面包烘焙品质虚拟仿真实验设计及构建.pdf

2023 年第 8 期文章编号：1671-9646（2023）08b-0097-02第 8 期（总第 582 期）农产品加工No.82023 年 8 月Farm Products ProcessingAug.摘要：授课课时和条件的限制，以及教育信息化等时代需求，有必要开展面包烘焙品质虚拟仿真实验，完全模拟面包制备过程的实景环境，使学生通过虚拟仿真实验达到在实验室实地开展实验的学习效果。针对面包烘焙品质虚拟仿真实验，从开展面包烘焙品质虚拟仿真实验的必要性、面包烘焙品质虚拟仿真实验的实用性、面包烘焙品质虚拟仿真实验的先进性和预期实施效果等方面展开了探讨。关键词：直接发酵法；快速烘焙法；中种发酵法；面包烘焙品质；虚拟仿真中图分类号：G640文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2023.08.051（College of Grain，Oil and Food，Henan University of Technology，Zhengzhou，Henan 450001，China）Due to the limitations of times and conditions，as well as the needs of educational informatization，it was necessaryto carry out virtual simulation experiments on bread baking quality to fully simulate the real environment of bread preparationprocess，so that students could achieve the learning effect of carrying out experiments in the laboratory through virtual simula-tion experiments.Aiming at the virtual simulation experiment of bread baking quality，this paper discussed the necessity ofcarrying out the virtual simulation experiment of bread baking quality，and the practicability of the virtual simulation experi-ment of bread baking quality，as well as the progressiveness of the virtual simulation experiment of bread baking quality andthe expected implementation effect.straight dough method；rapid-baking test；sponge-dough method；bread-baking quality；virtual simulatione面包烘焙品质虚拟仿真实验设计及构建王新伟，田双起，*赵仁勇，蒋洪新，娄海伟，牛永武，王香玉（河南工业大学 粮油食品学院，河南 郑州450001）收稿日期：2022-07-28基金项目：2022 年河南省自然科学基金资助项目面上项目“脂肪醋 Lipopan Prime 对馒头品质的调控及机制”（222300420423）；河南工业大学 2019 年本科教育教学改革研究与实践项目“杂粮加工工艺与设备课程教学模式改革研究”（JXYJ-K201901）；河南省 2021 年度本科高校虚拟仿真实验教学项目（2021 年）。作者简介：王新伟（1979），女，博士，讲师，研究方向为粮食资源转化与利用。*通讯作者：赵仁勇（1969），男，博士，教授，研究方向为粮食资源转化与利用。面包烘焙品质试验是河南工业大学粮食工程专业和食品科学与工程专业本科生必修实践课程“食品工艺综合实验”中的一个实验项目，共 6 个学时。教学大纲中要求学生采用直接发酵法、快速烘焙法和中种发酵法 3 种方法制备面包，进行品质评价。但是因为课时和条件的局限，指导教师不得不在课前把很多工作都代替学生做了，学生上课时只能做部分工序，显然不符合教学大纲要求，也没有达到实验目的。因此，有必要通过虚拟仿真技术，模拟面包生产过程的实景环境和生产状态，使学生通过面包制备虚拟仿真实验达到实地开展实验的效果。1开展面包烘焙品质虚拟仿真实验的必要性根据 GB/T 1461120081，直接发酵法是将面粉和其他配料混合制成面团后，经 90 min 发酵后成型，醒发 45 min 后入烤箱烘烤，出炉后进行品质评价。