高校糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)關(guān)鍵問(wèn)題分析

摘要：隨著大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、源宇宙等相關(guān)概念的提出與技術(shù)實(shí)踐落地，高校糧油倉(cāng)儲(chǔ)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）教學(xué)已成為傳授糧油倉(cāng)儲(chǔ)知識(shí)與培養(yǎng)倉(cāng)儲(chǔ)技能的新型高效手段。文章針對(duì)影響糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題，包括教學(xué)對(duì)象、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式進(jìn)行分析，描述不同問(wèn)題之間的關(guān)聯(lián)，以推廣糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)在不同專業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用與創(chuàng)新，為國(guó)家實(shí)施人才興糧戰(zhàn)略、糧食產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)、糧食行業(yè)信息化發(fā)展等國(guó)策提供有力支撐。

關(guān)鍵詞：糧油倉(cāng)儲(chǔ)；虛擬現(xiàn)實(shí)；教學(xué)關(guān)鍵問(wèn)題

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230611

Analysis on the key issues of grain and oil warehousing VR teaching in colleges and universities

Xie Yujia

（ College of Information Engineering， Nanjing University of Finance & Economics， Nanjing， Jiangsu 210023 ）

Abstract： With the introduction of big data， digital twin， source universe and other related concepts and technical practice， the VR teaching of grain and oil warehousing in colleges and universities has become a new and efficient means to impart grain and oil warehousing knowledge and cultivate warehousing skills. This paper analyzed the key problems affecting the VR teaching process of grain and oil storage， including teaching objects， teaching objectives， teaching content and teaching mode， and described the relationship between different problems， so as to promote the in-depth application and innovation of grain and oil storage VR teaching in different professional fields. It will provides strong support for the implementation of national policies such as the strategy of invigorating grain by talents， the optimization and upgrading of the grain industry， and the information development of the grain industry.

Key words： grain and oil warehousing， Virtual Reality， key issues of teaching

隨著大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、源宇宙等相關(guān)概念的提出與技術(shù)實(shí)踐落地，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）教學(xué)手段已成為糧油倉(cāng)儲(chǔ)理論認(rèn)知的重要手段與糧油倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)踐教學(xué)的有效補(bǔ)充[1-2]。采用專業(yè)的一體機(jī)或基站定位頭盔等VR器材進(jìn)行糧油倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境模擬與交互教學(xué)，可使教學(xué)對(duì)象身臨其境地感知糧油倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境，認(rèn)知儲(chǔ)運(yùn)工作技術(shù)環(huán)節(jié)，同時(shí)可對(duì)傳統(tǒng)糧油倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)地教學(xué)中的諸多問(wèn)題進(jìn)行有效的回避或克服[3]。為有效提升糧油倉(cāng)儲(chǔ)的VR教學(xué)效果，需要基于糧油倉(cāng)儲(chǔ)專業(yè)教學(xué)需求[4]與VR教學(xué)特征，對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)的基本理論方法進(jìn)行深入研究。本文針對(duì)影響糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，包括教學(xué)對(duì)象、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式進(jìn)行分析，以推廣糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)在不同專業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用，為構(gòu)建豐富的糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)方法、改進(jìn)糧食倉(cāng)儲(chǔ)人才教育模式[5-6]提供借鑒。

1 關(guān)鍵問(wèn)題一：教學(xué)對(duì)象

糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)并不僅針對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)專業(yè)的學(xué)生，還包括糧油加工/食品工程專業(yè)，以及計(jì)算機(jī)/信息工程專業(yè)的學(xué)生，不同類型的教學(xué)對(duì)象有著不同基礎(chǔ)能力、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)對(duì)于這些能力與培養(yǎng)目標(biāo)的銜接需要依據(jù)教學(xué)對(duì)象的特性具體分析。通過(guò)對(duì)教學(xué)對(duì)象進(jìn)行專業(yè)劃分，從基礎(chǔ)知識(shí)體系、專業(yè)培養(yǎng)目的，以及糧食倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)在其培養(yǎng)計(jì)劃中的作用3個(gè)角度，對(duì)相關(guān)專業(yè)教學(xué)對(duì)象進(jìn)行分析。

