食品工程設(shè)計(jì)類課程“一中心兩角色三翻轉(zhuǎn)”實(shí)踐型教學(xué)模式構(gòu)建*

許青蓮 邢亞閣* 劉曉翠 呂光遠(yuǎn)

（西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，四川成都 610039）

近年來(lái)，教育部實(shí)施的工程教育專業(yè)認(rèn)證工程，旨在培養(yǎng)工程思維與能力的專業(yè)技術(shù)人才，不僅是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，更是實(shí)現(xiàn)“十四五”規(guī)劃和建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的需要。

工程創(chuàng)新思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要滿足和適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)專業(yè)型人才的需求。目前，我國(guó)多數(shù)地方高校仍然存在輕實(shí)踐教學(xué)、學(xué)生工程實(shí)踐能力難以提高等問(wèn)題。

以西華大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)為例，結(jié)合食品工廠設(shè)計(jì)工程類課程的理論與實(shí)踐教學(xué)，圍繞工程教育認(rèn)證要求和當(dāng)?shù)貙?duì)人才能力的需求，創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)改革方案。以學(xué)生工程能力培養(yǎng)為中心，基于教師與學(xué)生雙角色，創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例教學(xué)、模型制作與專題演講、產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽“三翻轉(zhuǎn)”方式，構(gòu)建并組織實(shí)施“一中心兩角色三翻轉(zhuǎn)”實(shí)踐型創(chuàng)新教學(xué)模式，將工程人才要求的初步設(shè)計(jì)與工程能力培養(yǎng)目標(biāo)及任務(wù)融合到實(shí)踐型教學(xué)全程中，為地方高校工程設(shè)計(jì)類課程的實(shí)踐型教學(xué)模式實(shí)施提供參考。

1 國(guó)內(nèi)外“翻轉(zhuǎn)課堂+”理念創(chuàng)新應(yīng)用

不同于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，國(guó)際工程教育過(guò)程中創(chuàng)新了多種教學(xué)方式，并取得了較好的教學(xué)效果和培養(yǎng)效果，如翻轉(zhuǎn)課堂教育模式。Choi 等將翻轉(zhuǎn)課堂理念應(yīng)用到軟件工程等課程教育過(guò)程中，顯著提高了學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)的積極性，取得了較好的教學(xué)效果。目前，國(guó)內(nèi)翻轉(zhuǎn)課堂出現(xiàn)了多種教學(xué)方式相結(jié)合的模式。例如，楊興東和岳宗豪以食品質(zhì)量與安全專業(yè)食品免疫學(xué)教學(xué)為例，采用課程案例和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式，提高了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)積極性和參與度，提升了教學(xué)效果與質(zhì)量。本研究基于工程教育理念，將翻轉(zhuǎn)課堂等方法進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并應(yīng)用于食品工程設(shè)計(jì)類課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，提升學(xué)生的工程思維和工程能力等綜合素質(zhì)，對(duì)于推進(jìn)地方高校食品專業(yè)人才培養(yǎng)具有參考價(jià)值。

2 “一中心兩角色三翻轉(zhuǎn)”實(shí)踐型教學(xué)模式設(shè)計(jì)

工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)必須適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求，以食品科學(xué)與工程專業(yè)為例，食品工廠設(shè)計(jì)類課程為該專業(yè)的核心課程，對(duì)工程教育認(rèn)證畢業(yè)達(dá)成度要求支撐作用顯著，基于工程教育認(rèn)證對(duì)人才培養(yǎng)的要求和本課程的教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行實(shí)踐型教學(xué)方法創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以學(xué)生工程能力培養(yǎng)為中心，基于傳統(tǒng)教師與學(xué)生雙角色在案例教學(xué)、模型制作與專題演講、產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽等三大主要實(shí)踐型教學(xué)環(huán)節(jié)中實(shí)施“翻轉(zhuǎn)”，使學(xué)生和教師逐步適應(yīng)并實(shí)施角色翻轉(zhuǎn)，逐步由傳統(tǒng)的以教師為中心轉(zhuǎn)換為以學(xué)生為中心，將實(shí)踐型教學(xué)模式融入工程設(shè)計(jì)類課程的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)中。整個(gè)過(guò)程相對(duì)系統(tǒng)地培養(yǎng)了學(xué)生的食品工廠設(shè)計(jì)思維，創(chuàng)新能力，提升了學(xué)生動(dòng)手能力和書面、口頭專業(yè)表達(dá)能力，鍛煉了學(xué)生工程意識(shí)、思維與能力等，圍繞工程實(shí)際需求完善食品專業(yè)課程設(shè)計(jì)課程教學(xué)方式，構(gòu)建了具有工程性、導(dǎo)向性和特色性的食品工廠設(shè)計(jì)類課程實(shí)踐型教學(xué)模式。