除去和面及中间的操作，只计发酵和醒发就需 135 min，即 3 学时。根据 GB/T 3586920182，快速烘焙法是将面粉粉和其他配料混合制成面团后，经 20 min 发酵后成型，醒发 40 min 后入烤箱烘烤，出炉后进行品质评价。除去和面及中间的操作，只计发酵和醒发需要60 min。根据 GB/T 1461220083，中种发酵法是先将部分面粉及全部酵母揉混调制成中种面团，经过较长时间发酵，然后再与剩余的面粉、水及其他配料揉混调制成主面团，经短时间延续发酵，进行分割揉圆，中间醒发和成型，再经过最后醒发，入炉烘烤。出炉后进行品质评价。其中，中种面团发酵 4 h，主农产品加工2023 年第 8 期面团延续发酵 30 min，中间醒发 1215 min，最后醒发 65 min。除去和面及中间的操作，只计发酵和醒发需要 350 min，将近 8 学时。在实验教学大纲要求的 6 个学时内，要求学生完成 8 个学时的实验内容，采用 3 种方法制备面包，并进行品质评价显然是不可能的。为贯彻教育部 2018 年发布 教育信息化 2.0 行动计划 通知，结合学校特色与教育信息化规划，粮油食品学院领导与“食品工艺综合实验”课程教学团队积极开展课程信息化教改。经过多轮研讨和论证，形成了“食品工艺综合实验”课程教学信息化的共识，并通过虚拟仿真技术手段对小麦粉面包烘焙品质实验项目进行改革，提出了模拟直接发酵法、快速烘焙法和中种发酵法 3 种方法制备面包、围绕实验室网络环境基础、多媒体可视交流系统、虚拟仿真实验教学项目等建设内容，设定了课时信息化比例整体达 100%。使学生通过虚拟仿真实验达到实地开展 3 种方法制备面包实验的效果。2面包烘焙品质虚拟仿真实验的实用性面包是主食品加工的重要品类之一，面包生产行业是我国重要的食品加工产业之一。同时，面包加工过程需要“食品化学”“食品微生物学”“食品工艺学”等多领域知识，掌握面包加工技能可扩展至发酵面制品加工等其他行业领域，对学生的食品工程能力培养发挥着不可替代的作用。针对面包生产实验实训时，“面包制备实验学时不够”“面包生产实验劳动强度大”和学生数量大不易安排的老大难问题，教研团队一直在探索更科学合理的实验开展方式，但并未在实体环境下找到切实可行的方案。借助虚拟仿真技术，建设面包加工虚拟仿真项目可以破解学生无法在既定的 6 个学时内开展 3 种方法制备面包的困局，提升实验质量。根据教育部对课程“两性一度”的要求，在面包烘焙品质虚拟仿真实验项目中构建接近实验室状态的虚拟环境，使学生有身临其境的感受，并在此环境下，对学生开展的实验提出 3 种方法制备面包、品质评价、优化工艺参数等高阶要求；并通过生产不同类型面包，使学生在产品类型和生产工艺创新等多方面提出要求，提升学生创新能力培养；使学生感受到实验实操过程的挑战度提高，激发学生实验过程的兴趣，从而积极完成虚拟仿真条件下的实验实操学习。在模拟仿真实验实操过程中，将“生产安全”“食品安全”“工匠精神”等思政元素融入实验过程。3面包烘焙品质虚拟仿真实验的先进性虚拟仿真实验项目依托学校特色粮油食品加工，结合学校面包产品研发、工艺设计、品质评价的超强实力和突出能力，而且学校与面包加工的龙头企业的良好合作关系，通过面包生产龙头企业桃李、盼盼，小麦粉加工龙头企业益海嘉里和五得利，面包发酵剂生产龙头企业安琪酵母等一系列面包加工领域的企业，提供本项目建模所需的生产实景及实用、先进生产技术支持，为构建面包加工虚拟仿真实验项目模型和数字影像库提供了优质实体实验材料资源。系统根据“新工科”建设和工程教育专业认证的要求，围绕 OBE 理念开展4。以学生为中心，包含有课前了解、实验训练、实验考核、实验报告、融合与拓展、学情分析、学习资料、研发团队等模块。满足学生实操实验需求，突出“两性一度”和“课程思政融合”的要求，使学生进行创新性、探索性的实验，并感受到思政元素传递的正能量。课程教学团队依据教育部的 教育信息化 2.0 行动计划 ，根据软件系统知识产权法律法规的规定，在实验教学系统中融入多种教学手段，利用“元认知策略”“虚拟现实技术”和“游戏化教学”等近几年教育教学的新兴理念与技术，在虚拟仿真实验系统研发过程将沉浸性、交互性、虚幻性和逼真性等贯穿系统中。课程团队教师与虚拟仿真系统开发公司的工程师协同合作，使用增强现实（AR）、3D仿真、虚拟现实（VR）等开发技术，研发完全拥有自主知识产权的面包生产及品质评价虚拟仿真系统。根据“元宇宙”理念，依托 VR 和 Internet 发展与迭代更新，围绕信息教育发展趋势和粮油食品专业领域科研最新动态，在当前增强现实和虚拟仿真技术满足实验课程教学需求基础上，在本项目的虚拟仿真系统中预留后期多次开发功能和模块，为满足持续改进提供升级空间，未来能与“元宇宙”体系有效对接，拓展本虚拟仿真系统的应用。