曹雪玲 连丽丽 陈萍
摘 要：该文充分利用虚拟仿真资源和线上资源，补充和完善真实实验无法解决或无法真实操作的弊端，突破了传统课堂的限制，针对食品分析实验的特点，研究开发的虚拟仿真在线实验教学的初步方案。此方案为食品分析实验的虚拟仿真实验的建立提供了理论支持，可以随时随地、反复进行个性化操作学习，加深印象，提高教学效果。此方案为虚拟仿真的线上实验的开展提供理论基础。
关键词：食品分析 线上教学 实验课程 虚拟仿真
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）07（b）-0041-03
Research on the Construction of online Experimental Teaching Course of《Food Analysis》
CAO Xueling LIAN Lili CHEN Ping
（Jilin institute of Chemical Technology， Jilin， Jilin Province， 132022 China）
Absrtact： This paper makes full use of virtual simulation resources and online resources to build online course of food analysis experiment. It breaks through the limitation of the traditional classroom to supplement and perfect the real experiment， which can't be solved or operated. This scheme provides theoretical support for the establishment of virtual simulation experiment of food analysis experiment. It can carry out personalized operation learning anytime， anywhere and repeatedly， deepen the impression and improve the teaching effect. This scheme provides a theoretical basis for the online experiment of virtual simulation.
Key Words： Food Analysis; online teaching; Experimental course; Virtual simulation
20世纪末，有人提出“网络虚拟实验”（Web-based Virtual Experiment），即虚拟仿真实验教学的概念，但是当时的网络技术和条件水平的限制，直到2010年虚拟仿真试验才开始进入快速发展阶段。2016年，300个国家级虚拟仿真实验教学中心由教育部組织成立起来，到了2017年，教育部则开始着手开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设，预计到2020年建设1000余项示范性仿真模拟实验教学项目。建设仿真虚拟实验平台，需考虑到学校本科学科专业培养的目的和方案，结合各学校的技术发展水平及实验教学信息化发展水平，适当地、逐步地建设虚拟仿真实验平台。建设虚拟仿真的实验平台是以网络化、数据库技术为基础，操作的客户端需稳定，且可操作性强[1]。学生在实验过程可进行灵活开放、安全环保的实验操作[2，3]。结合现有线上教学资源，教师科研协助学生完成实验，及时反馈实验结果，便于实现师生间的交流[4，5]。虚拟仿真实验突破了时间和空间的限制，使学生可以时间灵活且反复多次的进行实验操作，大胆尝试，提高学习的能动性，提高教学质量[6]。
在网络发达，技术先进的大潮流下，学校需结合学科和专业特点，充分发挥信息技术的优势，开展虚拟仿真实验教学项目建设，与在线课程结合，有利于提高课程的信息化水平和教学质量，为创新人才培养奠定基础。《食品分析》课程是食品科学与工程专业的一门重要的本科专业课。它是为培养满足化工高等人才的需要而设置的。食品分析实验是研究各类食品中化学组成成分的检测原理和方法的工程问题的实践课程。如何让学生以高等学校的科研为跳板，顺利跃进生产领域，如何更直观地学习食品分析的分析方法，了解并掌握专业的检测技术，如何使学生产学研结合，完成学校到企业单位的衔接，通过虚拟仿真试验，这一系列的问题就有了解决的途径。基于专业的检测体系，加以专业软件设计，以食品安全国家标准为准绳，全方位设计虚拟仿真试验全过程，保证实验训练的知识点及实验过程的正确、高效、科学，使之成为适合现代大学生学习的平台，完成食品分析类人才的培养。
1 主要研究内容
教学内容此次主要针对《食品分析》（实验）中的研究对象日常食品样品，主要参考现有国标方法，利用所学分析检测方法，建立对食品成分的检测，促进高校教学改革，推广优秀课程建设，加快学科建设，提升本科生实践能力和创新能力。
