曹雪玲 連麗麗 陳萍

摘? 要：該文充分利用虛擬仿真資源和線上資源，補充和完善真實實驗無法解決或無法真實操作的弊端，突破了傳統(tǒng)課堂的限制，針對食品分析實驗的特點，研究開發(fā)的虛擬仿真在線實驗教學(xué)的初步方案。此方案為食品分析實驗的虛擬仿真實驗的建立提供了理論支持，可以隨時隨地、反復(fù)進行個性化操作學(xué)習(xí)，加深印象，提高教學(xué)效果。此方案為虛擬仿真的線上實驗的開展提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：食品分析? 線上教學(xué)? 實驗課程? 虛擬仿真

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）07（b）-0041-03

Research on the Construction of Online Experimental Teaching Course of《Food Analysis》

CAO Xueling? LIAN Lili? CHEN Ping

（Jilin institute of Chemical Technology， Jilin， Jilin Province， 132022 China）

Absrtact： This paper makes full use of virtual simulation resources and online resources to build online course of food analysis experiment. It breaks through the limitation of the traditional classroom to supplement and perfect the real experiment， which can't be solved or operated. This scheme provides theoretical support for the establishment of virtual simulation experiment of food analysis experiment. It can carry out personalized operation learning anytime， anywhere and repeatedly， deepen the impression and improve the teaching effect. This scheme provides a theoretical basis for the online experiment of virtual simulation.

Key Words： Food Analysis; Online teaching; Experimental course; Virtual simulation

20世紀(jì)末，有人提出“網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗”（Web-based Virtual Experiment），即虛擬仿真實驗教學(xué)的概念，但是當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和條件水平的限制，直到2010年虛擬仿真試驗才開始進入快速發(fā)展階段。2016年，300個國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心由教育部組織成立起來，到了2017年，教育部則開始著手開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)，預(yù)計到2020年建設(shè)1000余項示范性仿真模擬實驗教學(xué)項目。建設(shè)仿真虛擬實驗平臺，需考慮到學(xué)校本科學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)的目的和方案，結(jié)合各學(xué)校的技術(shù)發(fā)展水平及實驗教學(xué)信息化發(fā)展水平，適當(dāng)?shù)?、逐步地建設(shè)虛擬仿真實驗平臺。建設(shè)虛擬仿真的實驗平臺是以網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)，操作的客戶端需穩(wěn)定，且可操作性強[1]。學(xué)生在實驗過程可進行靈活開放、安全環(huán)保的實驗操作[2，3]。結(jié)合現(xiàn)有線上教學(xué)資源，教師科研協(xié)助學(xué)生完成實驗，及時反饋實驗結(jié)果，便于實現(xiàn)師生間的交流[4，5]。虛擬仿真實驗突破了時間和空間的限制，使學(xué)生可以時間靈活且反復(fù)多次的進行實驗操作，大膽嘗試，提高學(xué)習(xí)的能動性，提高教學(xué)質(zhì)量[6]。

在網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，技術(shù)先進的大潮流下，學(xué)校需結(jié)合學(xué)科和專業(yè)特點，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，開展虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)，與在線課程結(jié)合，有利于提高課程的信息化水平和教學(xué)質(zhì)量，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)?！妒称贩治觥氛n程是食品科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要的本科專業(yè)課。它是為培養(yǎng)滿足化工高等人才的需要而設(shè)置的。食品分析實驗是研究各類食品中化學(xué)組成成分的檢測原理和方法的工程問題的實踐課程。如何讓學(xué)生以高等學(xué)校的科研為跳板，順利躍進生產(chǎn)領(lǐng)域，如何更直觀地學(xué)習(xí)食品分析的分析方法，了解并掌握專業(yè)的檢測技術(shù)，如何使學(xué)生產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，完成學(xué)校到企業(yè)單位的銜接，通過虛擬仿真試驗，這一系列的問題就有了解決的途徑?；趯I(yè)的檢測體系，加以專業(yè)軟件設(shè)計，以食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，全方位設(shè)計虛擬仿真試驗全過程，保證實驗訓(xùn)練的知識點及實驗過程的正確、高效、科學(xué)，使之成為適合現(xiàn)代大學(xué)生學(xué)習(xí)的平臺，完成食品分析類人才的培養(yǎng)。

