趙冠里+劉巖+蘇新國+楊昭+黃國平

【摘要】虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)已廣泛應(yīng)用于食品專業(yè)的“虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)之中。本文通過對虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)在食品儀器分析課程中的實(shí)際應(yīng)用及效果進(jìn)行了探討，結(jié)果說明該教法可以提高學(xué)生的操作能力、自學(xué)能力和對儀器的理解能力。

【關(guān)鍵詞】儀器分析 虛擬仿真實(shí)訓(xùn) 食品專業(yè)

【基金項(xiàng)目】廣東省高職教育教學(xué)改革項(xiàng)目（20130201044）。

【中圖分類號】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）34-0243-02

一、虛擬仿真技術(shù)簡介

虛擬仿真技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，該技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中又被稱為“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)”，是借助圖像、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)操作流程等技術(shù)在計(jì)算機(jī)上營造可輔助或者部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件環(huán)境[1]。虛擬仿真技術(shù)可以有效還原生產(chǎn)、操作和管理崗位的真實(shí)場景，作為學(xué)習(xí)工具能夠有效提高技能教學(xué)質(zhì)量。而虛擬仿真教學(xué)是深化教育教學(xué)思想、內(nèi)容、方法、手段、模式改革，推動職業(yè)院校內(nèi)涵建設(shè)的一個(gè)重要突破口。為此，教育部在《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中明確提出“要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)”[2]。根據(jù)食品從業(yè)人才的需求和社會科技發(fā)展的需要，虛擬仿真技術(shù)正被逐漸廣泛應(yīng)用于高職院校食品學(xué)科的教學(xué)中[3]。

二、《食品儀器分析》高職高專教學(xué)中存在的問題及結(jié)合虛擬仿真手段的擬解決方案

《食品儀器分析》是食品營養(yǎng)與檢測專業(yè)的核心課程，“儀器分析”在食品檢測領(lǐng)域已經(jīng)與實(shí)驗(yàn)方法與國家、行業(yè)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合緊密，并逐漸取代理化檢測成為我國食品檢測的重要手段。但目前高職高專《食品儀器分析》課程的教學(xué)仍存在著諸多亟待解決的問題。主要問題及擬解決方案總結(jié)如下：

（一）高職高專教材與相關(guān)專業(yè)的匹配度不夠

“儀器分析”教材與本科教材側(cè)重點(diǎn)具有顯著差別：本科教學(xué)注重基礎(chǔ)理論的講解與推導(dǎo)演算，理論講解大于實(shí)際操作。而高職教學(xué)需要“輕理論重實(shí)踐”，儀器的使用方法與注意事項(xiàng)是高職高?！皟x器分析”教學(xué)的重點(diǎn)。但目前多數(shù)高職高專“儀器分析”教材的理論知識仍然是貼近本科教育的培養(yǎng)要求，內(nèi)容太過深?yuàn)W和繁冗，而對于實(shí)操部分的解讀又過于簡單籠統(tǒng)，對操作性很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)的知識較少提及和深入講解。

積極撰寫有關(guān)高職高專匹配度較高的理論教材和實(shí)驗(yàn)教材，同時(shí)通過虛擬仿真訓(xùn)練彌補(bǔ)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間的銜接問題，是相對有效的解決途徑之一。

（二）理論部分復(fù)雜難懂，考核形式單調(diào)脫離實(shí)際

對于高職高專學(xué)生群體，儀器分析所涉及的基礎(chǔ)知識及基本原理是相對復(fù)雜和深?yuàn)W的。由于其理論基礎(chǔ)相對薄弱，極易令學(xué)生感覺學(xué)習(xí)的內(nèi)容抽象和復(fù)雜難懂，從而對課程喪失興趣和積極性。此外，該課程考核方式通常為筆試，以理論知識體系作為主要的考核內(nèi)容，單一的考試方式使學(xué)生對儀器實(shí)操興趣降低，對理論知識機(jī)械記憶，最終導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

虛擬仿真教學(xué)可以有效彌補(bǔ)理論知識的枯燥，也解決了實(shí)操上機(jī)時(shí)間不充分和實(shí)驗(yàn)條件受限的難題。而最終的考核可以隨時(shí)進(jìn)行，同步打分，即時(shí)出示成績，節(jié)約了考試資源，也使得學(xué)生更加重視實(shí)操環(huán)節(jié)。

（三）相對缺乏實(shí)操教學(xué)條件

“食品儀器分析”實(shí)操教學(xué)中存在的問題：第一，儀器設(shè)備較昂貴，無法滿足所有同學(xué)的實(shí)操需求，實(shí)驗(yàn)大多以演示為主；第二，實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，學(xué)生實(shí)操時(shí)間得不到充分保障，導(dǎo)致實(shí)際工作中仍難以勝任相關(guān)崗位的要求；第三，只重視測定過程，不重視測定結(jié)果。教師在教學(xué)過程中，往往片面強(qiáng)調(diào)檢測原理和步驟的重要性，使很多學(xué)生對數(shù)據(jù)的處理方法不熟悉；第四，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)偏多，主觀能動性調(diào)動不足。學(xué)生通常按照實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟進(jìn)行機(jī)械驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，缺乏對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行思考。

