虚实结合的农产品加工及贮藏专业研究生创新创业教育

柳 颖，徐崎瑞，张 焱

（天津科技大学食品科学与工程学院，天津 300457）

随着经济社会的高速发展，中国经济已步入新常态。着眼于世界，科技创新能力成为综合国力竞争的决定性因素。在“大众创业，万众创新”的背景下，则要求高校注重学生的全面培养，激发学生的创新创业意识，全面地提高学生的综合能力，为国家的现代化建设不断输送高素质人才。

1 创新创业教育现状

近年来，国内外的经济形势复杂多变，高校毕业生就业人数不断增多，加上疫情的突发，为经济环境增添了更多不稳定的因素，人员密集型的企业用工需求逐渐减少造成失业率上升，一系列因素导致就业形势不佳，加剧了广大毕业生的就业压力。在此背景之下，国家鼓励以创业带动就业，积极鼓励学生参与创新创业实践活动。丰富的知识储备及优秀的创新能力将成为广大学生参与创新创业活动的核心竞争力。对于毕业生来说，专业技能的培养与创新创业能力的结合是补齐短板、创造就业机遇的有效途径[1-2]。因此，20 世纪诞生一种新的教育理念，即创新创业教育，目的在于能够培养出既可以适应工作、完成就业，又具有创新精神和创业能力的人才[3]。创新创业教育提出后得到各高校的积极响应，但现阶段创新创业教育在实现的过程中仍然存在一部分问题，如创新创业教育与产业没有很好接轨，与产业需求脱节，导致学生不能有效地进行创业实践活动，实践环境仅限于校园，实践质量较低；受传统教育模式的影响，创新创业教育仍然重理论、轻实践，创新创业教育与专业教育脱轨，与专业教育没有进行有效的融合发展，没有把创新创业的思维和精神融合进去，不能够有效提升学生的创新创业能力；创新创业教育的体系不完善，对学生的激励较弱，不能较好地提高学生的积极性；创新创业教育中缺少跨专业合作，无法合理进行资源和能力互补，不具有较强的竞争力，大学生团队多以本专业成员为主，具有局限性，从而导致专业技能单一低效，短板较为明显，失败概率较高；创新创业教育形式简单，多以讲座、培训和竞赛为主，枯燥、乏味的创新创业教育使得学生的积极性较差，得到的锻炼有限等[4-5]。

2 基于虚拟仿真实验平台下的创新创业教育

2.1 虚拟仿真实验教学

在互联网发达的时代，虚拟仿真技术不断发展，综合了多种计算机技术，生成有良好的视觉听觉体验的逼真虚拟环境，有着高度的模拟性、交互性和沉浸性的特点。通过模拟，学生在3D 视角下进入仿真实验教学，利用鼠标等外部设备实现对环境的操控，由参观者变为参与者，熟悉仿真教学模块中的各个环节，激发学习动机，深入理解教学内容，完成学习。这种方式能够带来强烈的沉浸感，不仅可以模拟生活中的场景，还可以将现实中很难进行或存在危险的活动加入到仿真实验教学当中。一些研究也表明，在教学中应用虚拟仿真平台可以调动学习者的积极性，引发他们主动思考并进行独立探索，在一定程度上改善教学效果[6]。

如今，无论是国内还是国外，虚拟仿真技术都与各个领域的融合越来越密切，在教学领域中的应用也更加广泛，特别是对于专业性和应用性较强的学科来说，弥补了传统教学上的不足，在知识技能学习的基础上扩展信息技术的应用，已经成为当前教育信息化背景下一种创新性的教学手段。运用虚拟仿真进行生产实践教学可以演示抽象、复杂的生产过程，提高学习效果，加速新知识的掌握。相较于实训来说，虚拟仿真实验教学能够很大程度地节省时间和成本，无论在教学前、教学中还是教学结束都可以应用到虚拟仿真平台，做到“虚实互补”，高效地实现从理论到实践的转化[7]。虚拟仿真技术的研发和应用需要充足的资金投入，因此需要相关部门的扶持以确保技术的研发、更新和全面应用。

2.2 虚拟仿真对创新创业教育的意义

对于农产品加工专业来说，参加实践活动是提升学生实践能力和创新能力的主要途径，但在高校中由于实践场地、实验教学经费和师资力量等条件的限制，通常并不能保障全体学生实践活动的进行。尤其近年来受疫情影响，高校的实践环节无法顺利开展，存在诸多不稳定因素。线上虚拟仿真实验教学可以避免线下教学中断，为教育教学环节的顺利实施、提高学生的自主学习能力及高效学习作出了重要贡献[8]。

