PBL教學方法在食品環(huán)境工程學課程教學中的應用

宋樹杰 趙武奇 張寶善

摘要 闡述了食品環(huán)境工程學課程在高校的教學現(xiàn)狀，分析了引入PBL教學方法的必要性。以“食品工業(yè)廢水”為例，探索PBL教學方法在食品環(huán)境工程學課程教學中的應用。教學實踐表明，PBL教學方法可以提高學生的自主學習熱情和能力，增強團隊合作精神，同時也促進了學生對課程相關(guān)知識的掌握和應用，提高了教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 PBL教學方法；食品環(huán)境工程；食品工業(yè)廢水

中圖分類號 S-01 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）20-0226-03

Abstract This paper expounded the teaching status of food environment engineering course in colleges and universities，and necessity of introducing PBL teaching method in the teaching of food environment engineering course were analyzed.Taking food industry wastewater as an example，the application of PBL teaching method in the teaching of food environment engineering course was explored.The teaching practice showed that PBL teaching method could improve students independent learning enthusiasm and capability，strengthen their team cooperation spirit，promote students mastery and application of knowledge，and improve the quality of teaching.

Key words PBL teaching method；Food environment engineering；Food industry wastewater

食品環(huán)境工程學是陜西師范大學食品科學與工程專業(yè)和食品質(zhì)量與安全專業(yè)的選修課程。該課程是一門多學科交叉的綜合性應用課程，涉及學科知識主要包括食品工程、食品科學、環(huán)境工程、環(huán)境科學、化學工程、生物技術(shù)、社會科學和軟科學等[1]。該課程教學對學生的課程和專業(yè)內(nèi)容起到承前啟后的作用，同時也影響到學生未來的工作。

新時期，我國已經(jīng)開始逐漸關(guān)注日益嚴重的環(huán)境污染問題，在該課程教學中提高分析與處理食品環(huán)境工程問題的應用型人才培養(yǎng)質(zhì)量十分重要。近年來，隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展，我國食品加工與環(huán)境保護之間的矛盾問題十分突出，同時食品環(huán)境污染防治技術(shù)也不斷發(fā)展和豐富，新知識和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)[2-3]。在新形勢下，為更好地實現(xiàn)食品類專業(yè)“厚基礎，寬口徑”的人才培養(yǎng)目標，亟待加強和改進該課程的教學模式，以提高教學質(zhì)量。

現(xiàn)有的大學教學模式一般為傳統(tǒng)教學模式，即教師為主，學生被動參與接受，機械地記憶知識，思維不活躍、不集中，導致教學質(zhì)量低下。學生課堂參與度低，積極性和靈活性差，學習依賴性和隨意性高，未能真正發(fā)揮學生的積極性，嚴重影響了學生的學習主動性和創(chuàng)造性。這種傳統(tǒng)教學模式，一方面會造成課堂教學質(zhì)量降低和學習意義的失落，另一方面也會導致學生心理的變化，如逃課、厭學和敷衍順從等。此種教學模式下，由于課堂枯燥無味，學生地位被動以及學生害怕出錯的自卑心理使得師生之間的交流較少，一般僅局限在課堂提問及答疑[4]。

筆者結(jié)合多年的教學理論和實踐經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)實施的PBL教學方法并不能取得國外研究者在理論上所報道的效果。雖然在提高教學質(zhì)量、高校素質(zhì)教育水平和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才等方面有一定的效果，但也存在許多問題，如學生專業(yè)知識背景與水平、問題的合理設計、教師的科學引導、考核方式的創(chuàng)新、PBL教學內(nèi)容的時間安排及改進等。因此，筆者探討了PBL教學方法應用中存在的問題及可能的解決方法。

1 課程要求及PBL教學方法

在國內(nèi)很多高等院校，食品環(huán)境工程學作為一門選修課、專業(yè)限選課程或未開設此類課程。食品工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟社會發(fā)展中具有舉足輕重的地位和作用，但食品工業(yè)也是各類環(huán)境污染的重災區(qū)。基于以上背景，設立了食品環(huán)境工程學課程。該門課程使學生從自己的學科知識背景出發(fā)，運用不同學科的原理和方法來研究和解決食品生產(chǎn)造成的環(huán)境問題，同時也是培養(yǎng)學生環(huán)境保護基本素質(zhì)的重要手段，其對學生正確工作價值觀的形成影響深遠。