1? 主要研究內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容此次主要針對《食品分析》（實驗）中的研究對象日常食品樣品，主要參考現(xiàn)有國標(biāo)方法，利用所學(xué)分析檢測方法，建立對食品成分的檢測，促進高校教學(xué)改革，推廣優(yōu)秀課程建設(shè)，加快學(xué)科建設(shè)，提升本科生實踐能力和創(chuàng)新能力。

該項目結(jié)合虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，實現(xiàn)真實實驗不具備或難以完成的教學(xué)功能，學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實驗、進行課程設(shè)計和相關(guān)實習(xí)教學(xué)，達(dá)到所要求的認(rèn)知與實踐教學(xué)效果。項目對于以下內(nèi)容進行了重點建設(shè)。

（1）教學(xué)設(shè)計。根據(jù)該校整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及技術(shù)水平，結(jié)合學(xué)科教學(xué)目標(biāo)及專業(yè)培養(yǎng)方案，設(shè)計實驗教學(xué)整體方案。

（2）實驗實際操作的設(shè)計。根據(jù)實驗要求及實驗方案，設(shè)置實驗節(jié)點，包括實驗內(nèi)容、實驗器材、實驗試劑、操作步驟、易錯環(huán)節(jié)、成績匯總等。

（3）易出現(xiàn)的問題。根據(jù)學(xué)生實際操作，總結(jié)實驗過程易錯環(huán)節(jié)，及時反饋給學(xué)生，并設(shè)立易錯點，在這些實驗環(huán)節(jié)提示學(xué)生，加深學(xué)生印象，防止錯誤的發(fā)生。

（4）制作實驗教學(xué)課件。結(jié)合利用可視化的工具軟件，將實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理及實驗要求，制作成線上實驗教學(xué)課件，方便學(xué)生查看。

（5）電子課件。確定電子課件的教學(xué)內(nèi)容、利用實驗?zāi)_本、組織內(nèi)容撰寫、錄制等。

2? 實驗教學(xué)方法

（1）課前預(yù)習(xí)。為了使學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)知識，能夠更加高效率地理解所學(xué)知識，在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生可基于線上學(xué)習(xí)系統(tǒng)查找相關(guān)信息，了解食品分析特定成分相關(guān)知識、檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)、檢測的常見方法等。

（2）課堂教學(xué)。課堂教學(xué)采用翻轉(zhuǎn)課堂模式。在在線課堂上，共同研究解決問題，從而獲得更深層次的理解。老師進行部分核心內(nèi)容的講解，學(xué)生可將學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的問題向老師提問，或是同學(xué)之間討論;教師也能有更多的時間與每個人交流。學(xué)生可以自主規(guī)劃實驗方案，教師則采用講授法和協(xié)作法最終確定實驗方案。

（3）虛擬實驗。軟件操作過程中要注重過程控制、檢測控制、操作規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。針對分析過程和關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置若干個控制點，啟發(fā)學(xué)生分析和明確設(shè)置該控制點的原因與標(biāo)準(zhǔn)來源，并在課堂上按照國家規(guī)范，講述分析檢測的流程。

（4）課后復(fù)習(xí)。借助于虛擬平臺的優(yōu)勢，學(xué)生課后也可以反復(fù)進行實驗操作，鞏固所學(xué)知識，通過教師反饋，加深易錯環(huán)節(jié)的認(rèn)識，達(dá)到高效學(xué)習(xí)的目的。

