虛擬仿真實驗在蜂學(xué)教學(xué)方面的實踐

楊文超

（福建農(nóng)林大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院/蜂學(xué)學(xué)院，天然生物毒素國家地方聯(lián)合工程實驗室，福建 福州 350002）

1 引言

虛擬仿真實驗是融合“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能+”技術(shù)，著力解決真實實驗條件不具備或?qū)嶋H運行困難，涉及高?；驑O端環(huán)境，高成本、高消耗、不可逆操作、大型綜合訓(xùn)練等問題的一種新的實驗教學(xué)模式?！督逃哭k公廳關(guān)于2017-2020 年開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)的通知》[1]指出國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目是示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)工作的深化和拓展，堅持立德樹人，強化以能力為先的人才培養(yǎng)理念，堅持“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進”的原則，突出應(yīng)用驅(qū)動、資源共享，將實驗教學(xué)信息化作為高等教育系統(tǒng)性變革的內(nèi)生變量，以高質(zhì)量實驗教學(xué)助推高等教育教學(xué)質(zhì)量變軌超車，助力高等教育強國建設(shè)[2]。

虛擬仿真實驗具有“沉浸式”優(yōu)勢。學(xué)生進入虛擬實驗室開展實驗操作，通過位置的改變從不同角度實現(xiàn)全方位的實驗過程學(xué)習(xí)。仿真、3D 的表現(xiàn)形式對實驗過程形象逼真演示，發(fā)揮虛擬元器件資源的優(yōu)勢，提升學(xué)習(xí)效果。

虛擬仿真實驗具有“互動”優(yōu)勢。在實驗過程中，可以對實驗中遇到的問題進行咨詢，教師在線解答，實時解決學(xué)生實驗過程中遇到的難題。能最大限度地激發(fā)學(xué)生的自主實驗興趣，有助于發(fā)展學(xué)生的構(gòu)建思維，具有獨特的實驗教學(xué)效果。

虛擬仿真實驗具有“時空”優(yōu)勢。實驗不受實驗空間大小、實驗時間、實驗次數(shù)的限制，實現(xiàn)無器材損耗，和實驗室零距離，隨時隨地重復(fù)進行實驗學(xué)習(xí)。突破實驗教學(xué)對客觀條件的依賴性，滿足實際的課堂教學(xué)需要。

虛擬仿真實驗是解決大型儀器臺套數(shù)不足、危險性高、實驗條件苛刻等難以在現(xiàn)實實驗室開展實驗的有效途徑，為豐富教學(xué)和實踐提供了一種全新的方式。

2 在蜂學(xué)教學(xué)方面的應(yīng)用

2019 年年底的新型冠狀病毒疫情讓常規(guī)教學(xué)變成了奢望，虛擬仿真實驗成為解決實驗課“停課不停學(xué)”的有效途徑，以《教育部辦公廳關(guān)于2017-2020 年開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)的通知》為指導(dǎo)的國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目共享平臺（www.ilab-x.com）[3]免費向社會開放了已經(jīng)建成的2 000 多個虛擬仿真實驗項目，為疫情期間開展實驗教學(xué)提供了資源保障。

在2020 年上半年，福建農(nóng)林大學(xué)2017 級中藥資源開發(fā)專業(yè)《蜂產(chǎn)品加工與制藥實驗》借助國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目共享平臺和超星“學(xué)習(xí)通”，選擇與課程相關(guān)的化工與制藥學(xué)、藥學(xué)、食品科學(xué)與工程的部分虛擬實驗代替常規(guī)實驗項目：干粉、顆粒制劑、片劑、硬膠囊、口服液的加工和質(zhì)量檢驗，很好地完成了疫情期間的教學(xué)任務(wù)。同時，暑期的蜂學(xué)專業(yè)畢業(yè)實踐《蜂產(chǎn)品加工與貿(mào)易實習(xí)》也因疫情改成了線上線下相結(jié)合的方式進行，為特殊時期的實踐教學(xué)提供了新的途徑。

3 教學(xué)應(yīng)用過程中存在的問題

針對虛擬仿真，我們就實驗開設(shè)的必要性虛擬仿真的效果及存在的問題開展了相關(guān)的問卷調(diào)查工作。對虛擬仿真實驗用后體驗進行整理分析，大致存在以下幾點不足。

3.1 實驗項目插件過大

據(jù)統(tǒng)計，有86%的學(xué)生認(rèn)為實驗項目插件過大。一些項目在使用之前，必須下載開發(fā)平臺插件和相應(yīng)的實驗項目插件，雖然這類項目在下載后可以實現(xiàn)離線操作，但是對于開展多個實驗項目的學(xué)生來說，占用電腦存儲空間，給學(xué)生的學(xué)習(xí)造成了不便。

3.2 實驗項目操作困難

據(jù)統(tǒng)計，有57%的學(xué)生認(rèn)為實驗項目操作困難。一些項目在操作過程中操作步驟較多，部分操作步驟的操作區(qū)域比較隱蔽，難以操作，延長了實驗的操作時間。

3.3 操作過程和結(jié)果單一化

據(jù)統(tǒng)計，有41%的學(xué)生認(rèn)為操作過程和結(jié)果單一化。部分項目的操作過程單一，實驗操作完全一致，與實際實驗時的不同時間、數(shù)量或工藝差異造成不同的實驗結(jié)果不相符，不能最大限度地模擬現(xiàn)實實驗。

4 實踐教學(xué)中應(yīng)用的潛力分析

虛擬仿真實驗致力于解決實驗條件不具備、實際運行困難、涉及高?；驑O端環(huán)境的實驗，可以開發(fā)蜜蜂生物學(xué)、蜜蜂養(yǎng)殖、蜜粉源植物、蜜蜂遺傳育種、蜜蜂產(chǎn)品學(xué)、蜂產(chǎn)品加工學(xué)、蜂產(chǎn)品分析、市場營銷等課程的相關(guān)虛擬仿真實驗。利用網(wǎng)絡(luò)空間開展線上線下、虛實結(jié)合、以虛補實的虛擬仿真實驗教學(xué)，將現(xiàn)實條件下“做不到”“做不好”“做不了”“做不上”的實驗網(wǎng)絡(luò)化。

校企協(xié)同探索“線上線下混合育人”新模式，以全面提高學(xué)生創(chuàng)新精神和時間能力為宗旨，以共享優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源為核心，持續(xù)推進實驗教學(xué)信息化建設(shè)，推動蜂學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新[4,5]。