虛擬仿真技術(shù)在園藝產(chǎn)品貯藏加工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

王雷 張華 李燕 王會(huì) 郭尚敬 郭興峰 趙燕

摘 要：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是深化教育教學(xué)改革，推動(dòng)應(yīng)用型本科高校建設(shè)的一個(gè)重要突破口。該文通過(guò)對(duì)虛擬仿真技術(shù)在園藝產(chǎn)品貯藏加工實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究，探討了該技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的意義，提出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方案和教學(xué)系統(tǒng)，不僅豐富了園藝產(chǎn)品貯藏加工的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，而且培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，推動(dòng)了相關(guān)的教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：園藝產(chǎn)品貯藏加工實(shí)驗(yàn)；虛擬仿真技術(shù)；實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

中圖分類(lèi)號(hào) G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）03-04-0104-2

1 園藝產(chǎn)品貯藏加工學(xué)簡(jiǎn)介

《園藝產(chǎn)品貯藏加工學(xué)》是普通高校中農(nóng)學(xué)類(lèi)園藝專(zhuān)業(yè)和工科類(lèi)食品專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)主干課程，該課程分為園藝產(chǎn)品貯藏、加工兩大塊內(nèi)容，包括課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)2部分，是應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性學(xué)科。要求學(xué)生掌握貯藏加工的基本理論和基本實(shí)踐技能，貯藏、加工是聯(lián)系生產(chǎn)者和市場(chǎng)、農(nóng)業(yè)與工業(yè)、農(nóng)村和城市的樞紐，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈在這個(gè)過(guò)程中得以延長(zhǎng)、利潤(rùn)得以增長(zhǎng)，是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的中心環(huán)節(jié)[1]；改善園藝產(chǎn)品運(yùn)輸、貯藏、加工的條件，加強(qiáng)園藝產(chǎn)品綜合利用的開(kāi)發(fā)，供應(yīng)高質(zhì)量、高附加值的園藝產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)要求，提高競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)該課程對(duì)學(xué)生儲(chǔ)備生活技巧、培養(yǎng)健康生活情趣、提高藝術(shù)修養(yǎng)也具有普遍意義。

2 虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有交互性、真實(shí)性以及多感知性等特點(diǎn)，是以計(jì)算機(jī)軟件及硬件為基礎(chǔ)、以相關(guān)的技術(shù)手段為輔助，通過(guò)對(duì)已知或未知世界的仿真，使人獲得真實(shí)感受的一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)[2]。盡管虛擬仿真技術(shù)越來(lái)越受到教育界的青睞，但是虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)在園藝、食品領(lǐng)域的應(yīng)用還處于起步階段，如果能將虛擬仿真技術(shù)成功地運(yùn)用到園藝、食品領(lǐng)域勢(shì)必會(huì)具有廣闊的發(fā)展前景。

3 園藝產(chǎn)品貯藏加工學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建

園藝產(chǎn)品貯藏加工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建如圖1所示。圖1所示的是園藝產(chǎn)品貯藏加工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方案。在園藝產(chǎn)品貯藏加工學(xué)的教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中，結(jié)合虛擬仿真教學(xué)方法，提高學(xué)生對(duì)園藝產(chǎn)品貯藏或加工環(huán)節(jié)中涉及的各項(xiàng)指標(biāo)、參數(shù)以及操作過(guò)程中細(xì)節(jié)的理解。例如，在園藝產(chǎn)品的氣調(diào)貯藏過(guò)程中，不同園藝產(chǎn)品對(duì)不同氣體組成比例的反應(yīng)不同，通過(guò)設(shè)置不同的比例參數(shù)，在不同的園藝產(chǎn)品加工虛擬仿真腳本制作中，重點(diǎn)對(duì)強(qiáng)調(diào)不同氣體對(duì)園藝產(chǎn)品的響應(yīng)過(guò)程，虛擬仿真的優(yōu)勢(shì)還在于大型氣調(diào)貯藏庫(kù)在貯藏過(guò)程中可以盡量減少人員的流動(dòng)，減少貯藏庫(kù)溫度變化和氣體成分變化；在加工過(guò)程中，企業(yè)很少會(huì)安排學(xué)生在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)入企業(yè)參觀實(shí)習(xí)，這樣會(huì)增加加工產(chǎn)品的污染機(jī)會(huì)，妨礙企業(yè)的生產(chǎn)，通過(guò)虛擬仿真腳本的修改，可使學(xué)生近距離接觸實(shí)際生產(chǎn)。將實(shí)際應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行模擬，配合機(jī)理展示，學(xué)生便于理解、掌握[3]。