（5）評價體系。根據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況及課堂表現(xiàn)，老師給出主觀分?jǐn)?shù)，按照實驗的操作規(guī)范在線進行客觀打分，即由計算機自動給出客觀分?jǐn)?shù)。每個實驗成績由主觀分?jǐn)?shù)和客觀分?jǐn)?shù)組成，按照學(xué)習(xí)計劃進度，對學(xué)生進行成績評級。

3? 課程優(yōu)勢

3.1 靈活開發(fā)，效率提升

傳統(tǒng)的實驗操作都是在實驗室或特定的試驗場所中進行，而實驗步驟都是固定不變的，實驗用品也有限，如果學(xué)生在操作中發(fā)生錯誤，就會無法進行實驗。而虛擬仿真線上實驗可以讓學(xué)生不受時間和操作環(huán)境的限制，在安裝有虛擬仿真實驗軟件的計算機上，就可以隨時隨地完成實驗?zāi)M，發(fā)生錯誤操作也可重新開始。學(xué)生還可以探究不同實驗條件，并獲得不同的實驗結(jié)論。開放的虛擬仿真實驗可以更靈活地彌補線下教學(xué)條件上的不足，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況和領(lǐng)悟能力，進行及時的復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)和訓(xùn)練，加強對實驗內(nèi)容的掌握，更好地利用實驗室資源。靈活開發(fā)的操作模式，提高實驗教學(xué)的學(xué)習(xí)效率。

3.2 節(jié)約成本，避免浪費

線下的實驗課程都需借助于實驗儀器和實驗試劑才可以順利進行，而實驗儀器需要維護和保養(yǎng)，如果操作不當(dāng)還會損害實驗儀器。而實驗試劑很多都是化學(xué)試劑，特別有一些有毒有害的試劑，在實驗過程容易產(chǎn)生廢液廢氣，極易造成環(huán)境的污染。學(xué)生使用虛擬仿真實驗平臺，不僅可以見到日常不常用到的昂貴儀器，也不會造成化學(xué)試劑的污染，降低實際實驗中的損耗，節(jié)約實驗室運行成本。

3.3 安全環(huán)保，大膽嘗試

實驗過程常會使用易燃易爆、有毒強腐蝕性藥品，而且有的實驗還會具有一定的危險性，難免導(dǎo)致學(xué)生在實驗過程中產(chǎn)生恐懼心理。這些危險的實驗也不適合在線下開展，使學(xué)生減少了學(xué)習(xí)的機會。虛擬仿真實驗則可以完成有毒或危險性大的實驗，不僅安全環(huán)保，而且還可以利用學(xué)習(xí)的理論知識學(xué)生進行大膽嘗試，開拓視野，增長見識。

3.4 及時反饋，科學(xué)管理

虛擬仿真實驗平臺上可以記錄學(xué)生實驗的過程，統(tǒng)計錯誤操作，及時反饋給學(xué)生和老師，讓學(xué)生認(rèn)識到易錯步驟，可以打開系統(tǒng)幫助，來規(guī)范自己的操作步驟，這樣既可以讓學(xué)生掌握正確的實驗操作流程，又可以讓學(xué)生深刻記憶實驗失誤部分。老師也可以特定指導(dǎo)，提示學(xué)生，科學(xué)管理實驗過程。實驗最終的成績可以輕松地由平臺獲取，減少老師的工作量，提高工作效率。

4? 結(jié)語

《食品分析》是一門理論與實踐相結(jié)合的課程，學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)的分析食品成分和組成的方法，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)國家標(biāo)準(zhǔn)方法，通過在線虛擬實驗課堂進行實際操作，克服線下不能完成的操作過程，進一步加深對理論知識的理解。教育最終的目標(biāo)都是針對人，所以線上課程的建設(shè)，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，規(guī)避線下課程的弊端，發(fā)揮線上課程的優(yōu)勢，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，使學(xué)生發(fā)揮更大的學(xué)習(xí)自主性。

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