新工科下PBL和課程思政在食品分析課程的應(yīng)用

謝秀玲，劉艷紅

1.昆明理工大學(xué)津橋?qū)W院（昆明 650000）；2.阜陽師范大學(xué)信息工程學(xué)院（阜陽 236000）

2017年2月以來，以教育部發(fā)布的《教育部高等教育司關(guān)于開展“新工科”研究與實(shí)踐的通知》和《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》為起點(diǎn)，在全國各地高校以深化工程教育改革的研究實(shí)踐活動(dòng)蓬勃展開[1-2]。新工科概念在新時(shí)代背景下形成，探索高校工程教育改革，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力[3]。工程能力是一種能夠運(yùn)用工程科學(xué)與技術(shù)解決工程實(shí)際問題，并能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值的能力[4]。然而自2017年以來，新工科理念雖被重視和認(rèn)可，但總體均處于理論建構(gòu)階段，在學(xué)生興趣、社會(huì)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)需求等方面缺乏對(duì)應(yīng)舉措[5]。

截至2022年6月，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)趙麗芹教授統(tǒng)計(jì)了全國開設(shè)食品科學(xué)與工程類本科高校共計(jì)388所?！笆称贩治觥笔鞘称房茖W(xué)與工程類專業(yè)重要的基礎(chǔ)核心課程，但在實(shí)際教學(xué)中存在問題包括：“填鴨式”教學(xué)方法忽視理論和實(shí)踐的結(jié)合，無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，學(xué)生積極性逐漸淡??；“食品分析”是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科，而僅僅以教師授課為主，不能鍛煉學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)動(dòng)手能力差，造成“高分低能”等現(xiàn)象；唯成績論的考核方式忽視學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)，抑制學(xué)生的學(xué)習(xí)欲。

新工科注重“新”的培養(yǎng)理念、“新”的培養(yǎng)目標(biāo)、“新”的素質(zhì)結(jié)構(gòu)及“新”培養(yǎng)方式[6]，更好培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)能力強(qiáng)、實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、人文素質(zhì)高的復(fù)合型“新工科”人才[7]。因此在新工科背景下，針對(duì)“食品分析”課程建設(shè)要求，任課教師如何通過教學(xué)改革以達(dá)到人才培養(yǎng)目標(biāo)顯得尤為迫切。

1 “食品分析”課程教學(xué)改革

1.1 知識(shí)體系重構(gòu)，培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才

“食品分析”涉及的知識(shí)體系十分龐大，以分析化學(xué)為基礎(chǔ)，與食品化學(xué)、生物化學(xué)、食品微生物等課程相交叉，只有構(gòu)建自身完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)，學(xué)生才能真正做到學(xué)以致用[8]?；谠盒Ｈ瞬排囵B(yǎng)定位，以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，畢業(yè)要求為主線，打破傳統(tǒng)教學(xué)中的問題，重構(gòu)食品分析課程理論知識(shí)體系，如表1和表2所示。以丁曉雯主編的《食品分析》教材為例，將課程內(nèi)容分為5個(gè)模塊：課程內(nèi)容簡要介紹、樣品采樣及預(yù)處理技術(shù)應(yīng)用、感官檢測方法和物理檢驗(yàn)方法及應(yīng)用、化學(xué)分析方法及應(yīng)用、儀器分析方法及應(yīng)用。

表1 “食品分析”課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對(duì)應(yīng)關(guān)系

表2 “食品分析”課程理論知識(shí)體系重構(gòu)

