李靜+陳諾+鄧澤元+阮征

摘要：虛擬仿真技術已經廣泛應用于各個領域，是提高教育教學水平的手段之一。本文闡述了虛擬仿真技術的概念、食品專業(yè)發(fā)展中遇到的問題，以及虛擬仿真技術解決食品專業(yè)發(fā)展問題的可行性。本文結合了食品專業(yè)的課程深入論述了虛擬仿真技術在食品專業(yè)中的應用。

關鍵詞：虛擬仿真技術；食品專業(yè)；改革；發(fā)展

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）23-0120-02

一、虛擬仿真技術

虛擬仿真技術（virtual reality，VR）又稱虛擬現(xiàn)實技術、靈境技術或模擬技術，是利用計算機技術、網絡通信技術、人工智能技術、自動化控制技術儀器儀表與測量技術等交叉產生的一種現(xiàn)代信息技術，是虛擬的系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術，能夠創(chuàng)造一種高端的人機接口，包括通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺等多種感覺同等的實時模擬和交互，可以獲得多維交互體驗的虛擬環(huán)境。虛擬仿真技術有三個突出的特征：沉浸感、交互感和構想性。隨著空間信息科學、計算機圖形、多媒體技術、數字圖像處理、人機接口技術、人工智能技術、傳感器技術等的快速發(fā)展，虛擬仿真技術已經廣泛應用于建筑、醫(yī)療、教育、軍事、航天、服裝、生產制造等領域。目前，也有一些文獻論述了虛擬仿真技術在食品加工、食品檢測、食品機械制造中的應用。

二、食品專業(yè)改革發(fā)展遇到的問題

1.傳統(tǒng)教育方式無法激發(fā)學生對食品專業(yè)理論課的興趣。興趣是學習最好的老師。食品專業(yè)的理論課程中含有大量的基本概念、原理、公式推導，這些基礎知識點比較抽象。即使教師結合實例講解也很難激發(fā)學生對理論課的興趣。例如：《食品工程原理》的基礎知識比較廣，理論公式比較多，主要教學目標是使學生利用數學、物理、化學及物理化學等學科知識去解決食品工業(yè)中所遇到的實際問題，該課程具有較強的設計、選型、安裝和操作等工程特點。學生對課程中的理論、公式感覺很抽象，學習起來掌握不住要領，往往只能學習到一些簡單的片段，在分析和解決具體問題時感到無從下手。

2.現(xiàn)有食品實驗課程無法提高學生的食品專業(yè)實驗技能。食品實驗教學主要是教師講解演示，學生模仿驗證。這種“填鴨式”、完成任務式的實驗教學，不能對學生針對性地進行創(chuàng)新和能力的培養(yǎng)。例如：食品化學實驗課的教學通常是指定幾個實驗項目，如粉絲的制備與質量感官評價、蛋白質的鹽析及透析、果蔬褐變機理等實驗內容，老師將所需的試劑配置好，學生按四人一組分成若干小組，教師詳細講解實驗原理、操作步驟，學生按部就班地模仿老師的操作步驟完成實驗，最后撰寫實驗報告。這種教學方式使得學生主動學習的積極性不高，而且該教學方法在一定程度上限制了學生主觀能動性的發(fā)揮和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.食品工廠實習無法達到預期的教學效果。食品專業(yè)本科教學體系中有一個重要的環(huán)節(jié)就是工廠實習。但是，隨著市場競爭日益激烈，工廠以不斷提高企業(yè)效益為主要目標，而接收大學生實習已不再是必須履行的義務；其次，現(xiàn)代食品工廠趨向自動化、連續(xù)化，為了保證產品質量與安全，廠房絕對不允許學生動手操作；再次，學生在實習現(xiàn)場基本就是看和聽，沒有參與和動手的機會，學生也逐漸失去新鮮感，結果導致工廠實習形式化，無法達到預期的教學效果。

4.食品專業(yè)知識和實驗技術片段化，沒有形成一個整體的結構?，F(xiàn)在食品學科被分割成多個課程進行學習，學生學習完各個課程后往往沒有將食品學科整個知識點和實驗技術整合起來。知識點和實驗技術的片段化使得學生無法提高自身的綜合水平，無法將所學知識和技能靈活應用于生產實踐。例如：《食品加工》主要介紹了各個食品的加工方式和原理，《食品營養(yǎng)學》主要介紹了各個營養(yǎng)素的功能，這兩個課程的內容似乎沒有關聯(lián)性，學生只能片段化地學習，無法將兩者綜合起來。