3 實(shí)踐型教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

組建教學(xué)指導(dǎo)和教學(xué)團(tuán)隊(duì)是“一中心兩角色三翻轉(zhuǎn)”工程人才實(shí)踐培養(yǎng)模式的關(guān)鍵著力點(diǎn)。以食品工廠設(shè)計(jì)類課程為例，以中青年教師為主講教師，以工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師為指導(dǎo)教師，聘請(qǐng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的食品企業(yè)工程師為兼職教師，組建教學(xué)指導(dǎo)與教學(xué)團(tuán)隊(duì)，靈活創(chuàng)設(shè)實(shí)踐型教學(xué)環(huán)境與氛圍，做到分工明確、責(zé)任到人、相互協(xié)作。例如：中青年教師著重講解食品工廠設(shè)計(jì)相關(guān)的理論內(nèi)容，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師和校外兼職教師等重點(diǎn)結(jié)合工廠案例與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)青年教師教學(xué)并協(xié)助指導(dǎo)學(xué)生開展總平面設(shè)計(jì)、工藝流程設(shè)計(jì)、物料衡算、設(shè)備選型、車間與廠區(qū)布局、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等實(shí)踐設(shè)計(jì)工作。

4 實(shí)踐型教學(xué)模式實(shí)施

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)類課程理論與實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的積極性不高，主動(dòng)性不強(qiáng)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維與動(dòng)手實(shí)踐能力很難得到強(qiáng)有力的培養(yǎng)和鍛煉。以西華大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)食品工廠設(shè)計(jì)類課程教學(xué)為例，構(gòu)建并組織實(shí)施“一中心兩角色三翻轉(zhuǎn)”實(shí)踐型教學(xué)模式。

4.1 “點(diǎn)-線-面”四案例翻轉(zhuǎn)實(shí)踐型教學(xué)

以培養(yǎng)學(xué)生工程思維和設(shè)計(jì)思維為中心，將課程中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理串聯(lián)成線，再將各知識(shí)線通過(guò)四案例翻轉(zhuǎn)實(shí)踐型教學(xué)形成立體面。將工廠設(shè)計(jì)的理念通過(guò)工廠與車間模型、學(xué)生實(shí)習(xí)工廠與車間布局講解、實(shí)訓(xùn)中心中試車間現(xiàn)場(chǎng)觀摩和食品工廠視頻及照片組成四案例教學(xué)法。在實(shí)施過(guò)程中進(jìn)行角色翻轉(zhuǎn)，重點(diǎn)以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、討論、分析和分享。首先，將食品工廠廠區(qū)布局和車間布局等制成模型，其設(shè)計(jì)一目了然，學(xué)生更能直觀地觀察到食品工廠與車間的布局及相互關(guān)系，學(xué)生需要認(rèn)真觀察，分析討論和總結(jié)，指出設(shè)計(jì)布局當(dāng)中的優(yōu)點(diǎn)與不足，教師對(duì)學(xué)生的分析討論進(jìn)行評(píng)價(jià)、總結(jié)與補(bǔ)充。其次，設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)一般安排在學(xué)生認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后，鼓勵(lì)學(xué)生分享實(shí)習(xí)工廠案例，探討所在工廠與車間的設(shè)計(jì)布局情況，分析討論存在的問(wèn)題與對(duì)策。第三，西華大學(xué)食品專業(yè)實(shí)訓(xùn)中心通過(guò)車間工藝與設(shè)備的設(shè)計(jì)布局，建設(shè)了果蔬飲料、肉制品、糧油、啤酒等6 條中試生產(chǎn)線，組織學(xué)生分批分組參觀不同的中試生產(chǎn)線與車間，針對(duì)工藝布置與設(shè)備布局、車間設(shè)計(jì)要求等多方面進(jìn)行觀摩與討論。最后，教師結(jié)合郫縣豆瓣、四川泡菜、肉制品等特色食品在工廠車間工藝、設(shè)備和工廠布局、環(huán)境保護(hù)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等方面列舉案例，觀看視頻與照片等，開展深入的課堂討論，重視互動(dòng)性，提高主動(dòng)性。經(jīng)過(guò)四案例翻轉(zhuǎn)教學(xué)法，逐步深入系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)意識(shí)和工程設(shè)計(jì)思維。

4.2 主題模型制作與交流實(shí)踐型翻轉(zhuǎn)教學(xué)

4.2.1 自主學(xué)習(xí)與主題方案設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)實(shí)踐型教學(xué)

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，擬定20 余個(gè)工廠設(shè)計(jì)主題。提前將學(xué)生按4～6 人進(jìn)行分組，由分組學(xué)生根據(jù)小組情況自主選擇設(shè)計(jì)主題，教師引導(dǎo)，避免多組選題雷同。選定主題后，學(xué)生分組進(jìn)行準(zhǔn)備，加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)，小組組長(zhǎng)帶領(lǐng)組員發(fā)揮主觀能動(dòng)性和積極性，開展主題方案設(shè)計(jì)討論會(huì)，梳理設(shè)計(jì)需求的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，逐步明確設(shè)計(jì)思路，落實(shí)設(shè)計(jì)方案和分工方案，開始模型制作等工作。

