂的講授要少得多的，更多的是依靠學(xué)生的自我學(xué)習(xí)、鉆研和探索，學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，并最終得到結(jié)果，還要自己判斷結(jié)果的正確與否。學(xué)生在這一過(guò)程中自主學(xué)習(xí)、自主研究，科研能力得到了培養(yǎng)和提高。例如，在高效液相色譜儀的仿真實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)要求，學(xué)生通過(guò)選取實(shí)驗(yàn)、確定操作條件、加入試劑、確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)（編輯參數(shù)、數(shù)據(jù)采集、分析和指令行）、打開排氣閥、啟動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)樣運(yùn)行、出色譜圖、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告、關(guān)閉系統(tǒng)，一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)下來(lái)，基本掌握了液相色譜分析的基本方法和技能，提高了制藥人才的科研能力。

六、仿真軟件的應(yīng)用提高了制藥人才的培養(yǎng)效率

先進(jìn)的仿真軟件的運(yùn)用還可以在線學(xué)習(xí)，能在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)為任何人提供培訓(xùn)，不受地點(diǎn)、時(shí)間的約束。同時(shí)，不必集中聽課學(xué)習(xí)，節(jié)省了時(shí)間、精力，提高了培訓(xùn)學(xué)習(xí)的效率。仿真軟件可以在線學(xué)習(xí)、培訓(xùn)的特點(diǎn)，順應(yīng)了提高質(zhì)效的工業(yè)和社會(huì)發(fā)展的要求，越來(lái)越多的使用者將會(huì)接受這種高效的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)方式。七、小結(jié)

仿真軟件在制藥人才的培養(yǎng)中具有重要作用，但也存在一些不足。第一，仿真軟件的應(yīng)用數(shù)量不足。目前，仿真軟件的應(yīng)用雖日漸增多，但其涉及的設(shè)備和儀器還不夠，有待進(jìn)一步開發(fā)。第二，軟件質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。仿真軟件在制藥行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越多，但其與相關(guān)設(shè)備和儀器的貼合程度、對(duì)使用者操作技能的培訓(xùn)力度方面還需不斷完善、改進(jìn)和提高。第三，對(duì)仿真軟件開發(fā)的重視程度不足。仿真軟件很重要，特別是體現(xiàn)在工業(yè)升級(jí)改造中管理的提質(zhì)增效方面，但就目前其開發(fā)的數(shù)量和程度來(lái)看，開發(fā)重視的程度還不夠。

通過(guò)以上的分析和探討，我們可以知道，雖然仿真軟件存在一些不足，但其在制藥人才的培養(yǎng)過(guò)程中具有重要的作用，不但可作為一門課程用于學(xué)校教學(xué)，還可以作為一種重要的教學(xué)輔助手段，廣泛應(yīng)用于制藥企業(yè)，作為職工培訓(xùn)學(xué)習(xí)和技能提升的方法。仿真軟件在我國(guó)工程教育中已經(jīng)應(yīng)用了十多年，開發(fā)了許多優(yōu)秀的應(yīng)用軟件，但在制藥設(shè)備與工藝等方面的軟件開發(fā)和應(yīng)用還不夠，還需持續(xù)加強(qiáng)研究和應(yīng)用。