基于OBE模式的“食品物性學(xué)”教學(xué)體系改革探索與實(shí)踐

宋樹杰 劉玉芳 趙武奇

（陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安 710119）

基于服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度，在“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的基礎(chǔ)上，教育部提出了一項(xiàng)持續(xù)深化工程教育改革的重大行動(dòng)計(jì)劃“新工科建設(shè)”[1]。與傳統(tǒng)工科相比，新工科建設(shè)具有鮮明的反映時(shí)代特征、內(nèi)涵豐富新穎、多學(xué)科交叉融合、涉及面廣等特點(diǎn)。新工科建設(shè)的基礎(chǔ)是課程建設(shè)，因此對(duì)課程教學(xué)要求更高。

“食品物性學(xué)”是陜西師范大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)的必修課程，它是探究食品物理性質(zhì)及其應(yīng)用技術(shù)的一門課程，涉及多個(gè)學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域，是食品加工技術(shù)研究的基礎(chǔ)。其教學(xué)內(nèi)容可分為6個(gè)部分：（1）食品主要形態(tài)與物理性質(zhì)；（2）黏性/彈黏性食品的流變特征與食品質(zhì)構(gòu)；（3）顆粒食品的物理與流動(dòng)特征；（4）食品的熱物性；（5）食品的電特性與光學(xué)特性；（6）物性分析與微觀成像技術(shù)[2]?！笆称肺镄詫W(xué)”教學(xué)目標(biāo)是：掌握食品加工的物理特性與變化規(guī)律及其測(cè)定方法，建立食品品質(zhì)客觀評(píng)價(jià)方法，了解食品物性的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)，為食品科學(xué)研究及物性改良提供科學(xué)依據(jù)。

“食品物性學(xué)”課程知識(shí)較抽象，學(xué)習(xí)中需要結(jié)合物理學(xué)與工程學(xué)知識(shí)來理解，需要將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際相聯(lián)系，以此來提高學(xué)生理解和應(yīng)用知識(shí)的能力。成果導(dǎo)向教育（outcomes—based education，OBE）模式是一種主流且先進(jìn)的教育教學(xué)理念，已成為世界各國工程教育改革與建設(shè)的主流理念及重要的質(zhì)量評(píng)價(jià)準(zhǔn)則[3]?；贠BE模式構(gòu)建的課程體系，更加注重學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，而非單純的教學(xué)內(nèi)容，其核心思想是以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)。教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的向?qū)?，引領(lǐng)學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)，最終實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)。

因與新時(shí)代的工程教育要求相符，徐彩虹等[4]，通過探索OBE模式探索提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的具體途徑，以完成工程教育改革目標(biāo)，得到了國內(nèi)地方工科院校的廣泛關(guān)注。我校在“食品物性學(xué)”教學(xué)中，通過將OBE模式與“食品物性學(xué)”課程教學(xué)體系緊密融合，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法及考核方式等方面，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維、工程素養(yǎng)及實(shí)踐能力。

1 基于OBE模式的“食品物性學(xué)”教學(xué)體系改革思路的設(shè)想

基于OBE模式的教學(xué)模式創(chuàng)新與改革的基本理念及主要核心思想如圖1所示。即以教學(xué)產(chǎn)出為中心，完成對(duì)其的定義→實(shí)現(xiàn)→評(píng)估→使用的持續(xù)改進(jìn)。

基于此研究成果，根據(jù)校食品科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及“新工科建設(shè)”要求，基于OBE模式的“食品物性學(xué)”課程體系構(gòu)建思路包括以下內(nèi)容：首先，定義教學(xué)產(chǎn)出；其次，根據(jù)教學(xué)產(chǎn)出的目標(biāo)和任務(wù)，反向設(shè)計(jì)生成教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法，構(gòu)建基于OBE模式的課程體系結(jié)構(gòu)，保證學(xué)生達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，滿足“新工科建設(shè)”要求；然后，以教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度與教學(xué)任務(wù)完成度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)教學(xué)產(chǎn)出進(jìn)行評(píng)估；最后，利用教學(xué)產(chǎn)出的結(jié)果對(duì)該教育模式進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，如課程內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方法改良及考核方式完善等。

圖1 基于OBE模式的教學(xué)模式創(chuàng)新與改革的基本理念

2 基于OBE模式的“食品物性學(xué)”教學(xué)體系改革的實(shí)踐

2.1 定義教學(xué)產(chǎn)出，重構(gòu)教學(xué)目標(biāo)