虚拟仿真实验有着丰富的实践内容，体验感强，能够更加便捷地实现动手操作，在一定程度上辅助了创新创业教育[9-10]。学生能够在虚拟仿真平台中充分发挥主观能动性，独立开展实验，探究结论，充分投入到课题研究当中。学习能力强的学生还可以自主设计，自由开展创新型实践活动。此外，虚拟仿真实验安全性高，避免了由于操作不当带来的人身伤害，同时减少了原材料的消耗和废弃污染物的排放，具有环境友好性。学生可以在实践过程中完成专业性强的操作，体验实践的全过程，为实际操作打下坚实基础。虚拟仿真教学将成为国内外教育改革的重要方向之一，也会为培养高质量人才提供新思路。

3 农产品加工及贮藏专业中虚拟仿真工程实践的应用

3.1 农产品加工及贮藏专业中应用虚拟仿真的必要性

农产品加工及贮藏工程作为食品科学与工程之下的二级学科，涉及生物学、工程学等基础科学，所学习的知识通常存在理论性强、工艺流程复杂的特点，在理论课程学习完毕后，由于缺少实际经验，学生往往理解困难，无法在脑海中形成直观的概念，这在一定程度上增加了学习难度，造成学生学习积极性差，因此需要通过工程训练的形式辅助消化教学理论，将抽象的概念形象化，同时培养学生的动手能力，让学生的学习不仅停留在理论层面。但是在工程实践过程当中往往需要投入大量的成本，再加上实验设备的缺乏，无法满足实验教学的需求。同时受到时间、空间等多方面的限制，即使开展实践活动也几乎不可能实现工厂中全流程、全职位的实践学习，造成学生体验感不佳，实习的效果不理想[11]。搭建虚拟仿真平台则可以发挥其优势，将抽象的实验原理和繁琐的工艺流程具体化、形象化，有效地帮助学生对工程类课程的理解。一些极端条件下的操作、大型仪器的操控也能够相对轻松地实现。在教师的引导下，学生先对整体流程进行熟悉，然后自行训练，过程中还可以自主选择没有理解透彻的环节进行有针对的反复练习[12]。同时，学生通过在虚拟仿真实验中的故障解决模块的学习逐步积累经验，启发学生发现问题并培养解决问题的能力，为实操打下坚实的基础，这些都在很大程度上推动了教学的有序开展。因此，高效地利用虚拟仿真工程实践对于保障食品专业的教学十分必要。

3.2 农产品加工及贮藏专业中虚拟仿真的应用举例

实践能力的培养始终贯穿于食品科学相关专业的培养当中，为了提升学生的工程实践能力，天津科技大学已经拥有了包装工程虚拟仿真实验教学中心、天津科技大学化工基础虚拟仿真实验教学中心、1 000 t/d 毛麦清理虚拟仿真实验项目、港口物流虚拟仿真实验教学项目等，构建虚实互补的教学体系。

以毛麦处理为例，在实际教学中，书本的知识是抽象的，学生无法清晰地理解工艺流程，即使进行参观实习，也是在远离生产区的地方观察，缺少动手的机会，而且并不能针对毛麦处理的每一个环节和情况进行实习。在虚拟仿真实验当中则能够克服操作实施困难，从小麦的清理、设备的操作、质量控制到紧急情况的处理和工厂设计等各个环节进行仿真，沉浸式观察和动手操作可以加强学生对整体小麦制粉工艺的理解，掌握粮食清理核心设备的工作原理，并提高分析问题解决问题的能力。再如，食品包装环节的实习，由于原材料的需求量大、生产线复杂、包装机械昂贵、种类繁多等因素的限制，更有必要采取虚拟仿真实验。在接近真实的包装印刷生产环境中，利用包装设计软件和数字模切平台完成各种类型的包装盒的装潢设计、展示，生动形象地演示包装流程，强化理论学习效果。

在“能实不需、虚实互补”的前提下，学校需要做到教研结合，积极鼓励校企合作，与企业紧密配合，推进虚拟仿真实验中心的构建，利用这些虚拟仿真实验平台结合工厂实地实习培养农产品加工及贮藏专业研究生的创新创业能力，切实提高学生的工程素养。

4 结语

科学技术是第一生产力，研究生担负着开拓创新的重任，需要在夯实专业知识的基础上培养创新思维，做到能创新、敢创新，充分提升创业技能和就业竞争力，通过创业解决就业问题。虽然从国际上来看，我国在教育方面对虚拟仿真技术的应用起步晚，但是在一系列政策的支持下正加快发展步伐，实现教育信息化发展。从学校角度来看，各院校也应当十分重视学生工程能力的培养，利用好虚拟仿真平台，优化人才培养方案，打通学校和企业之间的壁垒，提升农产品加工及贮藏专业学生的创新应用能力，为社会、企业增添新的创新动力。