高職高專生物制藥專業(yè)開發(fā)虛擬實驗的可行性分析

1、高職高專生物制藥專業(yè)開發(fā)虛擬實驗的可 行性分析 作者：李旭穎，李靜，王小樹 來源：科技創(chuàng)新導報 2011 年第 8 期李旭穎 李靜 王小樹( 黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學院 黑龍江哈爾濱 150431)摘 要: 生物制藥專業(yè)的實踐教學在整個教學過程中達到50%以上,隨著高校的擴招 , 實驗室建設相對滯后。由于學生人數(shù)增多 ,學生人均設備臺套數(shù)相對減少,不能滿足學生實驗的要求 , 結合限制高職高專生物制藥實驗室的現(xiàn)狀 , 建立虛擬實驗室 , 使學生能夠隨時隨地在網(wǎng)絡環(huán)境下進 行實驗 , 大大提高了學生的實驗動手能力 , 有利于培養(yǎng)的操作能力、分析診斷能力、設計能力和 創(chuàng)新意識。虛擬實驗室具有低成本 ,高

2、安全 ,開放性,長效型 ,高效率等特點 ,因此創(chuàng)建沒有圍墻的 大學和基于網(wǎng)絡的虛擬實驗室 , 是少投入多產(chǎn)出 , 實現(xiàn)資源共享的一種全新辦學理念。關鍵詞 : 生物制藥 虛擬實驗 實驗教學中圖分類號 :G6 文獻標識碼 :A 文章編號 :1674- 098X(2011)03(b)-0239-01生物藥物是指運用微生物學、生物學、醫(yī)學、生物化學等的研究成果, 從生物體、生物組織、細胞、體液等 , 綜合利用微生物學、化學、生物化學、生物技術、藥學等科學的原理和方法制造 的一類用于預防、治療和診斷的制品。生物制藥專業(yè)是新興專業(yè) , 其核心課程包括生物化學與生化藥品、微生物與免疫學、細胞與 分子生物學、

3、藥劑學、藥事法規(guī)、生物藥物制備工藝學、生物藥物化學與分析、生物制藥設備 與儀表、組織細胞培養(yǎng)實訓、生物藥物制備工藝技術實訓、生物藥物質(zhì)量檢測實訓、生物制藥 設備保養(yǎng)與維護實訓。實踐教學在整個教學過程中應達50%以上。虛擬實驗室是一種基于Web技術、虛擬仿真技術構建的開放式網(wǎng)絡化的虛擬實驗教學系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學實驗室的數(shù)字化和虛擬化。虛擬實驗室為開設各種虛擬實驗課程提供了全新的 教學環(huán)境。虛擬實驗臺與真實實驗臺類似 , 可供學生自己動手配置、連接、調(diào)節(jié)和使用實驗儀器 沒備。教師利用虛擬器材庫中的器材自由搭建任意合理的典型實驗, 或?qū)嶒灠咐?,這一點是虛擬實驗室有別于一般實驗教學課件的重要特征。

4、在虛擬實驗室中 , 學生既可以在虛擬實驗臺上動手操作 , 又可自主設計實驗 , 有利于培養(yǎng)的操 作能力、分析診斷能力、設計能力和創(chuàng)新意識。在虛擬實驗室中, 學生更易獲得相關的知識 , 科學的指導和敏捷的反饋。虛擬實驗室是未來實驗室建設的發(fā)展方向。為了提高生物制藥專業(yè)的實驗教學質(zhì)量 , 本文結合黑龍江農(nóng)科科技職業(yè)技術學院生物制藥專 業(yè)實驗教學的現(xiàn)狀 , 對開展虛擬實驗的必要性進行如下討論 :1 我院高職高專生物制藥專業(yè)的實驗室現(xiàn)狀我院生物制藥專業(yè)建立于2004 年 , 其實驗室建設按教育部要求總投資不少于300 萬 , 實習實訓儀器應包括熱壓滅菌器、高效液相色譜儀、薄層色譜掃描儀、紫外 - 可見

5、分光光度計、霉菌培 養(yǎng)箱、生化培養(yǎng)箱、電子天平、離心機、干燥箱、培養(yǎng)箱、過濾機、恒溫水浴鍋、薄膜濃縮、真空泵、發(fā)酵罐等一系列儀器設備 , 但近幾年隨著招生規(guī)模擴大 ,實驗室建設相對滯后。由于學 生人數(shù)增多 ,學生人均設備臺套數(shù)相對減少 ,不能滿足學生實驗的要求 ; 實驗場地小 ,設備夠至少 , 實驗時經(jīng)常是學生分組完成實驗 , 造成一人實驗多人觀摩的局面 , 很難保證學生人人都有機會完 成整個實驗過程 ,學生實習鍛煉的機會少 ,難以激發(fā)學生的學習積極性 , 提高學生的動手能力和實 驗創(chuàng)新能力 , 影響了教學效果。2 傳統(tǒng)實驗室缺陷傳統(tǒng)的實驗教學存在很多問題 : 例如學生過份依賴教師、缺乏獨立分

