高校粮油仓储VR教学关键问题分析

摘要：随着大数据、数字孪生、源宇宙等相关概念的提出与技术实践落地，高校粮油仓储虚拟现实（VR）教学已成为传授粮油仓储知识与培养仓储技能的新型高效手段。文章针对影响粮油仓储VR教学过程的关键问题，包括教学对象、教学目标、教学内容、教学模式进行分析，描述不同问题之间的关联，以推广粮油仓储VR教学在不同专业领域的深入应用与创新，为国家实施人才兴粮战略、粮食产业优化升级、粮食行业信息化发展等国策提供有力支撑。

关键词：粮油仓储；虚拟现实；教学关键问题

中图分类号：G424 文献标志码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230611

Analysis on the key issues of grain and oil warehousing VR teaching in colleges and universities

Xie Yujia

（ College of Information Engineering， Nanjing University of Finance & Economics， Nanjing， Jiangsu 210023 ）

Abstract： With the introduction of big data， digital twin， source universe and other related concepts and technical practice， the VR teaching of grain and oil warehousing in colleges and universities has become a new and efficient means to impart grain and oil warehousing knowledge and cultivate warehousing skills. This paper analyzed the key problems affecting the VR teaching process of grain and oil storage， including teaching objects， teaching objectives， teaching content and teaching mode， and described the relationship between different problems， so as to promote the in-depth application and innovation of grain and oil storage VR teaching in different professional fields. It will provides strong support for the implementation of national policies such as the strategy of invigorating grain by talents， the optimization and upgrading of the grain industry， and the information development of the grain industry.

Key words： grain and oil warehousing， Virtual Reality， key issues of teaching

隨着大数据、数字孪生、源宇宙等相关概念的提出与技术实践落地，虚拟现实（VR）教学手段已成为粮油仓储理论认知的重要手段与粮油仓储实践教学的有效补充[1-2]。采用专业的一体机或基站定位头盔等VR器材进行粮油仓储环境模拟与交互教学，可使教学对象身临其境地感知粮油仓储环境，认知储运工作技术环节，同时可对传统粮油仓储实地教学中的诸多问题进行有效的回避或克服[3]。为有效提升粮油仓储的VR教学效果，需要基于粮油仓储专业教学需求[4]与VR教学特征，对粮油仓储VR教学的基本理论方法进行深入研究。本文针对影响粮油仓储VR教学过程中的关键问题，包括教学对象、教学目标、教学内容、教学模式进行分析，以推广粮油仓储VR教学在不同专业领域的深入应用，为构建丰富的粮油仓储VR教学方法、改进粮食仓储人才教育模式[5-6]提供借鉴。

1 关键问题一：教学对象

粮油仓储VR教学并不仅针对粮油仓储专业的学生，还包括粮油加工/食品工程专业，以及计算机/信息工程专业的学生，不同类型的教学对象有着不同基础能力、专业培养目标。粮油仓储VR教学对于这些能力与培养目标的衔接需要依据教学对象的特性具体分析。通过对教学对象进行专业划分，从基础知识体系、专业培养目的，以及粮食仓储VR教学在其培养计划中的作用3个角度，对相关专业教学对象进行分析。

1.1 粮油仓储专业学生

基础知识体系：粮油仓储专业的学生具有较为完善的粮油作物知识、仓储知识，同时具有粮油仓库现场实地操作的基本能力。

专业培养目的：粮油储藏专业需要培养能够直接参与粮油仓储实际工作，能够在对粮油仓储流程有效认知理解的基础上进行相关问题的分析处理。

粮食仓储VR教学作用：在完全面向粮油仓储实践的基础上，对此类教学对象进行VR教学，使其有效认识粮油仓储环境，认知储运工作技术环节，掌握粮油仓储现场实操管理与远程监控能力。

1.2 粮油加工/食品工程等专业学生

基础知识体系：粮油加工/食品工程等专业学生具有较为深厚的粮油生物理论知识，同时也具有粮油工业化加工处理相关实践知识。

专业培养目的：粮油加工/食品工程等专业培养能够参与粮油生产存储加工等一系列系统工作中某具体环节的专业型人才。该环节不一定涉及粮油仓储，但与粮油仓储一般存在前后工序的对应关系，粮油仓储的效果受该环节处理结果影响或间接作用于该环节。

