基于云平台的虚拟实验在中职食品检验实验教学中的应用

魏 冬

（桐乡市综合中等专业学校，浙江 桐乡 314500）

随着课程改革不断深入，中职教育逐渐重视学生操作能力培养，但实验教学模式化、实验失败率高的现象仍普遍存在。本文探索性地将虚拟技术应用于中职食品检验实验教学，通过构建虚拟实验平台，引导学生进行仿真实验操作，获得相似的实验结果，以确保实验周期长、所用设备复杂的实验顺利开展。

1 虚拟实验

1.1 虚拟实验原理

虚拟实验是指借助多媒体、仿真、虚拟现实（VR）等技术通过计算机营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验操作环节的软硬件环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目，实验效果甚至优于真实实验。

1.2 虚拟实验的优势

我们所说的虚拟实验实际上是指利用计算机技术模拟真实教学环境，为学生提供一个虚拟实验室。学生可以在虚拟实验室独立完成全部实验，一边操作一边观察实验现象。虚拟实验室还可以展示与实验相关的各种资料（学生不必花时间查阅书本便可获取相关知识），人机交互性强，操作方便，且能及时纠正实验操作者的错误。

虚拟实验的最大优点是节约实验资源，不受空间和时间限制，无需教师时时指导，充分发挥学生主观能动性，培养学生创新能力及学习兴趣，拓宽学生知识面，促使理论与实践相结合。

2 中职食品检验实验教学现状

2.1 实验条件

许多中职学校由于经费有限，并未购买大型实验设备，如紫外分光光度计、液相色谱仪等，因此无法开展难度较大的实验。中职学校不断扩招，学生数量逐年增加，但是实验室面积却没有增加，导致学生只能以小组为单位做实验，影响了动手能力培养。

2.2 教学时间

食品检验实验课一周8学时，但是一个实验就要用4学时，因此不可能每个实验都在实验室完成。对于那些比较复杂、需要一两天才能出结果的实验，教师通常采用理论讲授的方法，要求学生死记硬背实验原理和过程。学生并没有掌握相关知识，无法提高实践能力，走上工作岗位后还要接受培训，造成社会资源浪费。

2.3 教学模式

传统实验教学通常采用讲授模式，教师满堂灌，学生被动接受。有的实验需要学生动手操作，教师便全程跟进、手把手指导，唯恐学生出问题，得不到正确的实验结果。长此以往，学生便会产生依赖性，不利于创新能力培养，也达不到预期教学效果。

因此，传统实验教学模式和教学方法急需改革。将虚拟技术应用于中职食品检验实验教学，打破了时空限制，能够弥补传统教学的不足，培养学生创新意识和动手能力。

3 虚拟实验的应用

3.1 虚拟实验教学模式构建

针对当前食品检验实验教学模式的弊端，构建基于云平台的食品检验虚拟实验教学模式（见图1）。

3.2 教学实施

3.2.1 用户界面 虚拟实验不同于传统实验，没有实验仪器、试剂，通过用户界面进行虚拟操作，因此界面设计至关重要。虚拟实验的用户界面不仅要形象生动，而且要方便操作，令学生耳目一新。用户界面配备了语音系统和资料库，学生在实验过程中遇到问题可以随时进行语音求助、查阅相关资料。虚拟实验的真实性和趣味性可以吸引学生注意力，教师通过监控平台掌握学生实验进度，提出建议。

图1 基于云平台的食品检验虚拟实验教学模式

3.2.2 情景设置 使用虚拟现实技术搭建模拟实验台，学生在实验前领取任务进行分析，寻找切入点。例如，奶粉的蛋白质检测这一实验，利用虚拟实验系统播放微视频：某地区多名婴儿相继出现头部浮肿变大情况，食品药品监督局马上派人展开调查，发现他们都食用了A品牌奶粉，现在需要检测该品牌奶粉的蛋白质含量。学生领取任务后，先确定蛋白质测定方法再展开实验，最后将实验结果上交“食品药品监督局领导”，学生置身于真实岗位情景，增强了职业责任感。

3.2.3 过程模拟 虚拟实验的过程模拟阶段极为重要，通过动手操作、观察并分析实验现象、处理数据，最后检验自己的假设和实验方案，一方面提高了学生反应能力，另一方面由于自己的想法被重新组合，也会充分激发学习潜力。虚拟实验包括4个步骤，如表1所示。

表1 食品检验虚拟实验教学步骤

3.2.4 反馈评价 建立完善的评价体系，鼓励学生自评，如概念掌握情况，分析、解决问题能力以及不足之处，寻找解决问题的方法。教师对学生实验过程进行实时监控，并进行总结。

4 结语

将食品检验实验置于虚拟环境，突出操作的真实性及实验结果的灵活性，可解决食品检验实验教学面临的困难。

通过用户界面、情景设置、过程模拟、反馈评价4个环节，将传统教学任务与虚拟实验教学相融合，加深了学生对实验内容的感性认识，培养了学生自学能力和解决问题能力，提高了食品检验实验教学质量，值得推广。