◎ 宋麗麗，胡曉龍，陶 靜，王吉中，魏 濤

（鄭州輕工業(yè)大學食品與生物工程學院，河南 鄭州 450002）

生產實習課程是鄭州輕工業(yè)大學食品與生物工程學院專業(yè)實踐性教學中重要的教學環(huán)節(jié)，也是學生直接接觸生產過程，將專業(yè)知識與生產實踐相結合，把理論認識轉化為實踐能力的一個重要環(huán)節(jié)。鄭州輕工業(yè)大學生產實習實踐課程立足輕工行業(yè)需求及河南白酒在中國白酒行業(yè)的影響力，以濃香型白酒固態(tài)釀造為生產實習的實踐核心，在教學環(huán)節(jié)采用“理論授課-統(tǒng)一集中實踐-實習報告撰寫”的方式完成為期兩周的生產實習課程。

目前生產實習教學環(huán)節(jié)存在一定的問題。①理論教學中教學方式單一，僅依靠PPT 展示或學生課前查閱資料無法直觀、全面展示白酒釀造的實際生產工藝流程。②實踐教學中白酒發(fā)酵有季節(jié)性限制，且釀造周期長，對生產實習周次安排不好把控，而且由于企業(yè)安全生產的要求，學生無法觀察生產線上很多機器的內部結構，實際實習過程中主要是走馬觀花式的學習，大部分學生很難在2 周左右的時間內系統(tǒng)地完成白酒釀造工藝的學習任務。③考核方式單一，由于實踐教學中由3 位老師帶隊50 ～60 名學生進行企業(yè)實踐學習，教師對每位同學的考核過程記錄并不全面，僅依靠實驗日志和實驗報告對學生進行打分考核，存在片面性，考核結果并不能體現(xiàn)出學生對實習細節(jié)的掌握度及對關鍵知識點的理解度，而且實習報告存在上網查閱參考、內容千篇一律等問題，很難對學生的實習過程進行客觀真實全面的評價[1]?；谝陨蠁栴}，生產實習課程在實踐教學環(huán)節(jié)中重理論、輕實踐，學生動手能力及實踐操作技能提升不明顯，直接影響了專業(yè)人才工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

隨著信息化技術的高速發(fā)展，通過虛擬仿真技術構建可視化的實驗操作環(huán)境和實驗對象，使學生能在虛擬、開放、自主的環(huán)境中開展實驗，使課程不受課時、場地和實驗條件的限制，解決一些實踐教學中“做不了、不能做、做不好”的問題。將虛擬仿真實驗作為實體實驗的有益補充[2]，有利于教學資源的共享，提升教學質量[3-4]。虛擬仿真教學是對傳統(tǒng)教學的拓展和補充，更注重學生對實驗過程的熟悉度及分析解決問題能力的提升。同時，虛擬仿真實驗教學操作界面友好，交互性強，極大地調動了學生學習的積極性和主動性[5]。

基于此，針對鄭州輕工業(yè)大學食品科學與工程、食品質量、生物工程、生物技術等專業(yè)的特點，以微生物發(fā)酵原理為主線，開發(fā)以濃香型白酒釀造工藝為載體的虛擬仿真實驗項目，該虛擬仿真平臺于2020 年獲批河南省一流虛擬仿真實驗項目。將白酒固態(tài)釀造虛擬仿真實驗融入生產實習的實踐教學項目中，基于以“學生中心”的原則，突出固態(tài)釀造技術應用驅動、面向行業(yè)和社會共享的特點，重點解決生產實習實踐教學中的難點問題，結合河南知名白酒企業(yè)實地實習環(huán)節(jié)，采用線上線下混合式教學方法，彌補當前白酒固態(tài)釀造在生產實習實踐教學方面的不足。

1 虛擬仿真平臺建設

濃香型白酒固態(tài)釀造虛擬仿真實驗平臺通過沉浸式和第一視角參與白酒固態(tài)釀造仿真實訓，突破時、空、物的限制，為學生提供必要的教學資源，使學生加深對濃香型白酒釀造工藝的理解，熟悉或掌握白酒生產全流程及相應的事故處理方法。作為實體實驗的補充，虛擬仿真平臺具有內容豐富、圖文并茂、動靜結合的特點。在生產實習課程中增加虛擬仿真實驗教學，輔助線下實踐教學，拓展了傳統(tǒng)實踐教學內涵，豐富了實踐教學資源，一定程度上可以彌補企業(yè)生產實習的不足。通過虛擬仿真教學的融入，提升了學生實踐能力、創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)，將學生實踐能力與理論能力有機結合，提高了學生的專業(yè)綜合素質[6]。

