虛擬仿真軟件在食品藥品實踐教學中的應用

[摘 要] 目前高職院校實訓基地硬件建設較好，但受到了大型儀器設備購買價格昂貴、運行成本較高、學生數量多、動手機會少的限制。為了彌補實訓條件的限制，近年來各類院校均將虛擬仿真軟件引入課堂教學中，但如何合理運用這一技術，提高教學效果和學生實踐能力仍值得進一步探索和研究。

[關 鍵 詞] 高職院校；仿真軟件；實踐教學

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）28-0070-01

一、傳統實踐課教學存在的缺陷

1.傳統的實驗課通常是老師演示實驗要點，然后再向學生演示實驗操作，由于學生較多，有些學生甚至看不見老師的演示。因此，“教師教得辛苦，學生學得痛苦”，很難達到預期的教學效果。由于課時數有限、學生人數激增和實驗操作的現有技術和安全風險，而且每個實驗中，學生常常只有一次機會動手實驗，嚴重影響教學質量。

2.實驗設備有限，學生實踐機會少，部分實驗項目開設成本過高，而實驗運行經費有限；部分儀器設備價值較高，臺套數有限，難以保證每人都有機會實際操作，這些問題都給我們開設相關實驗帶來了一定的困難，也在很大限度上限制了學生對這部分知識的掌握和能力的養成。有好多學生甚至只在旁邊看。

3.真實環境下，受檢測項目的影響，有些實驗項目有一定的風險、污染大等，而且藥物稀缺且昂貴，操作技術要求也很高，開設這類實驗難度大。以農藥、獸藥檢測為例，檢測時間長，需要用到很多有毒有害的藥品，如果操作不規范就有可能對實驗者身體造成很大的傷害，對實驗環境造成污染，而在虛擬實驗環境下操作，上述問題便能迎刃而解。

二、虛擬仿真實驗的特點

虛擬仿真技術是利用計算機技術模擬虛擬現實場景。用戶可以通過設備和虛擬環境之間的交互和影響體驗一種身臨其境的感覺。虛擬實驗是利用鼠標的點擊和拖動，根據實驗要求在計算機上裝配各種虛擬儀器，形成完整的實驗系統。對該系統進行試劑制備、樣品處理、實驗參數設置、數據采集、實驗結果模擬分析等完整實驗。在虛擬實驗室或實驗設備中，實驗者可以完全在真實的實驗環境中完成各種實驗項目，進行的操作如同真實實驗設備，可以達到不低于或超出真實實驗環境中獲得的實驗結果或真正的實驗效果。特別是對一些資金、場地和設備需求較高的實驗，虛擬實驗具有良好的經濟性、安全性和可重復性等優點。虛擬仿真技術使人們在不受時間和空間限制的情況下，不受現實環境的影響。實驗人員和教師都可以很容易地進入虛擬實驗室。

三、虛擬仿真實驗應用于實踐教學的重要意義

1.實驗系統具有開放性。利用計算機、網絡等校園現代技術手段，學生可以在寢室學習虛擬仿真實驗系統。這樣就將原來環境受限的實驗室拓展到了寢室、圖書館、教室等校園的每個角落。此外，虛擬仿真實驗還需要滿足不同教師對實驗教學安排的需求，無論是在學校還是在家隨時都可以操作仿真軟件。

2.實驗過程應具有易操作性。在虛擬仿真條件下，由于學生基礎和能力方面均有較大差異，所以模擬仿真實驗必須是容易操作的，從而保證不管學生的基礎和能力如何，都不需要經過復雜的教學即可獨立完成模擬操作，這要求模擬系統應具備非常好的操作界面和簡單的操作流程。

3.有效地節約時間，達到事半功倍的效果。虛擬仿真實驗可以使學生在課前了解實驗內容，提高實際實驗的熟練程度和研究效果。學生可以根據需要安排實驗進度，選擇實驗內容，重復操作練習，充分體現個性化學習，加深對實驗原理、實驗步驟和內容的理解，提高學習效果。

4.補充大型儀器數量不足所造成的欠缺。學生訓練大型分析儀器次數受限，甚至對某些常用儀器也嚴重不足，這非常不利于學生檢測能力的提高。儀器仿真系統的應用，可以讓學生更真實地感受一些大型分析儀器的內部構造。并且學生可以模擬整個操作設備的全部流程，學生能更真實地理解大型分析儀器的操作及特性，教學效果事半功倍。

5.大大提高技能大賽選手的水平。近年來，食品制藥檢測大賽項目越來越多，參賽選手的技能水平也越來越高，如果學生反復進行大量實驗，這樣就會花費大量的費用，虛擬仿真實驗幾乎不需要實驗費用，學生可以通過虛擬仿真軟件反復練習，就會減少實際操作中出錯的機會，技能水平明顯提高，而且試劑浪費量會減少，儀器損毀率也會降低。

四、虛擬仿真技術在應用中應該注意的問題

應用虛擬仿真技術在高職院校實踐教學中，實現了培訓條件的提高、教學過程的優化，解決了實踐教學中的諸多難題。然而，利用虛擬仿真實驗設計高職實踐教學項目，虛擬仿真儀器無法替代實際實驗，兩者之間存在本質區別。虛擬仿真技術只是模擬實際的儀器操作過程和工作實踐過程。因此，在虛擬仿真技術實踐的應用中，我們必須認識到虛擬訓練與實際培訓之間的本質區別。

五、總結

從實驗教學最新發展趨勢來看，開展虛擬仿真實訓中心建設是新時期下高職院校人才培養的重要任務，也是高職院校未來實驗教學發展的必然趨勢。在建設虛擬仿真實驗教學的過程中，不僅需要明確其意義和目標，而且需要特別重視虛擬仿真實驗和虛擬仿真實驗內容管理系統的構建，以滿足大型虛擬仿真實驗教學的需要。從目前的情況來看，虛擬仿真實驗教學的研究與改革仍處于起步階段，尚有大量工作需要開展。

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