淺談虛擬教學(xué)在食品分析課程教學(xué)改革中的意義

劉 志 柳 薇 李 哲 陳 飄 張梓洪

(湖南人文科技學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院 中國(guó) 婁底 417000)

1．引言

食品科學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的技能對(duì)確保食品質(zhì)量安全至關(guān)重要。當(dāng)前食品科學(xué)課程教學(xué)方式主要以口授為主，限制了食品科學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)操技能的提升。而虛擬教學(xué)方法利用虛擬仿真技術(shù)，可以將教學(xué)過(guò)程制以動(dòng)畫(huà)的形式展現(xiàn)，利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，將視頻、PPT與虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相結(jié)合，彌補(bǔ)口授教學(xué)無(wú)法實(shí)操的缺陷，提升專(zhuān)業(yè)技能培養(yǎng)水平。當(dāng)前虛擬教學(xué)實(shí)踐中，人本主義教育理論注重學(xué)生的個(gè)人情感需求，受到各國(guó)教育界的密切關(guān)注。但這種教學(xué)模式的教學(xué)理念對(duì)教師的信息技能素養(yǎng)有一定的要求，受到班級(jí)人員規(guī)模的限制，對(duì)于大規(guī)模教學(xué)存在一定局限性[1]。最近，新提出的OBE(Outcomes-based Education)教學(xué)理念，也稱(chēng)成果導(dǎo)向型理論，即以遵循“學(xué)生為中心、成果導(dǎo)型、持續(xù)跟進(jìn)”為原則的理論，這種構(gòu)建新型教學(xué)與考核方式的方法是理論教學(xué)中一次新的嘗試[2]。然而，這些教育理論都無(wú)法對(duì)食品分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供實(shí)質(zhì)性的幫助。虛擬教學(xué)結(jié)合人工智能、數(shù)字化程序、虛擬平臺(tái)實(shí)現(xiàn)教育的多項(xiàng)管理，利用虛擬仿真技術(shù)和虛擬軟件平臺(tái)打造安全高效的模擬教學(xué)環(huán)境，將能夠有效彌補(bǔ)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的不足。

2．食品分析教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

2.1 傳統(tǒng)“食品分析”理論教學(xué)與其他學(xué)科教學(xué)知識(shí)不同步?，F(xiàn)有的教育教學(xué)中，食品分析與食品化學(xué)等其他學(xué)科存在知識(shí)教學(xué)不同步的現(xiàn)象，學(xué)生對(duì)于化學(xué)基本原理及實(shí)驗(yàn)基本操作認(rèn)識(shí)不夠全面[3]，難以形成自己的知識(shí)體系。

2.2 教師“滿灌式”授課，學(xué)生易成“看客”，達(dá)不到預(yù)期教學(xué)效果。學(xué)生難以接受和理解食品分析等學(xué)科中深?yuàn)W的內(nèi)容，純文字教學(xué)很難增加理論教學(xué)的生動(dòng)性和趣味性,不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，容易導(dǎo)致教師在講臺(tái)上唱“獨(dú)角戲”，學(xué)生充當(dāng)“看客”的現(xiàn)象，教學(xué)效果達(dá)不到預(yù)期的目的[4]。

2.3 教材陳舊，教案老套，無(wú)法跟上時(shí)代發(fā)展潮流。部分學(xué)校使用的課程教材陳舊，教師沒(méi)有及時(shí)更新教案和知識(shí)點(diǎn)，使得教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式在教學(xué)過(guò)程中存在滯后性，學(xué)生很難跟上時(shí)代潮流學(xué)習(xí)先進(jìn)的市場(chǎng)文化與技術(shù)，不能滿足生產(chǎn)生活及時(shí)代發(fā)展的需要[5]。

2.4 “蜻蜓點(diǎn)水”式教學(xué)，限制學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能提升。有些班級(jí)人員眾多，課程有限，時(shí)間短任務(wù)重，加之每個(gè)人的學(xué)習(xí)水平參差不齊，教師難以了解到每位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，為了完成教學(xué)任務(wù)“蜻蜓點(diǎn)水”式地教學(xué)，學(xué)生很難深入理解，不利于學(xué)生個(gè)人能力的提升。

2.5 場(chǎng)地經(jīng)費(fèi)受限，課時(shí)不足，學(xué)生“渾水摸魚(yú)”。食品分析涉及到的實(shí)驗(yàn)課程繁多，需要接觸大量化學(xué)試劑和精密儀器，但由于場(chǎng)地、時(shí)間和經(jīng)費(fèi)受限，實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足，實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏，大部分實(shí)驗(yàn)課都是以小組的形式進(jìn)行。學(xué)生按部就班的按照老師提前制定好的實(shí)驗(yàn)步驟操作，導(dǎo)致一部分同學(xué)“渾水摸魚(yú)”學(xué)不到實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。

