省一流專業(yè)背景下《發(fā)酵工藝原理》以學(xué)生為中心的線上線下混合式教學(xué)改革與實(shí)踐

王燕燕，于放，孫玉梅，陳明，王亮，劉志文，金朝霞，張悅

(大連工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院，遼寧 大連，116034)

2018年9月10日習(xí)近平總書記在全國教育大會(huì)上講話指出，黨的十八大以來，我們圍繞培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人這一根本問題，再次強(qiáng)調(diào)了立德樹人是中國特色社會(huì)主義教育事業(yè)的根本任務(wù)。只有把握立德樹人的本質(zhì)內(nèi)涵，才能真正回答培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人這一教育事業(yè)的根本問題[1]。以立德樹人為教育事業(yè)的核心，要求把育人的中心任務(wù)融入教育政策的頂層設(shè)計(jì)和具體執(zhí)行之中，貫徹到學(xué)生管理、課程設(shè)置、教材編寫、師德建設(shè)、教學(xué)改革等各個(gè)環(huán)節(jié)，正如習(xí)近平總書記所說的，凡是不利于實(shí)現(xiàn)立德樹人目標(biāo)的做法都要堅(jiān)決改過來[2]。

葡萄與葡萄酒工程專業(yè)較其他學(xué)科專業(yè)性更強(qiáng)，對于學(xué)生培養(yǎng)側(cè)重于葡萄酒釀造相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容；同時(shí)，隨著工業(yè)制造的不斷發(fā)展，對于葡萄與葡萄酒工程專業(yè)人才提出新的要求，因此，結(jié)合改善課程內(nèi)容與授課方式適應(yīng)于行業(yè)發(fā)展需求，不斷更新完善培養(yǎng)目標(biāo)，在能夠提高學(xué)生興趣的同時(shí)，使學(xué)生真正了解行業(yè)知識(shí)與發(fā)展規(guī)律，樹立正確的職業(yè)觀，避免理論和實(shí)際需求脫節(jié)，真正為行業(yè)發(fā)展培養(yǎng)可靠地接班人。

2020年大連工業(yè)大學(xué)葡萄與葡萄酒工程專業(yè)獲批省內(nèi)一流專業(yè)，同年《發(fā)酵工藝原理》課程被評為遼寧省一流課程建設(shè)項(xiàng)目?！栋l(fā)酵工藝原理》作為主干課程以探討微生物發(fā)酵生產(chǎn)過程中各工藝環(huán)節(jié)的基本原理為主要內(nèi)容，以利用微生物代謝過程并對代謝過程進(jìn)行控制來獲得發(fā)酵產(chǎn)品為目的，為優(yōu)化工藝提供理論依據(jù)，是葡萄與葡萄酒專業(yè)中最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是該專業(yè)科學(xué)研究、行業(yè)實(shí)踐的理論基礎(chǔ)，更是學(xué)生創(chuàng)新精神和能力發(fā)展的重要手段。為了適應(yīng)省一流專業(yè)的發(fā)展需要，《發(fā)酵工藝原理》這一省一流課程需要與時(shí)俱進(jìn)、不斷優(yōu)化完善。

1 線上線下混合式教學(xué)改革的必然性

1.1 《發(fā)酵工藝原理》教學(xué)過程中存在的問題

《發(fā)酵工藝原理》是生物類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是葡萄與葡萄酒工程專業(yè)的核心課程。其內(nèi)容涉及微生物學(xué)、生物化學(xué)等生物學(xué)知識(shí)和化工原理、工程制圖等工程學(xué)技術(shù)，理論和實(shí)踐緊密結(jié)合，與生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化密切相關(guān)，在食品釀造、生物化工、生物制藥等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[3-4]。目前，在教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)存在如下問題：首先，從學(xué)生學(xué)習(xí)興趣角度來講，以往的教學(xué)主要以教授為主，教學(xué)手段模式單一，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)生只為了應(yīng)付考試，對于很多知識(shí)原理并未真正的掌握；忽略學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)，使得學(xué)生對于專業(yè)領(lǐng)域的認(rèn)知非常有限，獨(dú)立自主的思考問題以及解決問題的能力較弱；第二，忽略對學(xué)生從專業(yè)課程角度思想政治教育，對樹立正確的人生觀、價(jià)值觀、職業(yè)觀不夠突出；第三，面對信息爆炸時(shí)代，缺少對學(xué)生綜合能力的鍛煉與培養(yǎng)，包括溝通、表達(dá)、查閱文獻(xiàn)、提出問題、回答問題等全方位的綜合能力等等；第四，對于學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考核過于單一，僅憑期末考試確定學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，缺少對于學(xué)習(xí)過程考核。此外，對于葡萄與葡萄酒工程專業(yè)來說，該課程內(nèi)容編排以及講解存在重點(diǎn)不突出，幾乎與其他生物類專業(yè)相同等等。