6、析問題、解決問題能力 的培養(yǎng) ;實驗時間短 ,每周只數(shù)小時實驗時間 , 使實驗中出現(xiàn)的問題沒有時間冷靜、認真地思考;實驗室的管理模式單一、缺少開放性實驗室; 沒有給優(yōu)秀學生提供自由發(fā)揮、提高、創(chuàng)新的環(huán)境。這些因素都制約了實驗教學的開展。3 虛擬實驗教學的優(yōu)勢3.1 低成本在實驗教學中 ,許多昂貴的實驗器材 ,由于受價格的限制而無法普及 ; 有些實驗因時間持續(xù)得 很長以致無法開設。利用虛擬實驗技術,學生通過鼠標便可以身臨其境般地操作虛擬儀器, 操作結果可以通過儀表顯示反饋給學生。這種實驗既不需要購買昂貴的儀器 , 也不需要使用實驗儀器 和易耗品 , 避免了實際操作中隊儀器的損害造成的經(jīng)濟損失 ,

7、 更不受場地等外界條件限制 , 可重復 操作, 直至得出滿意結果 ,改變了傳統(tǒng)演示實驗的教學模式,有效地解決了實驗條件與實驗效果之間的矛盾。3.2 高安全在生物制藥試驗中 , 學生不可避免的要接觸有高毒性、刺激性, 腐蝕性、易燃易爆的藥品藥劑, 稍有不慎就會給學生造成人身傷害 , 因此有些實驗是不能讓學生做的。虛擬實驗教學的一大 優(yōu)點還在于其絕對的安全性 , 不會因操作失誤而造成人身事故。3.3 開放性虛擬實驗室有可能給任何實驗者在任何地點任何時間里廣泛地提供賴以學習、工作和研究 的實驗場所。虛擬實驗的開放性主要表現(xiàn)為兩個方面 : 一是資源開放。虛擬實驗室儲存了大量的 實驗模式、各種虛擬實驗器

8、件或構件、各種虛擬實驗儀器儀表、各種虛擬實驗環(huán)境、各種實時 仿真軟件包等 , 學生可根據(jù)自己的實驗需要自由地選擇使用。不受時間和空間的限制。二是網(wǎng)絡 虛擬實驗室是一個開放的實驗平臺。學生也可根據(jù)自己的實驗需要 , 自行構建實驗環(huán)境、實驗模 塊、實驗儀器等 , 隨意地增加網(wǎng)絡虛擬實驗室的各種“庫” ,使得網(wǎng)絡虛擬實驗室是動態(tài)的, 具有可持續(xù)發(fā)展性 , 從而使網(wǎng)絡虛擬實驗室具有良好的靈活性。3.4 長效性學生可以隨時隨地做實驗 ,不受時間和場地的限制 , 在實際實驗前利用虛擬實驗進行預習 , 有 助于學生從實驗整體到局部建立起直觀的感性認識 , 能有效地克服在實際實驗中出現(xiàn)的盲目操作 和實驗走過場

9、的現(xiàn)象 , 縮短實際實驗的時間。對于一些難度大的、操作步驟多的實驗 , 在做完實 際實驗后再做虛擬實驗 , 可以使學生了解每一實驗步驟在實驗中所起的作用 , 進一步理解實驗原 理, 消化實驗內(nèi)容。3.5 高效率虛擬實驗室有著良好的在線幫助和學習功能 , 可以幫助使用者迅速掌握實驗研究本身和達到實驗研究的具體目標和要求。實驗不再局限在物理空間的實驗室中 , 實驗者只要擁有一臺連接到 互聯(lián)網(wǎng)的計算機 , 就可以通過網(wǎng)絡不受時空限制地利用實驗設備進行實驗 ,和其他實驗者共享資 源,可實現(xiàn)合作實驗、指導實驗、遠程實驗等 ,大大提高學習和研究效率 , 為實驗教學環(huán)節(jié)提供強 有利的支持。4 結語在生物制藥專業(yè)開展虛擬實驗室教學 , 可以突破傳統(tǒng)教學手段 ,提高實驗教學質(zhì)量 , 推動生物 制藥專業(yè)實驗教學改革。虛擬實驗室具有的低成本、高安全、開放性、長效性、高效率等特點 可以提高實驗效率、降低實驗成本、增強學生學習的積極性,取得較好的教學效果 , 因而具有傳統(tǒng)實驗所無可比擬的優(yōu)勢。少投入多產(chǎn)出 , 實現(xiàn)資源共享的一種全新