混合式教學模式在食品科學與工程專業中的應用實踐
——以“豆醬的生產與質量控制”虛擬仿真實驗教學項目為例

王長遠，曹榮安，季瑞雪，牛廣財，張麗媛，李志江

（黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶 163319）

0 引言

混合式教學（Blending Learning） 把傳統學習方式的優勢和數字化或網絡化學習（E-Learning） 的優勢相結合[1]，既發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性，只有將這二者結合起來，使二者優勢互補，才能獲得最佳的學習效果。混合式教學模式突破了傳統教學的時空限制，既可發揮教師組織、引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又能充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。學生可以根據自身實際和需要，隨時、隨地進行自由、自主地學習，改變了學生的認知方式，教師的教學模式、教學策略、角色也都發生改變。混合式教學是學習理念的一種提升，因而得到廣泛推行和應用[2]。以“豆醬的生產與質量控制”虛擬仿真實驗教學項目為例，闡述混合式教學模式在食品科學與工程專業中的應用。

1 課程介紹

“豆醬的生產與質量控制”是食品科學與工程專業中重要的實驗課程，實驗對基本知識要求較多，涉及“食品微生物”“食品化學”“食品分析化學”“食品機械與設備”“食品感官評定”等多門基礎課程的知識內容。通過實驗使學生掌握微生物制曲和發酵的基本原理，掌握豆醬制曲過程中的酶學變化原理、豆醬發酵過程中的質量控制和風味變化原理，以及豆醬生產過程中的設備及操作原理。

2 虛擬仿真實驗平臺建設

“豆醬的生產與質量控制”實驗仿真軟件是根據豆醬實際生產過程構建的。為使其達到工廠化實踐效果，需要設置逼真的場景及包含眾多單元設備的完整生產線，并具有呈現設備內部結構、調節參數、跟蹤操作、實時信息反饋等功能。由于涉及到的設備較多，場景較大，因此將其分為原料處理、制曲、發酵、包裝與檢驗等5 個獨立SWF 文件進行處理。平臺以豆醬生產的全過程場景為例，該文件主要包括3 個部分：虛擬設備、控制菜單、信息管理系統[3]。虛擬設備是實現整個軟件功能的基礎，豆醬生產涉及到的設備較多，如蒸煮鍋、制曲池、發酵池、包裝機及檢驗設備等。項目將所有的虛擬設備通過參數調節與傳遞相互關聯起來，構成一個整體，其中XML 文件作為跨平臺的后臺數據存儲工具，并綁定到menuBar 組件，構建級聯菜單，從而利用控制菜單實現了對整個模擬操作過程的控制。信息管理系統包含實際操作過程需要的相關計時管理、參數選擇、進程管理、外部SWF 調用等[4]。

“豆醬的生產與質量控制”虛擬仿真實驗平臺框架圖見圖1。

圖1 “豆醬的生產與質量控制”虛擬仿真實驗平臺框架圖

3 平臺特色

平臺利用3D 仿真虛擬技術，實現理論教學與實踐教學的高度融合，采用研究型開放式實驗方法，從豆醬生產和質量控制方面多維度提升學生綜合技能。

3.1 教學理念

“豆醬生產與質量控制”實驗仿真主要的教學理念是虛實結合、知行統一，特色是運用現代3D 工廠仿真信息化軟件，實現豆醬工廠生產場景的模擬，提高學生的認知、理論和實踐技能。

（1） 虛實結合。將豆醬生產的實驗與工廠生產仿真軟件學相結合，強化學生的真實性實踐效果的模擬，掌握豆醬生產工藝與質量控制技能。

（2） 知行統一。將豆醬生產原理、工藝與仿真操作相結合，實現理論知識與工廠化實踐結合，工藝參數、設備操作與仿真體系相結合，提高學生的實踐動手能力。

3.2 教學內容

采用信息化仿真實驗教學，實現豆醬生產與全程質量控制的全景教學，達到工廠化現場實習的效果。

（1） 豆醬生產工藝和參數的仿真學習。學生通過虛擬仿真體系，掌握豆醬生產的原理、工藝路線和工藝參數，提升理論和實踐技能。

（2） 豆醬生產設備的仿真學習。學生可以模擬工廠的豆醬生產，掌握原料預處理、制曲、發酵和包裝設備的使用，并與工藝和參數結合，提高動手能力的培養。

（3） 豆醬質量控制的仿真學習。掌握豆醬生產過程及成品質量控制參數及檢驗方法，培養HACCP和GMP 檢驗與管理能力。

3.3 教學方法

采用研究型開放式教學方法提高學生科研能力，開放式的實驗方法提升了學生獨立思考和解決問題的能力，達到良好的復合型和創新型人才培養目的。

3.4 開放運行

仿真教學軟件實行24 h 對校內外全天開放，隨時滿足學習需求。同時，仿真軟件服務器端在互聯網上進行登錄認證在校外開放使用，學生在公共機房或自己電腦上安裝客戶端，便可進行仿真練習，不受地域限制，并實時查看操作得分[5]。也可面向全國高校和社會免費開放并提供教學服務，1 年后至3 年內免費開放服務內容不少于50%，3 年后免費開放服務內容不少于30%。

3.5 評價體系

系統對學生進行3D 漫游學習過程進行智能判斷及評價，對工藝仿真操作自動評分。

4 實施效果

在“豆醬生產與質量控制”虛擬仿真實驗中，教師采用仿工廠化生產現場實踐教學，結合企業研發和教師科研進行研究型實驗教學，形成了以學生為主體的開放式實驗教學方法，并從多個角度獲得了較好的教學效果。通過科研方案的設計，學生獲得了豆醬生產研究的關鍵工藝技術參數，在實驗過程中體會到一般科研實施的具體過程，激發了學生主動學習的積極性。學生能獨立做實驗，能在一個發揮自身特長的教學環境成長，把課程基本理論與科研和生產實際緊密結合[6]。同時，通過教師的評價，學生會體驗到一份成功感，體會到做事時被教師認可后的榮譽感，而不是面對僵硬的實驗分數。通過實驗操作，培養和鍛煉學生發現問題的能力和獨立解決問題的能力，并能夠掌握食品檢驗分析設備和豆醬生產設施的操作技能，體驗到團隊協作能夠帶動發揮個體的潛質，促進了教、學與研的相互提高。食品科研的實施必須輔助于相應的設備來實現，利用現有豆醬生產線平臺和分析測試設備，學生真正動手調試和使用，是提高實驗技能和生產技能的重要前提。結合科研設備的使用，真正起到了以研促教的作用，學生能夠體會到設備使用的方法和技巧，收獲了團隊和教師的信任，在將來的工作中如果遇到同樣的設備，必然會得心應手。

5 結語

“豆醬的生產與質量控制”虛擬仿真實驗教學項目的實施收到了很好的效果，極大地提高了學生的學習積極性和主動性，增強了學習效果，同時也對混合式教學模式在食品科學與工程專業中應用提供了參考。相信隨著混合式教學模式在食品科學與工程專業中應用越發廣泛，對于提高學生培養質量會有更大的促進作用。