1.1 糧油倉(cāng)儲(chǔ)專業(yè)學(xué)生

基礎(chǔ)知識(shí)體系：糧油倉(cāng)儲(chǔ)專業(yè)的學(xué)生具有較為完善的糧油作物知識(shí)、倉(cāng)儲(chǔ)知識(shí)，同時(shí)具有糧油倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地操作的基本能力。

專業(yè)培養(yǎng)目的：糧油儲(chǔ)藏專業(yè)需要培養(yǎng)能夠直接參與糧油倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)際工作，能夠在對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)流程有效認(rèn)知理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)問(wèn)題的分析處理。

糧食倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)作用：在完全面向糧油倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)此類教學(xué)對(duì)象進(jìn)行VR教學(xué)，使其有效認(rèn)識(shí)糧油倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境，認(rèn)知儲(chǔ)運(yùn)工作技術(shù)環(huán)節(jié)，掌握糧油倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操管理與遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。

1.2 糧油加工/食品工程等專業(yè)學(xué)生

基礎(chǔ)知識(shí)體系：糧油加工/食品工程等專業(yè)學(xué)生具有較為深厚的糧油生物理論知識(shí)，同時(shí)也具有糧油工業(yè)化加工處理相關(guān)實(shí)踐知識(shí)。

專業(yè)培養(yǎng)目的：糧油加工/食品工程等專業(yè)培養(yǎng)能夠參與糧油生產(chǎn)存儲(chǔ)加工等一系列系統(tǒng)工作中某具體環(huán)節(jié)的專業(yè)型人才。該環(huán)節(jié)不一定涉及糧油倉(cāng)儲(chǔ)，但與糧油倉(cāng)儲(chǔ)一般存在前后工序的對(duì)應(yīng)關(guān)系，糧油倉(cāng)儲(chǔ)的效果受該環(huán)節(jié)處理結(jié)果影響或間接作用于該環(huán)節(jié)。

糧食倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)作用：在面向培養(yǎng)糧油加工具體環(huán)節(jié)專業(yè)人員的基礎(chǔ)上，對(duì)此類教學(xué)對(duì)象進(jìn)行VR教學(xué)，使其有效認(rèn)識(shí)糧油倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境，認(rèn)知糧油倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中對(duì)糧油品質(zhì)產(chǎn)生影響的各類因素及相關(guān)作用機(jī)理，以有效從事相關(guān)工作，設(shè)計(jì)實(shí)施糧油生產(chǎn)、加工等環(huán)節(jié)工藝流程的具體方案。

1.3 計(jì)算機(jī)/信息工程等專業(yè)學(xué)生

基礎(chǔ)知識(shí)體系：計(jì)算機(jī)/信息工程等專業(yè)類學(xué)生具有較為深厚的信息技術(shù)理論知識(shí)，同時(shí)也具有計(jì)算機(jī)軟/硬件應(yīng)用開發(fā)技能。

專業(yè)培養(yǎng)目的：計(jì)算機(jī)/信息工程等專業(yè)培養(yǎng)能夠進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟硬件項(xiàng)目開發(fā)/研發(fā)能力的專業(yè)性人才。此類人才通常具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)程序編寫、算法設(shè)計(jì)等能力。這些能力可使此類人才在糧油倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域有效負(fù)責(zé)糧油類相關(guān)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)、維護(hù)升級(jí)等工作。

糧食倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)作用：由于計(jì)算機(jī)與糧油倉(cāng)儲(chǔ)專業(yè)之間存在一定的專業(yè)跨度，所以對(duì)計(jì)算機(jī)類教學(xué)對(duì)象糧食倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)，一方面可使此類教學(xué)對(duì)象通過(guò)VR教學(xué)認(rèn)知糧油倉(cāng)儲(chǔ)的運(yùn)作過(guò)程；另一方面可使其熟悉糧油倉(cāng)儲(chǔ)信息系統(tǒng)的操作方法，并在此基礎(chǔ)上發(fā)揮其計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的專業(yè)特長(zhǎng)，使其能夠分析糧油倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程的信息獲取、傳輸?shù)龋O(shè)計(jì)改進(jìn)糧油倉(cāng)儲(chǔ)信息系統(tǒng)架構(gòu)與算法。

