虛實結合法培養油脂專業人才探索

黃健花，王小三，鄒孝強，常 明，劉睿杰，王興國，劉元法

(江南大學 食品學院，江蘇 無錫 214122)

現代化油脂加工的典型特點是規模大、自動化程度高。如何有效教學這一特點，值得高等學校教育工作者探索和思考。與此同時，油脂加工相關專業知識的教學一直受實驗室安全管理、反應單元處理量小和智能化程控系統缺乏等條件的困擾而難以實施，如何有效解決這一系列問題，直接影響到學生實際操作能力以及分析和解決問題能力的培養。

虛擬仿真技術的交互功能、模擬仿真、在線共享、在線效果評價等功能的實現，為在線開放教學提供了技術支持，其在教學的內容、手段、過程及效果評價等方面的創新，推動了在線教學和傳統教學模式的融合[1]。以現代信息技術為依托，根據油脂工廠實際布局，利用虛擬現實手段搭建模型，完整再現預處理、制取、精煉等油脂加工主要工藝環節，通過油脂加工虛擬仿真教學資源的建設，拓展教學內容，有效提升了教學質量與水平。結合油脂專業課程教學、創新訓練、工廠生產實習等理論實踐教學，虛實結合地開展油脂加工教學，大幅提升了教學效果和學生主動學習的積極性。探索形成的“虛擬仿真實驗+理論教學實踐”的虛實結合培養方案(見圖1)，有效解決了食用油脂相關專業課程教學過程中加工工藝、工程化教學效果欠佳的難題。

圖1 虛實結合法培養油脂專業人才方案及取得的成效

針對油脂專業的特點，充分利用虛擬仿真實驗和理論實踐教學，將被動學習變為主動探索，將枯燥抽象變為生動具體，解決了以往室內教學難以開展的部分難題，激發了學生的學習興趣和鉆研精神，也為實踐性、工程化較強專業的人才培養起到很好的案例示范作用。

1 “虛擬仿真工藝+理論實踐教學”(“實→虛→實→虛”遞進式教學)，大幅提升實踐性、工程化較強專業課程的教學效果

長期以來，油脂加工工藝相關專業知識的教學一直受實驗室安全管理、高壓設備使用、反應單元處理量小和智能化程控系統缺乏等條件的困擾而難以有效實施，虛擬仿真實驗有效解決了傳統教學模式下油脂加工過程存在的諸多弊端，如實驗危險性高、配套設備復雜、占用空間大、操作復雜、無法應對突發事故等。利用虛擬現實手段實現油脂加工過程展示，結合理論課、實驗室小型油脂工藝、工廠生產實習等理論實踐教學，不僅培養了學生實際操作能力以及分析和解決問題能力，而且大大提升了學生的安全意識和應對突發事故的能力。

根據油脂工廠實際布局，利用虛擬現實手段可完整再現還原現代化油脂加工生產線，同時將精準適度加工等油脂行業發展的最新理念與成果整合到虛擬仿真學習中，將關鍵工藝參數的控制作為學習重點，整合最新的生產設備、持續改進油脂工廠虛擬仿真實驗內容和評價機制。不僅可以依托本領域的科研成果，加速教學反哺，提升學習效果，還可以解決傳統授課方式存在的時間和空間限制，滿足更多學生選修相關課程的需求。在此基礎上，組建專門的油脂加工虛擬仿真實驗教學團隊，并與理論教學、小型生產線操作、虛擬仿真模擬操作和工廠實習實踐等結合，通過“實→虛→實→虛”遞進式教學，引導學生樹立油脂生產的工藝流程、設備選型、車間布局、事故處理和環境保護的全局觀；建設的“油脂加工虛擬仿真實驗”課程被評為江蘇省首批一流本科課程，同時結合高質量教材和課程學習、創新實驗創業大賽等多形式科學實踐活動，大幅提升了專業教學和人才培養的效果。

