基于云平臺的虛擬實驗在中職食品檢驗實驗教學中的應用

魏 冬

（桐鄉市綜合中等專業學校，浙江 桐鄉 314500）

隨著課程改革不斷深入，中職教育逐漸重視學生操作能力培養，但實驗教學模式化、實驗失敗率高的現象仍普遍存在。本文探索性地將虛擬技術應用于中職食品檢驗實驗教學，通過構建虛擬實驗平臺，引導學生進行仿真實驗操作，獲得相似的實驗結果，以確保實驗周期長、所用設備復雜的實驗順利開展。

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、虛擬現實（VR）等技術通過計算機營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統實驗操作環節的軟硬件環境，實驗者可以像在真實的環境中一樣完成各種實驗項目，實驗效果甚至優于真實實驗。

1.2 虛擬實驗的優勢

我們所說的虛擬實驗實際上是指利用計算機技術模擬真實教學環境，為學生提供一個虛擬實驗室。學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象。虛擬實驗室還可以展示與實驗相關的各種資料（學生不必花時間查閱書本便可獲取相關知識），人機交互性強，操作方便，且能及時糾正實驗操作者的錯誤。

虛擬實驗的最大優點是節約實驗資源，不受空間和時間限制，無需教師時時指導，充分發揮學生主觀能動性，培養學生創新能力及學習興趣，拓寬學生知識面，促使理論與實踐相結合。

2 中職食品檢驗實驗教學現狀

2.1 實驗條件

許多中職學校由于經費有限，并未購買大型實驗設備，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。中職學校不斷擴招，學生數量逐年增加，但是實驗室面積卻沒有增加，導致學生只能以小組為單位做實驗，影響了動手能力培養。

2.2 教學時間

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

2.3 教學模式

傳統實驗教學通常采用講授模式，教師滿堂灌，學生被動接受。有的實驗需要學生動手操作，教師便全程跟進、手把手指導，唯恐學生出問題，得不到正確的實驗結果。長此以往，學生便會產生依賴性，不利于創新能力培養，也達不到預期教學效果。

因此，傳統實驗教學模式和教學方法急需改革。將虛擬技術應用于中職食品檢驗實驗教學，打破了時空限制，能夠彌補傳統教學的不足，培養學生創新意識和動手能力。

3 虛擬實驗的應用

3.1 虛擬實驗教學模式構建

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

3.2 教學實施

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

圖1 基于云平臺的食品檢驗虛擬實驗教學模式

3.2.2 情景設置 使用虛擬現實技術搭建模擬實驗臺，學生在實驗前領取任務進行分析，尋找切入點。例如，奶粉的蛋白質檢測這一實驗，利用虛擬實驗系統播放微視頻：某地區多名嬰兒相繼出現頭部浮腫變大情況，食品藥品監督局馬上派人展開調查，發現他們都食用了A品牌奶粉，現在需要檢測該品牌奶粉的蛋白質含量。學生領取任務后，先確定蛋白質測定方法再展開實驗，最后將實驗結果上交“食品藥品監督局領導”，學生置身于真實崗位情景，增強了職業責任感。

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、觀察并分析實驗現象、處理數據，最后檢驗自己的假設和實驗方案，一方面提高了學生反應能力，另一方面由于自己的想法被重新組合，也會充分激發學習潛力。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步驟

3.2.4 反饋評價 建立完善的評價體系，鼓勵學生自評，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。教師對學生實驗過程進行實時監控，并進行總結。

4 結語

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

通過用戶界面、情景設置、過程模擬、反饋評價4個環節，將傳統教學任務與虛擬實驗教學相融合，加深了學生對實驗內容的感性認識，培養了學生自學能力和解決問題能力，提高了食品檢驗實驗教學質量，值得推廣。