陶冬冰，梁莎莎，张 旋，张 琦，辛 广，张佰清

（1.沈阳农业大学食品学院，辽宁沈阳 110866；2.东北大学工商管理学院，辽宁沈阳 110819）

近年来，食品工业类别增加、产品线更丰富、技术水平不断提高[1]，对大学生就业素质尤其是实践动手能力有了更高的要求，食品科学专业作为一个以应用型人才培养为主要目标的专业[2]，不断根据社会需求调整办学思路，改革实践教学环节的教学模式，引入现代化教学手段，提升实践教学水平，提高学生学习兴趣及实践创新能力[3]，以适应飞速发展的食品工业需要就成为实践教学改革的重要课题。

1 食品科学专业实践教学运行中存在的主要问题

（1）实践教学资源限制。国内食品专业建设时间大都不长，随着新食品新行业不断出现，招生人数、就业渠道和用人要求不断变化[4]；相应的实践教学场地不足，大型加工生产设备短缺，实践教学体系不完善，实践基地建设及实际运行能力不强，现有教学资源无法满足食品行业发展及开展生产实习的要求[5]。学生到企业中进行生产实习往往只能从事化验及产品包装等简单操作过程，无法完成生产线、大型检测设备的操作，学生对这样的实习热情不高。另外受本科教学经费的限制，学生的有效实习时间无法得到保证、实习企业的选择受地点限制，只能选择距离学校较近的企业，不能实现对食品加工行业的全覆盖，学生达不到实践目的，对动手能力、工程设计研究能力、创新能力的培养起不到应有的效果[6]。

（2）学生对实践教学不重视，热情度不高，实践教学考核体系不完善。由于受实践教学资源限制，设备数量不足以达到每人一组，独立操作学习的机会不多，加上高校实践课的考核体系多为报告册分数加平时出勤分数，考核内容并没有涉及过多的动手能力的考核[7]，很多学生的实习实验课就是“走过场”，出席率保证了，实验报告抄了，学分拿到了，但没能达到动手能力的真正提升，学生就业、考研对实验技能的考核也几乎没有，这就造成很多学生只重视课堂理论学习，而不重视实践教学，对学生实践能力的培养达不到应有的效果[8]。

（3）部分实验危险性大，不具备相应的实验条件，实验课无法开设。食品科学专业的某些课程，如“食品毒理学实验”“食品免疫学实验”，很多高校不具备小动物实验开设条件，这类实验课程很难开设，再比如致病菌检测，很多高校的本科专业对这类对人身伤害比较大的实验也不会涉及，还有一些在强酸强碱或高温高压条件下进行的检测，实验出于实验室安全考虑也多数会有实验指导教师进行演示实验，而不要求学生动手操作。这些实践教学环节学生只能通过视频、动画、演示实验进行了解，印象不深刻，严重影响实践教学效果[9]。

（4）实验开设受原料季节性限制。食品专业的很多实践实验课受食品加工原料限制很大，特别是北方地区的高校，实践实验课安排考虑食品原料成本必须根据原料采收季节安排，这样对整体教学计划设置影响很大，既需要考虑理论课程内容的衔接性，又要兼顾实践课程的开设时间，制定教学计划时很困难[10]。另外，学生的实验实践课与学生的创新创业项目实践、毕业论文完成等就会集中在同一时间段完成，实践场地、实践、组织都会存在很多困难，效果也不好。

（5）生产实践课程能源消耗巨大，学生动手机会少。很多高校的食品专业为了提高专业建设水平，提升实践教学效果，加大投入建设了校内生产实践教学基地，购置食品加工生产线，解决只能到企业参观的“走马观花”式的生产实践教学[11]。但相应也会产生巨大的能源消耗费用，生产实践过程中教师讲解生产原理、生产线具体操作规范都需要大量的时间，学生再进行独立操作，这期间能源消耗都很大，再加上生产线数量上的限制，很多学生都是在边上看别人操作，自己不愿动手或不敢动手，校内生产实践无法达到预期效果。

2 虚拟仿真技术应用在食品科学专业实践教学改革的建设内容

建立食品加工与检测虚拟仿真实验教学平台，根据社会对毕业生就业需求及食品专业发展特色选择适合的虚拟仿真实验项目进行建设，完成实验、实习指导教师的培训，建立完善的虚拟仿真实验教学平台管理制度，通过培训、引进人才等方式提高虚拟仿真教学教师队伍水平[12]，在高校内其他相关专业及区域内其他高校食品相关专业实现共享。建立完备的虚拟仿真实验技术与食品专业实践教学内容相结合的创新实践教学模式。

