利用AI技術(shù)促進(jìn)“制藥分離工程”教學(xué)與實(shí)踐的改革

高蕾 張憲瑞 楊紅梅 陳超杰

【摘? 要】 隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，人工智能（AI）技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。為跟上時(shí)代潮流，“制藥分離工程”教學(xué)必須與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合AI技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新與實(shí)踐。文章通過分析當(dāng)前“制藥分離工程”教學(xué)中存在的問題，探討了AI技術(shù)在教學(xué)中的潛在應(yīng)用，并提出了針對(duì)性的改革策略和實(shí)施路徑。利用AI技術(shù)豐富教學(xué)內(nèi)容、改善教學(xué)手段、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，同時(shí)促進(jìn)與行業(yè)企業(yè)的合作和交流，旨在全面提升教學(xué)質(zhì)量，培育具備綜合素質(zhì)的優(yōu)秀人才。

【關(guān)鍵詞】 制藥分離工程；AI技術(shù)；教學(xué)改革；教學(xué)質(zhì)量

AI技術(shù)不僅有助于教師精準(zhǔn)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)，還能通過提供多樣化、互動(dòng)性強(qiáng)的教學(xué)資源，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，AI技術(shù)通過模擬實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真等手段，顯著提升了教學(xué)效果。更重要的是，AI技術(shù)促進(jìn)了師生與制藥行業(yè)的緊密合作與交流，為學(xué)生提供了更多實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)了其實(shí)際操作能力。

一、利用AI技術(shù)提供智能化和個(gè)性化的教學(xué)內(nèi)容

AI技術(shù)在“制藥分離工程”教學(xué)內(nèi)容的更新中起到了至關(guān)重要的作用。它不僅能夠?qū)崟r(shí)追蹤前沿信息，智能推薦和更新教學(xué)內(nèi)容，而且顯著提高了教學(xué)效率和質(zhì)量，并提供個(gè)性化的教學(xué)內(nèi)容。

實(shí)時(shí)追蹤前沿信息。首先，利用AI技術(shù)，人們能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控國內(nèi)外權(quán)威期刊上發(fā)布的最新研究論文，并篩選出與“制藥分離工程”密切相關(guān)的關(guān)鍵成果和技術(shù)進(jìn)展。其次，AI技術(shù)還能夠在學(xué)術(shù)會(huì)議、專業(yè)網(wǎng)站和行業(yè)報(bào)告中搜集和分析信息，使人們能夠迅速掌握行業(yè)的最新動(dòng)態(tài)。

智能推薦和更新教學(xué)內(nèi)容。首先，在“制藥分離工程”領(lǐng)域，AI通過分析最新的研究成果和技術(shù)進(jìn)展，為教師推薦相關(guān)的案例、實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)，確保教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)發(fā)展保持同步。其次，AI還能根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和反饋動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。通過數(shù)據(jù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、偏好和表現(xiàn)，AI可以為學(xué)生推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)資料和輔助教材，幫助他們更好地理解和掌握知識(shí)。同時(shí)，AI還能根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的難易程度和深度，確保教學(xué)的針對(duì)性和實(shí)效性，進(jìn)而提升教學(xué)效果。

提高教學(xué)效率和質(zhì)量。首先，“制藥分離工程”是制藥工程專業(yè)的核心課程，涉及實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理和工藝流程設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師需要花大量時(shí)間搜集、整理和分析與“制藥分離工程”相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、工藝流程以及最新研究成果，以確保為學(xué)生提供高質(zhì)量的教學(xué)內(nèi)容。然而，由于信息量大且更新速度不同，教師難以保證教學(xué)內(nèi)容的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)用AI技術(shù)能極大地減輕教師篩選、整理和分析信息方面的工作負(fù)擔(dān)，使他們能夠更專注于教學(xué)本身，為教師贏得了更多專注于教學(xué)設(shè)計(jì)和課堂互動(dòng)的時(shí)間。其次，AI技術(shù)還能夠提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑和資源推薦，以滿足學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求和興趣。最后，通過利用AI技術(shù)，教師可以更加高效地向?qū)W生傳遞知識(shí)和技能，提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

