國際化視野結(jié)合PBL/CDIO 理念的“食品化學(xué)”教學(xué)改革與實踐

吳鎖柱，伊 莉，于智慧，荊 旭，鄭 丹，張素敏，耿雪冉，王曉聞，陳益勝

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西晉中 030801）

PBL（Problem-based learning） 教學(xué)法，是“以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)”教學(xué)法。PBL 教學(xué)法是一種強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中以問題為基礎(chǔ)、以學(xué)生為主體、以教師為導(dǎo)向的小組討論式教學(xué)方法[1]。自加拿大麥克馬斯特大學(xué)首次創(chuàng)立PBL 教學(xué)法以來，廣泛應(yīng)用在理、工、農(nóng)、醫(yī)等多種學(xué)科的教學(xué)中，并在國際上得到了普遍認(rèn)可和接受。CDIO 理念，即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）、運作（Operate） 理念，是美國麻省理工學(xué)院的一種經(jīng)典工程教育模式[1]。CDIO 理念與各類工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案相結(jié)合，以科技為基礎(chǔ)，把專業(yè)理論、實踐和創(chuàng)新能力有機(jī)結(jié)合融入教學(xué)的全過程，使專業(yè)知識和工程能力形成一個有機(jī)整體。因此，將CDIO 理念與PBL 教學(xué)法有效結(jié)合，即將問題式和工程式教育理念融合起來，從教學(xué)理念和教學(xué)模式等方面開展積極的改革和探索，勢必在工程教育改革方面取得較好的成果。PBL/CDIO 理念在一些歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)應(yīng)用了10 余年，如荷蘭頂級大學(xué)馬斯特里赫特大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等。近年來，PBL/CDIO 理念在中國高校一些工程類專業(yè)，如土木工程、電器工程、人工智能等課程中已有應(yīng)用，但在食品科學(xué)相關(guān)專業(yè)課程中的應(yīng)用十分有限[2-3]。

食品化學(xué)（Food Chemistry） 研究食品的組成、性質(zhì)及其在加工、貯藏、運輸?shù)冗^程中發(fā)生的化學(xué)變化，是食品科學(xué)的一個重要分支[4-5]。作為食品科學(xué)與工程學(xué)科的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，“食品化學(xué)”課程為學(xué)生學(xué)習(xí)其他專業(yè)課、升學(xué)和從事食品相關(guān)領(lǐng)域工作奠定基礎(chǔ)?！笆称坊瘜W(xué)”課程具有專業(yè)性強(qiáng)、內(nèi)容繁多、知識覆蓋面廣等特點。目前，大多數(shù)高等院校采用傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式進(jìn)行該課程知識的傳授。這種方法雖然具有傳授的知識系統(tǒng)完整、邏輯性強(qiáng)等優(yōu)點，但是存在學(xué)生處于被動接受知識、與授課教師的互動少、動手機(jī)會少、思考空間不足等缺點，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，在一定程度上限制了學(xué)生在獨立思考、個性化學(xué)習(xí)、綜合運用理論知識分析問題和解決問題等方面的發(fā)展?！笆称坊瘜W(xué)”課程特點使其非常適合PBL/CDIO 教學(xué)模式。同時，由于全球化科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢及各國科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)等交流合作日益緊密，無形之中推動了社會對具有高素質(zhì)、高專業(yè)技能且同時具有良好外語溝通能力人才的需求。因此，采用國際化視野結(jié)合PBL/CDIO 理念在“食品化學(xué)”課程中開展教學(xué)改革，有利于學(xué)生了解和掌握食品科學(xué)與工程學(xué)科最新的國際化知識動態(tài)及跟蹤國際發(fā)展趨勢，以滿足國家對高層次國際化人才的需求，促進(jìn)大學(xué)生教育高質(zhì)量發(fā)展，提升人才培養(yǎng)國際競爭力。筆者所在的課程教學(xué)團(tuán)隊經(jīng)過多年的探索，主要從師資隊伍、教育理念、教學(xué)方法、實驗教學(xué)、考核方式等方面對“食品化學(xué)”課程進(jìn)行了教學(xué)改革與實踐，旨在提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