2 關(guān)鍵問(wèn)題二：教學(xué)目標(biāo)

不同教學(xué)對(duì)象在進(jìn)行糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)的過(guò)程中，有著不同的教學(xué)目標(biāo)。具體的教學(xué)目標(biāo)內(nèi)容既有重疊又有差異。為方便進(jìn)一步的分析，對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)設(shè)定4個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)，基于不同專業(yè)教學(xué)對(duì)象基礎(chǔ)能力與培養(yǎng)目標(biāo)的差異，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行組合，描述不同專業(yè)教學(xué)對(duì)象的實(shí)際教學(xué)目標(biāo)。4個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)為：① 認(rèn)知糧油倉(cāng)儲(chǔ)與問(wèn)題處理過(guò)程；② 認(rèn)知糧油倉(cāng)儲(chǔ)信息系統(tǒng)工作流程；③ 獲得糧油倉(cāng)儲(chǔ)信息系統(tǒng)操作能力；④ 獲得糧油倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐能力。通過(guò)對(duì)不同專業(yè)教學(xué)對(duì)象對(duì)于上述4個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)的學(xué)習(xí)必要性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，不論何種專業(yè)，在進(jìn)行糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)的過(guò)程中，認(rèn)知糧油倉(cāng)儲(chǔ)與問(wèn)題處理過(guò)程都是其共有的基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)。對(duì)于其它的基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)，受限于教學(xué)對(duì)象專業(yè)背景的不同，達(dá)成該教學(xué)目標(biāo)的必要性存在差異。如認(rèn)知糧油倉(cāng)儲(chǔ)信息系統(tǒng)工作流程這一目標(biāo)，對(duì)于計(jì)算機(jī)信息專業(yè)學(xué)生就沒有必要達(dá)成；獲得糧油倉(cāng)儲(chǔ)信息系統(tǒng)操作能力，對(duì)于糧油加工專業(yè)學(xué)生就沒必要達(dá)成；而獲得糧油倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐能力，對(duì)于除糧油倉(cāng)儲(chǔ)專業(yè)以外的學(xué)生都沒必要達(dá)成。因此，面對(duì)不同專業(yè)教學(xué)對(duì)象時(shí)，可根據(jù)基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)的必要性設(shè)計(jì)不同的教學(xué)架構(gòu)，選用不同的教學(xué)方法，以在提升教學(xué)效率的同時(shí)有效支持專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3 關(guān)鍵問(wèn)題三：教學(xué)內(nèi)容

糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)的實(shí)際教學(xué)內(nèi)容分為以下三大類：糧油倉(cāng)庫(kù)環(huán)境認(rèn)知、糧油倉(cāng)庫(kù)日常工作認(rèn)知與實(shí)踐、糧油倉(cāng)庫(kù)突發(fā)事件處理方法與實(shí)踐。

糧油倉(cāng)庫(kù)環(huán)境認(rèn)知主要是通過(guò)對(duì)虛擬糧油倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行場(chǎng)景建模，基于建模結(jié)果讓教學(xué)對(duì)象使用VR儀器進(jìn)行虛擬糧油倉(cāng)庫(kù)觀覽與結(jié)構(gòu)認(rèn)知，了解不同類型倉(cāng)庫(kù)、不同品種糧油的儲(chǔ)存環(huán)境，以及糧油倉(cāng)庫(kù)各類儀器與控制系統(tǒng)的位置與作用等信息。此類教學(xué)內(nèi)容可使教學(xué)對(duì)象不需要到倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地觀摩，即可了解不同類型糧油倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)環(huán)境。