粮食仓储VR教学作用：在面向培养粮油加工具体环节专业人员的基础上，对此类教学对象进行VR教学，使其有效认识粮油仓储环境，认知粮油仓储过程中对粮油品质产生影响的各类因素及相关作用机理，以有效从事相关工作，设计实施粮油生产、加工等环节工藝流程的具体方案。

1.3 计算机/信息工程等专业学生

基础知识体系：计算机/信息工程等专业类学生具有较为深厚的信息技术理论知识，同时也具有计算机软/硬件应用开发技能。

专业培养目的：计算机/信息工程等专业培养能够进行计算机软硬件项目开发/研发能力的专业性人才。此类人才通常具有较强的计算机程序编写、算法设计等能力。这些能力可使此类人才在粮油仓储领域有效负责粮油类相关信息系统的设计开发、维护升级等工作。

粮食仓储VR教学作用：由于计算机与粮油仓储专业之间存在一定的专业跨度，所以对计算机类教学对象粮食仓储VR教学，一方面可使此类教学对象通过VR教学认知粮油仓储的运作过程；另一方面可使其熟悉粮油仓储信息系统的操作方法，并在此基础上发挥其计算机信息技术的专业特长，使其能够分析粮油仓储过程的信息获取、传输等，设计改进粮油仓储信息系统架构与算法。

2 关键问题二：教学目标

不同教学对象在进行粮油仓储VR教学的过程中，有着不同的教学目标。具体的教学目标内容既有重叠又有差异。为方便进一步的分析，对粮油仓储VR教学设定4个基础教学目标，基于不同专业教学对象基础能力与培养目标的差异，通过对基础教学目标进行组合，描述不同专业教学对象的实际教学目标。4个基础教学目标为：① 认知粮油仓储与问题处理过程；② 认知粮油仓储信息系统工作流程；③ 获得粮油仓储信息系统操作能力；④ 获得粮油仓储现场实践能力。通过对不同专业教学对象对于上述4个基础教学目标的学习必要性进行分析发现，不论何种专业，在进行粮油仓储VR教学的过程中，认知粮油仓储与问题处理过程都是其共有的基础教学目标。对于其它的基础教学目标，受限于教学对象专业背景的不同，达成该教学目标的必要性存在差异。如认知粮油仓储信息系统工作流程这一目标，对于计算机信息专业学生就没有必要达成；获得粮油仓储信息系统操作能力，对于粮油加工专业学生就没必要达成；而获得粮油仓储现场实践能力，对于除粮油仓储专业以外的学生都没必要达成。因此，面对不同专业教学对象时，可根据基础教学目标的必要性设计不同的教学架构，选用不同的教学方法，以在提升教学效率的同时有效支持专业人才培养目标的实现。

3 关键问题三：教学内容

粮油仓储VR教学的实际教学内容分为以下三大类：粮油仓库环境认知、粮油仓库日常工作认知与实践、粮油仓库突发事件处理方法与实践。

粮油仓库环境认知主要是通过对虚拟粮油仓库进行场景建模，基于建模结果让教学对象使用VR仪器进行虚拟粮油仓库观览与结构认知，了解不同类型仓库、不同品种粮油的储存环境，以及粮油仓库各类仪器与控制系统的位置与作用等信息。此类教学内容可使教学对象不需要到仓库现场实地观摩，即可了解不同类型粮油仓库的结构环境。

粮油仓库日常工作认知与实践，主要是通过设计特定类型的任务软件，结合虚拟场景粮油仓库模型，设计一系列粮油仓库的日常工作学习与模拟操作交互任务。教学对象在使用这些任务软件的过程中，一方面可以通过软件中的指引系统，完成对粮油仓库日常监控维护工作的认知，并且由于整个教学过程在VR环境中进行，虚拟粮油仓库的环境会使教学对象对整个工作过程有更为清晰的认识与深刻的记忆；另一方面可以通过软件中的实践系统，在VR虚拟环境中进行粮油仓库日常工作的模拟实操，不仅节省了教学资源消耗，提升了实操教学的安全性，还为教学对象进入实际粮油仓库工作打下坚实基础，使其能够更快适应实际工作。

粮油仓库突发情况处理方法与实践的教学内容，与日常工作认知实践的教学内容相似，主要是将任务软件的教学与实操内容由日常工作变换为突发事件。另一方面，由于突发事件本身的突然性与不可预测性，可以将任务软件中的模拟操作部分添加限时、随机情况等约束条件，提升交互操作的难度，锻炼教学对象在面对粮油仓储突发状况的判断力与反应力。

