基于OBE理念的“食品工程原理”專業(yè)核心課程建設(shè)

劉薈萃，王樹(shù)林，葉英，韓麗娟，陳霞

青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院（西寧 810016）

“食品工程原理”是在高等數(shù)學(xué)、物理學(xué)和物理化學(xué)等基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是青海大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程。該課程的學(xué)習(xí)為后續(xù)食品工藝學(xué)、食品機(jī)械與設(shè)備等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，在食品科學(xué)與工程專業(yè)課程體系起到承上啟下的作用?！笆称饭こ淘怼笔且婚T工程性極強(qiáng)的課程，主要研究?jī)?nèi)容包括食品加工和生產(chǎn)過(guò)程中各種單元操作的基本原理、工藝計(jì)算、設(shè)備選型、設(shè)備參數(shù)設(shè)計(jì)等[1-2]。

由于“食品工程原理”課程通篇涉及大量的公式推導(dǎo)、工藝計(jì)算、設(shè)備構(gòu)造等，導(dǎo)致教學(xué)過(guò)程枯燥乏味，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程只能通過(guò)教師的反復(fù)講解和強(qiáng)調(diào)，進(jìn)行大量的例題練習(xí)才能迫使學(xué)生掌握相關(guān)的重難點(diǎn)知識(shí)。但此教學(xué)手段和學(xué)習(xí)方式導(dǎo)致學(xué)生缺乏舉一反三的能力，很難掌握靈活解題的思路，題目稍有變動(dòng)便束手無(wú)策。學(xué)生在后續(xù)的課程設(shè)計(jì)中更是難以做到游刃有余。另外，對(duì)于工程背景較弱的在校學(xué)生來(lái)說(shuō)，缺乏對(duì)食品機(jī)械和生產(chǎn)線的基本認(rèn)知，很難理解復(fù)雜的工程原理和設(shè)備構(gòu)造，做不到將理論與工程實(shí)際相結(jié)合[3-5]。

鑒于“食品工程原理”傳統(tǒng)教學(xué)中存在問(wèn)題，探索有效的教學(xué)方式、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程類課程的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性是上好食品工程原理的關(guān)鍵。結(jié)合國(guó)家教育部對(duì)新工科建設(shè)的新要求，以食品科學(xué)與工程專業(yè)在工程教育認(rèn)證過(guò)程中開(kāi)展的課程改革為切入點(diǎn)，以學(xué)生為中心，探索“食品工程原理”課程的教學(xué)思路尤為重要，對(duì)提高食品科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)工程型人才具有重要意義。OBE是以考核學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教育理念，注重教學(xué)的產(chǎn)出[6-7]。青海大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)于2020年獲批國(guó)家級(jí)一流專業(yè)，推進(jìn)建設(shè)的同時(shí)正在籌備專業(yè)認(rèn)證，格外重視學(xué)生的工程教育，核心目標(biāo)是能夠培養(yǎng)滿足行業(yè)發(fā)展的工程性型人才。OBE理念正好是符合工程教育的核心理念之一。因此，將OBE理念應(yīng)用于“食品工程原理”課程教學(xué)，并結(jié)合課程目標(biāo)支撐學(xué)生的畢業(yè)要求，探索“食品工程原理”的課程建設(shè)與教學(xué)改革，為食品科學(xué)與工程專業(yè)的建設(shè)和學(xué)科發(fā)展奠定扎實(shí)的工程基礎(chǔ)，同時(shí)也為同類課程的建設(shè)和教學(xué)改革提供參考。

