劉 艷 周毓麟 徐立新 王貞佐 孟令軍 李臣亮

吉林大學生命科學學院 吉林長春 130012

學生到企業(yè)進行生物醫(yī)藥企業(yè)實訓一直以來是各高校在人才培養(yǎng)方面的短板。一方面企業(yè)受產品質量、工藝要求等制約，不愿也不能接納眾多學生到生產核心部位進行生產學習。即使迫于種種關系接納了學生進入車間，也僅僅是在環(huán)廊進行講解。對于不得不接納的跟崗實習學生則采取安排到包裝、倉庫等崗位進行實習，無法接觸到生物醫(yī)藥企業(yè)生產的核心崗位。另一方面因符合GMP(Good Manufacture Practices，藥品生產質量管理規(guī)范)[1]要求的生物醫(yī)藥生產車間建設耗資巨大，審核嚴格，同時不同產品還有不同的生產流程，高校無力建成，更無法健全。即使經(jīng)費充足可以建立GMP車間，可除了教學沒有其他使用價值，還需要大量的經(jīng)費用于維護，也是對資源的極大浪費。生物醫(yī)藥企業(yè)虛擬仿真實訓平臺的建設不僅費用小，易于實現(xiàn)，還能充分滿足教學要求。

1　生物醫(yī)藥企業(yè)實訓虛擬仿真制作

當代大學生已經(jīng)是“95后”為主力軍的團體，他們成長在網(wǎng)絡化信息時代，是信息時代的優(yōu)先體驗者。他們對網(wǎng)絡媒體、對視覺效果有更高的期望。為此虛擬仿真實驗涉及的室內外環(huán)境、儀器設備、人員、產品等采用ZBrush進行基礎模型[2]。ZBrush相對于傳統(tǒng)的Maya軟件在細節(jié)雕刻上更勝一籌，可以根據(jù)需要進行材質、光照等的渲染，增加體驗感[3]。同時應用ZBrush制作出的產品在運行時更加流暢，符合當代學生對于網(wǎng)絡速度的要求?；A模型制作好后導入3ds Max進行修整、合并、優(yōu)化。3ds Max是基于PC系統(tǒng)的三維動畫制作和渲染軟件，價格低廉，操作簡單，可降低制作成本。3ds Max優(yōu)化后的結果通過3d-coat軟件進行貼圖，將虛擬實驗涉及的真實圖片進行粘貼。3d-coat將真實圖片通過法線、置換等方式輸出更符合實際顏色、質感的三維圖像。最后通過Unity軟件將前期的內容進行整合。虛擬實驗用到的音頻和視頻素材采用AE軟件進行編輯和剪輯，然后也導入Unity3D中整合。最后通過C#語言編寫程序實現(xiàn)3D交互步驟，實現(xiàn)視角控制、燈光控制、人物行走控制以及最終的程序界面設計等(如圖1所示)。

圖1　生物醫(yī)藥企業(yè)虛擬仿真制作流程圖

生物醫(yī)藥企業(yè)虛擬仿真實驗腳本采取寫實方式。制作正確的操作步驟，在虛擬軟件中編寫成可操作的腳本，人員與場景中的環(huán)境、儀器設備以及室內外環(huán)境(包括溫度、濕度、光照等)等進行融合，轉化成虛擬仿真界面。并能夠實時模擬真實實驗過程中原理及實驗參數(shù)的變化，在表現(xiàn)手法上以交互互動手段來增加軟件的智能化、現(xiàn)代化水平。

2　生物醫(yī)藥企業(yè)虛擬仿真運轉平臺

生物醫(yī)藥企業(yè)虛擬仿真實驗是基于NET技術開發(fā)，采用B/S(瀏覽器/服務器模式)架構。訪客、學生、教師、管理員等各級用戶通過Web瀏覽器進行各種使用和管理操作，方便易行。管理員可進行用戶管理和權限分配；教師組織考核，查詢考核等；學生通過身份認證，可進行實驗等操作；訪客僅能瀏覽(如圖2所示)。各級用戶根據(jù)授權管理權限可進行相應的操作，如添加、修改、保存、刪除、查詢、導出、打印等。平臺采用模塊化設計，并留有二次開發(fā)整合接口，可將后續(xù)開發(fā)的功能模塊集成到原有系統(tǒng)中，具有良好的開放性和擴展性。