作為一門不同學科交叉、融合的新型學科，該課程知識點多，涉及內(nèi)容范圍廣，使得教師在有限課時內(nèi)的教學難度大大增加。這就要求教師在教學上必須堅持“少而精，深入淺出，突出重點，以點帶面”的原則，針對課程專業(yè)設置和學生知識層次，改進教學方法，讓學生獲得滿意的學習效果，盡量做到由淺入深，由感性到理性，使課堂講授知識更加系統(tǒng)和全面，且富有深度。

作為一線教師，結(jié)合自己的教學實際與實踐經(jīng)驗，通過查閱大量的教學方式方法改革的資料，最終選擇以問題為導向的教學方法（problembased learning，簡稱PBL）作為主要的教學方法。PBL教學方法是一種以建構(gòu)主義理論為指導的，基于現(xiàn)實世界的以學生為中心、以問題為導向、學生主動學習的教學模式。PBL教學方法與傳統(tǒng)的以學科為基礎的教學方法不同，教師將所要講授的知識與問題掛鉤，層層設問，讓學生根據(jù)自己的知識背景來解決問題。它設計真實性任務，強調(diào)把學習設置到復雜、有意義的問題情景中，通過學生的自主探究和合作來解決問題，從而學習隱藏在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力[5-7]。

將PBL教學方法應用到食品環(huán)境工程學的教學中，以學生為主體，以問題為中心來組織教學。通過課下自學、問題討論、教師指導評講等環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮學生的主動性，構(gòu)建學習共同體，同時兼顧學生的個性化發(fā)展，重視培養(yǎng)學生之間、師生之間的交流互動。這種教學方法強調(diào)以自主學習為主，提倡以問題為基礎的討論式教學和啟發(fā)式教學，充分發(fā)揮學生的主體地位，提高學生課堂參與度，重視合作式學習、討論式交流，關(guān)注學生的自我評價結(jié)果，強調(diào)學生主動、獨立、系統(tǒng)地學習。

為深入有效研究PBL教學方法在食品環(huán)境工程學教學中的效果，可選取典型的教學內(nèi)容，依據(jù)理論研究部分創(chuàng)建的PBL教學方法的具體步驟，因材施教，為后續(xù)實施 PBL 教學方法積累經(jīng)驗。

2 教學中存在的問題

2.1 教學方式方法單一

由于課時有限，目前高校教師大多采用PPT與講授相結(jié)合的教學模式。該方法雖然在單位課時內(nèi)可以傳達大量的教學內(nèi)容，但授課形式相對單一，且學生很難在單位時間內(nèi)理解這些教學內(nèi)容。

課堂講授時，教師占主導地位，而學生幾乎不占有課堂時間，且其主觀能動性發(fā)揮不足，從而導致學生習慣以記憶知識為主，自主學習能力薄弱。傳統(tǒng)課堂教學注重知識的傳授，而忽視學科融合和學生情感體驗，使學生很難融入到課堂之中。長期以往，會形成惡性循環(huán)，這種傳統(tǒng)教學模式會對高校的教學質(zhì)量和學生的終身發(fā)展造成負面影響。

2.2 考核方式缺乏創(chuàng)新 目前，大多數(shù)高校學生成績的考核方式仍然以考試成績、作業(yè)及其他（出勤率、實驗報告完成情況等）為主的傳統(tǒng)方法，此類方法很難評價學生的綜合能力，導致學生只關(guān)注考試成績及應試能力的開發(fā)，而忽略了知識與實踐的融會貫通。

3 PBL教學方法的應用案例

以中國輕工業(yè)出版社出版的《食品環(huán)境工程學》教材的第二章食品工業(yè)廢水為案例，充分利用學校的教學條件，分析PBL教學方法在食品環(huán)境工程學課程教學中的應用。