1 基于OBE理念的課程目標(biāo)確定

基于OBE理念，課程目標(biāo)必須能夠支撐專業(yè)畢業(yè)目標(biāo)[6]。因此，在OBE理念基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)和專業(yè)認(rèn)證的要求，進(jìn)一步修訂課程的教學(xué)大綱，確定了“食品工程原理”的課程目標(biāo)。課程目標(biāo)分別為：（1）通過(guò)課程學(xué)習(xí)，能夠熟練掌握幾種常用的工程方法并樹(shù)立起用工程方法解決問(wèn)題的觀點(diǎn)；（2）能夠掌握食品工程各個(gè)單元操作的基本原理及基本理論，并獨(dú)立進(jìn)行食品加工過(guò)程中有關(guān)單元操作的工藝計(jì)算、設(shè)備選型及改進(jìn)等工作；（3）能夠?qū)σ恍┖?jiǎn)單設(shè)備和工藝過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠?qū)W會(huì)運(yùn)用“食品工程原理”課程理論中的基本原理來(lái)設(shè)計(jì)單元操作設(shè)備，樹(shù)立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意到操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想，在這種設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)，能完成給定的生產(chǎn)任務(wù)的單元操作設(shè)備。根據(jù)“食品工程原理”課程目標(biāo)與食品科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系（見(jiàn)表1）可知，該課程教學(xué)目標(biāo)很好地支撐學(xué)生的畢業(yè)要求。

表1 “食品工程原理”課程目標(biāo)對(duì)食品科學(xué)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系

2 優(yōu)化課程知識(shí)體系

“食品工程原理”課堂教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)化工程“應(yīng)用”意識(shí)?！笆称饭こ淘怼钡慕虒W(xué)內(nèi)容為食品加工和生產(chǎn)過(guò)程中的主要單元操作，來(lái)源于實(shí)際食品生產(chǎn)過(guò)程，其實(shí)踐性和應(yīng)用性極強(qiáng)。教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)與實(shí)際食品生產(chǎn)結(jié)合起來(lái)，符合食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[8]。因此，對(duì)教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配進(jìn)行優(yōu)化（如表1所示）。如在以往教學(xué)過(guò)程中，關(guān)于萃取和蒸餾章節(jié)的講解較為詳細(xì)，考慮到蒸餾和萃取在食品加工中的應(yīng)用較少，在新的教學(xué)內(nèi)容安排中將萃取章節(jié)改為自學(xué)，將蒸餾部分的教學(xué)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行縮短。

表2 優(yōu)化后的食品工程原理教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

3 基于OBE理念的線上線下混合教學(xué)模式

基于OBE教學(xué)理念，設(shè)計(jì)線上線下相結(jié)合，課前、課中、課后的教學(xué)方案，如圖1所示。

圖1 線上線上相結(jié)合的混合教學(xué)模式

3.1 食品工程原理線上教學(xué)設(shè)計(jì)

線上教學(xué)設(shè)計(jì)分為課前、課中、課后3個(gè)環(huán)節(jié)。

3.1.1 課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

教師在課前發(fā)布課程預(yù)習(xí)內(nèi)容和導(dǎo)學(xué)單。利用線上優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源如江蘇大學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)的“食品工程原理”慕課，該慕課資源內(nèi)容豐富，教學(xué)水平高，能很好地滿足教學(xué)要求。結(jié)合青海大學(xué)學(xué)生實(shí)際情況，借鑒一部分慕課內(nèi)容，同時(shí)教師根據(jù)教學(xué)需求自行制作預(yù)習(xí)課件，同時(shí)制作導(dǎo)學(xué)單。借助“雨課堂”智慧教學(xué)平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)課件和導(dǎo)學(xué)單（如圖2所示），學(xué)生在課前完成預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。教師可以在此環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管、督促學(xué)生及時(shí)完成預(yù)習(xí)內(nèi)容并整合分析平臺(tái)數(shù)據(jù)，針對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)反饋及時(shí)調(diào)整線下課堂教學(xué)的教學(xué)方案，達(dá)到以學(xué)生為中心，以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向的教學(xué)效果。

圖2 課前推送的預(yù)習(xí)內(nèi)容

3.1.2 課中教學(xué)環(huán)節(jié)

采用線上與線下相結(jié)合的形式進(jìn)行。課中線上教學(xué)主要是給學(xué)生觀看一些設(shè)備或抽象原理的相關(guān)視頻，讓學(xué)生能夠直觀地了解設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造和工作原理。較為抽象的原理也采用視頻或動(dòng)畫形式進(jìn)行展示，并結(jié)合教師的講解，學(xué)生就可以快速高效地掌握。另外，在課堂教學(xué)過(guò)程中考察學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，可借助“雨課堂”智慧教學(xué)平臺(tái)發(fā)布課堂測(cè)驗(yàn)題，及時(shí)了解學(xué)生的聽(tīng)課效果，測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)可作為過(guò)程性評(píng)價(jià)的依據(jù)（如圖3所示），同時(shí)也能督促學(xué)生聽(tīng)課。即使課堂教學(xué)以線下進(jìn)行，也可同時(shí)在“雨課堂”進(jìn)行錄制，形成視頻回放，以便學(xué)生課后復(fù)習(xí)。

