新工科背景下《食品無損檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)改革探索

“新工科”建設(shè)已經(jīng)成為我國(guó)高等工程教育的重要課題，也是當(dāng)前教育領(lǐng)域乃至整個(gè)社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。自2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，引領(lǐng)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，實(shí)施服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展等國(guó)家戰(zhàn)略。新工科研究和實(shí)踐改革將圍繞工程教育中的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系開展，實(shí)現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)為產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，從單學(xué)科專業(yè)分割轉(zhuǎn)為多學(xué)科交叉融合，從適應(yīng)服務(wù)需求導(dǎo)向轉(zhuǎn)為支撐引領(lǐng)科技導(dǎo)向，培養(yǎng)具有新型技術(shù)和綜合能力的專門人才。

江蘇大學(xué)的食品科學(xué)與工程學(xué)科特色鮮明，為食品行業(yè)培養(yǎng)了一批又一批具有工程能力的應(yīng)用型人才。學(xué)校在食品快速無損檢測(cè)研究領(lǐng)域起步較早，并多年保持國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。食品無損檢測(cè)技術(shù)是一門涉及物理、化學(xué)、生物、電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)和應(yīng)用數(shù)學(xué)等多學(xué)科的綜合技術(shù)，一般是從外部給待測(cè)物一個(gè)激勵(lì)能量，當(dāng)待測(cè)物受激勵(lì)能量影響時(shí)，通過比對(duì)輸入和輸出信號(hào)可獲得待測(cè)物的理化特性。為進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)科特色，讓學(xué)生了解食品無損檢測(cè)技術(shù)的基本原理和應(yīng)用前景，學(xué)院針對(duì)本科生開設(shè)了《食品無損檢測(cè)技術(shù)》課程。該課程以多學(xué)科交叉融合為特點(diǎn)，工程性強(qiáng)，但是在教學(xué)過程中實(shí)踐性較少。因此，本文對(duì)《食品無損檢測(cè)技術(shù)》課程教學(xué)目前存在的問題進(jìn)行系統(tǒng)分析，以新工科“成果導(dǎo)向教育”為核心進(jìn)行教學(xué)改革和探索，以期培養(yǎng)更加符合社會(huì)需求的復(fù)合型人才。

一、教學(xué)內(nèi)容的探討

1.教材的更新。《食品無損檢測(cè)技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括力學(xué)特性檢測(cè)技術(shù)、電學(xué)特性檢測(cè)技術(shù)、光學(xué)特性檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺檢測(cè)技術(shù)和生物傳感檢測(cè)技術(shù)等。其中，計(jì)算機(jī)視覺檢測(cè)技術(shù)、近紅外光譜技術(shù)已經(jīng)在食品加工過程和產(chǎn)品的智能評(píng)價(jià)方面逐步應(yīng)用，生物傳感檢測(cè)技術(shù)更是隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展而不斷更迭，在食品、農(nóng)產(chǎn)品的安全評(píng)價(jià)方面引起了廣泛關(guān)注。然而，目前該課程選用的教材仍主要基于2004年化學(xué)工業(yè)出版社的《食品與農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)無損檢測(cè)新技術(shù)》，教材內(nèi)容相對(duì)陳舊，已不能體現(xiàn)現(xiàn)代食品無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的真實(shí)水平，也無法滿足新工科背景下人才運(yùn)用能力的要求。雖然在實(shí)際教學(xué)過程中，教師會(huì)根據(jù)目前的研究熱點(diǎn)和行業(yè)應(yīng)用情況對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行部分調(diào)整，但是由于沒有固定教材的輔助，無法有效支撐課堂的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生的課后復(fù)習(xí)效果并不理想。因此，為讓學(xué)生更深層次地了解技術(shù)原理和應(yīng)用情況，編著一本包含該領(lǐng)域優(yōu)秀學(xué)者研究成果的新型《食品無損檢測(cè)技術(shù)》教材顯得尤為重要。

2.課程體系的更新。傳統(tǒng)的教學(xué)方式重知識(shí)、輕能力，重傳統(tǒng)、輕發(fā)展，重理論、輕實(shí)踐，重校內(nèi)、輕社會(huì)，而新工科對(duì)本科教學(xué)的課程教學(xué)體系提出了更高的要求。目前的《食品無損檢測(cè)技術(shù)》課程設(shè)置為30個(gè)學(xué)時(shí)，包括26個(gè)課堂授課學(xué)時(shí)和4個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。面對(duì)新工科改革的要求，授課老師除了講授各類技術(shù)的基本原理，更要注重講解技術(shù)本身的特點(diǎn)、相關(guān)儀器的操作和方法的構(gòu)建。另外，各類數(shù)據(jù)的構(gòu)建和處理在食品無損檢測(cè)過程中是一個(gè)難點(diǎn)，如何讓學(xué)生在4個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課中學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、模型構(gòu)建、實(shí)際應(yīng)用也就成為新的挑戰(zhàn)。因此，在今后的教學(xué)過程中，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容對(duì)課堂授課和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)學(xué)時(shí)進(jìn)行靈活科學(xué)的調(diào)整。