2 1∶1虛擬仿真還原世界領先的油脂加工生產線，強化專業基礎知識為主導的工程工藝教學和專業課程實驗技能為主導的實訓教學

虛擬仿真1∶1還原全球規模最大、智能化控制水平最高、工藝世界領先的現代化油脂加工生產線，完整再現了油脂加工主要生產環節。虛擬仿真可有效提高教學過程中學生的參與度，強化再現專業基礎知識為主導的工程工藝教學+專業課程實驗技能為主導的實訓教學，解決學生實際操作和分析解決問題能力培養效果欠佳的難題。學生可以走進虛擬工廠，學習了解油脂工廠先進加工工藝的操作規范，掌握油脂工廠加工的關鍵工藝參數；并利用虛擬仿真操作，對油脂加工的突發事故和應急處理環節進行強化訓練，提升學生的安全識別和控制能力，強化安全意識以及對食品安全生產的理解。結合實際工藝實驗、創新訓練項目、油脂工廠生產實習等動手操作、真實體驗，激發學生的學習興趣，大幅提升了動手能力、主動學習的積極性和創造性，為我國油脂行業“工匠”型人才的培養奠定基礎，回歸本科工程教育初心。

結合加工、工程和實踐性課程內容，提升學生對油脂相關專業基礎課程知識的掌握程度，激勵學生在熟練掌握普通大宗油料油脂加工和設備選型的基礎上，綜合考慮小品種油脂產品加工過程中營養與安全的要求，自主選擇適合小品種油料的裝備與工藝，強化以專業基礎知識為主導的工程工藝教學效果。通過編寫專業教材，開發相應的油脂工廠虛擬仿真在線教學資源并組建專門的虛擬仿真實驗教學團隊，開設高質量虛擬仿真實驗課程，結合基于油脂制取、精煉等小試設備的加工實驗課程教學，完成以強化專業課程實驗技能為主導的虛實結合實訓教學，進一步加強學生對油脂加工設備和工藝的理解。

3 “虛實”結合培養有擔當、敢創新的油脂專業人才，助力一流本科人才培養

在課堂理論教學的基礎上，為學生提供了很多親身經歷的實踐活動，在油脂加工虛擬仿真教學資源的開發過程中，通過帶領學生深入企業調研，融合不同企業油脂加工實際情況，使軟件中各工藝參數、指標符合實際生產，讓學生感悟求真務實的敬業精神；同時根據企業的實際需求，設立適合油脂專業本科學生的研究課題，帶領學生開展創新實驗、創業大賽等實踐活動，讓學生體驗科研創新的力量。虛實結合教學，有效加深了學生對行業的理解與感悟，讓他們更好地了解食用油行業肩負的多重任務——保障我國食品安全、滿足人民生活消費需求和提供多種必不可少的工業原料，感受他們未來所要承擔的責任和使命。

開發的油脂加工虛擬仿真教學資源實現全國共享，24小時全天開放，實現500人并發量的服務器配置，滿足隨時在線學習的需求，有效提升油脂專業人才的培養效果。通過“虛實”結合教學，學生在油脂相關專業知識學習過程中的參與度大幅提高，且賦予教學更多的趣味性，學生對本專業知識的學習積極性和主動學習意識明顯增強。通過課堂學習基礎知識和課外科學實踐及科研課題的融合教學培養，激發了學生內心的創新意識和能力。在團隊老師的指導下，學生參與省及校級創新訓練項目7項，本科生作為第一作者發表1篇SCI收錄論文、5篇CSCD收錄論文，作為第二作者發表3篇SCI收錄論文，獲國家級、省級大學生科創競賽獎勵各2項，獲評本科江蘇省優秀畢業論文1份、江蘇省團隊優秀畢業論文1份等榮譽，學生獲獎及榮譽詳見表1。虛擬仿真教學意在打造優質實驗教學資源，助力一流本科人才培養。

表1 學生獲獎及榮譽