4.2.2 主題工廠模型制作翻轉(zhuǎn)實(shí)踐型教學(xué)

將工廠設(shè)計(jì)理論知識(shí)與理念融入到相關(guān)食品工廠設(shè)計(jì)當(dāng)中。各小組學(xué)生根據(jù)選擇的主題，自主學(xué)習(xí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)和要求，小組成員在組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，分工合作，動(dòng)手實(shí)踐，根據(jù)主題制作工廠或車間設(shè)計(jì)模型，在模型制作過(guò)程中，教師參與指導(dǎo)，學(xué)生小組內(nèi)部與小組之間都可以討論，在實(shí)施過(guò)程中逐步培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)助、工程設(shè)計(jì)思維和動(dòng)手能力。

4.2.3 主題匯報(bào)交流翻轉(zhuǎn)實(shí)踐型教學(xué)

根據(jù)選擇的主題和制作的工廠模型，組內(nèi)成員分工完成主題交流的多媒體課件。組內(nèi)同學(xué)都要參與主題匯報(bào)，按順序分工進(jìn)行講解，然后由其他學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑并提出相關(guān)問(wèn)題，講解小組成員進(jìn)行答疑，臺(tái)下學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后由教師進(jìn)行總結(jié)與點(diǎn)評(píng)。學(xué)生根據(jù)反饋建議和交流等情況，撰寫主題交流文字匯報(bào)材料。

“主題匯報(bào)交流”實(shí)踐型教學(xué)模式充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，課堂氣氛活躍、有序，強(qiáng)調(diào)學(xué)生從方案制定到主題研究等過(guò)程全程、全面、全員參與，構(gòu)建“三全”實(shí)踐教學(xué)參與法。該模式有效地激勵(lì)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提升了團(tuán)隊(duì)協(xié)助精神、工程設(shè)計(jì)思維與能力，培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手操作和語(yǔ)言表達(dá)能力，讓其真正體會(huì)到參與感、成就感與獲得感。

4.3 設(shè)計(jì)大賽課外拓展翻轉(zhuǎn)實(shí)踐型拓展教學(xué)

為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐力相結(jié)合的應(yīng)用型人才，提升學(xué)生對(duì)工廠設(shè)計(jì)的興趣，增強(qiáng)工廠規(guī)劃與設(shè)計(jì)能力，促進(jìn)理論學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用的有效結(jié)合，豐富大學(xué)生第二課堂生活，由學(xué)院團(tuán)委與學(xué)生會(huì)主辦，食品工廠設(shè)計(jì)課程組承辦，組織開展輕工類工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)大賽，主要針對(duì)食品、制藥、生物等領(lǐng)域，參賽團(tuán)隊(duì)根據(jù)自主選擇的主題，自己設(shè)定工廠類型，開展工廠規(guī)劃和設(shè)計(jì)，全程需要獨(dú)立完成，避免抄襲。該設(shè)計(jì)大賽主要包括報(bào)名、初賽和決賽及專家點(diǎn)評(píng)等幾個(gè)環(huán)節(jié)，以模型制作與演講等形式開展，設(shè)立一二三等獎(jiǎng)與參與獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)，側(cè)重工廠設(shè)計(jì)的理論知識(shí)理解、應(yīng)用及拓展，側(cè)重能力鍛煉，加快分析解決與工廠設(shè)計(jì)相關(guān)的工程問(wèn)題的進(jìn)程。

5 實(shí)踐型教學(xué)模式效果、評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)

在構(gòu)建和實(shí)施“一中心兩角色三翻轉(zhuǎn)”實(shí)踐型教學(xué)模式的過(guò)程中，創(chuàng)建了“點(diǎn)-線-面”知識(shí)點(diǎn)梳理法，創(chuàng)新實(shí)踐了“四案例”教學(xué)法和“主題匯報(bào)交流”教學(xué)法，構(gòu)建了全程、全面、全員的“三全”實(shí)踐教學(xué)參與法，探索了模型教學(xué)和學(xué)生制作模型工程模擬實(shí)踐教學(xué)法，明確以學(xué)生為中心，教師與學(xué)生角色相互轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)從原來(lái)單一教學(xué)模式到多種教學(xué)模式翻轉(zhuǎn)，并進(jìn)一步構(gòu)建了教師評(píng)價(jià)、學(xué)生相互交流評(píng)價(jià)、專家點(diǎn)評(píng)等多種評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式。該模式的實(shí)施培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新、設(shè)計(jì)與工程等思維能力，鍛煉了團(tuán)隊(duì)協(xié)作、語(yǔ)言表達(dá)和工程實(shí)踐等綜合能力，培養(yǎng)了學(xué)生解決食品工廠設(shè)計(jì)等工程問(wèn)題的能力。在下一步總結(jié)目前實(shí)踐型教學(xué)效果與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)以學(xué)生為中心，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，融合創(chuàng)新教學(xué)模式與工程教育理念于工程設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)全過(guò)程，優(yōu)化教學(xué)評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。