實驗簡介：

《生物制藥綜合實驗》是生物制藥專業(yè)（工學(xué)）核心主干課程，其中發(fā)酵罐生產(chǎn)是課程大綱要求的教學(xué)內(nèi)容和核心知識點。我們設(shè)置的相對應(yīng)內(nèi)容是“藥用菌物靈芝發(fā)酵生產(chǎn)”，既保證了專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容的正常實施，也賦予了實驗內(nèi)容一定的中醫(yī)藥特色。該課程環(huán)節(jié)工程實踐性強，對實踐教學(xué)要求高，只有通過學(xué)生親身參與實驗，才能讓學(xué)生真正了解到作為生物反應(yīng)器的巨型發(fā)酵罐——靈芝發(fā)酵生產(chǎn)的核心設(shè)備，這也是生物制藥專業(yè)學(xué)生必須掌握的關(guān)鍵設(shè)備之一。

設(shè)計原則：

本項目堅持“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，從學(xué)生的需求出發(fā)，在“原理準(zhǔn)確、內(nèi)容緊湊、時長合理、難度適宜”的指導(dǎo)原則下，通過理論講解、內(nèi)容分析、實踐操作的協(xié)同實施，采用個性化、智能化、泛在化的教學(xué)模式，增強學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力、實踐能力、分析能力。

本項目以藥學(xué)、中藥學(xué)、制藥工程、生物制藥（中外合作辦學(xué)）等專業(yè)教學(xué)實驗信息化需求為導(dǎo)向，以我校已建立完善的項目實驗教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)。圍繞培養(yǎng)液的配制、在線滅菌、接種、發(fā)酵過程控制等關(guān)鍵步驟，讓學(xué)生系統(tǒng)掌握生物發(fā)酵技術(shù)單元的操作要點，直接與實際生產(chǎn)應(yīng)用相關(guān)聯(lián)，提升實踐應(yīng)用能力。本項目內(nèi)置豐富的學(xué)習(xí)模式：演示模式下可通過視頻學(xué)習(xí)發(fā)酵罐的工作原理和操作規(guī)范；練習(xí)模式下查看發(fā)酵各環(huán)節(jié)操作界面及使用場景；考核模式下進行習(xí)題考核及操作考核。

本項目通過內(nèi)嵌VR、AR相關(guān)的虛擬場景和互動互演，重點實行基于問題和案例的互動式、研討式教學(xué)，倡導(dǎo)自主式、合作式、探究式學(xué)習(xí)。項目內(nèi)置理論講解、案例分析、流程演練、人機互演、遠程討論等多種實踐教學(xué)方式，同時支持智能討論、智能考勤、智能錄播等套件接入。通過創(chuàng)新多樣的教學(xué)方式方法的協(xié)同使用，搭建基于互聯(lián)網(wǎng)+的實踐教學(xué)創(chuàng)新平臺。

針對我校南京校區(qū)、泰州校區(qū)同步運行管理的現(xiàn)狀，并考慮藥學(xué)、中藥學(xué)、制藥工程、生物制藥（中外合作辦學(xué)）等不同專業(yè)、不同層次學(xué)生接入項目的實際需求，將采用雙平臺搭建模式。學(xué)生可通過南京中醫(yī)藥大學(xué)校園網(wǎng)虛擬仿真建設(shè)平臺接入，或在校外通過在線私有實驗空間服務(wù)器模式的賬號登錄接入。雙平臺數(shù)據(jù)同步，支持平板端、PC端等多平臺的互動，共同搭建具有開放性、擴展性、兼容性的項目運行平臺。

本項目以智能AI技術(shù)為依托，對項目內(nèi)置的自動考核功能、學(xué)生使用習(xí)慣、教師考核、學(xué)生互評等多維度考核內(nèi)容進行大數(shù)據(jù)分析，同時根據(jù)課前、課內(nèi)、課后、考核等多階段數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為學(xué)生建立實時實訓(xùn)報告。學(xué)生可在線實時反饋項目使用效果，持續(xù)改進教學(xué)評價機制。