糧油倉(cāng)庫(kù)日常工作認(rèn)知與實(shí)踐，主要是通過(guò)設(shè)計(jì)特定類型的任務(wù)軟件，結(jié)合虛擬場(chǎng)景糧油倉(cāng)庫(kù)模型，設(shè)計(jì)一系列糧油倉(cāng)庫(kù)的日常工作學(xué)習(xí)與模擬操作交互任務(wù)。教學(xué)對(duì)象在使用這些任務(wù)軟件的過(guò)程中，一方面可以通過(guò)軟件中的指引系統(tǒng)，完成對(duì)糧油倉(cāng)庫(kù)日常監(jiān)控維護(hù)工作的認(rèn)知，并且由于整個(gè)教學(xué)過(guò)程在VR環(huán)境中進(jìn)行，虛擬糧油倉(cāng)庫(kù)的環(huán)境會(huì)使教學(xué)對(duì)象對(duì)整個(gè)工作過(guò)程有更為清晰的認(rèn)識(shí)與深刻的記憶；另一方面可以通過(guò)軟件中的實(shí)踐系統(tǒng)，在VR虛擬環(huán)境中進(jìn)行糧油倉(cāng)庫(kù)日常工作的模擬實(shí)操，不僅節(jié)省了教學(xué)資源消耗，提升了實(shí)操教學(xué)的安全性，還為教學(xué)對(duì)象進(jìn)入實(shí)際糧油倉(cāng)庫(kù)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，使其能夠更快適應(yīng)實(shí)際工作。

糧油倉(cāng)庫(kù)突發(fā)情況處理方法與實(shí)踐的教學(xué)內(nèi)容，與日常工作認(rèn)知實(shí)踐的教學(xué)內(nèi)容相似，主要是將任務(wù)軟件的教學(xué)與實(shí)操內(nèi)容由日常工作變換為突發(fā)事件。另一方面，由于突發(fā)事件本身的突然性與不可預(yù)測(cè)性，可以將任務(wù)軟件中的模擬操作部分添加限時(shí)、隨機(jī)情況等約束條件，提升交互操作的難度，鍛煉教學(xué)對(duì)象在面對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)突發(fā)狀況的判斷力與反應(yīng)力。

4 關(guān)鍵問(wèn)題四：教學(xué)模式

基于對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)的教學(xué)對(duì)象、教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容的分析，從教學(xué)方式組合的角度將糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)模式分為觀覽認(rèn)知式與互動(dòng)操作式兩種，并分析這兩種教學(xué)模式的教學(xué)特征與優(yōu)缺點(diǎn)，明晰各教學(xué)模式可能的教學(xué)效果，以適應(yīng)于不同的教學(xué)對(duì)象與教學(xué)目標(biāo)需求。

4.1 觀覽認(rèn)知式

教學(xué)方式組合：觀覽認(rèn)知式一般采用糧油倉(cāng)儲(chǔ)理論講解+VR觀覽的形式實(shí)現(xiàn)。這種模式偏重于理論教學(xué)，以線下教學(xué)形式為主，輔助添加VR內(nèi)容進(jìn)行糧油倉(cāng)儲(chǔ)教學(xué)。

教學(xué)特征分析：觀覽認(rèn)知式通常將較多的教學(xué)時(shí)間分配給理論講解，而花費(fèi)較少的時(shí)間使教學(xué)對(duì)象使用VR儀器進(jìn)行觀覽學(xué)習(xí)，而且在使用VR儀器的過(guò)程中僅根據(jù)已有的流程性內(nèi)容進(jìn)行觀覽，不進(jìn)行VR環(huán)境下的交互操作。一般只需要少量的VR硬件儀器，以及能進(jìn)行虛擬環(huán)境表達(dá)的VR軟件資源，不需要有交互功能的VR軟件資源與網(wǎng)絡(luò)資源。這種模式對(duì)于教師的教學(xué)能力要求也偏重于糧油倉(cāng)儲(chǔ)相關(guān)理論的講授能力，不對(duì)VR操作過(guò)程中的即時(shí)互動(dòng)、反饋能力提較高要求。

