虛擬仿真技術在園藝產品貯藏加工實驗教學中的應用研究

王雷 張華 李燕 王會 郭尚敬 郭興峰 趙燕

摘 要：虛擬仿真實驗教學是深化教育教學改革，推動應用型本科高校建設的一個重要突破口。該文通過對虛擬仿真技術在園藝產品貯藏加工實驗中的應用研究，探討了該技術在實驗教學中的意義，提出了實驗教學平臺建設方案和教學系統，不僅豐富了園藝產品貯藏加工的實驗教學內容，而且培養了學生的創新能力，推動了相關的教學改革。

關鍵詞：園藝產品貯藏加工實驗；虛擬仿真技術；實驗模式

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）03-04-0104-2

1 園藝產品貯藏加工學簡介

《園藝產品貯藏加工學》是普通高校中農學類園藝專業和工科類食品專業的專業主干課程，該課程分為園藝產品貯藏、加工兩大塊內容，包括課堂教學和實驗教學2部分，是應用性和實踐性很強的綜合性學科。要求學生掌握貯藏加工的基本理論和基本實踐技能，貯藏、加工是聯系生產者和市場、農業與工業、農村和城市的樞紐，農業生產鏈在這個過程中得以延長、利潤得以增長，是農業產業化的中心環節[1]；改善園藝產品運輸、貯藏、加工的條件，加強園藝產品綜合利用的開發，供應高質量、高附加值的園藝產品，滿足市場要求，提高競爭力，同時該課程對學生儲備生活技巧、培養健康生活情趣、提高藝術修養也具有普遍意義。

2 虛擬仿真技術

虛擬仿真是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統，具有交互性、真實性以及多感知性等特點，是以計算機軟件及硬件為基礎、以相關的技術手段為輔助，通過對已知或未知世界的仿真，使人獲得真實感受的一種先進的計算機應用技術[2]。盡管虛擬仿真技術越來越受到教育界的青睞，但是虛擬仿真教學平臺在園藝、食品領域的應用還處于起步階段，如果能將虛擬仿真技術成功地運用到園藝、食品領域勢必會具有廣闊的發展前景。

3 園藝產品貯藏加工學虛擬仿真實驗教學模式的構建

園藝產品貯藏加工虛擬仿真實驗教學模式的構建如圖1所示。圖1所示的是園藝產品貯藏加工虛擬仿真實驗教學平臺建設方案。在園藝產品貯藏加工學的教學和實踐環節中，結合虛擬仿真教學方法，提高學生對園藝產品貯藏或加工環節中涉及的各項指標、參數以及操作過程中細節的理解。例如，在園藝產品的氣調貯藏過程中，不同園藝產品對不同氣體組成比例的反應不同，通過設置不同的比例參數，在不同的園藝產品加工虛擬仿真腳本制作中，重點對強調不同氣體對園藝產品的響應過程，虛擬仿真的優勢還在于大型氣調貯藏庫在貯藏過程中可以盡量減少人員的流動，減少貯藏庫溫度變化和氣體成分變化；在加工過程中，企業很少會安排學生在實際生產中進入企業參觀實習，這樣會增加加工產品的污染機會，妨礙企業的生產，通過虛擬仿真腳本的修改，可使學生近距離接觸實際生產。將實際應用過程進行模擬，配合機理展示，學生便于理解、掌握[3]。

園藝產品貯藏加工虛擬仿真實驗教學系統如圖2所示，共有5個部分組成，分別為注冊界面、知識回顧、實驗主體、實習報告和信息反饋。（1）注冊界面：學生設置相關信息，可進入實驗教學系統；（2）知識回顧：通過教師以及系統自帶的理論知識，對上次實驗內容進行回顧和本次實驗的預習。（3）實驗主體：不同節次實驗的內容。（4）實習報告：學生通過系統中自動生成的實驗報告。（5）信息反饋：通過本次虛擬仿真實習，同學提出自己在教學系統平臺的感受和心得，并提出學生的意見和需要修改的地方。