此虛擬仿真系統(tǒng)采用C#開發(fā)語言，基于Unity開發(fā)引擎發(fā)布的WebGl版本的應(yīng)用，主要采用WebSocket協(xié)議實現(xiàn)與服務(wù)器的通信和數(shù)據(jù)傳輸，3DMAX和Maya實現(xiàn)3D圖形可視化。系統(tǒng)運行平臺:Windows8/Windows10，火狐瀏覽器、谷歌瀏覽器（64位）。用戶使用輕便化，無需下載安裝應(yīng)用，直接打開網(wǎng)頁即可運行該虛擬仿真系統(tǒng)。運用此系統(tǒng)開展《藥用菌物靈芝發(fā)酵生產(chǎn)虛擬仿真實驗》教學(xué)，有利于調(diào)動學(xué)生參與實驗教學(xué)的積極性和主動性，使學(xué)生在自主交互的虛擬環(huán)境中高效地完成實驗，并從整體上加深學(xué)生對靈芝生物反應(yīng)過程的認識，大大提升工科學(xué)生實踐能力和增強創(chuàng)新創(chuàng)造能力，同時必將進一步提高相關(guān)課程的實踐教學(xué)水平。

該教學(xué)過程緊跟空間結(jié)構(gòu)日新月異的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)將生物制藥前沿科研成果反哺實驗實踐教學(xué)，將社會責(zé)任、職業(yè)道德、工程倫理等思政要素植入教學(xué)項目，將正確的價值追求、理想信念和家國情懷有效地傳遞給本專業(yè)學(xué)生，真正將立德樹人融入教學(xué)全過程、各環(huán)節(jié)。

實驗要求：

實驗主要分三部分：發(fā)酵罐的認知、靈芝發(fā)酵、發(fā)酵終點判定。發(fā)酵罐的認知部分學(xué)生需了解發(fā)酵罐的各部分名稱及用途、靈芝的藥用價值和藥理活性、靈芝的生長周期和分類等。靈芝發(fā)酵部分學(xué)生需要熟悉靈芝的具體發(fā)酵流程，包括水壓、電壓、氣壓等的選擇，空消，液體培養(yǎng)基的配置，實消，通氣量和攪拌速度的選擇，接種量的設(shè)定、顯微鏡觀察、清洗等操作。其中部分關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置需要學(xué)生選擇，不同選項會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，從而達到強化學(xué)生對關(guān)鍵操作步驟的記憶。發(fā)酵終點的判定要求學(xué)生掌握靈芝發(fā)酵液菌絲體的提取和多糖含量的測定方法，通過多糖含量判定發(fā)酵終點。通過該虛擬仿真平臺的模擬練習(xí)，學(xué)生應(yīng)全面掌握靈芝發(fā)酵罐的實驗背景和實驗操作，掌握靈芝發(fā)酵大生產(chǎn)的過程。

實驗?zāi)繕?biāo)：

1知識目標(biāo)

（1）了解藥用菌物靈芝的藥效、生長特性及在中醫(yī)藥中的運用。

（2）熟悉發(fā)酵罐各部件名稱及功能。

（3）掌握發(fā)酵罐離位高壓蒸汽滅菌的方法。

（4）掌握發(fā)酵罐無菌接種技術(shù)。

（5）了解發(fā)酵罐不同電極及電極標(biāo)定。

（6）熟悉發(fā)酵終點的判定和發(fā)酵品的質(zhì)量的檢驗方法。

2技能目標(biāo)

（1）掌握與生物工程制藥相關(guān)的生物反應(yīng)器操作基本原理；熟練掌握高壓蒸汽滅菌、無菌操作等實驗技能。

（2）學(xué)會正確、科學(xué)地觀察實驗現(xiàn)象、記錄實驗結(jié)果、分析實驗數(shù)據(jù)，掌握實驗報告的正確書寫方法。

（3）培養(yǎng)學(xué)生資料查閱、數(shù)據(jù)處理、實驗操作、綜合分析等方面的復(fù)合應(yīng)用能力。

3素質(zhì)目標(biāo)

（1）激發(fā)學(xué)生將前沿科技與中醫(yī)藥傳統(tǒng)文化有機融合的思維，立德樹人融入教育教學(xué)全過程、各環(huán)節(jié)，給本專業(yè)學(xué)生傳遞了正確的價值追求、堅定的理想信念和不可或缺的家國情懷。

（2）擁有一定的科學(xué)研究意識，具備科學(xué)嚴(yán)謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和實事求是的工作作風(fēng)。

（3）具備崗位就業(yè)或繼續(xù)深造所需的基本生物制藥綜合知識和技能。

（4）擁有較強的自主學(xué)習(xí)意識和獨立思考能力，為以后走向工作崗位或科研崗位打下堅實的基礎(chǔ)。