原先“食品物性學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)只關(guān)注學(xué)生對(duì)食品物理性質(zhì)的基本理論學(xué)習(xí)，而缺乏對(duì)學(xué)生畢業(yè)要求支撐與支持思想，而利用OBE模式與課程教學(xué)融合的教學(xué)目標(biāo)是根據(jù)學(xué)生畢業(yè)時(shí)的學(xué)習(xí)產(chǎn)出要求來設(shè)定的。首先構(gòu)建課程教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生畢業(yè)要求及“新工科建設(shè)”目標(biāo)的內(nèi)在聯(lián)系，以明確課程教學(xué)目標(biāo)在學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)方案中的具體作用，以及在畢業(yè)要求達(dá)成方面所作的貢獻(xiàn)。我校食品科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)滿足國家建設(shè)需要的高級(jí)食品工程技術(shù)人才，設(shè)計(jì)的“食品物性學(xué)”課程與新工科食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)支撐矩陣如表1所示。

表1 “食品物性學(xué)”對(duì)食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)要求的支撐矩陣

根據(jù)表1確定的“食品物性學(xué)”課程教學(xué)目標(biāo)如下：

（1）通過本課程基礎(chǔ)知識(shí)及其方法論的學(xué)習(xí)，如實(shí)驗(yàn)研究方法、物性測(cè)量方法、物性應(yīng)用技術(shù)等，使學(xué)生具備協(xié)同應(yīng)用數(shù)學(xué)、理科及工科知識(shí)的能力。

（2）培養(yǎng)學(xué)生工程觀點(diǎn)，學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)，思路得到有效開拓，知識(shí)范圍得到拓寬，創(chuàng)新思維得到啟發(fā)與鍛煉，從而能將課程知識(shí)與原理技術(shù)應(yīng)用于食品工程實(shí)踐，以設(shè)計(jì)新裝備、創(chuàng)制新方法、研究新原理和發(fā)現(xiàn)新途徑。

（3）培養(yǎng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代資源，針對(duì)問題進(jìn)行資料檢索與總結(jié)、設(shè)計(jì)及完成實(shí)驗(yàn)，分析與解釋數(shù)據(jù)的能力。

（4）培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作和有效溝通的能力。

（5）具備食品物性參數(shù)測(cè)試設(shè)備的操作及管理能力。

畢業(yè)要求（a）由設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)（1）進(jìn)行支撐，以考查學(xué)生對(duì)工程基礎(chǔ)知識(shí)基本理論的掌握；畢業(yè)要求（b）、（c）、（d）和（e）由教學(xué)目標(biāo)（2）、（3）進(jìn)行支撐，教學(xué)目標(biāo)（4）、（5）分別支撐畢業(yè)要求（h）和（i）。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

“食品物性學(xué)”以食品的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)特性理論與其變化規(guī)律及工程研究方法為主要內(nèi)容，同時(shí)了解決定物理特性參數(shù)的內(nèi)因及外部環(huán)境條件對(duì)這些特征物理參數(shù)的影響及機(jī)制，掌握食品物性的變化規(guī)律，特別是基于數(shù)學(xué)方法的描述規(guī)律變化，熟悉運(yùn)用物性學(xué)知識(shí)開展定量檢測(cè)以及在食品加工中的應(yīng)用，全面提升學(xué)習(xí)和運(yùn)用食品工程知識(shí)的能力。

根據(jù)OBE教育理念與“食品物性學(xué)”課程融合的目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)需支撐與支持課程教學(xué)目標(biāo)。因此，本課程在保留原有核心內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合食品物性研究前沿趨勢(shì)及高新技術(shù)，增加食品工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際熱點(diǎn)問題，以此豐富課程的教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及發(fā)現(xiàn)與分析解決問題的能力。根據(jù)食品物性學(xué)各章節(jié)內(nèi)容的特點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容可分為食品的形態(tài)與物理性質(zhì)、力學(xué)特性、熱物性、電特性、光學(xué)特性與物性分析技術(shù)等6個(gè)部分，如表2所示。

表2 基于OBE模式的“食品物性學(xué)”課程主要內(nèi)容的重組優(yōu)化

2.3 教學(xué)方法的改進(jìn)

改進(jìn)教學(xué)方法是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的重要措施。通過改進(jìn)可改變?cè)薪虒W(xué)方法單一而造成的學(xué)生參與度低、學(xué)習(xí)動(dòng)力不足、課堂不活躍、教學(xué)效果差等缺陷。因此，為了達(dá)到較為良好的教學(xué)目標(biāo)，可從學(xué)情出發(fā)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，課堂教學(xué)中采用靈活多樣的教學(xué)方法，如啟發(fā)、案例、項(xiàng)目、問題驅(qū)動(dòng)等教學(xué)方式，形成活躍的課堂氣氛，提高授課信息量。