優(yōu)缺點(diǎn)分析：觀覽認(rèn)知式的優(yōu)點(diǎn)在于，由于有VR環(huán)境的輔助認(rèn)知，所培養(yǎng)的教學(xué)對(duì)象會(huì)對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)理論知識(shí)更為熟悉，教學(xué)效果較為穩(wěn)定，且對(duì)教師的要求不高。觀覽認(rèn)知式的缺點(diǎn)在于教授的知識(shí)內(nèi)容比較粗淺，且無(wú)法有效利用VR環(huán)境內(nèi)交互特性培養(yǎng)教學(xué)對(duì)象對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中實(shí)操知識(shí)的認(rèn)知。

4.2 互動(dòng)操作式

教學(xué)方式組合：互動(dòng)操作式一般采用糧油倉(cāng)儲(chǔ)理論講解+VR環(huán)境交互的形式實(shí)現(xiàn)。這種模式偏重于在VR環(huán)境中進(jìn)行糧油倉(cāng)儲(chǔ)學(xué)習(xí)任務(wù)的達(dá)成，以在VR環(huán)境中培訓(xùn)教學(xué)對(duì)象的實(shí)際操作能力。

教學(xué)特征分析：互動(dòng)操作式通常將較多的教學(xué)時(shí)間分配給VR環(huán)境下的交互學(xué)習(xí)，而花費(fèi)較少的時(shí)間使教學(xué)對(duì)象脫離VR儀器進(jìn)行理論學(xué)習(xí)。這種教學(xué)模式的有效實(shí)施，不僅需要使教學(xué)對(duì)象每人擁有一個(gè)VR儀器，還需要能夠有效進(jìn)行虛擬環(huán)境模擬與交互教學(xué)的VR軟件資源與魯棒的網(wǎng)絡(luò)資源。其不僅要求教師具有扎實(shí)的糧油倉(cāng)儲(chǔ)相關(guān)理論的教學(xué)能力，同時(shí)也要求教師具有VR操作過(guò)程中與教學(xué)對(duì)象即時(shí)互動(dòng)的能力，以及對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行即時(shí)反饋的能力。

優(yōu)缺點(diǎn)分析：互動(dòng)操作式的優(yōu)點(diǎn)在于，由于將VR環(huán)境作為主要的教學(xué)場(chǎng)所，有效利用VR環(huán)境的可交互特性，會(huì)使知識(shí)傳授與技能學(xué)習(xí)的效率提高。這種模式所培養(yǎng)的教學(xué)對(duì)象不僅會(huì)對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)理論知識(shí)較為熟悉，也會(huì)具備一定的糧油倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境實(shí)操能力。互動(dòng)操作式的缺點(diǎn)在于對(duì)教師的基本素養(yǎng)要求較高，對(duì)相關(guān)學(xué)習(xí)資源的軟硬件配置要求高，對(duì)教學(xué)單位經(jīng)濟(jì)壓力較大；另一方面，由于該模式教學(xué)速度快，教授內(nèi)容較多，其教學(xué)效果與學(xué)生自身學(xué)習(xí)的積極性相關(guān)度較大，教學(xué)效果不太穩(wěn)定。

5 結(jié) 論

人才資源是糧食行業(yè)發(fā)展的第一資源。隨著大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生、源宇宙等相關(guān)概念的提出與技術(shù)實(shí)踐落地，如何有效使用VR教學(xué)模式對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)進(jìn)行教學(xué)改革，在提升教學(xué)效率的同時(shí)面向不同專業(yè)的培養(yǎng)需求制定人才培養(yǎng)計(jì)劃，將是未來(lái)高校糧油倉(cāng)儲(chǔ)教學(xué)所面臨的一個(gè)無(wú)法忽視的問(wèn)題。對(duì)糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)過(guò)程中關(guān)鍵問(wèn)題的分析，有效助力推廣糧油倉(cāng)儲(chǔ)VR教學(xué)在不同專業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用與創(chuàng)新，切實(shí)為國(guó)家實(shí)施人才興糧戰(zhàn)略、糧食產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)、糧食行業(yè)信息化發(fā)展等國(guó)策提供有力支撐。

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