2.6 學(xué)生缺乏獨(dú)自思考能力，注重形式。很少有學(xué)生會(huì)主動(dòng)思考實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題以及實(shí)驗(yàn)失敗的原因。有些食品分析實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)，但考慮到時(shí)間原因，教師往往會(huì)提前完成部分實(shí)驗(yàn)，壓縮學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間，這樣的教學(xué)方式不利于鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力和獨(dú)立思考能力[6]。

3．虛擬教學(xué)模式在“食品分析”課程中的解決辦法

3.1 充分利用虛擬軟件，拓展課內(nèi)課外雙向?qū)W習(xí)模式。上課前，教師在軟件平臺(tái)發(fā)布上傳PPT課件、視頻、自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，以任務(wù)點(diǎn)積分的形式讓學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)資料，并完成課前練習(xí)題。上課時(shí)，教師在軟件發(fā)布課堂小測(cè)試檢驗(yàn)同學(xué)們的聽(tīng)課效果。同時(shí)，采用積分搶答的形式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂積極性，提高學(xué)生課堂參與度；根據(jù)視頻案例，形象客觀的引出學(xué)習(xí)內(nèi)容，并設(shè)置相應(yīng)題目，吸引學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；采取信息化技術(shù)，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴互動(dòng)，討論課程的重點(diǎn)難點(diǎn)，理論聯(lián)系實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，并做好總結(jié)。課后，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)定多套題目，隨機(jī)發(fā)放到學(xué)生的學(xué)習(xí)軟件上，避免互相抄襲的現(xiàn)象。推送食品分析有關(guān)的最新技術(shù)等文章，擴(kuò)寬學(xué)生視野，了解技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)陳舊、班級(jí)人員多教師難以管理、課程氣氛沉悶的不足。

3.2 打破時(shí)空局限，尊重個(gè)性發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。受到新冠疫情影響，教育部提出“停課不停學(xué)”的要求，虛擬教學(xué)發(fā)揮了主要作用。教師利用“學(xué)習(xí)通”“騰訊會(huì)議”“中國(guó)大學(xué)MOOC”等軟件線上教學(xué)，打破時(shí)間和空間的限制，學(xué)生在家學(xué)習(xí)，課程、作業(yè)、擴(kuò)展一樣不落。課程解析設(shè)計(jì)成圖文視頻結(jié)合模式，上課錄屏可重復(fù)觀看，讓學(xué)生更好的理解課程知識(shí)點(diǎn)，使之知其然，并知其所以然。對(duì)于不懂的知識(shí)點(diǎn)設(shè)置答疑區(qū)，無(wú)論是上課還是下課，在不擾亂課堂秩序的前提下，相互討論，及時(shí)解決。教師在上課過(guò)程中也能及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)理解情況，不留學(xué)習(xí)死角，提高學(xué)生的自主積極性和課堂效率。教師布置課時(shí)作業(yè)，學(xué)生按時(shí)完成，利用信息化技術(shù)查詢相關(guān)文獻(xiàn)資料，以小組為單位制作PPT，制作過(guò)程中遇到自己無(wú)法解決的問(wèn)題，利用“騰訊會(huì)議”等虛擬平臺(tái)與教師取得聯(lián)系，及時(shí)解決困惑。學(xué)生對(duì)小組制作的PPT進(jìn)行簡(jiǎn)短的PPT匯報(bào)，班級(jí)同學(xué)指出問(wèn)題及優(yōu)勢(shì)，教師做進(jìn)一步講評(píng)。虛擬教學(xué)有效實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的教師為主導(dǎo)，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)接受學(xué)習(xí)新知識(shí)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力[7,8]。