如表1所示，在第一章緒論的授課過程中，可以將原來的4個(gè)講授學(xué)時(shí)調(diào)整為2個(gè)學(xué)時(shí)。在第四章光學(xué)特性的檢測(cè)技術(shù)的授課過程中，可以將講授4學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)調(diào)整為講授2學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，在課程講解時(shí)重點(diǎn)介紹可見/近紅外光譜技術(shù)的原理和應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)部分則可以讓學(xué)生開展從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到模型應(yīng)用的完整實(shí)驗(yàn)，讓他們深刻體會(huì)快速無損檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用新技術(shù)解決問題的能力。在第六章其他快速檢測(cè)新技術(shù)的授課過程中，可以將原來的6個(gè)學(xué)時(shí)（高光譜圖像檢測(cè)技術(shù)、電子鼻及電子舌檢測(cè)技術(shù)、生物傳感器檢測(cè)技術(shù)）調(diào)整為8個(gè)學(xué)時(shí)，側(cè)重點(diǎn)是目前食品安全檢測(cè)快速領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù)，如表面拉曼增強(qiáng)技術(shù)、熒光納米生物傳感檢測(cè)技術(shù)，從而讓學(xué)生更全面地了解食品快速檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。在第七章化學(xué)計(jì)量學(xué)的應(yīng)用的授課過程中，原先是安排4個(gè)講授學(xué)時(shí)，2個(gè)學(xué)時(shí)講解基本化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，2個(gè)學(xué)時(shí)講解應(yīng)用實(shí)例，現(xiàn)在可新增加2個(gè)學(xué)時(shí)，邀請(qǐng)本行業(yè)智能加工檢測(cè)領(lǐng)域的一些專家給學(xué)生們做專題講座，加深學(xué)生們對(duì)于專業(yè)、行業(yè)的了解，為今后工作或者繼續(xù)深造開拓思路。

二、教學(xué)模式的建立

1.啟發(fā)式教學(xué)方法。要改變傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，將食品無損檢測(cè)技術(shù)的理論教學(xué)、應(yīng)用實(shí)例與生活實(shí)際相關(guān)聯(lián)，提高大家對(duì)技術(shù)原理和應(yīng)用前景的理解，引導(dǎo)學(xué)生了解技術(shù)原理的相通性，提高學(xué)生對(duì)交叉學(xué)科的認(rèn)識(shí)，有利于新工科背景下學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。例如，在介紹電子鼻技術(shù)原理時(shí)，可以讓學(xué)生思考有沒有見過生活中的“電子鼻”。老師的啟發(fā)式問題能夠拓展同學(xué)們的思維，事實(shí)上，酒精測(cè)定儀就是一種典型的電子鼻，通過講解酒精測(cè)定儀的工作原理，學(xué)生很容易就能理解電子鼻系統(tǒng)的工作原理。將課堂教學(xué)和生活實(shí)際進(jìn)行緊密聯(lián)系，不僅可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、分析問題和解決問題能力。

2.新型實(shí)踐教學(xué)方法。將高校理論與企業(yè)實(shí)踐進(jìn)行深度融合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，已經(jīng)成為本科教學(xué)提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的一種重要實(shí)踐方式。通過校企合作共建，能夠把企業(yè)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)引入高校教育，實(shí)現(xiàn)校企聯(lián)合人才培養(yǎng)，有助于形成混合式師資團(tuán)隊(duì)。在第七章的應(yīng)用部分安排2個(gè)學(xué)時(shí)，邀請(qǐng)智能檢測(cè)行業(yè)的工程師（主要是江蘇大學(xué)培養(yǎng)畢業(yè)的研究生）給學(xué)生們講授食品無損檢測(cè)技術(shù)作為衍生技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用情況，以及在實(shí)際應(yīng)用過程中遇到的問題和解決方法，提高學(xué)生對(duì)專業(yè)的了解，增強(qiáng)他們的工程應(yīng)用能力，有利于本科生質(zhì)量的提升。也可以讓教師們共同參與學(xué)習(xí)校外專家的授課，提升校內(nèi)師資隊(duì)伍的工程能力。

