虚拟仿真技术在高职烹饪专业课程实践教学中的应用研究

龙 芳

(长沙商贸旅游职业技术学院湘菜学院，湖南长沙，410116)

一、高职实训课程教学现状与问题

高职教育理念的内涵在于实践，即现代职业教育的实训教学。高职教育实训教学以培养高技能应用型复合人才为主要目标，高职实训教学是高职教育的特色，是提高学生实际操作能力的重要环节。近年来，实训教学模式已经深入职业教育。我国高职教育实训教学先后经历了二十多年的发展历程，其以“产教融合、校企合作、工学交替”为基础构建人才培养模式，以培养高技能应用型人才为主要目标，培养学生的职业技能。为更好地落实实训教学，各高校纷纷建立校内、校外的实训基地。

实验室在教学中能够发挥较大的作用，但很多教师仍沿袭传统的教学模式，习惯于在讲授知识后，让学生现场观摩，进行实验操作。这种教学方式枯燥乏味，无法让学生快速掌握实操技能，导致很多实验只能停留在理论知识的层面，学生无法亲身体会实践，也就难以融会贯通地理解知识，更加无法加以使用，达到举一反三的效果。事实上，大多数高职院校开展实训教学都采用实物教学的形式。这种形式虽然能让学生对教学内容有比较深的感性认识，但不能满足知识更新迭代的要求，具体体现为以下三点。第一，教学成本高，仪器设备昂贵。随着教育成本不断增加，各高职院校对实验室的投入力度很难维持。第二，教学形式单一，知识落后。受限于实训室的建设成本和教学内容更新的知识成本，高职院校的实训教学一直难以与实际生产接轨。第三，学习情境难再现。例如，食品理化检测过程中，某些化学变化现象转瞬即逝，知识情境难以重现；体育专业需要反复模拟分析著名运动员在某些比赛中的特定动作来达到学习和分析的目的，但传统教学手段难以满足这一要求。

二、虚拟仿真应用于实训教学的必要性

虚拟仿真(Virtual Reality，以下简称VR)是运用计算机技术模拟产生三维虚拟交互环境，达到情境再现效果的技术。[1]VR实训教学是目前高职教育教学模式改革的主要内容，也是实施信息化教学的重要手段。我国先后出台了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》《教育信息化2.0行动计划》等政策推动高职院校VR实训室的建设，为促进职业教育改革提供了有力支撑。现代职业教育正大力实施针对教师、教材和教法的“三教”改革。传统教学过程以教师为中心，学生被动接受知识，教师是课堂中心，教师决定学生学什么、如何学。而实施“三教”改革后的现代课堂则提倡以学生为中心的主动学习方式，通过体验情境，在操作中进行学习。VR技术应用到烹饪专业课程实训教学中，就是将VR技术引入课堂教学或学生课外实践中，切实提高教育教学质量，推进高等教育内涵式发展。[2-3]这一形式的优势有以下四点。

(一)丰富课程教学手段，做到因材施教

VR体验式教学方法中的虚拟环境是三维立体式的场景，通过专业的眼镜或头盔等设备使学生沉浸其中，与虚拟环境中的物体进行实时交互。[4]例如，利用VR技术，可以建立各种虚拟实验室，如化学、工程、地理、物理、生物实验室等，其拥有传统实验室难以比拟的优势，能够达到“进得去、看得见、动得了、易再现、更安全”的要求，秉承“虚实结合、以虚促实”的原则，呈现“职业性+场景性”的情境，让学生能更好地理解和掌握抽象知识。利用VR公共实训、VR+信息化教学、VR产品协同创新创业、VR专业技术技能培训，能够将虚拟的操作结果展示出来，让学生身临其境地在实践课堂中更直观、生动地学习，提高教学成效。