1.1 平臺內容模塊設計

白酒固態(tài)釀造虛擬仿真實驗平臺共包括7 大模塊，具體見圖1。

圖1 平臺七大模塊設計圖

（1）白酒安全生產事故應急處理。根據實際生產過程中可能涉及的危險事故，利用3D 技術模擬酒廠事故場景，用任務引領與多人協(xié)作互動模擬處理安全事故標準流程，幫助學生樹立安全生產責任意識。

（2）糧食粉碎工段。利用3D 技術模擬酒廠原料處理車間場景，包含整套嚴格按照原糧儲存和清理、粉碎工藝布置的生產線，控制原糧儲存、粉碎和輸送的工藝流程。

（3）制曲工藝。該工段模擬酒廠制曲車間場景，包含整套嚴格按照壓曲、曲房、曲庫、曲藥粉碎工藝布置的生產線。

（4）機械釀造工藝。依據白酒釀造生產工廠實際模擬白酒機械釀造工藝，包括濃香型白酒釀造過程中的開窖起糟、上甑蒸餾、攤晾下曲、入窖管理等關鍵操作過程。

（5）蒸糠及手工釀造工藝。模擬酒廠釀造車間場景，包含嚴格按照濃香型白酒釀造工藝要求布置的全套釀酒設備、輔助設施和窖池區(qū)，設置白酒釀造工藝關鍵工藝流程及要點，使學生完整地了解濃香型白酒固態(tài)釀造工藝。

（6）白酒勾兌工段。利用3D 技術模擬酒廠勾兌與儲罐場景，包含按工藝要求設計的輸酒管道、閥門、酒泵、流量計、過濾機、空壓機房等相關設備設施，涵蓋儲存勾調工藝全部流程。

（7）白酒包裝灌裝工段。該工段包含嚴格按照生產工藝布置的整套灌裝包裝生產線、成品酒灌裝包裝的工藝流程和工藝參數。

1.2 平臺軟件特色

（1）營造虛擬場景，可操作性強。該虛擬仿真平臺3D 操作畫面真實還原白酒釀造場景，交互性強。學生可以在虛擬的三維空間內，通過移動視點，從不同視角考察、學習儀器設備細節(jié)及操作要點，解決了實際操作過程中的某些盲點，操作界面友好，學生可沉浸式體驗白酒釀造工藝流程。

（2）自主學習內容豐富。白酒固態(tài)釀造虛擬仿真實驗平臺包含大量知識點講解，學生每操作到關鍵點時就會有安全常識、工藝介紹、設備啟停等注意事項的相關提示。操作界面分為練習模式和考核模式，學生可根據需要反復練習。學校配有專門的機房，學生單人單機操作，避免了由分組造成的部分學生參與度不高的情況，提高了學生參與課堂的積極性。

（3）智能化操作及評分考核系統(tǒng)。系統(tǒng)可在后臺實時記錄各任務點的操作完成情況，并對最終考核成績進行打分記錄。教師可及時統(tǒng)計學生操作過程中的扣分項，根據學生操作情況查看學生對知識點的掌握程度和熟練度，并反饋給學生，進一步提升實踐與理論結合教學的效果。

（4）實用性強，具有推廣應用前景。本虛擬仿真平臺由企業(yè)專業(yè)人員及一線教師參與指導建設，真實還原白酒釀造場景，過程規(guī)范，不僅適用于生產實習等實踐輔助教學，對酒企入職人員的快速培訓也有較大的幫助。同時，也適用于社會人員對白酒固態(tài)釀造發(fā)酵的認識學習，可面向高校、企業(yè)及社會推廣應用，具有較大的推廣應用價值。

2 虛擬仿真平臺在生產實習課程中的應用

2.1 “理-虛-實”一體化的教學方式

生產實習課程教學將持續(xù)改進思想、跟進式教育理念引入實踐教學，采用“理-虛-實”一體化的教學方式，以虛擬仿真實驗與線下實踐教學相融合的混合式教學，完成生產實習實踐教學過程，實現(xiàn)人才培養(yǎng)與考核評價[7]，教學模式見圖2。

圖2 “理-虛-實”一體化教學模式圖

（1）理。理論學習部分主要包括白酒釀造工藝流程講解及PPT 匯報考核。通過線下理論課教學，教師系統(tǒng)講述白酒釀造工藝，使學生對白酒固態(tài)釀造背景知識有一定程度的了解。學生成立研討小組，提前查閱相關資料，以PPT 匯報的形式，系統(tǒng)講述白酒釀造的原理、操作工藝流程及應用等[8]，通過組內成員互評、小組互評、指導老師打分3 方面綜合評定理論學習成績。