1 引進(jìn)優(yōu)秀人才充實師資隊伍

“師者，所以傳道受業(yè)解惑也”。教師作為整個教學(xué)活動過程的設(shè)計者、組織者和實踐者，其專業(yè)理論與教學(xué)實踐水平的高低對課堂教學(xué)效果具有直接的影響。此外，開展課程的雙語教學(xué)，還對授課教師的英語口語表達(dá)能力提出了更高水平的要求。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院自2012 年開設(shè)“食品化學(xué)”課程以來，非常重視課程師資隊伍的建設(shè)。近年來，學(xué)院陸續(xù)從山西大學(xué)、浙江大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、江南大學(xué)等國內(nèi)雙一流高校引進(jìn)多名優(yōu)秀人才來充實課程的師資隊伍，同時注重引進(jìn)和培養(yǎng)相結(jié)合，發(fā)揮老教師對青年教師的傳、幫、帶作用，助力青年教師在教學(xué)經(jīng)驗、英語口語水平等方面的快速成長，努力構(gòu)建學(xué)院結(jié)構(gòu)合理、理論水平高、實踐能力強(qiáng)的課程教學(xué)隊伍。

2 緊跟時代步伐更新教育理念

在傳統(tǒng)的“食品化學(xué)”課程教學(xué)過程中，由于在有限的課時內(nèi)需要完成對課程知識的傳授，教師往往通過“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式牢牢掌控著課堂的教學(xué)進(jìn)度安排，學(xué)生長期處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)，這樣很容易造成學(xué)生對課程知識的理解不夠透徹、缺乏自己的見解、跟不上教師節(jié)奏等情況，導(dǎo)致學(xué)生喪失對課程的學(xué)習(xí)興趣和主動性。在我國高等教育不斷深化改革的形勢下，傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)時代的發(fā)展需求，迫切需要高校教師具有先進(jìn)的教育理念。

學(xué)院“食品化學(xué)”課程教師緊跟時代步伐，不斷更新教育理念。作為食品科學(xué)與工程學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課，“食品化學(xué)”課程專業(yè)性強(qiáng)、知識覆蓋面廣，非常適合嘗試將PBL/CDIO 教學(xué)模式引入該課程的教學(xué)活動中。在整個課程的教學(xué)過程中，著重增強(qiáng)“教師”的宏觀指導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，以“問題”為導(dǎo)向培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以“學(xué)生”為主體建立良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。同時，以科技為基礎(chǔ)，把專業(yè)理論、實踐和創(chuàng)新能力有機(jī)結(jié)合融入教學(xué)的全過程，使專業(yè)知識和工程能力形成一個有機(jī)的整體。另外，采用雙語教學(xué)對學(xué)生專業(yè)能力的提升有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。在“食品化學(xué)”授課過程中，充分發(fā)揮留學(xué)回國人員的作用，結(jié)合國外學(xué)者Fennema編寫的原著英文教材[4]嘗試采用雙語進(jìn)行教學(xué)，不僅僅局限于對某些專業(yè)詞匯進(jìn)行簡單的翻譯和背誦，而是利用多元化的教學(xué)資源，以英文原版圖片、動畫、短視頻等形式使學(xué)生對與食品化學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象和案例有初步的直觀了解和理解，同時建立相應(yīng)的激勵機(jī)制，鼓勵學(xué)生以英文思維的方式進(jìn)行實驗設(shè)計和相關(guān)的英文匯報，對學(xué)生了解食品化學(xué)領(lǐng)域最新發(fā)展動態(tài)及進(jìn)展、學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的科技手段等方面都具有十分重要的意義。利用雙語教學(xué)，不但可以使學(xué)生具備搜集閱讀英文原版技術(shù)文獻(xiàn)資料的能力，在更深層次上提升自我學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力、提高專業(yè)技術(shù)水平，而且可以使學(xué)生具備使用英語與國外同行進(jìn)行專業(yè)技術(shù)交流的能力，進(jìn)一步提升學(xué)生的國際競爭力。