3.1 學習問題的提出 教學目標主要包括2個部分。①知識目標：了解食品工業(yè)廢水的水質(zhì)指標，掌握食品工業(yè)廢水的來源及其性質(zhì)、主要污染物及其危害。②能力目標：通過食品工業(yè)廢水的主要來源、性質(zhì)、主要污染物及其危害的綜合分析，分組討論、深入掌握，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、綜合分析能力，通過查找資料和撰寫預習報告，培養(yǎng)學生的自學能力和創(chuàng)新創(chuàng)造力。③情感態(tài)度與價值觀目標：培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力及初探性的學習方式，培養(yǎng)學生愛護環(huán)境，保護珍稀水資源的素質(zhì)與態(tài)度。

針對該章節(jié)的學習目標，設置以下問題：飲用水與工業(yè)廢水如何區(qū)分與評價；食品業(yè)廢水的水質(zhì)指標包括哪些方面；食品工業(yè)廢水排放時應該遵循的標準；食品工業(yè)廢水的主要來源與特點；不同的食品加工廢水的來源及性質(zhì)；食品工業(yè)廢水中主要污染物及其危害。

3.2 小組討論與問題解決

教師課前通過教師個人公共賬號向?qū)W生發(fā)出關(guān)于該章節(jié)的相關(guān)問題，學生按小組的形式根據(jù)提出的問題和教材、教學大綱等查閱相關(guān)資料，組內(nèi)討論并消化資料內(nèi)容，掌握其中重難點。其中，小組內(nèi)的學生成員應該在個人學習的基礎上，開展組內(nèi)的合作與交流，共享學習資料與成果，培養(yǎng)團隊合作精神。然后，進行組間的學習與交流，最后進行總結(jié)歸納，整理形成報告，并確定匯報人員。教師還要根據(jù)需要，將不同難度的問題進行合理劃分。

3.3 小組成果匯報與互動學習

匯報人可以將學習報告以播放視頻、制作模型、PPT等形式呈現(xiàn)給師生，匯報要規(guī)范，明確解決目標，思路清晰，控制時間[8]。例如，通過講解日常飲用水的特點，引出需要解決的問題：食品工業(yè)廢水如何與飲用水進行區(qū)分與評價；食品業(yè)廢水的水質(zhì)指標包括哪些方面；食品工業(yè)廢水排放時應該遵循的標準。運用設問、質(zhì)疑、析疑、辯疑的順序與方法對每個知識點進行評授與重點講解。其中一組的學生完成匯報后，其他小組的學生根據(jù)匯報內(nèi)容提出問題，匯報小組的成員需要對此問題進行解答。如果解答不合理或無法解答，則需要教師協(xié)助解答。

3.4 教師講評與小結(jié)

在所有小組完成匯報后，教師需要依據(jù)學習目標，對學生的學習匯報，從知識目標、能力目標及情感態(tài)度與價值觀目標的達成度進行合理評價。同時，應對該章節(jié)中的重難點進行系統(tǒng)講解。

3.5 評價與檢測

教師需在每節(jié)內(nèi)容學習完后，及時對學生的學習及表現(xiàn)做出評價。評價主要包括課堂參與度、考試成績和食品環(huán)保設計能力3個方面。學生每回答一個問題或做一次匯報，教師會發(fā)給一張 “課堂參與卡”，以此評價學生的課堂參與度。教師還可以微信公眾號為平臺，設置在線測試、課下自我測試、自我總結(jié)以及本章小測驗等，及時檢查學生的學習情況。全部課程理論學習完成后，學生可以結(jié)合自己興趣，在教師的設計題目中，選取某一種食品加工工廠，分析加工工程與環(huán)境之間的交互和生產(chǎn)中排放的污染物，然后根據(jù)所學知識設計所需的處理方法，選擇處理裝置與設備，完成污染處理。這樣學生將會更加注重和享受學習過程，有利于活躍學習氛圍，促進知識的掌握和運用，也鍛煉了學生分析和解決問題的能力。