啟發(fā)式教學(xué)以學(xué)生思維啟發(fā)為目標(biāo)與核心，可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的積極性與主動(dòng)性。在彈黏性食品的流變特性與食品的介電特性應(yīng)用的教學(xué)任務(wù)中采用了啟發(fā)式教學(xué)方法。

案例教學(xué)法是將食品工業(yè)中加工場景通過特定方法進(jìn)行展示，主要圍繞教學(xué)目標(biāo)及課程內(nèi)容，將典型化加工場景進(jìn)行處理，形成學(xué)生分析與學(xué)習(xí)的案例，并經(jīng)過學(xué)生獨(dú)立探究及成組研討，建立解決方案，以培養(yǎng)學(xué)生分析及解決實(shí)際生產(chǎn)問題的素養(yǎng)及能力[5]。在食品熱擴(kuò)散系數(shù)和電滲透脫水應(yīng)用的教學(xué)任務(wù)中采用了案例教學(xué)法。

項(xiàng)目教學(xué)法是通過學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目需求信息的收集、解決方案的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施及最終評(píng)價(jià)的全過程。學(xué)生根據(jù)老師指導(dǎo)，自主了解并把握所有環(huán)節(jié)的基本要求。項(xiàng)目教學(xué)法可系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的全局意識(shí)，加深知識(shí)掌握與應(yīng)用。在黏性食品的流變特性與透射電鏡與掃描電鏡技術(shù)的教學(xué)任務(wù)中采用了項(xiàng)目數(shù)學(xué)法。

問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是利用學(xué)生的好奇心及探索欲，以問題為起點(diǎn)及核心規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，以探索問題解決方案為設(shè)計(jì)教學(xué)過程，可顯著提高學(xué)生課堂參與度及主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生求知欲及探索思維[6]。

食品物性學(xué)實(shí)驗(yàn)是以食品工業(yè)中常見的食品物料作為原料進(jìn)行物理性質(zhì)測(cè)試，并培養(yǎng)學(xué)生工程能力的實(shí)驗(yàn)課程。采用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目創(chuàng)新性與基礎(chǔ)性并存，且與本專業(yè)相結(jié)合的方式，以解決食品工業(yè)中發(fā)生的實(shí)際問題。在獼猴桃的綜合物性測(cè)試及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，將CDIO（CONCEIVE，design，implement，operacte）（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作）工程教育理念[7]引入到實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生自由分組，讓學(xué)生構(gòu)思物料的物性類型并選擇測(cè)試方法，然后利用實(shí)驗(yàn)室資源完成綜合物性的測(cè)試，以CDIO間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生課程知識(shí)實(shí)際應(yīng)用、工程素養(yǎng)及團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力。

2.4 考核方式的改革

原“食品物性學(xué)”的課程評(píng)價(jià)方法與OBE模式完全不同，主要以知識(shí)獲取量為標(biāo)準(zhǔn)，缺乏對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)能力的評(píng)價(jià)與考核?；贠BE模式的“食品物性學(xué)”教學(xué)評(píng)價(jià)體系主要評(píng)價(jià)教學(xué)目標(biāo)的完成度及教學(xué)任務(wù)的掌握度，同時(shí)綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的工程素養(yǎng)及解決工程問題的能力，因此需要豐富考核方式，并打通教與學(xué)的反饋通道。如采用多元化考試形式，包括：由原先的期末考試、實(shí)驗(yàn)成績及作業(yè)成績?yōu)橹?，再增加能力與素質(zhì)、學(xué)習(xí)態(tài)度，完成考核的平時(shí)性評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)；完成教學(xué)相長與促進(jìn)融合；利用微信投票與PPT彈幕小程序，完成教學(xué)效果的實(shí)時(shí)反饋等。通過改革考核方式，隨時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，及時(shí)調(diào)整課程進(jìn)程及教學(xué)方法。

3 結(jié)語

在“新工科建設(shè)”工程人才培養(yǎng)思想的指導(dǎo)下，將OBE模式融入到“食品物性學(xué)”課程的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法及考核方式等方面，完成了課程教學(xué)的改革與實(shí)踐，以此提高教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、前沿性和教學(xué)方法的先進(jìn)性、互動(dòng)性。實(shí)踐證明，基于OBE模式的“食品物性學(xué)”課程教學(xué)體系改革能增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維及實(shí)踐能力，對(duì)“新工科”背景下創(chuàng)新型工程人才的培養(yǎng)具有重要的推動(dòng)作用。