虛擬仿真技術(shù)在高職烹飪專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究

龍 芳

(長沙商貿(mào)旅游職業(yè)技術(shù)學(xué)院湘菜學(xué)院，湖南長沙，410116)

一、高職實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)現(xiàn)狀與問題

高職教育理念的內(nèi)涵在于實(shí)踐，即現(xiàn)代職業(yè)教育的實(shí)訓(xùn)教學(xué)。高職教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)以培養(yǎng)高技能應(yīng)用型復(fù)合人才為主要目標(biāo)，高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)是高職教育的特色，是提高學(xué)生實(shí)際操作能力的重要環(huán)節(jié)。近年來，實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式已經(jīng)深入職業(yè)教育。我國高職教育實(shí)訓(xùn)教學(xué)先后經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程，其以“產(chǎn)教融合、校企合作、工學(xué)交替”為基礎(chǔ)構(gòu)建人才培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才為主要目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能。為更好地落實(shí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，各高校紛紛建立校內(nèi)、校外的實(shí)訓(xùn)基地。

實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中能夠發(fā)揮較大的作用，但很多教師仍沿襲傳統(tǒng)的教學(xué)模式，習(xí)慣于在講授知識后，讓學(xué)生現(xiàn)場觀摩，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。這種教學(xué)方式枯燥乏味，無法讓學(xué)生快速掌握實(shí)操技能，導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)只能停留在理論知識的層面，學(xué)生無法親身體會實(shí)踐，也就難以融會貫通地理解知識，更加無法加以使用，達(dá)到舉一反三的效果。事實(shí)上，大多數(shù)高職院校開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)都采用實(shí)物教學(xué)的形式。這種形式雖然能讓學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容有比較深的感性認(rèn)識，但不能滿足知識更新迭代的要求，具體體現(xiàn)為以下三點(diǎn)。第一，教學(xué)成本高，儀器設(shè)備昂貴。隨著教育成本不斷增加，各高職院校對實(shí)驗(yàn)室的投入力度很難維持。第二，教學(xué)形式單一，知識落后。受限于實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)成本和教學(xué)內(nèi)容更新的知識成本，高職院校的實(shí)訓(xùn)教學(xué)一直難以與實(shí)際生產(chǎn)接軌。第三，學(xué)習(xí)情境難再現(xiàn)。例如，食品理化檢測過程中，某些化學(xué)變化現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝，知識情境難以重現(xiàn)；體育專業(yè)需要反復(fù)模擬分析著名運(yùn)動員在某些比賽中的特定動作來達(dá)到學(xué)習(xí)和分析的目的，但傳統(tǒng)教學(xué)手段難以滿足這一要求。

二、虛擬仿真應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)的必要性

虛擬仿真(Virtual Reality，以下簡稱VR)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬產(chǎn)生三維虛擬交互環(huán)境，達(dá)到情境再現(xiàn)效果的技術(shù)。[1]VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)是目前高職教育教學(xué)模式改革的主要內(nèi)容，也是實(shí)施信息化教學(xué)的重要手段。我國先后出臺了《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》《教育信息化2.0行動計(jì)劃》等政策推動高職院校VR實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，為促進(jìn)職業(yè)教育改革提供了有力支撐。現(xiàn)代職業(yè)教育正大力實(shí)施針對教師、教材和教法的“三教”改革。傳統(tǒng)教學(xué)過程以教師為中心，學(xué)生被動接受知識，教師是課堂中心，教師決定學(xué)生學(xué)什么、如何學(xué)。而實(shí)施“三教”改革后的現(xiàn)代課堂則提倡以學(xué)生為中心的主動學(xué)習(xí)方式，通過體驗(yàn)情境，在操作中進(jìn)行學(xué)習(xí)。VR技術(shù)應(yīng)用到烹飪專業(yè)課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，就是將VR技術(shù)引入課堂教學(xué)或?qū)W生課外實(shí)踐中，切實(shí)提高教育教學(xué)質(zhì)量，推進(jìn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展。[2-3]這一形式的優(yōu)勢有以下四點(diǎn)。