4 关键问题四：教学模式

基于对粮油仓储VR教学的教学对象、教学目标与教学内容的分析，从教学方式组合的角度将粮油仓储VR教学模式分为观览认知式与互动操作式两种，并分析这两种教学模式的教学特征与优缺点，明晰各教学模式可能的教学效果，以适应于不同的教学对象与教学目标需求。

4.1 观览认知式

教学方式组合：观览认知式一般采用粮油仓储理论讲解+VR观览的形式实现。这种模式偏重于理论教学，以线下教学形式为主，辅助添加VR内容进行粮油仓储教学。

教学特征分析：观览认知式通常将较多的教学时间分配给理论讲解，而花费较少的时间使教学对象使用VR仪器进行观览学习，而且在使用VR仪器的过程中仅根据已有的流程性内容进行观览，不进行VR环境下的交互操作。一般只需要少量的VR硬件仪器，以及能进行虚拟环境表达的VR软件资源，不需要有交互功能的VR软件资源与网络资源。这种模式对于教师的教学能力要求也偏重于粮油仓储相关理论的讲授能力，不对VR操作过程中的即时互动、反馈能力提较高要求。

优缺点分析：观览认知式的优点在于，由于有VR环境的辅助认知，所培养的教学对象会对粮油仓储理论知识更为熟悉，教学效果较为稳定，且对教师的要求不高。观览认知式的缺点在于教授的知识内容比较粗浅，且无法有效利用VR环境内交互特性培养教学对象对粮油仓储过程中实操知识的认知。

4.2 互动操作式

教学方式组合：互动操作式一般采用粮油仓储理论讲解+VR环境交互的形式实现。这种模式偏重于在VR环境中进行粮油仓储学习任务的达成，以在VR环境中培训教学对象的实际操作能力。

教学特征分析：互动操作式通常将较多的教学时间分配给VR环境下的交互学习，而花费较少的时间使教学对象脱离VR仪器进行理论学习。这种教学模式的有效实施，不仅需要使教学对象每人拥有一个VR仪器，还需要能够有效进行虚拟环境模拟与交互教学的VR软件资源与鲁棒的网络资源。其不仅要求教师具有扎实的粮油仓储相关理论的教学能力，同时也要求教师具有VR操作过程中与教学对象即时互动的能力，以及对课堂内容进行即时反馈的能力。

优缺点分析：互动操作式的优点在于，由于将VR环境作为主要的教学场所，有效利用VR环境的可交互特性，会使知识传授与技能学习的效率提高。这种模式所培养的教学对象不仅会对粮油仓储理论知识较为熟悉，也会具备一定的粮油仓储环境实操能力。互动操作式的缺点在于对教师的基本素养要求较高，对相关学习资源的软硬件配置要求高，对教学单位经济压力较大；另一方面，由于该模式教学速度快，教授内容较多，其教学效果与学生自身学习的积极性相关度较大，教学效果不太稳定。

5 结 论

人才資源是粮食行业发展的第一资源。随着大数据、数字孪生、源宇宙等相关概念的提出与技术实践落地，如何有效使用VR教学模式对粮油仓储进行教学改革，在提升教学效率的同时面向不同专业的培养需求制定人才培养计划，将是未来高校粮油仓储教学所面临的一个无法忽视的问题。对粮油仓储VR教学过程中关键问题的分析，有效助力推广粮油仓储VR教学在不同专业领域的深入应用与创新，切实为国家实施人才兴粮战略、粮食产业优化升级、粮食行业信息化发展等国策提供有力支撑。

参 考 文 献

[1] 周霞，周敏，黄予欣，等.粮食保管培训VR系统研究探讨[J].粮食储藏，2020，49（2）：30-33.

[2] 肖佳怡.基于虚拟现实技术的HN粮食集团高技能人才培养策略研究[D].株洲：湖南工业大学，2018： 1-40.

[3] 黄亚伟，宋永令，王若兰.关于粮食储藏专业校内实习基地建设的思考[J].大学教育，2015（2）：55-56.

[4] 丁俭，杨家琦，徐潼，等.智能化导向的粮食工程专业科技创新人才培养模式[J].粮食科技与经济，2021，46（4）：49-51+85.

[5] 王玉军，纪伟东，韩俊杰，等.高职粮食专业特色现代学徒制的探索与实践[J].高教学刊，2022，8（10）：180-183.

[6] 解愉嘉.大数据背景下高校粮油仓储教学改革探讨[J].粮食科技与经济，2020，45（12）：123-125.