圖3 “雨課堂”在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

3.1.3 課后學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)

該環(huán)節(jié)以線上形式進(jìn)行。“食品工程原理”課程知識(shí)點(diǎn)繁雜、工藝計(jì)算涉及公式多，在課前預(yù)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，還需在課后進(jìn)一步復(fù)習(xí)和鞏固。在課后，學(xué)生可根據(jù)自身情況通過(guò)查看課件和課堂教學(xué)形成的視頻，內(nèi)化吸收所學(xué)內(nèi)容。另外，授課教師通過(guò)“雨課堂”平臺(tái)適當(dāng)推送作業(yè)和階段性測(cè)驗(yàn)題，學(xué)生完成作業(yè)和測(cè)驗(yàn)題后，教師批改后及時(shí)向?qū)W生反饋薄弱環(huán)節(jié)，督促學(xué)生盡早查缺補(bǔ)漏，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

圖4 課后教學(xué)活動(dòng)

3.2 食品工程原理線下教學(xué)設(shè)計(jì)

進(jìn)行重難點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的講解，同時(shí)采用“雨課堂”平臺(tái)進(jìn)行線上管理。雨課堂主要輔助教師記錄學(xué)生簽到情況、完成課堂教學(xué)的視頻錄制。同時(shí)，在線下教學(xué)過(guò)程中，在雨課堂發(fā)布課堂測(cè)驗(yàn)題，可向教師快速反饋學(xué)生對(duì)所講內(nèi)容的掌握情況。由于“食品工程原理”課程知識(shí)點(diǎn)繁多、公式復(fù)雜、工藝計(jì)算步驟多，所以課堂教學(xué)不能進(jìn)行單純的知識(shí)點(diǎn)灌輸，需要根據(jù)學(xué)情、各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)特征，靈活應(yīng)用多種教學(xué)手段和教學(xué)方法，充分發(fā)揮線下課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，盡可能地使學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)中。具體采用的教學(xué)手段有：（1）加強(qiáng)課堂互動(dòng)，針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題或者某些復(fù)雜計(jì)算題目的解答過(guò)程展開(kāi)討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)生解決問(wèn)題的自主能力，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)公式的理解和應(yīng)用；（2）采用問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)，如在講熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱和輻射傳熱時(shí)，通過(guò)學(xué)生熟悉的烘焙和教室里面暖氣片的散熱等現(xiàn)象為例，啟發(fā)學(xué)生自己思考這些現(xiàn)象中各自涉及哪幾種傳熱方式；（3）比較式教學(xué)，如將熱傳導(dǎo)遵循的傅里葉定律和分子擴(kuò)散過(guò)程遵循的Fick定律進(jìn)行對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生掌握傳遞過(guò)程的共同點(diǎn)，使學(xué)生逐漸建立起完整的知識(shí)體系；（4）案例式教學(xué)，在“食品工程原理”課程中實(shí)施案例教學(xué)，將學(xué)生帶入特定事件的場(chǎng)景，如講解傳熱方式時(shí)，可舉出熱水杯的例子引導(dǎo)學(xué)生理解不同的傳熱方式的傳熱機(jī)理；（5）融入課程思政教育，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)要利用高校課堂教學(xué)做好思政教學(xué)，課程思政與思政課程在高校實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人中都至關(guān)重要。在課程教學(xué)中潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地融入思政教育，引領(lǐng)學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，是對(duì)新時(shí)代高校教學(xué)工作的新要求，是當(dāng)前高校落實(shí)立德樹(shù)人的根本任務(wù)[9-11]?！笆称饭こ淘怼笔鞘称房茖W(xué)與工程專業(yè)理論聯(lián)系實(shí)際的一門課程，是將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)業(yè)的課程。在該課程的教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)專業(yè)特征、課程知識(shí)特征和教學(xué)特征等方面，深入挖掘課程所蘊(yùn)含的思政元素。首先，進(jìn)行專業(yè)知識(shí)教育的同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生向偉大科學(xué)家學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生追求科學(xué)、增強(qiáng)民族自豪感的意識(shí)。其次，以“食品工程原理”課程中的工程問(wèn)題解決方法引領(lǐng)學(xué)生樹(shù)立工匠精神。最后，通過(guò)課程中所涉及的設(shè)備選型所遵循的經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、合理等原則培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立綠色、環(huán)保的理念。類似的思政元素非常多，授課教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用心挖掘和組織，使專業(yè)教育與思政教育并行，培養(yǎng)能推動(dòng)中華民族偉大復(fù)興的新時(shí)代青年。