基于上述問題，這就要求我們在專業(yè)課程中融入思政元素，幫助學(xué)生了解本門課程學(xué)習(xí)的重要性與意義，同時(shí)將個(gè)人抱負(fù)與國家發(fā)展緊密聯(lián)系在一起，增強(qiáng)自身榮譽(yù)感、使命感。同時(shí)，要求我們改變以往的傳統(tǒng)教學(xué)中以教師、教材和課堂三者為中心的封閉式教育模式，改變以往教師單向灌輸知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)地接受，理論實(shí)際脫節(jié)的現(xiàn)狀。在課程的編排方面具有葡萄與葡萄酒工程專業(yè)的特色等等。改變學(xué)生通過死記硬背記住教材現(xiàn)成結(jié)論、機(jī)械的接收實(shí)驗(yàn)技能學(xué)習(xí)方式，打破對學(xué)生的個(gè)性發(fā)展的限制，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維和自主學(xué)習(xí)能力以及創(chuàng)新能力。

1.2 《發(fā)酵工藝原理》課程改革研究進(jìn)展

截至目前，作為生物類專業(yè)的核心課程，教師與學(xué)者們從未停止對其改革與探索。2007年，在素質(zhì)教育的大背景下，結(jié)合高校專業(yè)課學(xué)時(shí)較少的實(shí)際情況，楊柳等[5]提出通過實(shí)施精選教學(xué)內(nèi)容、整合優(yōu)化課程以及建立剁成細(xì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系等方面的改革措施進(jìn)而來提高教學(xué)質(zhì)量、提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。2012年，郎亞軍等[6]提出以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、提高學(xué)生自學(xué)能力、增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力為改革目標(biāo)的教學(xué)改革，取得顯著的教學(xué)效果；2017年金鐵巖[7]通過對現(xiàn)階段我國教學(xué)改革的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，以《發(fā)酵工程原理》教材為例，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并在教學(xué)評估、學(xué)生培養(yǎng)模式、實(shí)踐教學(xué)和考察等方面提出了有針對性的改革方法；馬小彥等[8]等發(fā)表了關(guān)于混合式教學(xué)改革在發(fā)酵過程原理課程中的應(yīng)用與研究，提出以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué)模式、引入知識(shí)競賽的機(jī)制，完善考核計(jì)劃的改革措施，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的目的，改革效果顯著。隨后在工程教育認(rèn)證背景下，有研究者提出從明確教學(xué)目標(biāo)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)設(shè)計(jì)和方法、優(yōu)化成績評價(jià)體系和持續(xù)改進(jìn)方面探索課程改革思路，從而改善教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生解決相關(guān)工程問題的能力[9]，構(gòu)建了課程目標(biāo)達(dá)成評價(jià)模式，形成了“設(shè)計(jì)——實(shí)施——考核——評價(jià)——改進(jìn)”閉環(huán)運(yùn)行的課程質(zhì)量保障體系。課程教學(xué)改革有效提高了學(xué)生理解、分析、設(shè)計(jì)、研究發(fā)酵工程問題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生的科研興趣和創(chuàng)新能力[10]。此外，通過提升任課教師的課程思政能力，探索在課程緒論、課程知識(shí)點(diǎn)、歷史故事、社會(huì)熱點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中融入思政元素，力求實(shí)現(xiàn)“教書”與“育人”的統(tǒng)一[11]。從整個(gè)發(fā)展歷程中我們不難發(fā)現(xiàn)，對發(fā)酵課程教學(xué)提出了越來越多的要求，歸根到底還是教學(xué)模式的設(shè)計(jì)優(yōu)化，利用多媒體等。盡管有人提出混合式教學(xué)，但并不是真正意義上的線上線下的混合教學(xué)。

1.3 線上線下混合式課程的優(yōu)勢

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)的飛速發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字技術(shù)的線上教學(xué)法受到國內(nèi)外教育界的廣泛關(guān)注。線上線下混合式教學(xué)模式是基于慕課、專屬在線課程(smail private online course,SPOC)或其他在線課程，運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)字化教學(xué)工具，結(jié)合本校實(shí)際對校內(nèi)課程進(jìn)行改造，安排20%～50%的教學(xué)時(shí)間實(shí)施學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)，與線下面授有機(jī)結(jié)合開展翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)[12-13]。線上線下混合式教學(xué)模式相比于傳統(tǒng)課堂教學(xué)具有顯著優(yōu)勢，首先，混合式教學(xué)法充分利用了線上資源的豐富性和多樣性，輔以現(xiàn)代信息化數(shù)字化的教學(xué)手段，開拓了學(xué)生的視野，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；其次，混合式教學(xué)模式充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”教育理念；最后，線上教學(xué)擺脫了時(shí)間和空間對學(xué)生學(xué)習(xí)的限制，學(xué)生根據(jù)自己的情況分配學(xué)習(xí)時(shí)間，教師隨時(shí)可以查看線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容安排。此外，混合式教學(xué)法大大提升了師生之間的交流質(zhì)量[14]。

