虚拟仿真实验在蜂学教学方面的实践

杨文超

（福建农林大学动物科学学院/蜂学学院，天然生物毒素国家地方联合工程实验室，福建 福州 350002）

1 引言

虚拟仿真实验是融合“互联网+”“智能+”技术，着力解决真实实验条件不具备或实际运行困难，涉及高危或极端环境，高成本、高消耗、不可逆操作、大型综合训练等问题的一种新的实验教学模式。《教育部办公厅关于2017-2020 年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》[1]指出国家虚拟仿真实验教学项目是示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作的深化和拓展，坚持立德树人，强化以能力为先的人才培养理念，坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的原则，突出应用驱动、资源共享，将实验教学信息化作为高等教育系统性变革的内生变量，以高质量实验教学助推高等教育教学质量变轨超车，助力高等教育强国建设[2]。

虚拟仿真实验具有“沉浸式”优势。学生进入虚拟实验室开展实验操作，通过位置的改变从不同角度实现全方位的实验过程学习。仿真、3D 的表现形式对实验过程形象逼真演示，发挥虚拟元器件资源的优势，提升学习效果。

虚拟仿真实验具有“互动”优势。在实验过程中，可以对实验中遇到的问题进行咨询，教师在线解答，实时解决学生实验过程中遇到的难题。能最大限度地激发学生的自主实验兴趣，有助于发展学生的构建思维，具有独特的实验教学效果。

虚拟仿真实验具有“时空”优势。实验不受实验空间大小、实验时间、实验次数的限制，实现无器材损耗，和实验室零距离，随时随地重复进行实验学习。突破实验教学对客观条件的依赖性，满足实际的课堂教学需要。

虚拟仿真实验是解决大型仪器台套数不足、危险性高、实验条件苛刻等难以在现实实验室开展实验的有效途径，为丰富教学和实践提供了一种全新的方式。

2 在蜂学教学方面的应用

2019 年年底的新型冠状病毒疫情让常规教学变成了奢望，虚拟仿真实验成为解决实验课“停课不停学”的有效途径，以《教育部办公厅关于2017-2020 年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》为指导的国家虚拟仿真实验教学项目共享平台（www.ilab-x.com）[3]免费向社会开放了已经建成的2 000 多个虚拟仿真实验项目，为疫情期间开展实验教学提供了资源保障。

在2020 年上半年，福建农林大学2017 级中药资源开发专业《蜂产品加工与制药实验》借助国家虚拟仿真实验教学项目共享平台和超星“学习通”，选择与课程相关的化工与制药学、药学、食品科学与工程的部分虚拟实验代替常规实验项目：干粉、颗粒制剂、片剂、硬胶囊、口服液的加工和质量检验，很好地完成了疫情期间的教学任务。同时，暑期的蜂学专业毕业实践《蜂产品加工与贸易实习》也因疫情改成了线上线下相结合的方式进行，为特殊时期的实践教学提供了新的途径。

3 教学应用过程中存在的问题

针对虚拟仿真，我们就实验开设的必要性虚拟仿真的效果及存在的问题开展了相关的问卷调查工作。对虚拟仿真实验用后体验进行整理分析，大致存在以下几点不足。

3.1 实验项目插件过大

据统计，有86%的学生认为实验项目插件过大。一些项目在使用之前，必须下载开发平台插件和相应的实验项目插件，虽然这类项目在下载后可以实现离线操作，但是对于开展多个实验项目的学生来说，占用电脑存储空间，给学生的学习造成了不便。

3.2 实验项目操作困难

据统计，有57%的学生认为实验项目操作困难。一些项目在操作过程中操作步骤较多，部分操作步骤的操作区域比较隐蔽，难以操作，延长了实验的操作时间。

3.3 操作过程和结果单一化

据统计，有41%的学生认为操作过程和结果单一化。部分项目的操作过程单一，实验操作完全一致，与实际实验时的不同时间、数量或工艺差异造成不同的实验结果不相符，不能最大限度地模拟现实实验。

4 实践教学中应用的潜力分析

虚拟仿真实验致力于解决实验条件不具备、实际运行困难、涉及高危或极端环境的实验，可以开发蜜蜂生物学、蜜蜂养殖、蜜粉源植物、蜜蜂遗传育种、蜜蜂产品学、蜂产品加工学、蜂产品分析、市场营销等课程的相关虚拟仿真实验。利用网络空间开展线上线下、虚实结合、以虚补实的虚拟仿真实验教学，将现实条件下“做不到”“做不好”“做不了”“做不上”的实验网络化。

校企协同探索“线上线下混合育人”新模式，以全面提高学生创新精神和时间能力为宗旨，以共享优质实验教学资源为核心，持续推进实验教学信息化建设，推动蜂学专业实验教学改革与创新[4,5]。