4 基于OBE理念的考核模式

OBE教學(xué)理念注重教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度。在“食品工程原理”課程學(xué)習(xí)之后，為評(píng)價(jià)學(xué)生的掌握程度，是否達(dá)到課程目標(biāo)要求，采用“過(guò)程性考核+終結(jié)性考核”的評(píng)價(jià)模式進(jìn)行考核，具體考核模式如表3所示。

表3 過(guò)程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的考核模式

根據(jù)課程目標(biāo)制定達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的測(cè)驗(yàn)和學(xué)習(xí)活動(dòng)，結(jié)合課程對(duì)畢業(yè)要求達(dá)成度的支撐情況開(kāi)展達(dá)成度評(píng)價(jià)，分析每個(gè)學(xué)生的畢業(yè)要求達(dá)成度。課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)包括課程分目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)和課程總目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)，具體計(jì)算方法見(jiàn)式（1）和（2）。

課程分目標(biāo)達(dá)成度=總評(píng)成績(jī)中支撐課程目標(biāo)相關(guān)考核環(huán)節(jié)平均得分/總評(píng)成績(jī)中支撐課程目標(biāo)相關(guān)考核環(huán)節(jié)目標(biāo)得分 （1）

課程總目標(biāo)達(dá)成度=課程學(xué)生總評(píng)成績(jī)平均值/課程總評(píng)成績(jī)總分（100分） （2）

達(dá)成度數(shù)據(jù)超過(guò)60%即為該目標(biāo)達(dá)成。對(duì)未達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)生分析原因并提出持續(xù)改進(jìn)的方法和策略，為后續(xù)教學(xué)工作改進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

5 基于OBE理念的“食品工程原理”專業(yè)核心課程建設(shè)的實(shí)施效果

緊扣學(xué)生的畢業(yè)目標(biāo)，基于OBE教學(xué)理念和雨課堂智慧教學(xué)平臺(tái)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，在課前、課中和課后分別設(shè)計(jì)不同的教學(xué)方案并加強(qiáng)過(guò)程性考核，滿足現(xiàn)代化教學(xué)的要求，提高學(xué)生對(duì)食品工程原理等工程類課程的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的自信。在“全國(guó)食品專業(yè)工程實(shí)踐訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽”中先后榮獲多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。該競(jìng)賽是全國(guó)性的食品工程類競(jìng)賽，競(jìng)技的是學(xué)生的工程實(shí)踐能力，“食品工程原理”課程的學(xué)習(xí)為學(xué)生的工程能力培養(yǎng)起關(guān)鍵作用。青海大學(xué)學(xué)子的優(yōu)異成績(jī)展現(xiàn)了其扎實(shí)的工程實(shí)踐能力，“食品工程原理”的教學(xué)效果得以充分體現(xiàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)家級(jí)一流專業(yè)建設(shè)和專業(yè)工程認(rèn)證的背景下，緊扣學(xué)生的畢業(yè)目標(biāo)，將OBE理念融入“食品工程原理”課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法和考核過(guò)程等方面，并借助雨課堂智慧教學(xué)平臺(tái)，構(gòu)建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，進(jìn)行“食品工程原理”專業(yè)核心課程建設(shè)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，提高課堂管理效率和教學(xué)效果。后續(xù)可根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成度分析，提出持續(xù)改進(jìn)的方法和策略，為教學(xué)工作改進(jìn)奠定基礎(chǔ)，推動(dòng)專業(yè)建設(shè)，并為同類課程建設(shè)或教學(xué)改革提供參考。