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摘要 本文阐述了在STEM背景下高职类院校食品类专业虚拟仿真（VR）技术的应用。采用个案分析法，以食品类专业课程食品加工技术和食品理化分析技术为教学案例，详细阐述VR技术在此课程中的应用及推广。
关键词 STEM；高职；食品类专业；VR技术；应用
中图分类号 G712；TP391.9 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）02-0288-01
Analysis on Application of VR Technology in Food Specialty in Higher Vocational Education Under STEM Background
ZHOU Yan-hua 1 LI Tao 2 HU Hai-xing 1
（1 Changsha Environmental Protection Voctional College，Changsha Hunan 410004； 2 Hunan Provincial Food Quality Supervision and
Inspection Institute）
Abstract This paper described the application of Virtual Reality（VR）technology in food specialty in higher vocational colleges under the background of STEM.Taking the food processing technology and food physical and chemical analysis technology as a teaching case，it introduced the application and popularization of VR technology in this course by using case analysis.
Key words STEM；higher vocational；food specialty；VR technology；application
STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engi-neer）和数学（Mathematics）4个英文单词首字母的缩写[1]。STEM旨在打破各学科领域的限制，提高教学质量，培养学生跨学科职业素养能力。在STEM教学背景下，许多跨学科教学技术应用到了高职类食品专业课程教学中，如虚拟仿真（Virtual Reality，简称VR）技术等。
1 STEM背景下高职食品类专业VR技术应用的必要性
随着人们对食品营养与食品质量安全的日益重视，各大高职院校也争相开设食品类专业，以培养更多食品类技能型与应用型人才。食品类专业课程具有实践性强的特点，故实验教学占据了较大比例，但是目前高职院校实验教学普遍存在以下2个突出问题：其一，高职院校存在对实验室的投入较少、实验设备严重老化、设备数量严重不足、实验室面积过小等问题；其二，高职院校学生普遍存在学习基础较差、实验安全意识淡薄、动手能力较弱等问题，偶尔还会出现高职院校食品专业学生因做实验而导致毁容、双眼失明等惨剧的案例。
VR技术的应用可解决目前高职院校普遍存在的教育硬件设施投入不够、教育资金短缺等资金问题，并且可解决目前食品类专业实验教学中普遍存在的所用试剂有毒性、实验过程危险性较大以及会对环境造成污染等问题。同时，VR技术的应用还可有效提高高职院校食品专业课程教学质量。VR技术具有形象、生动的特点，正好与高职院校学生喜欢动画等形象生动的事物这一学习特点相符。
2 STEM背景下高职食品类专业VR技术应用实例
2.1 VR技术在食品加工技术课程教学中的应用
在食品加工技术课程教学中，需要运用到食品加工生产线进行实训教学。这些食品加工生产线一般价格昂贵，而高职院校学生一般基础较差，且在实训时有相当一部分学生不会严格按照教师的要求进行操作，这些都极易造成生产线设施的损坏。同时，食品生产线损坏后其维修成本极高，导致开展食品加工技术实训教学的初期投入和后期运作成本过高，这也是为什么到目前为止很多高职院校都还没有食品加工生产线的主要原因。而这一现状也直接影响到了食品加工技术的教学效果。VR技术在食品加工技术课程教学中的应用可有效解决上述问题。下面就以“啤酒酿造技术”为例来讲解VR技术在食品加工技术课程教学中的应用。
啤酒发酵生产线价格昂贵，一般高职院校都没有购买，而啤酒酿造技术中的啤酒糖化工艺和发酵工艺较难理解，如果纯粹通过理论知识的讲解，学生基本上无法理解和掌握，VR技术正好能解决这一难题。如VR技术的模拟仿真软件通过3D动画模拟可直观展示啤酒酿造的糖化工艺和发酵工艺，攻克难点。在啤酒酿造的实际生产中会有很多控制阀门。相应地，在啤酒酿造模拟仿真软件中也设置了相应的阀门，如果在模拟操作中阀门使用不当，系统将给予警报和扣分，以提高学生规范生产的责任心。
