混合式教学模式在食品科学与工程专业中的应用实践——以“豆酱的生产与质量控制”虚拟仿真实验教学项目为例

王长远，曹荣安，季瑞雪，牛广财，张丽媛，李志江

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319）

0 引言

混合式教学（Blending Learning） 把传统学习方式的优势和数字化或网络化学习（E-Learning） 的优势相结合[1]，既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性，只有将这二者结合起来，使二者优势互补，才能获得最佳的学习效果。混合式教学模式突破了传统教学的时空限制，既可发挥教师组织、引导、启发、监控教学过程的主导作用，又能充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。学生可以根据自身实际和需要，随时、随地进行自由、自主地学习，改变了学生的认知方式，教师的教学模式、教学策略、角色也都发生改变。混合式教学是学习理念的一种提升，因而得到广泛推行和应用[2]。以“豆酱的生产与质量控制”虚拟仿真实验教学项目为例，阐述混合式教学模式在食品科学与工程专业中的应用。

1 课程介绍

“豆酱的生产与质量控制”是食品科学与工程专业中重要的实验课程，实验对基本知识要求较多，涉及“食品微生物”“食品化学”“食品分析化学”“食品机械与设备”“食品感官评定”等多门基础课程的知识内容。通过实验使学生掌握微生物制曲和发酵的基本原理，掌握豆酱制曲过程中的酶学变化原理、豆酱发酵过程中的质量控制和风味变化原理，以及豆酱生产过程中的设备及操作原理。

2 虚拟仿真实验平台建设

“豆酱的生产与质量控制”实验仿真软件是根据豆酱实际生产过程构建的。为使其达到工厂化实践效果，需要设置逼真的场景及包含众多单元设备的完整生产线，并具有呈现设备内部结构、调节参数、跟踪操作、实时信息反馈等功能。由于涉及到的设备较多，场景较大，因此将其分为原料处理、制曲、发酵、包装与检验等5 个独立SWF 文件进行处理。平台以豆酱生产的全过程场景为例，该文件主要包括3 个部分：虚拟设备、控制菜单、信息管理系统[3]。虚拟设备是实现整个软件功能的基础，豆酱生产涉及到的设备较多，如蒸煮锅、制曲池、发酵池、包装机及检验设备等。项目将所有的虚拟设备通过参数调节与传递相互关联起来，构成一个整体，其中XML 文件作为跨平台的后台数据存储工具，并绑定到menuBar 组件，构建级联菜单，从而利用控制菜单实现了对整个模拟操作过程的控制。信息管理系统包含实际操作过程需要的相关计时管理、参数选择、进程管理、外部SWF 调用等[4]。

“豆酱的生产与质量控制”虚拟仿真实验平台框架图见图1。

图1 “豆酱的生产与质量控制”虚拟仿真实验平台框架图

3 平台特色

平台利用3D 仿真虚拟技术，实现理论教学与实践教学的高度融合，采用研究型开放式实验方法，从豆酱生产和质量控制方面多维度提升学生综合技能。

3.1 教学理念

“豆酱生产与质量控制”实验仿真主要的教学理念是虚实结合、知行统一，特色是运用现代3D 工厂仿真信息化软件，实现豆酱工厂生产场景的模拟，提高学生的认知、理论和实践技能。

（1） 虚实结合。将豆酱生产的实验与工厂生产仿真软件学相结合，强化学生的真实性实践效果的模拟，掌握豆酱生产工艺与质量控制技能。

（2） 知行统一。将豆酱生产原理、工艺与仿真操作相结合，实现理论知识与工厂化实践结合，工艺参数、设备操作与仿真体系相结合，提高学生的实践动手能力。

3.2 教学内容

采用信息化仿真实验教学，实现豆酱生产与全程质量控制的全景教学，达到工厂化现场实习的效果。

（1） 豆酱生产工艺和参数的仿真学习。学生通过虚拟仿真体系，掌握豆酱生产的原理、工艺路线和工艺参数，提升理论和实践技能。

（2） 豆酱生产设备的仿真学习。学生可以模拟工厂的豆酱生产，掌握原料预处理、制曲、发酵和包装设备的使用，并与工艺和参数结合，提高动手能力的培养。

（3） 豆酱质量控制的仿真学习。掌握豆酱生产过程及成品质量控制参数及检验方法，培养HACCP和GMP 检验与管理能力。

3.3 教学方法

采用研究型开放式教学方法提高学生科研能力，开放式的实验方法提升了学生独立思考和解决问题的能力，达到良好的复合型和创新型人才培养目的。

3.4 开放运行

仿真教学软件实行24 h 对校内外全天开放，随时满足学习需求。同时，仿真软件服务器端在互联网上进行登录认证在校外开放使用，学生在公共机房或自己电脑上安装客户端，便可进行仿真练习，不受地域限制，并实时查看操作得分[5]。也可面向全国高校和社会免费开放并提供教学服务，1 年后至3 年内免费开放服务内容不少于50%，3 年后免费开放服务内容不少于30%。

3.5 评价体系

系统对学生进行3D 漫游学习过程进行智能判断及评价，对工艺仿真操作自动评分。

4 实施效果

在“豆酱生产与质量控制”虚拟仿真实验中，教师采用仿工厂化生产现场实践教学，结合企业研发和教师科研进行研究型实验教学，形成了以学生为主体的开放式实验教学方法，并从多个角度获得了较好的教学效果。通过科研方案的设计，学生获得了豆酱生产研究的关键工艺技术参数，在实验过程中体会到一般科研实施的具体过程，激发了学生主动学习的积极性。学生能独立做实验，能在一个发挥自身特长的教学环境成长，把课程基本理论与科研和生产实际紧密结合[6]。同时，通过教师的评价，学生会体验到一份成功感，体会到做事时被教师认可后的荣誉感，而不是面对僵硬的实验分数。通过实验操作，培养和锻炼学生发现问题的能力和独立解决问题的能力，并能够掌握食品检验分析设备和豆酱生产设施的操作技能，体验到团队协作能够带动发挥个体的潜质，促进了教、学与研的相互提高。食品科研的实施必须辅助于相应的设备来实现，利用现有豆酱生产线平台和分析测试设备，学生真正动手调试和使用，是提高实验技能和生产技能的重要前提。结合科研设备的使用，真正起到了以研促教的作用，学生能够体会到设备使用的方法和技巧，收获了团队和教师的信任，在将来的工作中如果遇到同样的设备，必然会得心应手。

5 结语

“豆酱的生产与质量控制”虚拟仿真实验教学项目的实施收到了很好的效果，极大地提高了学生的学习积极性和主动性，增强了学习效果，同时也对混合式教学模式在食品科学与工程专业中应用提供了参考。相信随着混合式教学模式在食品科学与工程专业中应用越发广泛，对于提高学生培养质量会有更大的促进作用。