園藝產(chǎn)品貯藏加工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)如圖2所示，共有5個(gè)部分組成，分別為注冊(cè)界面、知識(shí)回顧、實(shí)驗(yàn)主體、實(shí)習(xí)報(bào)告和信息反饋。（1）注冊(cè)界面：學(xué)生設(shè)置相關(guān)信息，可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)；（2）知識(shí)回顧：通過(guò)教師以及系統(tǒng)自帶的理論知識(shí)，對(duì)上次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行回顧和本次實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)。（3）實(shí)驗(yàn)主體：不同節(jié)次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。（4）實(shí)習(xí)報(bào)告：學(xué)生通過(guò)系統(tǒng)中自動(dòng)生成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（5）信息反饋：通過(guò)本次虛擬仿真實(shí)習(xí)，同學(xué)提出自己在教學(xué)系統(tǒng)平臺(tái)的感受和心得，并提出學(xué)生的意見(jiàn)和需要修改的地方。

4 虛擬仿真技術(shù)在園藝產(chǎn)品貯藏加工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施建議

4.1 構(gòu)建好理論課程與仿真實(shí)踐有機(jī)配合的課程體系 傳統(tǒng)的本科教學(xué)有理論和實(shí)踐兩大體系，理論為主，實(shí)踐教學(xué)具有驗(yàn)證屬性，創(chuàng)新性和時(shí)效性不足，而《園藝產(chǎn)品貯藏加工學(xué)》是一門(mén)交叉學(xué)科，內(nèi)容龐雜、涉及的知識(shí)點(diǎn)多，應(yīng)用性強(qiáng)，在普通實(shí)驗(yàn)室條件下完成本門(mén)課程所要求的如采后分選處理、機(jī)械冷藏、真空冷凍干燥、果汁生產(chǎn)等工廠操作技術(shù)是不可能的；雖然有的實(shí)驗(yàn)室有生產(chǎn)線，但設(shè)備機(jī)械化程度低、機(jī)器陳舊，與現(xiàn)在果蔬加工企業(yè)之間的差距較大；由于園藝產(chǎn)品季節(jié)性和地域性的限制，也不可能系統(tǒng)全面的在工廠實(shí)訓(xùn)，因此單靠傳統(tǒng)的教學(xué)，不能達(dá)到理想的教學(xué)效果，借助現(xiàn)在科技的發(fā)展，探索一條好的教學(xué)途徑和方法，使學(xué)生不出校門(mén)可以學(xué)到適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的實(shí)踐技能，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，打破傳統(tǒng)教學(xué)在時(shí)間、空間的限制，提高教學(xué)效率。將虛擬仿真技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的虛擬仿真軟件介紹，使學(xué)生切身體會(huì)到在大型工廠中的操作流程，取得感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)相結(jié)合、相得益彰的效果[4]。

4.2 結(jié)合理論和教學(xué)實(shí)際，積極開(kāi)展校企合作 普通高校的園藝產(chǎn)品加工貯藏實(shí)驗(yàn)室側(cè)重于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)創(chuàng)新的要求不高，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只是簡(jiǎn)單的重復(fù)性操作，對(duì)能力的提高幫助不大，與現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品加工貯藏工業(yè)的發(fā)展嚴(yán)重脫節(jié)，通過(guò)建立校企合作的實(shí)訓(xùn)教學(xué)基地是增強(qiáng)園藝產(chǎn)品貯藏加工實(shí)踐教學(xué)的有效途徑。一是高校教師獲得實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，利用企業(yè)開(kāi)發(fā)的仿真軟件和配套的真實(shí)數(shù)據(jù)對(duì)工業(yè)化活動(dòng)進(jìn)行場(chǎng)景模擬，增強(qiáng)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)知，開(kāi)發(fā)與時(shí)俱進(jìn)的課程資源；二是可以按照企業(yè)的要求為其針對(duì)性的制定人才培養(yǎng)方案，最終培養(yǎng)出適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展所需的專(zhuān)業(yè)化貯藏加工人才[5]。

4.3 加強(qiáng)硬件與軟件平衡教學(xué) 在園藝產(chǎn)品貯藏加工學(xué)的實(shí)踐教學(xué)中，突出應(yīng)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(yīng)用。學(xué)生要想成長(zhǎng)為企業(yè)的中高層管理人員，需要在一線各崗位上經(jīng)過(guò)必要的鍛煉，掌握必備硬件方面的操作，通過(guò)使用軟件對(duì)不同工種和崗位的熟悉，有助于提高學(xué)生的業(yè)務(wù)水平，更快地培養(yǎng)出高水平的管理型人才。在虛擬仿真的軟件實(shí)訓(xùn)中，教師需從合作企業(yè)處獲得盡可能多的實(shí)際作業(yè)數(shù)據(jù)，達(dá)到真正的工廠化的水平。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為教學(xué)改革創(chuàng)造了非常好的條件。虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用到園藝、食品等專(zhuān)業(yè)的教學(xué)中意義重大，給教育的發(fā)展和教學(xué)改革提供了巨大的機(jī)遇和強(qiáng)大的動(dòng)力。虛擬仿真教學(xué)使學(xué)生在虛擬的環(huán)境中學(xué)習(xí)、實(shí)踐、鍛煉，激發(fā)了學(xué)生的興趣，提高了專(zhuān)業(yè)水平和學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，能夠與時(shí)俱進(jìn)的推動(dòng)相關(guān)的教學(xué)改革和人才培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)編：張宏民）