(一)豐富課程教學(xué)手段，做到因材施教

VR體驗(yàn)式教學(xué)方法中的虛擬環(huán)境是三維立體式的場景，通過專業(yè)的眼鏡或頭盔等設(shè)備使學(xué)生沉浸其中，與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。[4]例如，利用VR技術(shù)，可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室，如化學(xué)、工程、地理、物理、生物實(shí)驗(yàn)室等，其擁有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室難以比擬的優(yōu)勢，能夠達(dá)到“進(jìn)得去、看得見、動得了、易再現(xiàn)、更安全”的要求，秉承“虛實(shí)結(jié)合、以虛促實(shí)”的原則，呈現(xiàn)“職業(yè)性+場景性”的情境，讓學(xué)生能更好地理解和掌握抽象知識。利用VR公共實(shí)訓(xùn)、VR+信息化教學(xué)、VR產(chǎn)品協(xié)同創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、VR專業(yè)技術(shù)技能培訓(xùn)，能夠?qū)⑻摂M的操作結(jié)果展示出來，讓學(xué)生身臨其境地在實(shí)踐課堂中更直觀、生動地學(xué)習(xí)，提高教學(xué)成效。

(二)改變教學(xué)環(huán)境，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程的不足

一方面，VR課堂能夠有效規(guī)避真實(shí)實(shí)驗(yàn)和操作中的各種危險(xiǎn)。例如，烹飪化學(xué)實(shí)訓(xùn)課可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行各種虛擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中放心地進(jìn)行在現(xiàn)實(shí)中存在一定風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，達(dá)到“進(jìn)得去、看得見”的效果。另一方面，VR課堂可以降低實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的成本，節(jié)省教育成本。受設(shè)備、場地、經(jīng)費(fèi)等硬件的限制，如廚房設(shè)施設(shè)備、食品安全檢測設(shè)備大多比較昂貴，高職院校實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)成本很高，許多實(shí)踐教學(xué)無法進(jìn)行。利用VR系統(tǒng)，學(xué)生佩戴VR眼鏡就可以進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的體現(xiàn)，在保證教學(xué)效果的前提下極大地節(jié)省教學(xué)成本。

(三)突破時(shí)間和空間的限制，提高教學(xué)效果

利用VR技術(shù)，一方面可以突破傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室中空間、時(shí)間的限制，實(shí)現(xiàn)宏觀與微觀的視覺感受。例如，學(xué)生在分析食品風(fēng)味時(shí)，需要對風(fēng)味的呈味機(jī)理、味感物質(zhì)成分進(jìn)行研究。運(yùn)用VR技術(shù)，學(xué)生就可以進(jìn)入這些物體的內(nèi)部進(jìn)行觀察。一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，學(xué)生通過VR技術(shù)就可以在很短的時(shí)間內(nèi)完整地進(jìn)行觀察。另一方面，VR技術(shù)具有可重復(fù)性。利用VR技術(shù)，教師可以反復(fù)模擬特定事件，詳細(xì)分析結(jié)果或供學(xué)生模仿，再通過技術(shù)手段記錄學(xué)生模仿的效果，達(dá)到傳統(tǒng)教學(xué)手段難以達(dá)到的教學(xué)效果。

(四)建立新型師生關(guān)系，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

VR課堂能充分調(diào)動學(xué)生的積極性。學(xué)生對過于復(fù)雜的新知識，只憑文字和圖片記憶記憶，沒有任何實(shí)操，是很難達(dá)到教學(xué)效果的。例如，烹飪化學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)中需要用到的大型精密檢測儀器，如電子舌和電子鼻模擬人的味覺和嗅覺系統(tǒng)等，都只有經(jīng)過反復(fù)實(shí)操才能掌握，而實(shí)際情況是工廠和企業(yè)都不可能讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)操，學(xué)生很難掌握復(fù)雜的知識。但是，利用VR輔助記憶，學(xué)生就能很快在親身體驗(yàn)下掌握這些知識。教師只需要制作一個VR內(nèi)容，將抽象的事物融入大型的場景，并進(jìn)行知識的關(guān)聯(lián)，就能幫助學(xué)生結(jié)合真實(shí)情境理解抽象知識，加深學(xué)生對知識的印象。