1.2 教學(xué)手段豐富，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

教學(xué)手段結(jié)合案例式、互動(dòng)式、研討式，替代落后的滿堂灌教學(xué)形式，大幅提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力[9]。如在講述碳水化合物測定時(shí)，引入“奶茶血”這一社會(huì)熱點(diǎn)話題，要求學(xué)生分組討論奶茶帶給消費(fèi)者的利弊。4～5名學(xué)生1組，各組確定小組組長，有明確的職責(zé)分工，包括資料的搜集、內(nèi)容的整理及PPT制作，并通過翻轉(zhuǎn)課堂形式進(jìn)行小組匯報(bào)。教師進(jìn)行正確引導(dǎo)，讓學(xué)生發(fā)揮主導(dǎo)作用，“秋天的第一杯奶茶”作為流量密碼，雖然給消費(fèi)者帶來心理滿足，但如果由于糖類物質(zhì)大量攝入，會(huì)給消費(fèi)者的身體健康帶來危害。通過多樣的教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生對(duì)碳水化合物測定相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)訓(xùn)練他們看待問題的思辨能力，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維[10]。

1.3 考核方式改革，強(qiáng)化過程性評(píng)價(jià)

考核是學(xué)習(xí)的“指揮棒”，考核怎么組織，學(xué)生就會(huì)怎么學(xué)習(xí)。以往“食品分析”考核方式為平時(shí)成績占比30%、期末考試成績占比70%。期末考核占比過高，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)積極性，也不能準(zhǔn)確判斷學(xué)生是否對(duì)知識(shí)和技能完全掌握，因此要豐富考核內(nèi)容和形式，加強(qiáng)過程性考核，考核方式調(diào)整后構(gòu)成如表3。過程性考核采用多元化方式，包括課程作業(yè)、小論文、匯報(bào)研討和出勤4種形式，針對(duì)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中的“德、能、勤、績”等多方面表現(xiàn)進(jìn)行考核；小論文要求學(xué)生查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)，擴(kuò)展課堂內(nèi)容，分析食品檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及能夠解決的實(shí)際問題；匯報(bào)研討分小組進(jìn)行，以資料信息收集、PPT制作和翻轉(zhuǎn)課堂等形式完成，課堂上能有效進(jìn)行交流與討論，提高學(xué)生溝通協(xié)作能力。期末考試試題中增加理論聯(lián)系實(shí)際等案例分析試題和主觀發(fā)揮題的比例，提高學(xué)生的代入感和社會(huì)責(zé)任感。著重考核學(xué)生在掌握專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，圍繞學(xué)生“創(chuàng)新思維、價(jià)值取向、團(tuán)隊(duì)協(xié)作”等評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[11]。

表3 “食品分析”課程考核方法和成績構(gòu)成

2 PBL教學(xué)方法的應(yīng)用

2.1 教學(xué)方法

PBL（problem-based learning）是以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，于1969年在加拿大提出[12]。把問題作為學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，重視學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)?！笆称贩治觥眱?nèi)容多、范圍廣、應(yīng)用性極強(qiáng)，采用以問題為基礎(chǔ)、學(xué)生為主體，教師為導(dǎo)向的啟發(fā)式教育，學(xué)生在解決問題的過程中，通過“做中學(xué)”獲取知識(shí)、培養(yǎng)能力。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，基于問題的學(xué)習(xí)方法能夠充分滿足提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、批判思維、自我管理、團(tuán)隊(duì)合作和創(chuàng)新實(shí)踐的能力的需求[13]。

2.2 問題的設(shè)計(jì)

問題設(shè)計(jì)是PBL教學(xué)方法成功的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)問題時(shí)不僅要考慮問題是否涵蓋課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求，還要考慮問題是否具有開放性、現(xiàn)實(shí)性，以及一定的復(fù)雜性與挑戰(zhàn)性[13]。

因此，教師提前準(zhǔn)備問題是教師備課的核心，根據(jù)授課內(nèi)容查閱相關(guān)教材、文獻(xiàn)資料等，編寫出實(shí)際案例，結(jié)合食品營養(yǎng)品質(zhì)及食品化學(xué)安全相關(guān)案例提出問題。問題設(shè)計(jì)以教學(xué)大綱中重點(diǎn)和難點(diǎn)為基準(zhǔn)，與學(xué)科發(fā)展相關(guān)的科學(xué)前沿問題為擴(kuò)展，問題之間相互關(guān)聯(lián)、層層遞進(jìn)、難易程度適中，保持學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。以“食品中蛋白質(zhì)的測定”為例，具體問題：（1）蛋白質(zhì)在乳粉中存在形式有哪些？（2）怎么測定乳粉中蛋白質(zhì)？（3）乳粉中為什么摻假？（4）怎么檢測乳粉中是否添加三聚氰胺？各小組圍繞問題，查閱相關(guān)國標(biāo)和文獻(xiàn)資料，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)出檢測乳粉中三聚氰胺的方法，進(jìn)而解決實(shí)際問題，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、綜合思辨、交流協(xié)作和創(chuàng)新創(chuàng)造能力的目的[13]。