2.2 VR技术在食品理化分析技术课程教学中的应用
下面以高效液相色谱仪（high performance liquid chrom-atography，HPLC）的使用为例来讲解VR技术在食品理化分析中的应用。样品在进入HPLC分析之前，一般都需要经甲醇、乙腈等有毒试剂处理，这些有毒试剂的使用无疑增加了实验教学的风险性。如前所述，高职院校学生普遍存在学习基础较差、实验安全意识淡薄等问题。作者在实际教学中也屡次发现无论教师在台前强调多少次进行有毒试剂的操作时一定要记得戴手套，但仍有很大一部分学生固执己见地不带手套就进行操作，即使是在移取强致癌性的苯时亦是如此。这些都无疑增加了食品理化分析技术的课堂教学管理难度。而VR技术正好可以解决这一问题，如采用VR技术中的模拟仿真软件进行教学，学生根据教师提供的账号和密码登陆，就可以同时开展几十甚至几百人的HPLC模拟操作实验。而采用传统教学，在学习HPLC技术时，一般是一个班数十个人围绕1台HPLC进行观摩，根本无法一一地进行操作； 即使有，也只是短至几分钟的类似于进样这种简单的示范性操作而已，无法达到培养学生实际动手能力的目的。VR技术的应用正好解决了食品理化分析技术的这一教学难题，可实现“一人一机”的操作练习，并且在操练结束后，还可对学生进行考核评价，以第一时间了解学生学习效果。
此外，如果学校具备HPLC等高端仪器设备这些硬件设施，VR技术仍可发挥其重要的作用，这时即可建立一个“真实 虚拟”相结合的食品理化分析实训中心。首先，利用VR技术实现“一人一机”的操作实训，学生在经过系统测试合格后，方可再分组在HPLC上进行真实实操训练。这种虚实结合的方式可在最短的时间内达到教学目标。
3 结语
在STEM教学背景下，运用VR技术可有效突破传统教学中诸多难题，是一种适合高职食品类专业的教学方式。作者在现代食品企业管理中采用VR技术进行教学改革，取得了较好的教学效果，达到了教学目标[2]。本文以VR技术在食品加工技术和食品理化分析技术课程教学中的应用为例，進一步阐述了VR技术在应用中的重要性和可行性，可为高职食品类专业VR技术的应用提供参考依据[3-4]。
4 参考文献
[1] 崔立，刘良贵.浅谈美国STEM教育的建议及启示[J].中国校外教育，2015（1）：15.
[2] 周艳华，李涛，黄小波.情境模拟教学法在“现代食品企业管理”课程教学中的应用[J].农产品加工，2017（4）：75-76.
[3] 张凤来.VR技术在高职实验教学中的应用[J].信息与电脑（理论版），2016（22）：226-227.
[4] 彭沛.基于VR技术的高职模拟仿真课堂的影响研究[J].信息通信，2017（7）：284-285.
关键词 STEM；高职；食品类专业；VR技术；应用
中图分类号 G712；TP391.9 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）02-0288-01
Analysis on Application of VR Technology in Food Specialty in Higher Vocational Education Under STEM Background
ZHOU Yan-hua 1 LI Tao 2 HU Hai-xing 1
（1 Changsha Environmental Protection Voctional College，Changsha Hunan 410004； 2 Hunan Provincial Food Quality Supervision and
Inspection Institute）
Abstract This paper described the application of Virtual Reality（VR）technology in food specialty in higher vocational colleges under the background of STEM.Taking the food processing technology and food physical and chemical analysis technology as a teaching case，it introduced the application and popularization of VR technology in this course by using case analysis.
Key words STEM；higher vocational；food specialty；VR technology；application
STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engi-neer）和数学（Mathematics）4个英文单词首字母的缩写[1]。STEM旨在打破各学科领域的限制，提高教学质量，培养学生跨学科职业素养能力。在STEM教学背景下，许多跨学科教学技术应用到了高职类食品专业课程教学中，如虚拟仿真（Virtual Reality，简称VR）技术等。