豐富個(gè)性化教學(xué)內(nèi)容。AI技術(shù)可根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格和進(jìn)度，提供個(gè)性化的教學(xué)內(nèi)容推薦，滿足不同學(xué)生的需求，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。通過個(gè)性化教學(xué)，學(xué)生可以根據(jù)自己的需求和興趣深入學(xué)習(xí)“制藥分離工程”的相關(guān)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效果和興趣。同時(shí)，AI技術(shù)還可以幫助教師更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為他們提供更有針對(duì)性的指導(dǎo)和支持。

二、利用AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)沉浸式和個(gè)性化的教學(xué)體驗(yàn)

AI技術(shù)在教學(xué)上的應(yīng)用，能夠顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果。傳統(tǒng)的“制藥分離工程”教學(xué)方式往往單調(diào)乏味，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而借助AI技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等技術(shù)，可以為學(xué)生創(chuàng)造更加真實(shí)、生動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓他們身臨其境地感受“制藥分離工程”的過程和原理。

沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)。首先，利用VR和AR技術(shù)，學(xué)生可以更深入地體驗(yàn)制藥工廠的環(huán)境和操作。在虛擬環(huán)境中，學(xué)生可以親手操作分離設(shè)備，觀察原料的變化過程，并模擬處理各種突發(fā)狀況。其次，AI技術(shù)還能模擬真實(shí)的制藥分離實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在無實(shí)際設(shè)備和原料的情況下進(jìn)行實(shí)踐操作。這不僅有助于降低成本，還能讓學(xué)生身臨其境地感受“制藥分離工程”的過程和原理。

智能評(píng)估和預(yù)測(cè)。AI技術(shù)在智能評(píng)估和預(yù)測(cè)方面發(fā)揮著重要作用。首先，學(xué)習(xí)平臺(tái)利用AI技術(shù)跟蹤和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，從而評(píng)估他們的學(xué)習(xí)表現(xiàn)并預(yù)測(cè)未來的學(xué)習(xí)趨勢(shì)。當(dāng)學(xué)生在平臺(tái)上做題時(shí)，平臺(tái)會(huì)實(shí)時(shí)記錄其答題速度、準(zhǔn)確率、錯(cuò)題類型等信息。其次，AI模型會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)估學(xué)生的掌握程度和潛在的學(xué)習(xí)困難。再次，基于這些評(píng)估和預(yù)測(cè)，平臺(tái)會(huì)調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，推薦更多相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，幫助他們鞏固和提高。最后，這些信息也會(huì)被反饋給教師，使他們能夠了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，提供更精準(zhǔn)的教學(xué)指導(dǎo)。

促進(jìn)師生互動(dòng)。通過應(yīng)用AI技術(shù)，教師可以更加便捷地與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)和交流。借助對(duì)分易、雨課堂和大學(xué)MOOC等平臺(tái)，教師能夠?qū)崟r(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提供個(gè)性化的教學(xué)指導(dǎo)。這種互動(dòng)不僅增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，還極大地提升了他們的參與度。

三、利用AI技術(shù)開展創(chuàng)新化和個(gè)性化的實(shí)踐環(huán)節(jié)

“制藥分離工程”作為一門實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科，要求學(xué)生具備扎實(shí)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。AI技術(shù)通過模擬實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真等方式，能為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)和實(shí)踐場(chǎng)景，讓學(xué)生在實(shí)踐中鍛煉能力和思維。此外，AI技術(shù)能強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，有效提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

模擬復(fù)雜實(shí)驗(yàn)過程。AI技術(shù)能模擬復(fù)雜的制藥分離實(shí)驗(yàn)過程，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐。這不僅能降低實(shí)驗(yàn)成本，減少實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，還能讓學(xué)生反復(fù)練習(xí)，直至掌握關(guān)鍵技能。同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)允許學(xué)生隨時(shí)暫停、回顧和重做實(shí)驗(yàn)步驟，從而更深入地理解實(shí)驗(yàn)原理和操作細(xì)節(jié)。

