李 雪，高紅梅，郭元新，丁志剛

（安徽科技學(xué)院食品工程學(xué)院，安徽滁州 233100）

隨著我國(guó)糧食加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)糧食工程畢業(yè)生的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)要求越來越高[1]，培養(yǎng)高層次、創(chuàng)新型人才和高技能型糧食專業(yè)人才，切實(shí)加強(qiáng)糧食行業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)成為糧食工程專業(yè)的首要任務(wù)[2]。“糧食儲(chǔ)藏”課程作為糧食工程專業(yè)一門必修課，是以微生物學(xué)、谷物加工工藝與設(shè)備、糧油品質(zhì)檢驗(yàn)與分析等多門學(xué)科為基礎(chǔ)的應(yīng)用課程。“糧食儲(chǔ)藏”課程實(shí)驗(yàn)是支撐“糧食儲(chǔ)藏”課程教學(xué)的重要內(nèi)容，目的在于進(jìn)一步加深學(xué)生理解糧食儲(chǔ)藏基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)知能力，提高學(xué)生應(yīng)用糧食儲(chǔ)藏技術(shù)的實(shí)踐能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過可視化的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境模擬糧食倉(cāng)儲(chǔ)過程中的一系列過程，提高學(xué)生對(duì)糧食儲(chǔ)藏技術(shù)的應(yīng)用能力；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在“糧食儲(chǔ)藏”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用還處于開發(fā)階段，主要論述“糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式的不足。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展的背景下，教育部于2013年做出進(jìn)一步建設(shè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的部署[3]。目前，使用VRML和Flash技術(shù)的虛擬仿真技術(shù)占大多部分[4]，其中中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)等高校正在積極開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)室，已有部分軟件進(jìn)入推廣實(shí)用階段。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相比于實(shí)驗(yàn)室教學(xué)而言具有較高的安全系數(shù)，同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性，提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的參與性，尤其是對(duì)新技術(shù)和新方法的推廣有較強(qiáng)的操作性。

2 “糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建

2.1 傳統(tǒng)“糧食儲(chǔ)藏”課程教學(xué)模式存在的問題

“糧食儲(chǔ)藏”課程通過講解糧食籽粒的化學(xué)特性和糧食儲(chǔ)藏技術(shù)，提高學(xué)生在糧食儲(chǔ)藏過程中解決實(shí)際問題的能力，由于涉及的知識(shí)面較廣泛且知識(shí)點(diǎn)繁瑣，學(xué)生多以機(jī)械記憶的方式來學(xué)習(xí)和考試，最終導(dǎo)致“糧食儲(chǔ)藏”課程教學(xué)效果不佳。多數(shù)“糧食儲(chǔ)藏”實(shí)驗(yàn)課程中很難通過實(shí)踐環(huán)節(jié)感知糧食儲(chǔ)藏過程中的品質(zhì)變化，尤其是外界環(huán)境條件變化對(duì)儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)的全面影響，同時(shí)不同品種的糧食籽粒在儲(chǔ)藏過程中也會(huì)受到時(shí)間、地域條件等因素的影響，造成部分實(shí)驗(yàn)無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室中開展。再者，涉及到儲(chǔ)藏技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容一般通過課堂講授的方式進(jìn)行，缺乏設(shè)備的配合，如糧堆的濕熱擴(kuò)散、吸附滯后現(xiàn)象、干燥技術(shù)、通風(fēng)技術(shù)等儲(chǔ)糧技術(shù)的應(yīng)用，即使通過參觀企業(yè)也無(wú)法全面了解，實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的缺乏，對(duì)學(xué)生分析及解決問題的實(shí)踐能力也有所影響，難以激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。最后，在新技術(shù)和新方法方面無(wú)法及時(shí)學(xué)習(xí)更新，極大地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)也是對(duì)“糧食儲(chǔ)藏”課程教學(xué)改革的重要舉措。

2.2 “糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建理念

“糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建以“糧食儲(chǔ)藏”課程理論知識(shí)為基礎(chǔ)，融合虛擬仿真互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)具有“糧食儲(chǔ)藏”課程的學(xué)科特點(diǎn)、豐富糧食工程專業(yè)知識(shí)的虛擬平臺(tái)，應(yīng)用到理論課和實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)活動(dòng)中，豐富教師的教學(xué)手段、增強(qiáng)課堂的趣味性、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式擬構(gòu)建內(nèi)容

擬應(yīng)用“糧食儲(chǔ)藏”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，形成認(rèn)知、技術(shù)和實(shí)踐3個(gè)模塊，涵蓋11個(gè)主題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[5]。

“糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建方案見圖1。

圖1 “糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建方案

2.3.1 “糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的認(rèn)知模塊

“糧食儲(chǔ)藏”課程認(rèn)知模塊的虛擬仿真試驗(yàn)將建立糧食籽粒、儲(chǔ)糧害蟲、儲(chǔ)糧微生物等儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)中生物成分的數(shù)字切片系統(tǒng)，利用數(shù)碼顯微結(jié)合掃描軟件建立數(shù)字化儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)的生物成分切片庫(kù)，為學(xué)生提供觀察糧食籽?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)糧微生物、儲(chǔ)糧害蟲的結(jié)構(gòu)與形態(tài)，模擬糧食籽粒的萌發(fā)與后熟現(xiàn)象，更加系統(tǒng)全面地認(rèn)識(shí)儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)中生物的種類及其各自的形態(tài)特征和生活史。加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，為開展深入研究提供知識(shí)儲(chǔ)備。