4预期实施效果面包生产及品质评价虚拟仿真实验教学软件开发后，不但能够满足本校师生的使用，还能满足其他开设本实验项目的大中院校使用；不仅可以成为传统实验操作的有力补充，还可以成为特殊条件下，如新冠疫情下学生进行实验操作知识学习的重要手段。（下转第 101 页）982023 年第 8 期计划进行统筹安排。在教学改革方面，积极寻求教师、学生、专业三者之间的切合点、扬长避短、潜移默化，逐步提升教学质量与教学能力。基于 BOPPPS 教学效果评价的问卷调查见表 1。4结语利于学习通平台探究 BOPPPS 教学模式在“谷物加工工艺与设备”课程教学中的应用，通过课前、课中和课后 3 个环节开展线上线下混合式教学活动，突出了学生为主导的教学理念，激发学生课堂参与度，引导学生自主学习的积极性。该模式的实施有助于学生对谷物加工相关知识传递与内化，符合应用型大学人才培养目标，强化学生勇于发言意识和实践能力。未来将持续更新教学内容、完善教学评价方式，为培养一批扎根垦区、服务现代化大农业的复合型食品人才而服务10。参考文献：蔡易辉，郭元新，张继武，等.“谷物加工工艺学”教学改革和探索 J.农产品加工，2018（15）：94-95，98.阮少兰.谷物加工工艺与设备 课程的教学改革实践J.科技信息（科学教研），2008（1）：49.陈星源.粮食工程专业谷物加工工艺学课程教学的改革与创新研究 J.农家参谋，2018（6）：160.许多，吉强，李治江，等.基于“学习通”平台的机织学 BOPPPS 教学模式探究及实践应用 J.西部皮革，2023，45（3）：85-87，136.匡芳君，张思扬，金于君.基于 BOPPPS 的 Python 数据分析与展示课程教学设计与实践 J.创新创业理论研究与实践，2023，6（4）：166-168，176.郭春霞，董俊哲.新工科背景下 BOPPPS 教学模式在材料力学课程中的应用探究 J.创新创业理论研究与实践，2022（13）：179-181.袁丽雯，杨坤.BOPPPS 模式在大学物理课程教学中的应用探究 J.物理通报，2020（12）：24-27.李丰，闫丹，左卫刚.基于微课的 SPOC+BOPPPS 教学模式设计与实现：以 Python 程序设计课程为例 J.新疆职业教育研究，2022（2）：35-38.杜湘瑜，李德鑫，陈长林.基于 BOPPPS 模型的模拟电子技术基础线上线下混合教学研究与实践 J.高教学刊，2020（13）：8-12.鞠德明.黑龙江垦区精准农业技术应用现状与趋势分析D.大庆：黑龙江八一农垦大学，2014.殷表 1基于 BOPPPS 教学效果评价的问卷调查评价类型评价内容非常满意比较常满意一般满意基本满意不满意客观评价导入知识方式前测形式任务目标设计课堂效果满意度学习效果满意度学生课堂参与度前测作业正确率后测作业正确率课外知识拓展完成度94.4395.4692.7190.4391.2789.423.212.894.655.354.273.672.361.652.642.453.564.4873.5488.6393.171.060.902.430.7112345678910姜秀杰，等：基于学习通平台的 BOPPPS 教学模式在“谷物加工工艺与设备”教学中的应用目前，受实验室面积和设备数量限制，一个实验室只能容纳 30 名学生，并分为 46 人一组同时实验，而在实际操作中，多数的工艺环节只能有 1 人进行实践操作，其他学生只能观看，采用虚拟仿真平台可支持 1 000 人并发访问服务器。目前，实验中很多工序都是指导教师在课前完成的，学生在课上只做部分工序。对学生来说，每个工序都是需要掌握的，无法全方位认知面包加工方法、工艺与品质之间的密切联系，采用虚拟仿真实验，则可实现全程参与，提高学生的实验操作水平，激发学生的学习积极性。5结语针对面包生产实验实训时，“面包制备实验学时不够”“面包生产实验劳动强度大”和学生数量大不易安排的问题，借助虚拟仿真技术，建设和设计面包加工虚拟仿真实验，从而破解学生无法在既定的 6 个学时内开展 3 种方法制备面包并进行品质评价的困局，提升实验授课质量。参考文献：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 146112008 粮油检验小麦粉面包烘焙品质试验直接发酵法 S.北京：中国标准出版社，2008.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 358692018 粮油检验小麦粉面包烘焙品质评价快速烘焙法 S.北京：中国标准出版社，2018.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 146122008 粮油检验小麦粉面包烘焙品质试验中种发酵法 S.北京：中国标准出版社，2008.尹琳琳，陈志娜.基于 OBE 理念的线上线下混合的“食品微生物”教学模式的探索 J.农产品加工，2022（21）：100-104.殷（上接第 98 页）1234101