3.3 虛擬教學(xué)緊跟時(shí)代潮流，提高師資力量，為“食品分析”教學(xué)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?，F(xiàn)今，面對(duì)日新月異的發(fā)展，原始的教學(xué)方法已經(jīng)不適用于當(dāng)下的教學(xué)狀況。但有些教師依舊使用幾年之前的方法教育現(xiàn)在的學(xué)生，導(dǎo)致出現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)陳舊、學(xué)生積極性不高的現(xiàn)象，致使教學(xué)水平下降[9]。虛擬教學(xué)利用先進(jìn)科學(xué)文化技術(shù)，推陳出新，打破傳統(tǒng)教學(xué)理念,促使教師學(xué)習(xí)先進(jìn)信息化技術(shù)，制作PPT、錄制教學(xué)視頻、尋找最新的課程資料等，打造專(zhuān)業(yè)教師團(tuán)隊(duì)。教師的授課資源跟上時(shí)代發(fā)展，學(xué)生的思維方式才更可能被激發(fā)出來(lái)。結(jié)合實(shí)際生活例子教學(xué)，把深?yuàn)W的化學(xué)理論知識(shí)簡(jiǎn)單化，學(xué)生學(xué)起來(lái)更輕松，效率更高，效果更好。

3.4 虛擬教學(xué)平臺(tái)教育模式在當(dāng)今多元社會(huì)下的優(yōu)勢(shì)。食品分析是一門(mén)理論與實(shí)際操作結(jié)合的學(xué)科，研究各種食品的理論性質(zhì)及檢測(cè)方法，為食品品質(zhì)鑒定提供有力依據(jù)，食品分析由化學(xué)分析、儀器分析、微生物分析和酶分析組成，其中涉及多種分析實(shí)驗(yàn)[10]。食品分析常用的實(shí)驗(yàn)儀器，價(jià)格昂貴、維修成本高，受維護(hù)經(jīng)費(fèi)限制，學(xué)生很難實(shí)際操作到這些儀器設(shè)備，不利于培養(yǎng)學(xué)生的熟練掌握大型儀器的能力[11]。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)即為“網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)”。虛擬仿真技術(shù)是一種利用電子化技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)[12]，通常具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)網(wǎng)絡(luò)化。學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)登錄虛擬實(shí)驗(yàn)室，不再受到時(shí)間空間的限制，隨時(shí)隨地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)自主操作；(2)開(kāi)放性。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)面向所有人，只要對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)感興趣都可以參與實(shí)驗(yàn)。尊重個(gè)體差異，適合不同知識(shí)能力水平的人學(xué)習(xí)；(3)安全環(huán)保性。食品分析實(shí)驗(yàn)涉及到一些有毒有害的化學(xué)物質(zhì)，這些客觀因素會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)者造成一定影響，同時(shí)對(duì)人體也是一種傷害；如：乙醚、乙腈。用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生更好的熟悉和掌握藥品的使用方法和步驟，安全性高，節(jié)約成本，避免浪費(fèi)；(4)交互性。靈活多變，提高效率，實(shí)驗(yàn)室藥品有限，小組人員多，實(shí)驗(yàn)做錯(cuò)一步就得從頭開(kāi)始，虛擬實(shí)驗(yàn)室解決了這一問(wèn)題，每步完成可重復(fù)上一步，多學(xué)多思；360°全方位角度查看，軟件配備專(zhuān)業(yè)講解，了解儀器的機(jī)械構(gòu)造；(5)簡(jiǎn)便性。圖示動(dòng)畫(huà)結(jié)合使用制成示范視頻，講解實(shí)驗(yàn)步驟，簡(jiǎn)單明了[13,14]。(6)智能性。根據(jù)每個(gè)科目重難點(diǎn)，分配課堂作業(yè)和注意事項(xiàng)提醒，多次反復(fù)記憶，討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的實(shí)驗(yàn)誤差，弄清實(shí)驗(yàn)步驟和方法；7、高效性。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)高效利用時(shí)間，對(duì)于有些實(shí)驗(yàn)不必等待較長(zhǎng)時(shí)間，提高效率。

4．總結(jié)

研究表明，學(xué)生更喜歡靈活多遍的教學(xué)課堂。從當(dāng)今世界發(fā)展的角度來(lái)看，越來(lái)越多的國(guó)家重視培養(yǎng)多樣化人才。虛擬教學(xué)是當(dāng)今高校培養(yǎng)新型人才的主要教學(xué)方式，同時(shí)，也是未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)[15]，采用信息化技術(shù)，學(xué)生能在網(wǎng)絡(luò)上搜尋到所需的教育資源，打破思維局限性[16]。無(wú)論是理論還是實(shí)驗(yàn)，虛擬教學(xué)是一種符合當(dāng)下教育改革的優(yōu)質(zhì)教育方式。為提高教學(xué)質(zhì)量，我們必須完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，提高學(xué)習(xí)資源質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，只有不斷學(xué)習(xí)改進(jìn)才能更好的為當(dāng)代教育事業(yè)服務(wù)，為食品行業(yè)培育優(yōu)秀人才。