2.3.2 “糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的技術(shù)模塊

“糧食儲(chǔ)藏”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)模塊擬進(jìn)行糧食儲(chǔ)藏技術(shù)的虛擬仿真試驗(yàn)，結(jié)合糧食儲(chǔ)藏管理技術(shù)、智慧糧庫(kù)、糧食加工設(shè)備等相關(guān)領(lǐng)域取得的先進(jìn)技術(shù)和科研成果進(jìn)行融合設(shè)計(jì)，具體包括模擬儲(chǔ)糧的通風(fēng)與密閉試驗(yàn)、糧食干燥試驗(yàn)、糧食低溫儲(chǔ)藏試驗(yàn)、糧食氣調(diào)儲(chǔ)藏試驗(yàn)虛擬仿真操作系統(tǒng)，用計(jì)算機(jī)模擬儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)在儲(chǔ)藏過程中的變化，學(xué)生可以真實(shí)地觀察到儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)中的每個(gè)階段糧溫、倉(cāng)溫、倉(cāng)濕、氣體成分等非生物成分的變化，增強(qiáng)“糧食儲(chǔ)藏”課程實(shí)驗(yàn)的直觀效果，包括模擬糧堆物理性質(zhì)，儲(chǔ)藏過程中溫度、濕度、害蟲和水分含量的檢測(cè)，如何實(shí)現(xiàn)糧食的通風(fēng)和密閉操作、如何實(shí)現(xiàn)糧食的氣調(diào)儲(chǔ)藏、如何實(shí)現(xiàn)糧食的低溫儲(chǔ)藏等操作，具有較強(qiáng)的操作性。

2.3.3 “糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐模塊

糧食儲(chǔ)藏技術(shù)實(shí)踐模塊主要是針對(duì)不同儲(chǔ)藏環(huán)境中的儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)的變化，選擇糧食儲(chǔ)藏技術(shù)進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，具體包括糧堆發(fā)熱控制、糧食結(jié)露控制、糧堆霉變控制、糧堆生蟲控制等糧情變化控制，通過自主尋找糧情變化的原因結(jié)合糧食儲(chǔ)藏技術(shù)制定控制措施，學(xué)生可以設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件如溫度、氣體成分、濕度等，觀察整個(gè)儲(chǔ)糧生態(tài)系統(tǒng)的變化。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)下進(jìn)行操作，可以突破實(shí)驗(yàn)室教學(xué)因?qū)嶒?yàn)條件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地等條件限制無(wú)法完成的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，能使學(xué)生更準(zhǔn)確地完成實(shí)驗(yàn)并且學(xué)有所長(zhǎng)，推動(dòng)“糧食儲(chǔ)藏”課程在實(shí)踐應(yīng)用方面的創(chuàng)新與改革。

虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以模擬發(fā)生糧食安全事故的應(yīng)急處理操作，例如對(duì)糧堆進(jìn)行熏蒸操作時(shí)因熏蒸劑劑量控制不當(dāng)引起的中毒事故、平整糧面時(shí)發(fā)生的掩埋事故、處理掛壁糧食時(shí)發(fā)生的砸人事故等安全事故，學(xué)生可通過模擬平臺(tái)避免因粗心大意引發(fā)的不必要問題，增強(qiáng)學(xué)生的自我保護(hù)意識(shí)和應(yīng)急防范的能力，提高學(xué)生對(duì)突發(fā)事故的處理能力。

“糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建預(yù)期得到的如下效果：①豐富理論課教學(xué)模式，將理論課于虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合，讓書本的文字生動(dòng)有趣，提高課堂互動(dòng)性；②創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式，由教師講授的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)，突出實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的設(shè)計(jì)性和綜合性，增強(qiáng)“糧食儲(chǔ)藏”課程教學(xué)的開放性；③改進(jìn)考核方式，虛擬實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)并入總評(píng)成績(jī)，使期末成績(jī)更加具有代表性[6]。

2.4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)是虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行的基礎(chǔ)。“糧食儲(chǔ)藏”課程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的組建需要具有糧食工程專業(yè)知識(shí)和互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)基礎(chǔ)教師的參與，教學(xué)團(tuán)隊(duì)包括學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的青年教師作為后備力量；視野開闊、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師作為中堅(jiān)力量，負(fù)責(zé)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)教學(xué)期間的操作管理、系統(tǒng)的維護(hù)升級(jí)和優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源融合與應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的興起，未來這種融合高端的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、高度的交互性、學(xué)習(xí)資源的共享性和開放性為學(xué)生的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)提供良好的資源基礎(chǔ)，讓學(xué)生有充足的學(xué)習(xí)空間和實(shí)驗(yàn)條件，完成理論課與實(shí)驗(yàn)課的完整契合。在實(shí)踐教學(xué)中有著顯著優(yōu)勢(shì)和良好的應(yīng)用前景，也為實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展帶來了新的方向。