3.線上線下混合式教學(xué)模式的探索。疫情期間的網(wǎng)絡(luò)授課給教師帶來了全新的挑戰(zhàn)，也給教學(xué)模式改革帶來了啟示。教師可以充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和資源，提高學(xué)生上課的積極性，增加上課的趣味性，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。因此，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，多方位開展線上線下混合模式教學(xué)，將成為現(xiàn)代課堂的主流。騰訊課堂、雨課堂、學(xué)習(xí)通、慕課等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)給現(xiàn)代教學(xué)提供了豐富的解決方案。針對(duì)《食品無損檢測(cè)技術(shù)》課程的校外專家授課部分，如果專家有時(shí)間，可以直接來到課堂現(xiàn)場(chǎng)；如果專家無法到現(xiàn)場(chǎng)直接授課，學(xué)生可以借助于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，如采用騰訊會(huì)議的方式進(jìn)行屏幕共享授課、語音對(duì)話解答討論等。行業(yè)專家會(huì)從技術(shù)前沿、技術(shù)應(yīng)用等方面給學(xué)生介紹，拓寬學(xué)生對(duì)課程及專業(yè)的認(rèn)知，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，這對(duì)他們今后工作和研究方向的選擇能夠起到積極作用。教師在實(shí)際授課過程中，即使是課堂教學(xué)，也可以借助騰訊課堂、雨課堂、釘釘?shù)溶浖磔o助教學(xué)。以雨課堂教學(xué)工具為例，課前可以將課件、學(xué)習(xí)資料推送給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)和自學(xué)；授課時(shí)，根據(jù)雨課堂平臺(tái)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行隨堂抽查；課堂討論則可以采用“彈幕+投稿”方式，讓平時(shí)不敢舉手的同學(xué)也有機(jī)會(huì)參與集體討論和學(xué)習(xí)；課后推送作業(yè)，讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固知識(shí)。這些操作可以用手機(jī)完成，學(xué)生的課堂表現(xiàn)情況可以在軟件系統(tǒng)保存，為平時(shí)成績(jī)的評(píng)定提供了有力的參考依據(jù)，平臺(tái)留存的回放記錄也為學(xué)生復(fù)習(xí)提供了參考。在線下課堂時(shí)，老師也可以更有針對(duì)性地為學(xué)生解答難點(diǎn)。

4.考核方式的改進(jìn)?！妒称窡o損檢測(cè)技術(shù)》課程原先的考評(píng)方式是期末考試占80%，平時(shí)成績(jī)占20%，其中平時(shí)成績(jī)的評(píng)估主要來源于考勤和作業(yè)，忽略了學(xué)生的課堂表現(xiàn)和參與度。而線上線下教學(xué)軟件的融入，可以讓學(xué)生更高效地參與課堂互動(dòng)，可以量化課堂問答、作業(yè)的活躍程度并作為平時(shí)成績(jī)考評(píng)依據(jù)。在后期的考評(píng)過程中，可以調(diào)整期末考試和平時(shí)成績(jī)的比例，例如，將期末考試成績(jī)調(diào)整到70%，平時(shí)成績(jī)調(diào)整到30%，新增加10%的平時(shí)成績(jī)可以用于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的評(píng)估，安排學(xué)生進(jìn)行分組討論，鍛煉學(xué)生協(xié)同合作、口頭表達(dá)能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，這部分的成績(jī)將綜合教師和小組互評(píng)結(jié)果。在期末考試的試題設(shè)置方面，根據(jù)新工科和成果導(dǎo)向教育理念進(jìn)行課程考核改革，增加分析綜合題、檢測(cè)方案設(shè)計(jì)題等，增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。期末考試題型和平時(shí)成績(jī)考核方式的全方位改革可以全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，通過達(dá)成度評(píng)價(jià)分析學(xué)生的相關(guān)畢業(yè)要求達(dá)成情況。

《食品無損檢測(cè)課程》是一門綜合性應(yīng)用的課程，涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、光學(xué)、納米等多學(xué)科交叉知識(shí)，在新工科教育背景下，如何更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程能力，需要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面進(jìn)行深入的改革和探索。本文依據(jù)該課程教學(xué)目前存在的問題，提出了改革方案，后期將根據(jù)實(shí)際教學(xué)效果進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)方法。（基金項(xiàng)目：江蘇大學(xué)2018年度“青年英才培育計(jì)劃”。）

作者簡(jiǎn)介：歐陽琴（1987-），女，博士，副教授，研究方向：食品農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)快速無損檢測(cè)研究。