(二)改变教学环境，弥补传统实训课程的不足

一方面，VR课堂能够有效规避真实实验和操作中的各种危险。例如，烹饪化学实训课可以利用虚拟现实技术进行各种虚拟实验，让学生在虚拟实验环境中放心地进行在现实中存在一定风险的实验，达到“进得去、看得见”的效果。另一方面，VR课堂可以降低实训室建设的成本，节省教育成本。受设备、场地、经费等硬件的限制，如厨房设施设备、食品安全检测设备大多比较昂贵，高职院校实训室的建设成本很高，许多实践教学无法进行。利用VR系统，学生佩戴VR眼镜就可以进行各种实验，获得与真实实验一样的体现，在保证教学效果的前提下极大地节省教学成本。

(三)突破时间和空间的限制，提高教学效果

利用VR技术，一方面可以突破传统实训室中空间、时间的限制，实现宏观与微观的视觉感受。例如，学生在分析食品风味时，需要对风味的呈味机理、味感物质成分进行研究。运用VR技术，学生就可以进入这些物体的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，学生通过VR技术就可以在很短的时间内完整地进行观察。另一方面，VR技术具有可重复性。利用VR技术，教师可以反复模拟特定事件，详细分析结果或供学生模仿，再通过技术手段记录学生模仿的效果，达到传统教学手段难以达到的教学效果。

(四)建立新型师生关系，调动学生学习积极性

VR课堂能充分调动学生的积极性。学生对过于复杂的新知识，只凭文字和图片记忆记忆，没有任何实操，是很难达到教学效果的。例如，烹饪化学课程实践教学中需要用到的大型精密检测仪器，如电子舌和电子鼻模拟人的味觉和嗅觉系统等，都只有经过反复实操才能掌握，而实际情况是工厂和企业都不可能让学生进行实操，学生很难掌握复杂的知识。但是，利用VR辅助记忆，学生就能很快在亲身体验下掌握这些知识。教师只需要制作一个VR内容，将抽象的事物融入大型的场景，并进行知识的关联，就能帮助学生结合真实情境理解抽象知识，加深学生对知识的印象。

三、虚拟仿真应用于高职实训教学的实例

基于烹饪专业的VR实训基地建设，其核心课程包括烹饪化学、现代厨政管理、中式烹调工艺、中式面点工艺、冷菜制作工艺、宴会设计与实践、湘菜制作工艺等。[4-6]这些核心课程均需要学生反复训练，熟练掌握技巧。但是，作为八大菜系之一的湘菜，在热烹、冷制、甜调三大类烹调技法中，每类包含的小技术少则几种、多则几十种，导致湘菜教学十分复杂和困难，学生在传统的实物教学中无法反复尝试并熟练掌握上百种菜品的制作技巧与工艺。为此，长沙商贸旅游职业技术学院湘菜学院(以下简称我院)基于VR技术创设真实学习情境，同时结合高职专业教育特色，以烹饪专业湘菜制作工艺及现代厨政管理两门核心课程建设为基础，对接行业标准和岗位核心能力培养的要求，创新教学模式，通过标准化、流程化、规范化的湘菜制作工艺VR教学与学习，让学生在寝室、教室、图书馆、家中均可完成湘菜制作工艺的学习。

与此同时，我院在培养学生基础能力的同时，也非常注重对学生安全生产的操作训练。例如，在现代厨政管理课上，厨师在实际生产中可能会面临突发停电、天然气泄漏和起火等突发情况。在以实物教学为基础的实训教学中，教师无法模拟这些危险的突发应急情况。通过VR教学，VR软件会随机出现各种突发应急情况让学生反复进行训练，以此打破传统课堂授课模式的局限，培养学生的安全操作思维。