（2）虛。虛指線上虛擬仿真實踐操作。虛擬仿真操作部分由學生統(tǒng)一時間段內在電腦端虛擬仿真實驗考核模塊中進行，后臺自動記錄學生操作的成績。通過電腦端虛擬仿真的反復練習，使學生對白酒釀造的實際操作工藝流程及操作要點有沉浸式體驗過程，系統(tǒng)掌握工藝操作流程。

（3）實。實指線下工廠實踐及實習總結。現(xiàn)場實習成績包括校外導師評價、輪崗部門評價、總結匯報等。實習報告撰寫包括實習前的調研準備、實習日志的記錄、對實習結果的深入分析討論及實習心得等。

在教學過程中，教師可根據實際設計實習教學學時，在理論課上最大限度地考慮實際教學需求，充分發(fā)揮虛擬平臺的優(yōu)勢，使之輔助學生完成無法在理論課堂中完成的完整實驗[9]。通過虛擬仿真實驗操作，使學生對白酒釀造過程有深入而清晰的認識，使學生在線下實踐實習時能更好地認識儀器設備和工藝流程，更有針對性地與企業(yè)人員溝通學習，解決在實習過程中遇到的各類問題。

2.2 多元化的考核方式

綜合評估學生在實習過程中的表現(xiàn)，過程考核和能力考核并重。成績評價體系包括以下4 點。①理論學習：課堂小組討論及PPT 匯報。②虛擬仿真教學操作：步驟規(guī)范、行為規(guī)范、安全評價、綜合測試等。③現(xiàn)場實習：企業(yè)輪崗實習綜合表現(xiàn)。④實習報告的撰寫：實習報告按要求撰寫，內容完整，有完整的記錄及深入的分析討論，并得出有效結論。

最終成績評定包括理論學習（10%）、虛擬仿真操作成績（40%）、現(xiàn)場實習成績（30%）和實驗報告成績（20%），全面考核學生在生產實習中的表現(xiàn)，結合線上線下的成績，避免僅由實習報告而決定最終成績的片面性。

2.3 虛擬仿真實踐教學評價

通過調查問卷反饋，學生對課程教學滿意度為97.5%，學生普遍反映，虛擬仿真實驗的引入極大地豐富了感官體驗，彌補了實踐實習中學習不深入、觀察不細致的短板，使其能沉浸式體驗白酒釀造工藝流程。生產實習通過虛擬仿真實驗與線下實習相結合的方式，使學生較好地掌握了白酒這一發(fā)酵產品的生產分離工藝、所需設備及工藝流程，極大激發(fā)了學生實習的積極性和求知欲。通過查閱文獻資料和撰寫實習報告，使學生們能夠完整地整理、歸納整個實習過程涉及的工藝流程、儀器設備、相關政策和技術法規(guī)等，并以此撰寫出完整的實習報告。在實踐實習之前，學生已通過虛擬仿真平臺對白酒釀造工藝有了深入的了解，因此，在實踐實習過程中，多數同學能與工廠技術人員、指導教師和其他同學進行有效的溝通交流，解決自己在實習過程中遇到的各類問題，理解團隊協(xié)作的意義，較為圓滿地完成個人任務。通過系統(tǒng)的學習，學生對白酒釀造的實際生產過程有了充分認識，也為后續(xù)教學環(huán)節(jié)的實施以及畢業(yè)后的求職過程奠定了較好的實踐基礎。通過調查統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)虛擬仿真平臺引入以來，學生學習效果顯著提升，課程目標達成值逐年提高，見圖3。表明虛擬仿真實驗可以較好地輔助線下實踐教學，形成完整的實踐教學體系，使生產實習課程教學效果得到顯著提升。

圖3 2020—2022 年課程目標達成值圖

3 結語

虛擬仿真實驗教學與實踐教學功能互補、虛實結合，可以提高學生對濃香型白酒生產工藝認知。通過虛擬平臺的操作，學生可熟練掌握濃香型白酒固態(tài)發(fā)酵的復雜步驟，提升實踐教學效果。在實踐實習中，依托國內知名白酒企業(yè)，將產業(yè)優(yōu)質資源轉化為教學資源，增強了校企合作，實現(xiàn)高校企業(yè)協(xié)同育人，促進白酒產業(yè)技術進步。作為強有力的輔助教學手段，虛擬仿真實驗解決了生產實習課程中師生比低、實踐過程走馬觀花等問題，學生可以在仿真課件的幫助下自主、反復學習，提升自身的學習興趣和學習效果。該虛擬仿真平臺不僅面向本校相關專業(yè)學生開放，同時面向省內外酒企推廣應用，受眾面廣，上線以來，學習人次達3 900 余次。白酒釀造虛擬仿真實驗平臺對生產實習課程教學具有有效的補充與完善作用，使教學設計更具完整性，有利于人才的高質量培養(yǎng)，也為同類課程的開展提供了借鑒意義。