綜上所述，無論是基于教育立德樹人的教育理念、葡萄與葡萄酒工程專業(yè)特點(diǎn)，亦或是一流學(xué)科、一流課程建設(shè)需求，從線上線下混合式授課模式出發(fā)的《發(fā)酵工藝原理》的進(jìn)一步改革成為必然。

2 《發(fā)酵工藝原理》線上線下混合式教學(xué)課程 建設(shè)

2.1 課程目標(biāo)

首先，對于《發(fā)酵工藝原理》課程目標(biāo)，進(jìn)一步突出將個(gè)人的抱負(fù)與國家的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起，增強(qiáng)自身榮譽(yù)感、使命感。強(qiáng)調(diào)一方面，通過鞏固和深化發(fā)酵工藝基礎(chǔ)理論知識(shí)、掌握不同發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝特性與共性、提高分析和解決生產(chǎn)過程中具體問題能力來夯實(shí)專業(yè)知識(shí)與技能；另一方面在課堂教學(xué)中融入做人做事的道理、社會(huì)主義核心價(jià)值觀要求以及實(shí)現(xiàn)民族復(fù)興的理想和責(zé)任，使學(xué)生樹立職業(yè)榮譽(yù)感與使命感；最終實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)、知識(shí)探究、態(tài)度養(yǎng)成、能力建設(shè)以滿足社會(huì)需求(圖1)。

圖1 課程目標(biāo)Fig.1 Course objectives

2.2 教學(xué)資源準(zhǔn)備以及課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

根據(jù)學(xué)院建立的課組，與具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和科研經(jīng)歷的教授領(lǐng)導(dǎo)專家擔(dān)任，定期召開教學(xué)研討會(huì)，結(jié)合葡萄與葡萄酒專業(yè)特色以及生產(chǎn)線，修改完善教學(xué)大綱和教材，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)和合理整合，重點(diǎn)突出葡萄酒釀造工藝涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)，如釀酒酵母菌種選育研究、葡萄酒釀造過程中的滅菌、釀酒酵母的擴(kuò)大培養(yǎng)案例以及干紅葡萄酒釀造的工藝控制等(表1，加粗字體部分)，這對于葡萄與葡萄酒工程專業(yè)其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)起到拋磚引玉的作用。并確定以十三五規(guī)劃教材《發(fā)酵工藝原理與技術(shù)》為主要參考教材，同時(shí)制作八章內(nèi)容PPT形式課件，利用EV錄課制做關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的視頻講解作為線上資源，利用超星泛雅平臺(tái)發(fā)布，以及其他的教學(xué)參考書電子版等。

課程的教學(xué)內(nèi)容組織實(shí)施(圖2)主要以發(fā)酵工藝的一般工藝流程為主線，按照流程的先后順序開展，打破了傳統(tǒng)的先講理論、再講案例的模式，突出以學(xué)生為中心，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高參與度，線下(50%)采用問題引導(dǎo)、雨課堂討論教學(xué)與講解的模式，對課程難點(diǎn)問題，采用先討論后講解再答疑模式，使學(xué)生提高能動(dòng)性，真正掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題、解決問題的綜合能力；線上課程(50%)采用課前復(fù)習(xí)、問題引導(dǎo)、重點(diǎn)內(nèi)容闡述、課后復(fù)習(xí)、課后作業(yè)等方式進(jìn)行；根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，課程總學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)，線上線下不嚴(yán)格區(qū)分，根據(jù)具體內(nèi)容穿插進(jìn)行。

表1 《發(fā)酵工藝原理》課程的線下線上混合式教學(xué)設(shè)計(jì)Table 1 Offline and online blended teaching designs of Principle of Fermentation Process

