基于云平臺的虛擬實驗在中職食品檢驗實驗教學(xué)中的應(yīng)用

魏 冬

（桐鄉(xiāng)市綜合中等專業(yè)學(xué)校，浙江 桐鄉(xiāng) 314500）

隨著課程改革不斷深入，中職教育逐漸重視學(xué)生操作能力培養(yǎng)，但實驗教學(xué)模式化、實驗失敗率高的現(xiàn)象仍普遍存在。本文探索性地將虛擬技術(shù)應(yīng)用于中職食品檢驗實驗教學(xué)，通過構(gòu)建虛擬實驗平臺，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行仿真實驗操作，獲得相似的實驗結(jié)果，以確保實驗周期長、所用設(shè)備復(fù)雜的實驗順利開展。

1 虛擬實驗

1.1 虛擬實驗原理

虛擬實驗是指借助多媒體、仿真、虛擬現(xiàn)實（VR）等技術(shù)通過計算機(jī)營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統(tǒng)實驗操作環(huán)節(jié)的軟硬件環(huán)境，實驗者可以像在真實的環(huán)境中一樣完成各種實驗項目，實驗效果甚至優(yōu)于真實實驗。

1.2 虛擬實驗的優(yōu)勢

我們所說的虛擬實驗實際上是指利用計算機(jī)技術(shù)模擬真實教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生提供一個虛擬實驗室。學(xué)生可以在虛擬實驗室獨立完成全部實驗，一邊操作一邊觀察實驗現(xiàn)象。虛擬實驗室還可以展示與實驗相關(guān)的各種資料（學(xué)生不必花時間查閱書本便可獲取相關(guān)知識），人機(jī)交互性強(qiáng)，操作方便，且能及時糾正實驗操作者的錯誤。

虛擬實驗的最大優(yōu)點是節(jié)約實驗資源，不受空間和時間限制，無需教師時時指導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生知識面，促使理論與實踐相結(jié)合。

2 中職食品檢驗實驗教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 實驗條件

許多中職學(xué)校由于經(jīng)費有限，并未購買大型實驗設(shè)備，如紫外分光光度計、液相色譜儀等，因此無法開展難度較大的實驗。中職學(xué)校不斷擴(kuò)招，學(xué)生數(shù)量逐年增加，但是實驗室面積卻沒有增加，導(dǎo)致學(xué)生只能以小組為單位做實驗，影響了動手能力培養(yǎng)。

2.2 教學(xué)時間

食品檢驗實驗課一周8學(xué)時，但是一個實驗就要用4學(xué)時，因此不可能每個實驗都在實驗室完成。對于那些比較復(fù)雜、需要一兩天才能出結(jié)果的實驗，教師通常采用理論講授的方法，要求學(xué)生死記硬背實驗原理和過程。學(xué)生并沒有掌握相關(guān)知識，無法提高實踐能力，走上工作崗位后還要接受培訓(xùn)，造成社會資源浪費。

2.3 教學(xué)模式

傳統(tǒng)實驗教學(xué)通常采用講授模式，教師滿堂灌，學(xué)生被動接受。有的實驗需要學(xué)生動手操作，教師便全程跟進(jìn)、手把手指導(dǎo)，唯恐學(xué)生出問題，得不到正確的實驗結(jié)果。長此以往，學(xué)生便會產(chǎn)生依賴性，不利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)，也達(dá)不到預(yù)期教學(xué)效果。

因此，傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式和教學(xué)方法急需改革。將虛擬技術(shù)應(yīng)用于中職食品檢驗實驗教學(xué)，打破了時空限制，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和動手能力。

3 虛擬實驗的應(yīng)用

3.1 虛擬實驗教學(xué)模式構(gòu)建

針對當(dāng)前食品檢驗實驗教學(xué)模式的弊端，構(gòu)建基于云平臺的食品檢驗虛擬實驗教學(xué)模式（見圖1）。

3.2 教學(xué)實施

3.2.1 用戶界面 虛擬實驗不同于傳統(tǒng)實驗，沒有實驗儀器、試劑，通過用戶界面進(jìn)行虛擬操作，因此界面設(shè)計至關(guān)重要。虛擬實驗的用戶界面不僅要形象生動，而且要方便操作，令學(xué)生耳目一新。用戶界面配備了語音系統(tǒng)和資料庫，學(xué)生在實驗過程中遇到問題可以隨時進(jìn)行語音求助、查閱相關(guān)資料。虛擬實驗的真實性和趣味性可以吸引學(xué)生注意力，教師通過監(jiān)控平臺掌握學(xué)生實驗進(jìn)度，提出建議。

圖1 基于云平臺的食品檢驗虛擬實驗教學(xué)模式

3.2.2 情景設(shè)置 使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)搭建模擬實驗臺，學(xué)生在實驗前領(lǐng)取任務(wù)進(jìn)行分析，尋找切入點。例如，奶粉的蛋白質(zhì)檢測這一實驗，利用虛擬實驗系統(tǒng)播放微視頻：某地區(qū)多名嬰兒相繼出現(xiàn)頭部浮腫變大情況，食品藥品監(jiān)督局馬上派人展開調(diào)查，發(fā)現(xiàn)他們都食用了A品牌奶粉，現(xiàn)在需要檢測該品牌奶粉的蛋白質(zhì)含量。學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)后，先確定蛋白質(zhì)測定方法再展開實驗，最后將實驗結(jié)果上交“食品藥品監(jiān)督局領(lǐng)導(dǎo)”，學(xué)生置身于真實崗位情景，增強(qiáng)了職業(yè)責(zé)任感。

3.2.3 過程模擬 虛擬實驗的過程模擬階段極為重要，通過動手操作、觀察并分析實驗現(xiàn)象、處理數(shù)據(jù)，最后檢驗自己的假設(shè)和實驗方案，一方面提高了學(xué)生反應(yīng)能力，另一方面由于自己的想法被重新組合，也會充分激發(fā)學(xué)習(xí)潛力。虛擬實驗包括4個步驟，如表1所示。

表1 食品檢驗虛擬實驗教學(xué)步驟

3.2.4 反饋評價 建立完善的評價體系，鼓勵學(xué)生自評，如概念掌握情況，分析、解決問題能力以及不足之處，尋找解決問題的方法。教師對學(xué)生實驗過程進(jìn)行實時監(jiān)控，并進(jìn)行總結(jié)。

4 結(jié)語

將食品檢驗實驗置于虛擬環(huán)境，突出操作的真實性及實驗結(jié)果的靈活性，可解決食品檢驗實驗教學(xué)面臨的困難。

通過用戶界面、情景設(shè)置、過程模擬、反饋評價4個環(huán)節(jié)，將傳統(tǒng)教學(xué)任務(wù)與虛擬實驗教學(xué)相融合，加深了學(xué)生對實驗內(nèi)容的感性認(rèn)識，培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)能力和解決問題能力，提高了食品檢驗實驗教學(xué)質(zhì)量，值得推廣。