周艷華+李濤+胡海星

摘要 本文闡述了在STEM背景下高職類院校食品類專業(yè)虛擬仿真（VR）技術的應用。采用個案分析法，以食品類專業(yè)課程食品加工技術和食品理化分析技術為教學案例，詳細闡述VR技術在此課程中的應用及推廣。

關鍵詞 STEM；高職；食品類專業(yè)；VR技術；應用

中圖分類號 G712；TP391.9 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）02-0288-01

Analysis on Application of VR Technology in Food Specialty in Higher Vocational Education Under STEM Background

ZHOU Yan-hua 1 LI Tao 2 HU Hai-xing 1

（1 Changsha Environmental Protection Voctional College，Changsha Hunan 410004； 2 Hunan Provincial Food Quality Supervision and

Inspection Institute）

Abstract This paper described the application of Virtual Reality（VR）technology in food specialty in higher vocational colleges under the background of STEM.Taking the food processing technology and food physical and chemical analysis technology as a teaching case，it introduced the application and popularization of VR technology in this course by using case analysis.

Key words STEM；higher vocational；food specialty；VR technology；application

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engi-neer）和數學（Mathematics）4個英文單詞首字母的縮寫[1]。STEM旨在打破各學科領域的限制，提高教學質量，培養(yǎng)學生跨學科職業(yè)素養(yǎng)能力。在STEM教學背景下，許多跨學科教學技術應用到了高職類食品專業(yè)課程教學中，如虛擬仿真（Virtual Reality，簡稱VR）技術等。

1 STEM背景下高職食品類專業(yè)VR技術應用的必要性

隨著人們對食品營養(yǎng)與食品質量安全的日益重視，各大高職院校也爭相開設食品類專業(yè)，以培養(yǎng)更多食品類技能型與應用型人才。食品類專業(yè)課程具有實踐性強的特點，故實驗教學占據了較大比例，但是目前高職院校實驗教學普遍存在以下2個突出問題：其一，高職院校存在對實驗室的投入較少、實驗設備嚴重老化、設備數量嚴重不足、實驗室面積過小等問題；其二，高職院校學生普遍存在學習基礎較差、實驗安全意識淡薄、動手能力較弱等問題，偶爾還會出現高職院校食品專業(yè)學生因做實驗而導致毀容、雙眼失明等慘劇的案例。

VR技術的應用可解決目前高職院校普遍存在的教育硬件設施投入不夠、教育資金短缺等資金問題，并且可解決目前食品類專業(yè)實驗教學中普遍存在的所用試劑有毒性、實驗過程危險性較大以及會對環(huán)境造成污染等問題。同時，VR技術的應用還可有效提高高職院校食品專業(yè)課程教學質量。VR技術具有形象、生動的特點，正好與高職院校學生喜歡動畫等形象生動的事物這一學習特點相符。

2 STEM背景下高職食品類專業(yè)VR技術應用實例

2.1 VR技術在食品加工技術課程教學中的應用

在食品加工技術課程教學中，需要運用到食品加工生產線進行實訓教學。這些食品加工生產線一般價格昂貴，而高職院校學生一般基礎較差，且在實訓時有相當一部分學生不會嚴格按照教師的要求進行操作，這些都極易造成生產線設施的損壞。同時，食品生產線損壞后其維修成本極高，導致開展食品加工技術實訓教學的初期投入和后期運作成本過高，這也是為什么到目前為止很多高職院校都還沒有食品加工生產線的主要原因。而這一現狀也直接影響到了食品加工技術的教學效果。VR技術在食品加工技術課程教學中的應用可有效解決上述問題。下面就以“啤酒釀造技術”為例來講解VR技術在食品加工技術課程教學中的應用。

啤酒發(fā)酵生產線價格昂貴，一般高職院校都沒有購買，而啤酒釀造技術中的啤酒糖化工藝和發(fā)酵工藝較難理解，如果純粹通過理論知識的講解，學生基本上無法理解和掌握，VR技術正好能解決這一難題。如VR技術的模擬仿真軟件通過3D動畫模擬可直觀展示啤酒釀造的糖化工藝和發(fā)酵工藝，攻克難點。在啤酒釀造的實際生產中會有很多控制閥門。相應地，在啤酒釀造模擬仿真軟件中也設置了相應的閥門，如果在模擬操作中閥門使用不當，系統(tǒng)將給予警報和扣分，以提高學生規(guī)范生產的責任心。

2.2 VR技術在食品理化分析技術課程教學中的應用

下面以高效液相色譜儀（high performance liquid chrom-atography，HPLC）的使用為例來講解VR技術在食品理化分析中的應用。樣品在進入HPLC分析之前，一般都需要經甲醇、乙腈等有毒試劑處理，這些有毒試劑的使用無疑增加了實驗教學的風險性。如前所述，高職院校學生普遍存在學習基礎較差、實驗安全意識淡薄等問題。作者在實際教學中也屢次發(fā)現無論教師在臺前強調多少次進行有毒試劑的操作時一定要記得戴手套，但仍有很大一部分學生固執(zhí)己見地不帶手套就進行操作，即使是在移取強致癌性的苯時亦是如此。這些都無疑增加了食品理化分析技術的課堂教學管理難度。而VR技術正好可以解決這一問題，如采用VR技術中的模擬仿真軟件進行教學，學生根據教師提供的賬號和密碼登陸，就可以同時開展幾十甚至幾百人的HPLC模擬操作實驗。而采用傳統(tǒng)教學，在學習HPLC技術時，一般是一個班數十個人圍繞1臺HPLC進行觀摩，根本無法一一地進行操作； 即使有，也只是短至幾分鐘的類似于進樣這種簡單的示范性操作而已，無法達到培養(yǎng)學生實際動手能力的目的。VR技術的應用正好解決了食品理化分析技術的這一教學難題，可實現“一人一機”的操作練習，并且在操練結束后，還可對學生進行考核評價，以第一時間了解學生學習效果。

此外，如果學校具備HPLC等高端儀器設備這些硬件設施，VR技術仍可發(fā)揮其重要的作用，這時即可建立一個“真實+虛擬”相結合的食品理化分析實訓中心。首先，利用VR技術實現“一人一機”的操作實訓，學生在經過系統(tǒng)測試合格后，方可再分組在HPLC上進行真實實操訓練。這種虛實結合的方式可在最短的時間內達到教學目標。

3 結語

在STEM教學背景下，運用VR技術可有效突破傳統(tǒng)教學中諸多難題，是一種適合高職食品類專業(yè)的教學方式。作者在現代食品企業(yè)管理中采用VR技術進行教學改革，取得了較好的教學效果，達到了教學目標[2]。本文以VR技術在食品加工技術和食品理化分析技術課程教學中的應用為例，進一步闡述了VR技術在應用中的重要性和可行性，可為高職食品類專業(yè)VR技術的應用提供參考依據[3-4]。

4 參考文獻

[1] 崔立，劉良貴.淺談美國STEM教育的建議及啟示[J].中國校外教育，2015（1）：15.

[2] 周艷華，李濤，黃小波.情境模擬教學法在“現代食品企業(yè)管理”課程教學中的應用[J].農產品加工，2017（4）：75-76.

[3] 張鳳來.VR技術在高職實驗教學中的應用[J].信息與電腦（理論版），2016（22）：226-227.

[4] 彭沛.基于VR技術的高職模擬仿真課堂的影響研究[J].信息通信，2017（7）：284-285.endprint