提供個(gè)性化實(shí)踐指導(dǎo)和建議。AI技術(shù)通過分析學(xué)生的實(shí)踐數(shù)據(jù)，為他們提供個(gè)性化的反饋和建議。例如，AI能識(shí)別學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的操作錯(cuò)誤或不足，并給出提示和建議，幫助學(xué)生及時(shí)糾正并改進(jìn)。這種個(gè)性化的指導(dǎo)能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，并激發(fā)他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

掌握前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)今，學(xué)生已能利用虛擬實(shí)驗(yàn)室模擬操作最新的分離設(shè)備，例如超濾和蒸餾等。同時(shí)，通過模擬軟件，他們可以觀察和分析不同工藝流程的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用更是讓學(xué)生能夠?qū)崟r(shí)體驗(yàn)高級(jí)儀器的操作，如質(zhì)譜儀和色譜儀等，從而更深入地理解這些設(shè)備的原理和操作方法。

培養(yǎng)創(chuàng)新精神和解決問題能力。AI技術(shù)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索和問題解決。經(jīng)過AI技術(shù)的輔助，學(xué)生能夠更便捷地分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果，從而提出創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法和工藝流程，進(jìn)一步培養(yǎng)創(chuàng)新精神和提升解決問題能力。

以色譜分離為例，具體闡述AI技術(shù)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和解決問題能力方面的作用。色譜分離是“制藥分離工程”中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，旨在從復(fù)雜的混合物中分離和純化目標(biāo)化合物。傳統(tǒng)的色譜分離過程需要大量的實(shí)驗(yàn)摸索和經(jīng)驗(yàn)積累，而AI技術(shù)的引入可以大幅加速這一過程。首先，借助AI技術(shù)，學(xué)生可以模擬整個(gè)色譜分離過程，包括不同條件下的吸附、洗脫、再吸附等步驟。通過調(diào)整模擬參數(shù)，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中嘗試各種可能的分離條件，以找到最優(yōu)的分離方案。其次，AI系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生的模擬實(shí)驗(yàn)過程，并提供反饋和建議。例如，當(dāng)學(xué)生在調(diào)整洗脫液濃度時(shí)遇到問題，AI系統(tǒng)可以提示他們考慮其他可能的因素，如流速、溫度等，并提供相關(guān)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。再次，通過與最新的色譜分離設(shè)備和軟件集成，AI系統(tǒng)可以為學(xué)生提供前沿的技術(shù)知識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)。例如，學(xué)生可以了解到最新的色譜柱材料、高效液相色譜技術(shù)等，并將這些知識(shí)應(yīng)用到模擬實(shí)驗(yàn)中。最后，在模擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以嘗試提出新的分離方法和優(yōu)化策略，并通過AI系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。這種探索性的學(xué)習(xí)過程有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和解決問題能力。他們不僅能夠更深入地理解色譜分離的原理和操作細(xì)節(jié)，還能夠快速掌握前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。

四、利用AI技術(shù)促進(jìn)與行業(yè)企業(yè)合作交流

AI技術(shù)在促進(jìn)“制藥分離工程”領(lǐng)域與行業(yè)企業(yè)合作和交流方面具有重要意義。通過大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等技術(shù)手段，AI技術(shù)可以為學(xué)校和行業(yè)企業(yè)搭建一個(gè)更加便捷、高效的交流平臺(tái)，促進(jìn)雙方的合作和交流。同時(shí)，AI技術(shù)還有助于提高教學(xué)質(zhì)量、增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和職業(yè)競(jìng)爭力，為他們的未來職業(yè)發(fā)展提供有力支持。因此，學(xué)校應(yīng)該充分發(fā)揮AI技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)“制藥分離工程”領(lǐng)域與行業(yè)企業(yè)的合作和交流，共同推動(dòng)該領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新。

