浅谈虚拟教学在食品分析课程教学改革中的意义

刘 志 柳 薇 李 哲 陈 飘 张梓洪

(湖南人文科技学院农业与生物技术学院 中国 娄底 417000)

1．引言

食品科学领域专业人才的技能对确保食品质量安全至关重要。当前食品科学课程教学方式主要以口授为主，限制了食品科学专业实操技能的提升。而虚拟教学方法利用虚拟仿真技术，可以将教学过程制以动画的形式展现，利用互联网的优势，将视频、PPT与虚拟实验平台相结合，弥补口授教学无法实操的缺陷，提升专业技能培养水平。当前虚拟教学实践中，人本主义教育理论注重学生的个人情感需求，受到各国教育界的密切关注。但这种教学模式的教学理念对教师的信息技能素养有一定的要求，受到班级人员规模的限制，对于大规模教学存在一定局限性[1]。最近，新提出的OBE(Outcomes-based Education)教学理念，也称成果导向型理论，即以遵循“学生为中心、成果导型、持续跟进”为原则的理论，这种构建新型教学与考核方式的方法是理论教学中一次新的尝试[2]。然而，这些教育理论都无法对食品分析实验教学提供实质性的帮助。虚拟教学结合人工智能、数字化程序、虚拟平台实现教育的多项管理，利用虚拟仿真技术和虚拟软件平台打造安全高效的模拟教学环境，将能够有效弥补当前实验教学方式的不足。

2．食品分析教学的现状及存在的问题

2.1 传统“食品分析”理论教学与其他学科教学知识不同步。现有的教育教学中，食品分析与食品化学等其他学科存在知识教学不同步的现象，学生对于化学基本原理及实验基本操作认识不够全面[3]，难以形成自己的知识体系。

2.2 教师“满灌式”授课，学生易成“看客”，达不到预期教学效果。学生难以接受和理解食品分析等学科中深奥的内容，纯文字教学很难增加理论教学的生动性和趣味性,不利于调动学生的学习积极性，容易导致教师在讲台上唱“独角戏”，学生充当“看客”的现象，教学效果达不到预期的目的[4]。

2.3 教材陈旧，教案老套，无法跟上时代发展潮流。部分学校使用的课程教材陈旧，教师没有及时更新教案和知识点，使得教学内容和教学方式在教学过程中存在滞后性，学生很难跟上时代潮流学习先进的市场文化与技术，不能满足生产生活及时代发展的需要[5]。

2.4 “蜻蜓点水”式教学，限制学生专业技能提升。有些班级人员众多，课程有限，时间短任务重，加之每个人的学习水平参差不齐，教师难以了解到每位学生的学习状况，为了完成教学任务“蜻蜓点水”式地教学，学生很难深入理解，不利于学生个人能力的提升。

2.5 场地经费受限，课时不足，学生“浑水摸鱼”。食品分析涉及到的实验课程繁多，需要接触大量化学试剂和精密仪器，但由于场地、时间和经费受限，实验课时不足，实验设备缺乏，大部分实验课都是以小组的形式进行。学生按部就班的按照老师提前制定好的实验步骤操作，导致一部分同学“浑水摸鱼”学不到实质性内容。

2.6 学生缺乏独自思考能力，注重形式。很少有学生会主动思考实验过程中出现的问题以及实验失败的原因。有些食品分析实验耗时长，但考虑到时间原因，教师往往会提前完成部分实验，压缩学生实验时间，这样的教学方式不利于锻炼学生的实际动手操作能力和独立思考能力[6]。

3．虚拟教学模式在“食品分析”课程中的解决办法

3.1 充分利用虚拟软件，拓展课内课外双向学习模式。上课前，教师在软件平台发布上传PPT课件、视频、自主学习任务单，以任务点积分的形式让学生预习相关资料，并完成课前练习题。上课时，教师在软件发布课堂小测试检验同学们的听课效果。同时，采用积分抢答的形式，调动学生的课堂积极性，提高学生课堂参与度；根据视频案例，形象客观的引出学习内容，并设置相应题目，吸引学生的好奇心，激发学习兴趣；采取信息化技术，进行头脑风暴互动，讨论课程的重点难点，理论联系实际，引导学生积极思考，并做好总结。课后，网络平台设定多套题目，随机发放到学生的学习软件上，避免互相抄袭的现象。推送食品分析有关的最新技术等文章，扩宽学生视野，了解技术发展动态，满足不同层次学生的学习需求，弥补传统教学知识点陈旧、班级人员多教师难以管理、课程气氛沉闷的不足。