（1）建立虚拟仿真实验教学平台。内容包括虚拟仿真实验项目的学习、交互操作、考核，实验室安全知识考核，实验操作视频，实验原理演示动画等内容。

（2）建设虚拟仿真实验内容，结合食品专业特色及社会食品企事业单位用人需求，开发3D果蔬饮料加工工厂虚拟仿真实验项目、啤酒发酵2D虚拟仿真实验项目、液质联用、气质联用检测虚拟仿真实验项目、食品毒理学、食品免疫学等虚拟仿真实验项目。

（3）对实验、实习指导教师进行虚拟仿真实验软件操作培训，提高虚拟仿真实验项目在实践教学中的应用效果。

（4）建立完善的虚拟仿真实验教学平台管理制度及平台共享制度，保证虚拟仿真实验教学平台的正常运行。

（5）建立高水平虚拟仿真教学教师队伍，与虚拟仿真软件开发企业进行深度合作，通过培训、引进人才等手段不断提升实验教师队伍水平。

（6）通过使用虚拟仿真实验软件，不断发现问题进行软件设计调整，完善虚拟仿真软件，使之与食品专业实践教学特色紧密结合。

（7）不断开发新的虚拟仿真实验项目，使虚拟仿真实验教学平台内容更加贴合生产实际，更加符合社会对食品专业学生就业的要求。

（8）通过网络平台的建设，达到开放共享，服务校内相关工程、园艺、生物技术等专业，并在区域内其他高校食品相关专业进行共享服务。

3 虚拟仿真技术应用在食品科学专业实践教学改革的作用

（1）虚拟仿真实验教学系统能够深入解剖实验教学过程，要求学生必须在理解的基础上通过思考才能正确操作，克服实验中出现的盲目操作和走过场现象[13]，每名学生都可以通过虚拟仿真实验平台进行预习学习，再到实验课上亲自动手操作，大大提高实验教学的质量和水平。

（2）通过将实践教学各环节虚拟仿真，可以提升学生的学习兴趣，使实践教学不只局限于课上教学，学生可以随时随地通过网络进行学习操作，趣味性强，激发学生实践课前预习、课后复习、自主学习的热情[14]，对学生掌握实验技能、提升动手能力都有很大的帮助。

（3）虚拟仿真实验项目建立可以根据实验教师的要求设定考核点，方便教师对学生的时间课程考核，改变原有的实验报告加出席的简单考核方式[15]，更有利于督促学生完成实践教学相关知识点学习，提高实践教学质量。

（4）实验过程各个参数可以在允许范围内自行更改，使得每个学生和每次实验操作所测得的正确结果不同，从根本上避免实验报告雷同，防止抄袭的现象发生。

（5）虚拟仿真实验给学生留有较大的选择空间，学生可在虚拟仿真系统中自行制定实验方案、调整实验参数、模拟真实的实验过程。通过这一方式激发学生的创新精神，有利于学生进行创新创业实验项目的进行[16]。

（6）通过虚拟仿真实验项目的建立可以解决因实验条件不具备而不能开设的实验项目的学习，解决教学资源配置不足、学生动手机会少的问题[17]，解决因原料季节性限制而无法在其余时间进行实验的问题，解决因实验项目危险性大而只能进行演示实验的问题。通过虚拟仿真实验项目的学习开阔学生的眼界，即使这个实验没有实际动手做过，也能在虚拟实验中操作学习实验的具体步骤、注意事项，提高了学生适应行业企业要求的就业能力[18]。

4 结语

在我国高等教育中，实践教学是一个非常重要的教学环节；是认真贯彻党的“教育与生产劳动相结合”教育方针[19]，培养造就食品生产、科研及管理第一线所需要的合格人才的重要手段；将虚拟化、数字化实验室的建设作为实验教学建设与改革的重要方向是实现专业培养目标的有力措施和必要保证[20]。引入虚拟仿真技术，建立食品加工生产、食品安全检测、大型设备操作的虚拟仿真项目，解决实践教学环节中危险性实验无法开设、食品加工实验受原料季节性影响大、生产设备及大型分析检测仪器设备资源有限，参观工厂企业走马观花等问题，提高学生对实践教学的学习兴趣，拓宽学生的学习范围，培养学生创新性思维、实操能力，使学生具备更强的食品专业从业素质，改变以往工厂认为的本科生动手能力不如专科生的现状，为毕业生就业打下坚实基础。