1 STEM背景下高职食品类专业VR技术应用的必要性
随着人们对食品营养与食品质量安全的日益重视，各大高职院校也争相开设食品类专业，以培养更多食品类技能型与应用型人才。食品类专业课程具有实践性强的特点，故实验教学占据了较大比例，但是目前高职院校实验教学普遍存在以下2个突出问题：其一，高职院校存在对实验室的投入较少、实验设备严重老化、设备数量严重不足、实验室面积过小等问题；其二，高职院校学生普遍存在学习基础较差、实验安全意识淡薄、动手能力较弱等问题，偶尔还会出现高职院校食品专业学生因做实验而导致毁容、双眼失明等惨剧的案例。
VR技术的应用可解决目前高职院校普遍存在的教育硬件设施投入不够、教育资金短缺等资金问题，并且可解决目前食品类专业实验教学中普遍存在的所用试剂有毒性、实验过程危险性较大以及会对环境造成污染等问题。同时，VR技术的应用还可有效提高高职院校食品专业课程教学质量。VR技术具有形象、生动的特点，正好与高职院校学生喜欢动画等形象生动的事物这一学习特点相符。
2 STEM背景下高职食品类专业VR技术应用实例
2.1 VR技术在食品加工技术课程教学中的应用
在食品加工技术课程教学中，需要运用到食品加工生产线进行实训教学。这些食品加工生产线一般价格昂贵，而高职院校学生一般基础较差，且在实训时有相当一部分学生不会严格按照教师的要求进行操作，这些都极易造成生产线设施的损坏。同时，食品生产线损坏后其维修成本极高，导致开展食品加工技术实训教学的初期投入和后期运作成本过高，这也是为什么到目前为止很多高职院校都还没有食品加工生产线的主要原因。而这一现状也直接影响到了食品加工技术的教学效果。VR技术在食品加工技术课程教学中的应用可有效解决上述问题。下面就以“啤酒酿造技术”为例来讲解VR技术在食品加工技术课程教学中的应用。
啤酒发酵生产线价格昂贵，一般高职院校都没有购买，而啤酒酿造技术中的啤酒糖化工艺和发酵工艺较难理解，如果纯粹通过理论知识的讲解，学生基本上无法理解和掌握，VR技术正好能解决这一难题。如VR技术的模拟仿真软件通过3D动画模拟可直观展示啤酒酿造的糖化工艺和发酵工艺，攻克难点。在啤酒酿造的实际生产中会有很多控制阀门。相应地，在啤酒酿造模拟仿真软件中也设置了相应的阀门，如果在模拟操作中阀门使用不当，系统将给予警报和扣分，以提高学生规范生产的责任心。
2.2 VR技术在食品理化分析技术课程教学中的应用
下面以高效液相色谱仪（high performance liquid chrom-atography，HPLC）的使用为例来讲解VR技术在食品理化分析中的应用。样品在进入HPLC分析之前，一般都需要经甲醇、乙腈等有毒试剂处理，这些有毒试剂的使用无疑增加了实验教学的风险性。如前所述，高职院校学生普遍存在学习基础较差、实验安全意识淡薄等问题。作者在实际教学中也屡次发现无论教师在台前强调多少次进行有毒试剂的操作时一定要记得戴手套，但仍有很大一部分学生固执己见地不带手套就进行操作，即使是在移取强致癌性的苯时亦是如此。这些都无疑增加了食品理化分析技术的课堂教学管理难度。而VR技术正好可以解决这一问题，如采用VR技术中的模拟仿真软件进行教学，学生根据教师提供的账号和密码登陆，就可以同时开展几十甚至几百人的HPLC模拟操作实验。而采用传统教学，在学习HPLC技术时，一般是一个班数十个人围绕1台HPLC进行观摩，根本无法一一地进行操作； 即使有，也只是短至几分钟的类似于进样这种简单的示范性操作而已，无法达到培养学生实际动手能力的目的。VR技术的应用正好解决了食品理化分析技术的这一教学难题，可实现“一人一机”的操作练习，并且在操练结束后，还可对学生进行考核评价，以第一时间了解学生学习效果。
此外，如果学校具备HPLC等高端仪器设备这些硬件设施，VR技术仍可发挥其重要的作用，这时即可建立一个“真实 虚拟”相结合的食品理化分析实训中心。首先，利用VR技术实现“一人一机”的操作实训，学生在经过系统测试合格后，方可再分组在HPLC上进行真实实操训练。这种虚实结合的方式可在最短的时间内达到教学目标。
3 结语
在STEM教学背景下，运用VR技术可有效突破传统教学中诸多难题，是一种适合高职食品类专业的教学方式。作者在现代食品企业管理中采用VR技术进行教学改革，取得了较好的教学效果，达到了教学目标[2]。本文以VR技术在食品加工技术和食品理化分析技术课程教学中的应用为例，進一步阐述了VR技术在应用中的重要性和可行性，可为高职食品类专业VR技术的应用提供参考依据[3-4]。
4 参考文献
[1] 崔立，刘良贵.浅谈美国STEM教育的建议及启示[J].中国校外教育，2015（1）：15.
[2] 周艳华，李涛，黄小波.情境模拟教学法在“现代食品企业管理”课程教学中的应用[J].农产品加工，2017（4）：75-76.
[3] 张凤来.VR技术在高职实验教学中的应用[J].信息与电脑（理论版），2016（22）：226-227.
[4] 彭沛.基于VR技术的高职模拟仿真课堂的影响研究[J].信息通信，2017（7）：284-285.