3 改進(jìn)教學(xué)方法提高教學(xué)質(zhì)量

好的教學(xué)方法有助于提高教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式雖然利于教師將“食品化學(xué)”課程知識系統(tǒng)、完整地傳授給學(xué)生，但不利于激發(fā)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣和熱情，教學(xué)效果不理想。因此，進(jìn)行“食品化學(xué)”課程教學(xué)方法的改革顯得至關(guān)重要。

學(xué)院授課教師采用國際化視野結(jié)合PBL/CDIO 理念在“食品化學(xué)”課程中開展討論式教學(xué)方法，以提出問題的方式讓學(xué)生展開集體討論，為學(xué)生預(yù)留出充足的討論時間和思考的空間，并對學(xué)生循循善誘，使其思維向答案靠攏。同時，尊重學(xué)生觀點，在靈活、愉快的氣氛中幫助學(xué)生建立“食品化學(xué)”課程的相關(guān)知識體系。此外，授課教師將相關(guān)章節(jié)內(nèi)容與具體案例或項目形成串聯(lián)，使學(xué)生投入于到項目研究設(shè)計與實施的整體模擬過程中，通過挈領(lǐng)關(guān)鍵技術(shù)問題解決的路徑，形象展現(xiàn)課程教學(xué)內(nèi)容中的難點，在潛移默化中提升學(xué)生分析問題、解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。教師也可以在授課過程中采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，圍繞課程內(nèi)容或者案例，布置課程研討課題，運用所學(xué)理論知識和專業(yè)技能解釋相關(guān)的產(chǎn)業(yè)問題，結(jié)合所學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行報告，進(jìn)而提高學(xué)生的理解能力、實踐能力和團(tuán)隊合作精神。教師還可以在授課過程中使用多媒體教學(xué)方法豐富教學(xué)內(nèi)容，將食品在加工、貯藏、運輸?shù)冗^程中所涉及的抽象、復(fù)雜的化學(xué)式或化學(xué)反應(yīng)通過多媒體動畫將其演示出來，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，加深學(xué)生對這些專業(yè)理論知識的理解；再如，由于多數(shù)本科學(xué)生對專業(yè)知識的了解不夠、專業(yè)外語詞匯量較少且基礎(chǔ)薄弱，教師在“食品化學(xué)”課程雙語教學(xué)過程中需要根據(jù)學(xué)生對食品化學(xué)的認(rèn)知程度及外語層次來消除學(xué)生的畏難情緒。例如，向?qū)W生介紹雙語型專業(yè)技術(shù)人才在國際上的作用、針對出現(xiàn)高頻的專業(yè)詞匯進(jìn)行歸納總結(jié)、引入國外課堂的一些優(yōu)秀的教學(xué)短視頻，既可以使學(xué)生明白雙語教學(xué)的目的和意義，又可以使學(xué)生了解國際的相關(guān)研究趨勢和成果，還可以使學(xué)生通過圖像和聲音強(qiáng)化相關(guān)英文專業(yè)知識的記憶。

4 注重實驗教學(xué)增強(qiáng)動手能力

實驗教學(xué)可以使學(xué)生加深理解“食品化學(xué)”課程中涉及到的一些基本理論和基本知識，使學(xué)生接受有關(guān)食品化學(xué)基本實驗方法和操作技能方面的訓(xùn)練，提高綜合運用知識、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。通過改進(jìn)“食品化學(xué)實驗”的教學(xué)安排，結(jié)合學(xué)校鼓勵本科生開展課外科研活動的舉措，引導(dǎo)并指導(dǎo)學(xué)生開展自主設(shè)計的“食品化學(xué)實驗”，為開拓學(xué)生科研思路、提高學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)揮有益的作用。為了突出實驗教學(xué)的重要性、增強(qiáng)學(xué)生的動手能力，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)于2014 年修訂教學(xué)大綱，“食品化學(xué)實驗”從“食品化學(xué)”課程中獨立出來成為一門新課，同時其實驗課時數(shù)較上一版教學(xué)大綱增加了6 個課時。