4 PBL教學方法在食品環(huán)境工程學課程教學中的應用

4.1 教學方法的有機結(jié)合

在食品環(huán)境工程學課程教學實踐中，由于食品環(huán)境工程學的課程內(nèi)容繁多、理論性強的特點，單一使用PBL教學方法并不能完全適用。因此，PBL教學方法在應用時要與傳統(tǒng)教學模式進行有機結(jié)合。采用的傳統(tǒng)教學模式，并不是以教師為主導的教學，而是以學生為中心的其他教學模式，如啟發(fā)式、討論式等。通過吸取其他教學模式的優(yōu)點，不斷改進PBL教學方法，使其在與傳統(tǒng)教學方法相互補充、相互融合、相互借鑒的過程中發(fā)揮優(yōu)勢。

這就要求教師根據(jù)自己的教學經(jīng)驗，對教學內(nèi)容與時間進行合理、有效分配。對于理論性強、較為抽象、學生自學難度大的內(nèi)容，教師仍要以傳統(tǒng)的教學方式為主，例如食品工業(yè)廢水的處理方法、食品工業(yè)余熱回收及其利用、食品工業(yè)廢氣的處理方法等。對于其他教學內(nèi)容，教師可以根據(jù)學生的知識背景與儲備，選擇有代表性的章節(jié)進行PBL教學，比如食品工業(yè)廢水處理方法、工程實例、食品工業(yè)固體廢棄物的處理方法等。

4.2 引導問題的合理選擇

PBL教學方法中，問題選擇是否合理將直接影響教師的教學效果及學生的學習效果。如果問題太難或偏離實際，會使學生無法解答，偏離學習的目標；如果問題太簡單，會使學生感覺沒有參與性，調(diào)動不起學生自主學習的積極性。因此，選擇問題時需要是學生在其未來的專業(yè)領域內(nèi)可能遭遇的“真實世界”的非結(jié)構(gòu)化的問題，沒有固定的解決方法和過程，且需要考慮學生所需的知識儲備。

4.3 學生自主學習的科學引導

PBL 教學方法的主旨思想是以學生自主學習為主，以小組為單位，組員團隊合作。因此，自主學習的主動性在很大程度上影響了最終的教學效果和目標。目前國內(nèi)大學生從接受義務教育開始直至進入高校前的十幾年所接受的教育幾乎都是被動學習模式，因此學生已經(jīng)習慣了傳統(tǒng)教學模式，主動參與的積極性不大，很難轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰陨頌橹黧w的學習模式，同時很多學生缺乏團隊合作經(jīng)驗，且基礎知識不牢固和知識背景淺顯不廣泛，討論深度受限。

若要解決這個問題，就要科學調(diào)動學生自主學習的積極性。首先，在選擇PBL教學的內(nèi)容時，就要考慮到學生水平參差不齊的情況，要盡量安排在課程的中后期，即在學生已經(jīng)對食品環(huán)境工程學的基本知識有所了解和掌握。其次，分組討論要嚴格執(zhí)行“組長制”。教師也要根據(jù)學生的個體差異，對分組進行必要調(diào)整，保證各組成員之間水平的均衡，以提高討論和學習效果。其中，對于參與不積極的學生，教師應多與其交流，應當適當鼓勵和指導其針對某個問題進行深入學習，并培養(yǎng)其自主學習的能力。最后，在最終考評成績中應該充分體現(xiàn)學生在PBL課堂教學中的表現(xiàn)，全面系統(tǒng)評估學生學習的主動性、分析解決問題能力、重要知識點的掌握程度和團隊協(xié)作能力等，這對于調(diào)動學生自主學習積極性也有一定的推動作用。

最后，教師還需要具有更強的責任心，及時解答學生提出或遇到的各種問題，糾正學生對課程知識的理解存在偏差或疑惑。在掌控課堂節(jié)奏、調(diào)動學生積極性的過程中，引導學生將討論內(nèi)容集中在重點問題上，避免在一些非重點的問題上浪費時間，從而達到提高教學質(zhì)量的目的。

5 結(jié)語

經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，應用PBL教學方法所教授的班級在以下方面有較為明顯的效果。一是學生課堂參與度。課堂上學生回答問題更加積極主動和精準。二是學習效果。在期末考試中班級的通過率有所提高。三是知識運用能力增強。因為增加了食品加工工廠污染系統(tǒng)分析與解決方案的設計部分，將所學的化學知識遷移到實踐能力方面，因此將PBL教學方法應用到高校的食品環(huán)境工程學教學中是切實可行且有效的。

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