三、基于虛擬仿真技術促進食品專業(yè)改革，推動食品專業(yè)的發(fā)展

1.通過虛擬仿真技術激發(fā)學生對食品專業(yè)理論課程的興趣。研究表明：在理論課程上應用虛擬仿真技術，可以將抽象的概念形象化，靜態(tài)的知識點動態(tài)化，可以形象地展示結構功能，提高食品理論課的授課效果。例如：《食品工程原理》這門課結合虛擬仿真技術，讓學生可以看到食品工業(yè)生產過程中各個單元操作的基本原理及典型設備的結構原理、操作性能，使學生將食品工程原理的知識與虛擬仿真平臺上看到的生產設備和工藝過程聯(lián)系起來，使學生深切體會到食品工程原理課程中所講述的每個單元操作都與食品專業(yè)學習密切相關。生動形象的學習便于學生理解，提高教學質量。

2.將虛擬仿真技術與食品實驗教學相結合，提高食品實驗教學的效果，激發(fā)學生的創(chuàng)新性。隨著虛擬仿真技術引入實驗教學中，許多研究表明：虛擬實驗可完善食品真實實驗不具備或難以完成的教學功能，如一些成本較高、需要用高檔儀器操作的實驗等。食品實驗教學中大部分是分組實驗、分工合作，學生個人沒有機會操作完整的實驗。通過虛擬仿真技術平臺，學生可完整地操作一遍實驗技能，掌握每個實驗細節(jié)。例如：食品化學實驗通過虛擬仿真平臺可以讓學生自己思考做什么實驗，用哪些試劑，設計實驗方案。學生通過在虛擬仿真平臺上操作，驗證自己實驗設計的合理性，激發(fā)了學生的思維能力和創(chuàng)新能力；同時，通過失敗經驗獲取知識和要點，思考失敗的原因，鞏固了所學的知識，提高了動手能力。

3.構建實景虛擬仿真門戶，增強食品工廠實習類課程的果效。實景虛擬仿真門戶，可在食品工廠原地取景，從廠房布置、車間設備擺設等方面按照實習基地實際比例進行排布。結合實習基地的真實情形，提煉實習教學素材，配建廠房設計講解、工廠設備操作講解、實習提示等內容，讓學生在進入工廠實習前，先通過實景虛擬仿真門戶了解實習基地的完整情況，并提出專業(yè)問題。教師在后臺收集這些問題，在實習基地現(xiàn)場進行講解。以果蔬飲料生產實習為例，學生先通過虛擬仿真平臺了解果蔬飲料生產的基本原理、工業(yè)化生產流程及各工序的主要參數，通過虛擬仿真平臺向老師提出自己的疑問，在參觀果蔬飲料工廠的時候，教師邀請企業(yè)技術人員通過現(xiàn)場講解和專題講座為學生答疑解惑，讓學生了解到工廠的生產、企業(yè)的經營和管理。

4.利用虛擬仿真技術，綜合食品專業(yè)課程，完善食品課程資源的建設。自從虛擬仿真技術在教學中廣泛應用之后，大量研究表明利用虛擬仿真技術可優(yōu)化教學資源的建設和積累，提高教學質量。食品專業(yè)課程可基于虛擬仿真技術，優(yōu)化教學流程。例如：讓學生在課前通過虛擬仿真平臺自學課程內容，在課堂上與老師探討自學過程中的疑點和難點，使得學生從被動學習轉化為主動學習，教師從“填鴨式”授課轉化為探討式授課。其次，食品專業(yè)課程可基于虛擬仿真技術，優(yōu)化教學內容。例如：食品專業(yè)的課程內容有一些是重復的，那么重復的內容可以讓學生在虛擬仿真平臺上自己鞏固，而新的知識點可以作為課堂教學的主要內容。再次，通過虛擬仿真技術平臺，片段化的食品專業(yè)課程可以被綜合起來。例如：在平臺上要求學生設計一款具備一定功能的產品，學生需要市場調研獲得市場缺乏哪方面的產品，根據產品功能，再依據所學的食品原料學、食品營養(yǎng)學和食品化學等知識提出產品配方，依據食品工藝學、食品工程原理、食品加工學等知識提出產品工藝，依據食品毒理學和食品衛(wèi)生學控制產品的安全性；最后，基于虛擬仿真技術，教師可跟蹤學生的學習情況，收集學生的學習難點，這樣可以使課堂教學內容有針對性，提高教學效率和效果。

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The Influence of Virtual Reality Technology on the Reform and Development of Food Specialty

LI Jing，CHEN Nuo，DEND Ze-yuan，RUAN Zheng

（Nanchang University，Nanchang，Jiangxi 330047，China）

Abstract：Virtual reality technology has been widely applied in various fields，is one of the means to improve education and teaching.This paper expounds the concept of virtual reality technology，the problems encountered in the development of food specialty，and the feasibility of virtual simulation technology to solve the problem of food professional development and discusses the application of virtual reality technology in food specialty.

Key words：virtual reality technology；food specialty；reform；development