2.3 教學(xué)模式實(shí)施

根據(jù)以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心的指導(dǎo)思想，PBL教學(xué)模式實(shí)施流程見圖1。實(shí)施流程分為課前、課上和課后3個(gè)階段：課前，教師選取案例并提出問題，提前1～2周將問題發(fā)給每位學(xué)生，學(xué)生根據(jù)所提問題充分預(yù)習(xí)教材的相關(guān)內(nèi)容、查找課外資料并進(jìn)行分組討論，得出初步解決方案，各組自愿決定小組主講人、補(bǔ)充講解人員、答疑人員；課上，教師組織分組提出結(jié)論，講述相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生深入分析問題，鍛煉學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握與應(yīng)用能力、協(xié)同合作能力和表達(dá)能力，最后由教師點(diǎn)評(píng)；課后，各組根據(jù)課堂上討論情況及教師點(diǎn)評(píng)情況再次對(duì)解決方案進(jìn)行討論，對(duì)得出結(jié)論進(jìn)行歸納驗(yàn)證。教師根據(jù)各組學(xué)生整體表現(xiàn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。教學(xué)實(shí)施中，教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和啟發(fā)者，充分體現(xiàn)教學(xué)的精髓，不以傳授專業(yè)知識(shí)和技能為主，積極引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的思維方式去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)和能力體系的能力。

圖1 PBL教學(xué)模式的實(shí)施過程

PBL教學(xué)的成功開展，除了需要教師課前付出大量勞動(dòng)準(zhǔn)備案例外，更重要的是需要調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)配合的積極性。在課程開始時(shí)，教師可采用多媒體教學(xué)手段講解檢測技術(shù)發(fā)展的最新研究成果、學(xué)科發(fā)展的動(dòng)態(tài)、國內(nèi)外食品安全熱點(diǎn)等，拓展學(xué)生知識(shí)范圍。這樣不但增加學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知程度，更激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，同時(shí)也提高教師教學(xué)的創(chuàng)造性。如醬油的評(píng)級(jí)問題，為什么有些醬油標(biāo)注是特級(jí)可以賣高價(jià)，而有些醬油只能標(biāo)注是三級(jí)醬油賣低價(jià)等。將枯燥的理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，提高學(xué)生獨(dú)立自主性[14]。

2.4 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

采用PBL教學(xué)模式，對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、合作交流能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及全面考慮問題思維意識(shí)的養(yǎng)成是教學(xué)目的也是教學(xué)要求。在開展的關(guān)于PBL教學(xué)模式實(shí)施的意見與建議的問卷調(diào)查中顯示，所有學(xué)生均滿意PBL教學(xué)模式的使用，61.9%的學(xué)生認(rèn)為可以學(xué)到較實(shí)用的知識(shí)，52.4%的學(xué)生認(rèn)為可以拓展課程相關(guān)知識(shí)面，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度起到積極作用，學(xué)生的知識(shí)面和知識(shí)綜合運(yùn)用能力得到提升；而對(duì)文獻(xiàn)信息檢索、歸納總結(jié)和表達(dá)交流能力的提高有超過50%的學(xué)生認(rèn)為一般，因此在相關(guān)環(huán)節(jié)的措施上加強(qiáng)和完善是今后的重點(diǎn)研究方向，如教師要具有良好的組織協(xié)調(diào)能力和課堂掌控能力，積極引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂討論，充分體現(xiàn)出教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的教學(xué)模式[15]。