圖2 課程組織與實(shí)施Fig.2 Course organization and implementation

2.3 課程多維考核方式

以往的《發(fā)酵工藝原理》課程考核方式以期末考試成績?yōu)橹鳎瑢W(xué)生應(yīng)對考試對于過程的學(xué)習(xí)效果沒有很好的監(jiān)督。改革后的期末考試，成績百分制，考核形式為55%閉卷(具體參考試題答案評分標(biāo)準(zhǔn))，增加形成性評價(jià)(45%)。形成性評價(jià)中出勤與線上課程表現(xiàn)(15%)，使用線上統(tǒng)計(jì)，課程簽到與任務(wù)點(diǎn)完成情況，滿勤15分，缺少1次扣5分，3次及以上扣15分；平時(shí)作業(yè)與測驗(yàn)(15%)，線上統(tǒng)計(jì)，3次測驗(yàn)，每次5分，根據(jù)學(xué)習(xí)通作業(yè)批改分?jǐn)?shù)按比例計(jì)算；小組討論3次(15%)，每次參與討論5分，討論為線下，由小組互評與教師評分組成，歸檔材料為討論P(yáng)PT紙質(zhì)材料(表2)。

表2 課程過程化多維考核方式Table 2 Course process multi-dimensional assessment mode

3 《發(fā)酵工藝原理》課程改革成效與持續(xù)改進(jìn)

《發(fā)酵工藝原理》課程，線上線下混合授課已經(jīng)完成完整運(yùn)行，從學(xué)生課堂表現(xiàn)、成績、學(xué)生評價(jià)以及調(diào)研等多個(gè)角度可以評估課程改革成效。尤其通過成績對比，發(fā)現(xiàn)混合式授課經(jīng)多方面的改革，在0～29分的學(xué)生人數(shù)為0，在70～79、80～89分的學(xué)生比例有所提高(圖3-a)；且不及格率由6.9%降至3.7%，優(yōu)良率由13.79%提高至18.52%(圖3-b)。經(jīng)過對學(xué)生進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對線下、線上相結(jié)合的上課方式非常感興趣，大部分學(xué)生認(rèn)為可以充分利用學(xué)習(xí)時(shí)間，同時(shí)線下設(shè)置小組討論增強(qiáng)了對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解以及記憶，學(xué)會(huì)分工合作，討論過程中的發(fā)言與講解鍛煉了學(xué)生們的語言表達(dá)能力，講解后提問與點(diǎn)評可以清楚了解自身的不足，達(dá)到了提高學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)綜合能力以及提高成績的目的。同時(shí)，通過對于《發(fā)酵工藝原理》課程改革后，對于葡萄與葡萄酒工程專業(yè)的其他課程的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課程的理解與掌握、畢業(yè)論文環(huán)節(jié)等具有一定的促進(jìn)作用，提高學(xué)生獨(dú)立思考、提出問題、查閱資料、解決問題的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。此外，對于一流學(xué)科的建設(shè)以及其他專業(yè)課程的改革具有一定的促進(jìn)作用。

圖3 課程改革前后學(xué)生成績比較Fig.3 Comparison of students′ performance before and after curriculum reform

盡管課程改革取得一定成效，但也提出了一些新的問題：如線上課程部分學(xué)習(xí)氛圍弱導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳，且對于線上課程內(nèi)容掌握程度的評估需增加；線下討論部分避免重復(fù)內(nèi)容的討論，個(gè)別同學(xué)討論參與度不高等。因此，擬在后續(xù)的課程建設(shè)中進(jìn)行如下幾方面的優(yōu)化：首先，將持續(xù)跟蹤學(xué)生的反饋意見，并結(jié)合平臺(tái)的優(yōu)勢繼續(xù)優(yōu)化課程的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)，尤其增加課上的討論，教學(xué)案例的更新，增加討論內(nèi)容的深度和廣度，討論可以以個(gè)人和小組兩種形式展開，在彰顯個(gè)人能力的同時(shí)培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，提高學(xué)生的參與度等；第二，增加形成性評價(jià)比重，將主觀形式考核和客觀考核有機(jī)結(jié)合并有效的在線上進(jìn)行，對于有難度的知識(shí)，采用提出問題、討論、講解的模式進(jìn)行，有效的提高學(xué)生的積極性；第三，開發(fā)更多的網(wǎng)絡(luò)資源，減少學(xué)生網(wǎng)絡(luò)上課不專心的局限，有效的管理學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，適當(dāng)增加對學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的監(jiān)督；第四，進(jìn)一步加強(qiáng)課程思政，將課程思政與專業(yè)課更為有效地結(jié)合，目前正在大連工業(yè)大學(xué)教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目支持條件下進(jìn)行課程思政改革；第五，線上部分課程的授課對于課件的準(zhǔn)備以及相關(guān)內(nèi)容的安排能力提出很高要求，需要加大課前備課力度，同時(shí)線上授課對學(xué)生的自覺性要求較高，可增加課前的問題導(dǎo)向與不同的互動(dòng)模式與不同的媒體元素。