對于一般的基礎(chǔ)實驗，以鍛煉學(xué)生的基本操作能力為主，以對應(yīng)理論教學(xué)中的重要知識點為導(dǎo)向。綜合性實驗要求學(xué)生靈活運用理論學(xué)習(xí)中的多個知識點，開展相關(guān)系統(tǒng)的研究，主要培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、實驗技巧和數(shù)據(jù)分析能力。自主設(shè)計實驗主要由學(xué)生制定實驗方案，與指導(dǎo)教師討論可行性之后予以實施，主要側(cè)重實驗的創(chuàng)新性和解決實際問題的能力?；赑BL/CDIO 理念，教師在“食品化學(xué)實驗”教學(xué)過程中不再講授實驗?zāi)康摹嶒炘砗蛯嶒灢襟E等內(nèi)容，而是圍繞課程教學(xué)的重點內(nèi)容確定多個自主設(shè)計性實驗的主題，加深學(xué)生對食品化學(xué)基礎(chǔ)理論與食品加工、貯藏過程中各種變化的理解、掌握與實際應(yīng)用能力。通過CDIO 理念改進(jìn)課程實驗教學(xué)，即構(gòu)思（Conceive） 主要實驗教學(xué)內(nèi)容、設(shè)計（Design） 教學(xué)方法和提出或引入問題、實現(xiàn)（Implement） 課堂討論及問題分析總結(jié)、運作（Operate）可操作性的實驗。同時，輔以以問題為基礎(chǔ)的討論式和啟發(fā)式的PBL 教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題創(chuàng)造性地解決問題。此外，還可以鼓勵學(xué)生以英文思維的方式設(shè)計實驗、參與教師主持的科研項目、申報各種級別的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目、參加各種類別的食品創(chuàng)意創(chuàng)新大賽等，充分鍛煉學(xué)生對所學(xué)理論知識的應(yīng)用水平。

5 優(yōu)化考核方式重視過程評價

課程的考核方式對于學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價極其重要。傳統(tǒng)的“食品化學(xué)”課程考核方式僅是注重期末的卷面成績，憑借一卷定“英雄”。由于對課程知識理解的不透徹，學(xué)生只能通過短期的死記硬背來應(yīng)付期末的課程考試，難以真實地反映出學(xué)生掌握“食品化學(xué)”知識的程度及教師的教學(xué)效果。

由于在課程教學(xué)過程中采用了國際化視野結(jié)合PBL/CDIO 的教學(xué)理念進(jìn)行授課，需要改變傳統(tǒng)的考核方式，探索一套能夠促進(jìn)學(xué)生發(fā)展及更為有效、公正、客觀地反映學(xué)生綜合能力的考核方式。降低期末卷面成績所占比例，強(qiáng)化平時的過程性考核，重視學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，可以提高學(xué)生運用所學(xué)知識進(jìn)行分析問題和解決問題的能力，還可以全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。例如，可以將課程成績設(shè)置成期末成績和平時成績2 個部分，平時成績包括課堂講練、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)及課外閱讀等部分，并設(shè)計相應(yīng)的學(xué)習(xí)效果評價量化表，包括學(xué)生參與課堂討論與互動、文獻(xiàn)資料搜集整理、展示匯報內(nèi)容情況、團(tuán)隊分工協(xié)作與溝通交流等方面，引導(dǎo)學(xué)生提高專業(yè)基本能力與綜合素質(zhì)。與采用傳統(tǒng)課程考核方式的學(xué)生相比，采用過程性評價的學(xué)生在課堂教學(xué)活動中的主動性和積極性明顯增加，自我學(xué)習(xí)能力、搜集文獻(xiàn)資料能力、分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新能力、專業(yè)外語水平等均明顯提高。

6 結(jié)語

課程教學(xué)改革應(yīng)充分激發(fā)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣、主動性和積極性?；趪H化視野結(jié)合PBL/CDIO 理念的“食品化學(xué)”課程教學(xué)改革，將問題式和工程式教育理念融合起來，通過問題引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題和解決問題的能力，通過工程教育進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生動手實踐和工程能力的培養(yǎng)，同時輔以專業(yè)英語進(jìn)一步強(qiáng)化專業(yè)知識、跟蹤最新研究發(fā)展動態(tài)，使授課內(nèi)容與國際同步，從而培養(yǎng)出具有創(chuàng)新思想、敏銳國際視野、高競爭能力的綜合型高素質(zhì)食品人才，以適應(yīng)時代發(fā)展的需要。