该项目结合虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，学生在虚拟环境中开展实验、进行课程设计和相关实习教学，达到所要求的认知与实践教学效果。项目对于以下内容进行了重点建设。
（1）教学设计。根据该校整体网络环境及技术水平，结合学科教学目标及专业培养方案，设计实验教学整体方案。
（2）实验实际操作的设计。根据实验要求及实验方案，设置实验节点，包括实验内容、实验器材、实验试剂、操作步骤、易错环节、成绩汇总等。
（3）易出现的问题。根据学生实际操作，总结实验过程易错环节，及时反馈给学生，并设立易错点，在这些实验环节提示学生，加深学生印象，防止错误的发生。
（4）制作实验教学课件。结合利用可视化的工具软件，将实验目的、实验原理、实验步骤、数据处理及实验要求，制作成线上实验教学课件，方便学生查看。
（5）电子课件。确定电子课件的教学内容、利用实验脚本、组织内容撰写、录制等。
2 实验教学方法
（1）课前预习。为了使学生能够更好地学习知识，能够更加高效率地理解所学知识，在课前预习环节，学生可基于线上学习系统查找相关信息，了解食品分析特定成分相关知识、检测的国家标准、检测的常见方法等。
（2）课堂教学。课堂教学采用翻转课堂模式。在在线课堂上，共同研究解决问题，从而获得更深层次的理解。老师进行部分核心内容的讲解，学生可将学习过程中发现的问题向老师提问，或是同学之间讨论;教师也能有更多的时间与每个人交流。学生可以自主规划实验方案，教师则采用讲授法和协作法最终确定实验方案。
（3）虚拟实验。软件操作过程中要注重过程控制、检测控制、操作规范标准。针对分析过程和关键环节设置若干个控制点，启发学生分析和明确设置该控制点的原因与标准来源，并在课堂上按照国家规范，讲述分析检测的流程。
（4）课后复习。借助于虚拟平台的优势，学生课后也可以反复进行实验操作，巩固所学知识，通过教师反馈，加深易错环节的认识，达到高效学习的目的。
（5）评价体系。根据学生课前预习情况及课堂表现，老师给出主观分数，按照实验的操作规范在线进行客观打分，即由计算机自动给出客观分数。每个实验成绩由主观分数和客观分数组成，按照学习计划进度，对学生进行成绩评级。
3 课程优势
3.1 灵活开发，效率提升
传统的实验操作都是在实验室或特定的试验场所中进行，而实验步骤都是固定不变的，实验用品也有限，如果学生在操作中发生错误，就会无法进行实验。而虚拟仿真线上实验可以让学生不受时间和操作环境的限制，在安装有虚拟仿真实验软件的计算机上，就可以随时随地完成实验模拟，发生错误操作也可重新开始。学生还可以探究不同实验条件，并获得不同的实验结论。开放的虚拟仿真实验可以更灵活地弥补线下教学条件上的不足，学生可以根据自己的学习情况和领悟能力，进行及时的复习、预习和训练，加强对实验内容的掌握，更好地利用实验室资源。灵活开发的操作模式，提高实验教学的学习效率。
3.2 节约成本，避免浪费
线下的实验课程都需借助于实验仪器和实验试剂才可以顺利进行，而实验仪器需要维护和保养，如果操作不当还会损害实验仪器。而实验试剂很多都是化学试剂，特别有一些有毒有害的试剂，在实验过程容易产生废液废气，极易造成环境的污染。学生使用虚拟仿真实验平台，不仅可以见到日常不常用到的昂贵仪器，也不会造成化学试剂的污染，降低实际实验中的损耗，节约实验室运行成本。
3.3 安全环保，大胆尝试
实验过程常会使用易燃易爆、有毒强腐蚀性药品，而且有的实验还会具有一定的危险性，难免导致学生在实验过程中产生恐惧心理。这些危险的实验也不适合在线下开展，使学生减少了学习的机会。虚拟仿真实验则可以完成有毒或危险性大的实验，不仅安全环保，而且还可以利用学习的理论知识学生进行大胆尝试，开拓视野，增长见识。
3.4 及时反馈，科学管理
虚拟仿真实验平台上可以记录学生实验的过程，统计错误操作，及时反馈给学生和老师，让学生认识到易错步骤，可以打开系统帮助，来规范自己的操作步骤，这样既可以让学生掌握正确的实验操作流程，又可以让学生深刻记忆实验失误部分。老师也可以特定指导，提示学生，科学管理实验过程。实验最终的成绩可以轻松地由平台获取，减少老师的工作量，提高工作效率。
4 结语
《食品分析》是一门理论与实践相结合的课程，学生通过理论学习掌握基础的分析食品成分和组成的方法，通過网络学习国家标准方法，通过在线虚拟实验课堂进行实际操作，克服线下不能完成的操作过程，进一步加深对理论知识的理解。教育最终的目标都是针对人，所以线上课程的建设，以学生为主体，以教师为主导，规避线下课程的弊端，发挥线上课程的优势，为学生提供优质的教学资源，使学生发挥更大的学习自主性。
参考文献
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[3] 李俊波，白慧云，张鑫鑫，等.基于混合式教学和形成性评价的仪器分析实验教学改革与实践[J].化学教育：中英文，2019，40（12）：44-49.
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