四、虚拟仿真的实践教学平台建设措施

我院VR实训基地按照“厚基础、宽口径、强能力、扬个性、求创新”的人才培养要求，以专业培养方案、实验教学大纲为准绳，以信息技术与现代教育技术为载体，以数字化实验教学要素资源与共享平台建设为抓手，以优质实验教学资源的开放与共享为目标，以“积为教用、虚为实用、虚实互补、提升实效”的理念，提出了职业院校烹饪专业课程实践教学的“点面结合，一心三库”的构建思路，形成了“以学生为本，以能力培养为核心，充分发挥数字化实验教学资源的共享优势，通过实施虚实结合的实验教学模式和形成性实验考核体系，系统地培养学生的实验技能、科学思维和创新能力”的VR实验教学体系，如图1所示。

图1 烹饪专业课VR实训教学平台框架

(一)完善国家VR实验教学项目的顶层设计

在教育部引领和“VR实验教学创新联盟”推动下，我院正努力建立和完善VR实验教学体系，进行全面布局和引导，保证VR实训室建设的必要性和必须性。具体来说，我院引入“互联网+”和“5G”新技术，建成以VR开发平台和数字专业场景开发平台为主要内容的VR基地，使教育教学场景向可视化、立体化、可交互和可定制方向发展，使其成为机制灵活、运转高效的实训教学平台。此外，我院还制订VR实验室的评估体系和激励措施，提高虚拟资源建设的水平和质量，便于资源建设的可持续性改进。

(二)搭建“线上+线下”一体化教学管理云平台

我院通过对实训理论教学管理、VR管理、线下实训教学管理和在线实训教学评价体系的建设，搭建“线上+线下”一体化教学管理平台。构建云服务管理平台，对VR实训基地中的人(师生、企业员工等)、资源(设备、软件等)、功能、数据、场景等进行管理，实现基地资源使用率最大化；通过职业性与场景性结合贯穿理论教学、虚拟实训、实物实训全过程，打破教学实训过程中“信息孤岛”的弊端，采用教学互动的“双向教学”模式，满足教学资源管理、学习情况考评、数据统计分析，并开放共享和持续应用与更新的需要，以湖南省餐饮管理专业教学资源库为基础构建“资源库里学理论、VR实训练方法、线下实操练技能”的教学模式。

(三)形成“点面结合，一心三库”VR实训体系

根据烹饪专业工作典型任务，我院开展了烹调工艺、厨房生产管理、食品雕刻与盘饰等课程的单元式实训项目。实训项目以生产原型构建 3D 现场和企业生产线为基础，以企业真实生产项目为原型，形成了“点面结合，一心三库”贯通的VR实训体系，支撑“三教”改革，培养复合型技术技能人才，服务社会体系。此外，我院VR实训平台建设的教学资源内容还紧密结合烹饪行业的新工艺、新标准、新要求等最新动态，解决烹饪专业传统教学中的难重点问题，保证VR资源建设的可持续性。

(四)打造技艺精湛的VR+特色专业课程师资队伍

我院基于产业学院和产教协同创新联盟加大校企合作力度，提倡企业精英进课堂，执行企业导师制，鼓励和邀请行业高职称技能人才加入和补充实训教师队伍。同时，根据VR技术应用，结合对空间思维、模型构建、逻辑判断、网络技术等方面能力的需要，从多个方面加强VR实训师资队伍建设。

五、结语

高职院校实训室是训练学生专业技能，培养高素质技能型应用人才的重要场所。依托湖南商贸旅游职业教育集团和湖南湘菜产业学院的优势平台，我院充分结合产教融合建设基础，通过VR实训项目建设，达到在信息化教学、人才培养、技术研发、创新创业及社会服务等方面的更好更快发展，为贯彻落实国家“三教”改革、培养复合型技术技能人才奠定了良好的基础。该项目预期建设成为集VR公共实训、“VR+信息化”教学、VR产品协同创新创业、VR专业技术技能人才培养与技能鉴定于一体的综合性实训基地，满足湘菜产业专业群在信息化教学、VR专业实训教学、VR行业前沿应用展示与体验方面的需要，培养行业企业所需的高技术技能型人才。