3 “食品分析”課程思政的設(shè)計(jì)及實(shí)踐

在新時(shí)代，專業(yè)課教師要轉(zhuǎn)變教育觀念，高站位認(rèn)識(shí)“課程思政”的時(shí)代價(jià)值。2020年教育部發(fā)布的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》明確指出，培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人是教育的根本問題[16]。圍繞問題的展開，專業(yè)課教師需明確基本職責(zé)和使命擔(dān)當(dāng)，對(duì)專業(yè)課程教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行深入思考，確保課程思政建設(shè)落地落實(shí)，見功見效。

3.1 課程思政元素挖掘

“民以食為天，食以安為先”，培養(yǎng)學(xué)生熱愛專業(yè)、具備良好職業(yè)道德，強(qiáng)烈的法律意識(shí)、社會(huì)責(zé)任感是教師“傳道”的主要內(nèi)容。從課前、課上、課后，都適時(shí)結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn)和專業(yè)知識(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想品德教育，以“潤物細(xì)無聲”的方式傳遞給學(xué)生，尤其讓學(xué)生意識(shí)到國家對(duì)于食品安全事件的重視和解決的態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和培養(yǎng)學(xué)生的道德情操[17]。如在凱氏定氮法測定食品中蛋白質(zhì)含量教學(xué)中，將2008年失信食品安全的奶粉添加三聚氰胺事件作為思政素材融入，以三聚氰胺與凱氏定氮法的關(guān)聯(lián)為問題導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生在內(nèi)心形成對(duì)失信行為的根本否定和拒絕，指導(dǎo)學(xué)生自主探究凱氏定氮法的基本原理和測定；并拓展課外閱讀材料2009年《食品安全法》的發(fā)布、施行及2015年《食品安全法》的修訂，增強(qiáng)學(xué)生愛國熱情和民族自信心[18]。

教研組結(jié)合“食品分析”課程內(nèi)容，對(duì)課程中蘊(yùn)含的思政元素深入挖掘和設(shè)計(jì)，總結(jié)歸納見表4。

表4 “食品分析”課程思政元素資源庫

3.2 課程思政教學(xué)實(shí)踐

在課程思政教學(xué)實(shí)施中，將課程思政元素融入教學(xué)資料、教學(xué)過程、課外閱讀全過程中。通過結(jié)合PBL教學(xué)方法，課程思政的實(shí)踐取得一定效果。對(duì)教學(xué)大綱重新修訂，對(duì)教學(xué)知識(shí)體系重構(gòu)，采用有效且實(shí)用的教學(xué)評(píng)價(jià)手段，潛移默化地滲透思政教育。如在“食品中生物及毒素測定”教學(xué)中，展示“酸湯子”傳統(tǒng)食品制作工藝圖，通過小組討論、翻轉(zhuǎn)課堂的形式，拓展我國其他傳統(tǒng)食品，如泡菜、饅頭、過橋米線等生產(chǎn)工藝，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)感悟古人智慧，并期望傳承和發(fā)展中國的傳統(tǒng)文化，成為有擔(dān)當(dāng)、有責(zé)任的食品專業(yè)人才。

4 結(jié)語

在新工科背景下，采用PBL教學(xué)模式，滲透成果導(dǎo)向教育（OBE）理念，不斷優(yōu)化課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程實(shí)施，有效將課堂實(shí)施與課前問題、課后總結(jié)有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力強(qiáng)的高層次復(fù)合型創(chuàng)新人才。食品行業(yè)關(guān)乎民生，不僅要求學(xué)生具有豐富的專業(yè)知識(shí)，還要有擔(dān)當(dāng)、有社會(huì)責(zé)任感，教學(xué)中，潛移默化向?qū)W生滲透思政教育，培育“三觀”健康的專業(yè)人才。PBL教學(xué)模式在“食品分析”課程中應(yīng)用還處于初期摸索階段，為使人才培養(yǎng)的產(chǎn)出實(shí)效得到更好提升，還需要對(duì)教學(xué)模式和課程改革進(jìn)行深入探究。