三、虛擬仿真應(yīng)用于高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)的實(shí)例

基于烹飪專業(yè)的VR實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，其核心課程包括烹飪化學(xué)、現(xiàn)代廚政管理、中式烹調(diào)工藝、中式面點(diǎn)工藝、冷菜制作工藝、宴會設(shè)計(jì)與實(shí)踐、湘菜制作工藝等。[4-6]這些核心課程均需要學(xué)生反復(fù)訓(xùn)練，熟練掌握技巧。但是，作為八大菜系之一的湘菜，在熱烹、冷制、甜調(diào)三大類烹調(diào)技法中，每類包含的小技術(shù)少則幾種、多則幾十種，導(dǎo)致湘菜教學(xué)十分復(fù)雜和困難，學(xué)生在傳統(tǒng)的實(shí)物教學(xué)中無法反復(fù)嘗試并熟練掌握上百種菜品的制作技巧與工藝。為此，長沙商貿(mào)旅游職業(yè)技術(shù)學(xué)院湘菜學(xué)院(以下簡稱我院)基于VR技術(shù)創(chuàng)設(shè)真實(shí)學(xué)習(xí)情境，同時(shí)結(jié)合高職專業(yè)教育特色，以烹飪專業(yè)湘菜制作工藝及現(xiàn)代廚政管理兩門核心課程建設(shè)為基礎(chǔ)，對接行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和崗位核心能力培養(yǎng)的要求，創(chuàng)新教學(xué)模式，通過標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、規(guī)范化的湘菜制作工藝VR教學(xué)與學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在寢室、教室、圖書館、家中均可完成湘菜制作工藝的學(xué)習(xí)。

與此同時(shí)，我院在培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)能力的同時(shí)，也非常注重對學(xué)生安全生產(chǎn)的操作訓(xùn)練。例如，在現(xiàn)代廚政管理課上，廚師在實(shí)際生產(chǎn)中可能會面臨突發(fā)停電、天然氣泄漏和起火等突發(fā)情況。在以實(shí)物教學(xué)為基礎(chǔ)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，教師無法模擬這些危險(xiǎn)的突發(fā)應(yīng)急情況。通過VR教學(xué)，VR軟件會隨機(jī)出現(xiàn)各種突發(fā)應(yīng)急情況讓學(xué)生反復(fù)進(jìn)行訓(xùn)練，以此打破傳統(tǒng)課堂授課模式的局限，培養(yǎng)學(xué)生的安全操作思維。

四、虛擬仿真的實(shí)踐教學(xué)平臺建設(shè)措施

我院VR實(shí)訓(xùn)基地按照“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、揚(yáng)個性、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)要求，以專業(yè)培養(yǎng)方案、實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱為準(zhǔn)繩，以信息技術(shù)與現(xiàn)代教育技術(shù)為載體，以數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)要素資源與共享平臺建設(shè)為抓手，以優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開放與共享為目標(biāo)，以“積為教用、虛為實(shí)用、虛實(shí)互補(bǔ)、提升實(shí)效”的理念，提出了職業(yè)院校烹飪專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)的“點(diǎn)面結(jié)合，一心三庫”的構(gòu)建思路，形成了“以學(xué)生為本，以能力培養(yǎng)為核心，充分發(fā)揮數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的共享優(yōu)勢，通過實(shí)施虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和形成性實(shí)驗(yàn)考核體系，系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)思維和創(chuàng)新能力”的VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，如圖1所示。

圖1 烹飪專業(yè)課VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺框架

(一)完善國家VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的頂層設(shè)計(jì)

在教育部引領(lǐng)和“VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新聯(lián)盟”推動下，我院正努力建立和完善VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，進(jìn)行全面布局和引導(dǎo)，保證VR實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的必要性和必須性。具體來說，我院引入“互聯(lián)網(wǎng)+”和“5G”新技術(shù)，建成以VR開發(fā)平臺和數(shù)字專業(yè)場景開發(fā)平臺為主要內(nèi)容的VR基地，使教育教學(xué)場景向可視化、立體化、可交互和可定制方向發(fā)展，使其成為機(jī)制靈活、運(yùn)轉(zhuǎn)高效的實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺。此外，我院還制訂VR實(shí)驗(yàn)室的評估體系和激勵措施，提高虛擬資源建設(shè)的水平和質(zhì)量，便于資源建設(shè)的可持續(xù)性改進(jìn)。