3.2 打破时空局限，尊重个性发展，培养创新精神和团队协作能力。受到新冠疫情影响，教育部提出“停课不停学”的要求，虚拟教学发挥了主要作用。教师利用“学习通”“腾讯会议”“中国大学MOOC”等软件线上教学，打破时间和空间的限制，学生在家学习，课程、作业、扩展一样不落。课程解析设计成图文视频结合模式，上课录屏可重复观看，让学生更好的理解课程知识点，使之知其然，并知其所以然。对于不懂的知识点设置答疑区，无论是上课还是下课，在不扰乱课堂秩序的前提下，相互讨论，及时解决。教师在上课过程中也能及时掌握学生的学习理解情况，不留学习死角，提高学生的自主积极性和课堂效率。教师布置课时作业，学生按时完成，利用信息化技术查询相关文献资料，以小组为单位制作PPT，制作过程中遇到自己无法解决的问题，利用“腾讯会议”等虚拟平台与教师取得联系，及时解决困惑。学生对小组制作的PPT进行简短的PPT汇报，班级同学指出问题及优势，教师做进一步讲评。虚拟教学有效实现了由传统的教师为主导，转变为学生为主体，引导学生积极主动接受学习新知识，培养团队协作能力[7,8]。

3.3 虚拟教学紧跟时代潮流，提高师资力量，为“食品分析”教学打下坚实基础。现今，面对日新月异的发展，原始的教学方法已经不适用于当下的教学状况。但有些教师依旧使用几年之前的方法教育现在的学生，导致出现知识点陈旧、学生积极性不高的现象，致使教学水平下降[9]。虚拟教学利用先进科学文化技术，推陈出新，打破传统教学理念,促使教师学习先进信息化技术，制作PPT、录制教学视频、寻找最新的课程资料等，打造专业教师团队。教师的授课资源跟上时代发展，学生的思维方式才更可能被激发出来。结合实际生活例子教学，把深奥的化学理论知识简单化，学生学起来更轻松，效率更高，效果更好。

3.4 虚拟教学平台教育模式在当今多元社会下的优势。食品分析是一门理论与实际操作结合的学科，研究各种食品的理论性质及检测方法，为食品品质鉴定提供有力依据，食品分析由化学分析、仪器分析、微生物分析和酶分析组成，其中涉及多种分析实验[10]。食品分析常用的实验仪器，价格昂贵、维修成本高，受维护经费限制，学生很难实际操作到这些仪器设备，不利于培养学生的熟练掌握大型仪器的能力[11]。

虚拟仿真实验教学即为“网络实验教学”。虚拟仿真技术是一种利用电子化技术模拟现实世界的计算机仿真系统[12]，通常具有以下优势：(1)网络化。学生利用网络平台登录虚拟实验室，不再受到时间空间的限制，随时随地进入实验，可实现自主操作；(2)开放性。虚拟实验教学面向所有人，只要对这个实验感兴趣都可以参与实验。尊重个体差异，适合不同知识能力水平的人学习；(3)安全环保性。食品分析实验涉及到一些有毒有害的化学物质，这些客观因素会对实验者造成一定影响，同时对人体也是一种伤害；如：乙醚、乙腈。用虚拟仿真技术进入实验室让学生更好的熟悉和掌握药品的使用方法和步骤，安全性高，节约成本，避免浪费；(4)交互性。灵活多变，提高效率，实验室药品有限，小组人员多，实验做错一步就得从头开始，虚拟实验室解决了这一问题，每步完成可重复上一步，多学多思；360°全方位角度查看，软件配备专业讲解，了解仪器的机械构造；(5)简便性。图示动画结合使用制成示范视频，讲解实验步骤，简单明了[13,14]。(6)智能性。根据每个科目重难点，分配课堂作业和注意事项提醒，多次反复记忆，讨论实验过程中存在的实验误差，弄清实验步骤和方法；7、高效性。虚拟仿真实验高效利用时间，对于有些实验不必等待较长时间，提高效率。

4．总结

研究表明，学生更喜欢灵活多遍的教学课堂。从当今世界发展的角度来看，越来越多的国家重视培养多样化人才。虚拟教学是当今高校培养新型人才的主要教学方式，同时，也是未来发展的主要趋势[15]，采用信息化技术，学生能在网络上搜寻到所需的教育资源，打破思维局限性[16]。无论是理论还是实验，虚拟教学是一种符合当下教育改革的优质教育方式。为提高教学质量，我们必须完善网络教学系统，提高学习资源质量，培养创新意识，只有不断学习改进才能更好的为当代教育事业服务，为食品行业培育优秀人才。