4 虛擬仿真技術在園藝產品貯藏加工實驗教學中的實施建議

4.1 構建好理論課程與仿真實踐有機配合的課程體系 傳統的本科教學有理論和實踐兩大體系，理論為主，實踐教學具有驗證屬性，創新性和時效性不足，而《園藝產品貯藏加工學》是一門交叉學科，內容龐雜、涉及的知識點多，應用性強，在普通實驗室條件下完成本門課程所要求的如采后分選處理、機械冷藏、真空冷凍干燥、果汁生產等工廠操作技術是不可能的；雖然有的實驗室有生產線，但設備機械化程度低、機器陳舊，與現在果蔬加工企業之間的差距較大；由于園藝產品季節性和地域性的限制，也不可能系統全面的在工廠實訓，因此單靠傳統的教學，不能達到理想的教學效果，借助現在科技的發展，探索一條好的教學途徑和方法，使學生不出校門可以學到適應現代生產的實踐技能，提高課堂教學質量，打破傳統教學在時間、空間的限制，提高教學效率。將虛擬仿真技術引入到實驗教學中，對學生進行簡單的虛擬仿真軟件介紹，使學生切身體會到在大型工廠中的操作流程，取得感性認識和理性認識相結合、相得益彰的效果[4]。

4.2 結合理論和教學實際，積極開展校企合作 普通高校的園藝產品加工貯藏實驗室側重于驗證性實驗，對創新的要求不高，學生在實驗過程中只是簡單的重復性操作，對能力的提高幫助不大，與現代農產品加工貯藏工業的發展嚴重脫節，通過建立校企合作的實訓教學基地是增強園藝產品貯藏加工實踐教學的有效途徑。一是高校教師獲得實踐經驗，利用企業開發的仿真軟件和配套的真實數據對工業化活動進行場景模擬，增強對企業生產活動的現場認知，開發與時俱進的課程資源；二是可以按照企業的要求為其針對性的制定人才培養方案，最終培養出適應現代社會發展所需的專業化貯藏加工人才[5]。

4.3 加強硬件與軟件平衡教學 在園藝產品貯藏加工學的實踐教學中，突出應用型本科高校的自身屬性，既需要硬件的操作，也需要軟件方面的應用。學生要想成長為企業的中高層管理人員，需要在一線各崗位上經過必要的鍛煉，掌握必備硬件方面的操作，通過使用軟件對不同工種和崗位的熟悉，有助于提高學生的業務水平，更快地培養出高水平的管理型人才。在虛擬仿真的軟件實訓中，教師需從合作企業處獲得盡可能多的實際作業數據，達到真正的工廠化的水平。

5 結語

現代科學技術的發展，為教學改革創造了非常好的條件。虛擬仿真技術運用到園藝、食品等專業的教學中意義重大，給教育的發展和教學改革提供了巨大的機遇和強大的動力。虛擬仿真教學使學生在虛擬的環境中學習、實踐、鍛煉，激發了學生的興趣，提高了專業水平和學習效率，培養了學生的創新能力，能夠與時俱進的推動相關的教學改革和人才培養。

參考文獻

[1]李坤，朱傳合.園藝產品貯藏加工生產實習教學改革的探索[J].科教文匯，2016，6（353）：51-53.

[2]郭靜，劉曉燕，朱學江，等.虛擬仿真教學平臺在基礎醫學教學中的應用[J].南京醫科大學學報，2014，6（65）：498-500.

[3]劉海杰，樊秦，殷麗君，等.食品物性中的實驗實踐教學、虛擬仿真教學方法探索[J].高教學刊，2016，17：81-82.

[4]李君蘭，張有錄.《園藝產品貯藏加工學》教學設計實驗研究[J]. 河西學院學報，2004，5（20）：90-95.

[5]翟寧.論高職院校營銷專業虛擬仿真實驗教學建設[J].中外企業家，2014，23：169.

（責編：張宏民）