(二)搭建“線上+線下”一體化教學(xué)管理云平臺

我院通過對實(shí)訓(xùn)理論教學(xué)管理、VR管理、線下實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理和在線實(shí)訓(xùn)教學(xué)評價(jià)體系的建設(shè)，搭建“線上+線下”一體化教學(xué)管理平臺。構(gòu)建云服務(wù)管理平臺，對VR實(shí)訓(xùn)基地中的人(師生、企業(yè)員工等)、資源(設(shè)備、軟件等)、功能、數(shù)據(jù)、場景等進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)基地資源使用率最大化；通過職業(yè)性與場景性結(jié)合貫穿理論教學(xué)、虛擬實(shí)訓(xùn)、實(shí)物實(shí)訓(xùn)全過程，打破教學(xué)實(shí)訓(xùn)過程中“信息孤島”的弊端，采用教學(xué)互動的“雙向教學(xué)”模式，滿足教學(xué)資源管理、學(xué)習(xí)情況考評、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，并開放共享和持續(xù)應(yīng)用與更新的需要，以湖南省餐飲管理專業(yè)教學(xué)資源庫為基礎(chǔ)構(gòu)建“資源庫里學(xué)理論、VR實(shí)訓(xùn)練方法、線下實(shí)操練技能”的教學(xué)模式。

(三)形成“點(diǎn)面結(jié)合，一心三庫”VR實(shí)訓(xùn)體系

根據(jù)烹飪專業(yè)工作典型任務(wù)，我院開展了烹調(diào)工藝、廚房生產(chǎn)管理、食品雕刻與盤飾等課程的單元式實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以生產(chǎn)原型構(gòu)建 3D 現(xiàn)場和企業(yè)生產(chǎn)線為基礎(chǔ)，以企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)項(xiàng)目為原型，形成了“點(diǎn)面結(jié)合，一心三庫”貫通的VR實(shí)訓(xùn)體系，支撐“三教”改革，培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)技能人才，服務(wù)社會體系。此外，我院VR實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)的教學(xué)資源內(nèi)容還緊密結(jié)合烹飪行業(yè)的新工藝、新標(biāo)準(zhǔn)、新要求等最新動態(tài)，解決烹飪專業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)中的難重點(diǎn)問題，保證VR資源建設(shè)的可持續(xù)性。

(四)打造技藝精湛的VR+特色專業(yè)課程師資隊(duì)伍

我院基于產(chǎn)業(yè)學(xué)院和產(chǎn)教協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟加大校企合作力度，提倡企業(yè)精英進(jìn)課堂，執(zhí)行企業(yè)導(dǎo)師制，鼓勵和邀請行業(yè)高職稱技能人才加入和補(bǔ)充實(shí)訓(xùn)教師隊(duì)伍。同時(shí)，根據(jù)VR技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合對空間思維、模型構(gòu)建、邏輯判斷、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面能力的需要，從多個方面加強(qiáng)VR實(shí)訓(xùn)師資隊(duì)伍建設(shè)。

五、結(jié)語

高職院校實(shí)訓(xùn)室是訓(xùn)練學(xué)生專業(yè)技能，培養(yǎng)高素質(zhì)技能型應(yīng)用人才的重要場所。依托湖南商貿(mào)旅游職業(yè)教育集團(tuán)和湖南湘菜產(chǎn)業(yè)學(xué)院的優(yōu)勢平臺，我院充分結(jié)合產(chǎn)教融合建設(shè)基礎(chǔ)，通過VR實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目建設(shè)，達(dá)到在信息化教學(xué)、人才培養(yǎng)、技術(shù)研發(fā)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)及社會服務(wù)等方面的更好更快發(fā)展，為貫徹落實(shí)國家“三教”改革、培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)技能人才奠定了良好的基礎(chǔ)。該項(xiàng)目預(yù)期建設(shè)成為集VR公共實(shí)訓(xùn)、“VR+信息化”教學(xué)、VR產(chǎn)品協(xié)同創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、VR專業(yè)技術(shù)技能人才培養(yǎng)與技能鑒定于一體的綜合性實(shí)訓(xùn)基地，滿足湘菜產(chǎn)業(yè)專業(yè)群在信息化教學(xué)、VR專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)、VR行業(yè)前沿應(yīng)用展示與體驗(yàn)方面的需要，培養(yǎng)行業(yè)企業(yè)所需的高技術(shù)技能型人才。