促進(jìn)合作和交流。AI技術(shù)能夠深入挖掘?qū)W校、行業(yè)及企業(yè)的內(nèi)在需求、現(xiàn)有資源和潛在優(yōu)勢(shì)。首先，通過大數(shù)據(jù)分析，AI可以對(duì)各方的需求進(jìn)行細(xì)致分類和精準(zhǔn)匹配，為合作雙方提供具有針對(duì)性的建議和方案。其次，利用云計(jì)算技術(shù)，AI能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享與更新，確保合作雙方隨時(shí)掌握最新的信息、研究成果和資源，使合作始終站在技術(shù)和知識(shí)的前沿。再次，AI技術(shù)還能根據(jù)各方的需求、資源和目標(biāo)，智能匹配最合適的合作伙伴，不僅滿足當(dāng)前的合作需求，還考慮長遠(yuǎn)的合作潛力和互補(bǔ)性，從而顯著提升合作效率和成功率。最后，AI技術(shù)可以構(gòu)建一個(gè)集信息發(fā)布、資源共享、在線交流等功能于一體的合作與交流平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)校、行業(yè)和企業(yè)之間的日常溝通，加速知識(shí)的傳遞和經(jīng)驗(yàn)的分享。

對(duì)教師教學(xué)和學(xué)生成長產(chǎn)生影響。首先，通過與企業(yè)的緊密合作，教師能夠及時(shí)了解“制藥分離工程”領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。這有助于教師將最新的行業(yè)知識(shí)和技術(shù)融入教學(xué)中，使教學(xué)內(nèi)容更加貼近實(shí)際，更具前瞻性。其次，AI技術(shù)為學(xué)生提供了更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。通過參與企業(yè)的合作項(xiàng)目，學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，鍛煉其實(shí)踐操作能力和問題解決能力。這種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累將對(duì)學(xué)生的職業(yè)發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。再次，通過與企業(yè)的交流，學(xué)生能夠更深入地了解“制藥分離工程”領(lǐng)域的行業(yè)動(dòng)態(tài)和職業(yè)前景。這將有助于學(xué)生更好地規(guī)劃自己的職業(yè)發(fā)展路徑，明確自己的職業(yè)目標(biāo)，為未來步入社會(huì)做好充分的準(zhǔn)備。最后，AI技術(shù)鼓勵(lì)學(xué)生與行業(yè)專家進(jìn)行跨界交流和合作，有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和跨界思考。通過與不同領(lǐng)域的人才合作，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到不同的思維方式和解決問題的方法，從而培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力和跨界合作能力。

五、結(jié)語

AI技術(shù)為“制藥分離工程”教學(xué)帶來了諸多益處，但同時(shí)也存在數(shù)據(jù)隱私與安全、技術(shù)更新與維護(hù)成本等挑戰(zhàn)。教師應(yīng)該充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，克服困難和挑戰(zhàn)，推動(dòng)“制藥分離工程”教學(xué)的改革與實(shí)踐，為培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才和創(chuàng)新型成果作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 胡紫玥，曹偉. AI技術(shù)在風(fēng)景園林領(lǐng)域的應(yīng)用研究［J］. 中外建筑，2024（01）：31-36.

［2］ 孫云云，孫藝凌. AI技術(shù)在裝備制造類專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用［J］. 造紙裝備及材料，2023，52（11）：225-227.

［3］ 熊壯，李辰，徐學(xué)濤. 基于OBE理念《制藥分離工程》對(duì)分課堂教學(xué)模式實(shí)踐研究［J］. 廣東化工，2022，49（12）：217-218.

［4］ 楊淑紅，楊愛梅，王永剛，等. 基于成果導(dǎo)向的制藥分離工程課程教學(xué)改革探索與實(shí)踐［J］. 高教學(xué)刊，2022，8（15）：151-155.

［5］ 吳桂竹，盧艷艷，楊文文，等. 新工科背景下“制藥分離工程”課程教學(xué)改革的探索和實(shí)踐［J］. 安徽化工，2023，49（06）：164-167.