虛擬仿真教學(xué)可以有效地解決上述問題：第一，充分保障每一個(gè)學(xué)生的實(shí)操時(shí)間，同步糾錯(cuò)，提高操作準(zhǔn)確度，而且任何儀器（包括貴重儀器）都可以直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，熟練之后再上實(shí)機(jī)繼續(xù)操作和熟悉，既節(jié)省了資源，又大大提高了效率；第二，既重過程，也重結(jié)果分析，鍛煉學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力，隨時(shí)糾正不正確的分析結(jié)果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)和分析能力；第三，實(shí)驗(yàn)科目可選擇性范圍廣，可以針對專業(yè)進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練，提高實(shí)際崗位要求的匹配度。

三、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)在《食品儀器分析》教學(xué)中應(yīng)用的必要性及其教法的探索

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要分為3個(gè)階段：初級階段，學(xué)生剛開始接觸虛擬仿真系統(tǒng)，需要教師對學(xué)生加以引導(dǎo)；模塊建立階段，當(dāng)學(xué)生對虛擬仿真系統(tǒng)熟悉之后，需要根據(jù)教學(xué)計(jì)劃和學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)對虛擬仿真系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)加以調(diào)整，提升學(xué)生專業(yè)知識能力；模塊應(yīng)用階段，當(dāng)學(xué)生已經(jīng)掌握基本的實(shí)驗(yàn)知識或儀器操作技能后，實(shí)現(xiàn)探究虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中實(shí)驗(yàn)知識的運(yùn)用[4]。虛擬仿真教學(xué)過程中，需要以學(xué)生為主體完成相關(guān)的虛擬軟件操作。在我校虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，采用傳統(tǒng)先講后練的方式，容易讓部分學(xué)生因虛擬仿真軟件相對枯燥而放棄練習(xí)或者機(jī)械地完成虛擬軟件的操作，結(jié)果會讓學(xué)生在真正操作儀器時(shí)感覺無從下手。

如何讓學(xué)生對虛擬仿真軟件感興趣，真正把虛擬仿真軟件中的操作運(yùn)用到真正的實(shí)驗(yàn)之中，是所有該課程的教師需要面臨的挑戰(zhàn)。這需要通過優(yōu)化虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程標(biāo)準(zhǔn)和探討新的教學(xué)方法來改變這一現(xiàn)狀。虛擬仿真教學(xué)教法的探索如下：

（一）在操作虛擬仿真軟件之前，恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)入情境，激發(fā)學(xué)生的興趣，從而使學(xué)生投入到積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)。有效激發(fā)起學(xué)生興趣之后，可適當(dāng)引入激勵(lì)機(jī)制。例如，以團(tuán)隊(duì)形式組建項(xiàng)目小組，優(yōu)先完成虛擬仿真軟件操作的小組，獲得分?jǐn)?shù)獎(jiǎng)勵(lì)或者其他嘉獎(jiǎng)。

（二）明確分解虛擬仿真軟件中包含的各項(xiàng)操作任務(wù)，讓學(xué)生在知曉詳細(xì)的操作任務(wù)的基礎(chǔ)上，先以團(tuán)隊(duì)形式討論和分析將會遇到哪些需要解決的問題，以此來調(diào)動學(xué)生主動求知的欲望。之后再由教師做適當(dāng)引導(dǎo)來幫助學(xué)生有效地完成任務(wù)。倡導(dǎo)學(xué)生之間的討論和交流，通過不同觀點(diǎn)交流，加深每個(gè)學(xué)生對解決當(dāng)前問題的思考。

（三）學(xué)生每完成一項(xiàng)任務(wù)，都會獲得一定的成就感。當(dāng)學(xué)生完成虛擬仿真實(shí)訓(xùn)任務(wù)時(shí)，通過對其學(xué)習(xí)成果進(jìn)行展示交流，分析點(diǎn)評，對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做出客觀的評價(jià)和反饋。采用教師評價(jià)、學(xué)生自評以及學(xué)生之間互評相結(jié)合等多方位評價(jià)策略。對表現(xiàn)優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，并對學(xué)生需掌握的知識點(diǎn)再度進(jìn)行提煉。

四、結(jié)語

通過我院師生們的共同努力，《食品儀器分析》課程的教學(xué)改革取得了階段性成果，虛擬仿真教學(xué)使學(xué)生在掌握基礎(chǔ)理論知識的基礎(chǔ)上鍛煉了實(shí)踐動手能力，同時(shí)激發(fā)了其創(chuàng)新精神。將虛擬仿真教學(xué)貫穿于《食品儀器分析》課程的全過程，有利于全方位鍛煉和提高學(xué)生的綜合能力，為食品營養(yǎng)與檢測專業(yè)“儀器分析”教學(xué)發(fā)展做出了有益的探索。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)可以提高學(xué)生對“儀器分析”學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣、操作能力和團(tuán)隊(duì)意識。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱會東，蘇小東，原金海，等.虛擬仿真技術(shù)在《儀器分析》理論課程輔助教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2017（9）：149-150.

[2]教育部.關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2007，26（1）：14-15.

[3]趙鋼.虛擬仿真技術(shù)在食品加工教學(xué)中的初探[J].北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，4（3）：70-73.

[4]王朋.虛擬仿真技術(shù)在運(yùn)動生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代交際，2016（6）：1-2.

作者簡介：

趙冠里（1980.3-），男，漢族，博士，講師，研究方向：蛋白質(zhì)化學(xué)與工程 。

蘇新國（1977.8-），男，漢族，博士，教授，研究方向：食品質(zhì)量與安全。endprint