圖2　各級用戶訪問權限圖

平臺分為前端操作和后臺管理兩大部分，后臺管理又包含后臺運行和數(shù)據(jù)中心。平臺采用英特爾?至強?處理器(指標不低于E5-2620v3 2.4 GHz，15 M 緩存，8.0GT/s QPI，Turbo，HT，8C/16T (85 W) 最大內存2 133 MHz，確保各級用戶與中心數(shù)據(jù)庫響應和數(shù)據(jù)交換可在1秒內完成，一般統(tǒng)計、報表查詢等不超過3秒，后臺數(shù)據(jù)批處理時間在1小時內完成。可同時滿足2 000人使用。平臺運行穩(wěn)定，為信息化教育與管理提供基礎。

3　后臺管理

后臺管理是平臺順利運行的根本保障，也是生物醫(yī)藥企業(yè)虛擬仿真實訓平臺的核心，包括后臺運行和數(shù)據(jù)中心兩部分。后臺的使用運行主要有三類不同的人員：管理員、教師、學生。管理員負責用戶管理，并具有權限分配權利，也是保障平臺順利運行的關鍵人員；教師可進行學生查詢和考核查詢，通過后臺檢驗并掌握學生學習的情況；學生可以通過虛擬仿真操作庫進行學習與考核，進入后臺可進行考核查詢，了解自己學習的程度。用戶庫和虛擬仿真操作庫構成了后臺數(shù)據(jù)中心(如圖3所示)。

圖3　生物醫(yī)藥企業(yè)虛擬仿真實驗后臺管理

4　師生共建

通常虛擬仿真實驗的建設采取與網(wǎng)絡設計公司合作模式，教師提出制作想法、素材，網(wǎng)絡公司技術人員進行制作開發(fā)。這種合作的弊端不僅僅是費用高額，還存在教師與軟件開發(fā)人員因專業(yè)的不同，溝通不暢，想法不能充分實現(xiàn)。同時產品一旦制作出來，網(wǎng)絡公司即可復制、翻版銷售給其他單位，教師的精力與智慧投入將付之東流。為此采取師生共建、資源共享的方式制作維護生物醫(yī)藥企業(yè)虛擬仿真實訓。

4.1　分部建設

一個生物醫(yī)藥企業(yè)虛擬仿真實訓涉及多個部分，海量內容，制作繁雜。為此將整個實訓分解成若干個部分分別建設。依據(jù)產品類型分類，包含的片劑、膠囊劑、水針、凍干粉針等不同生產流程。并將生物醫(yī)藥企業(yè)涉及的空氣凈化系統(tǒng)和工藝用水制備系統(tǒng)等輔助配套設施進行拆分建設。

4.2　組合團隊

由不同工藝主講教師分別帶隊，行業(yè)專家和企業(yè)技術骨干作為顧問，吸引愛好動漫的本專業(yè)學生和動漫專業(yè)的高年級學生一同參加。工藝主講教師有較深的理論基礎并熟知教學大綱要求。行業(yè)專家和企業(yè)技術骨干有豐富的生產實踐經(jīng)驗。當今大學生成長在動漫高速發(fā)展的時代，生物醫(yī)藥等專業(yè)中也有大量的學生在業(yè)余時間研究動漫，讓他們與專門從事動漫專業(yè)的高年級學生一同參加，使虛擬仿真實訓需要完成的教學內容充分實現(xiàn)。在制作過程中學生不僅可以拓展知識，還培養(yǎng)了學生的團隊合作意識和創(chuàng)新精神。

4.3　資源共享

借助綜合院校多學科的優(yōu)勢，租借計算機學院、理化研究所等的部分高速運轉服務器，完成虛擬仿真后臺的運轉及管理。這樣既節(jié)省了費用，又確保平臺運行的穩(wěn)定。

虛擬仿真實驗的建設是教育信息化不斷拓展和深入的一個重要舉措，也充分反映了教育的創(chuàng)新與變革。生物醫(yī)藥企業(yè)虛擬仿真實訓平臺建設將在高校師生、行業(yè)專家、企業(yè)技術與管理人員的多方參與下，不斷完善。使其不僅適于高校實踐教學，還將適合企業(yè)人員培訓等多個方面，做到教育普及化、公平化。

[1]刁龍翔.新建QC實驗室GMP管理規(guī)范化建設與實踐[D].濟南:山東大學,2015.

[2]羅文華,邱家學,林英戰(zhàn).GMP實訓模擬系統(tǒng)[J].藥學教育,2007,23(6):45-48.

[3]于偉,紀芳.基于ZBrush的數(shù)字雕塑綜合實驗研究[J].實驗技術與管理,2015,32(5):180-183.