基于“工科認(rèn)證”背景下四維一體混合教學(xué)的探索與研究
——以“食品安全與衛(wèi)生學(xué)”為例

魏海香，梁寶東

（濟(jì)寧學(xué)院生命科學(xué)與生命工程學(xué)院，山東 濟(jì)寧 273199）

教育部提出針對新工科建設(shè)的三部曲：復(fù)旦共識、天大行動和北京指南，為工程教育改革提出指導(dǎo)性意見，開拓了工程教育改革的新路徑[1]。傳統(tǒng)工科已朝著新型模式變革[2]，所謂“新型”內(nèi)涵，即新興的學(xué)科、新型的模式和新生的融合[3]。在此浪潮下，各大高校吹響了工科認(rèn)證的號角，大學(xué)生人才培養(yǎng)的研究得到了諸多學(xué)者的關(guān)注[4]。在新工科人才培養(yǎng)體系中，課程教學(xué)改革是人才培養(yǎng)的核心要素。食品專業(yè)是關(guān)系國計民生的復(fù)合應(yīng)用型工科專業(yè)，迫切需要探索并構(gòu)建面向新工科的食品專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革[5]。作為地方應(yīng)用型人才培養(yǎng)的本科高校，一直大力推動工科人才培養(yǎng)改革，建有國內(nèi)一流的智慧教室和仿真實訓(xùn)中心，適應(yīng)和滿足培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需求。食品科學(xué)與工程專業(yè)作為山東省一流本科專業(yè)和“卓越工程師”培養(yǎng)試點專業(yè)，多年來積極推進(jìn)和探索專業(yè)課程建設(shè)與改革?！笆称钒踩c衛(wèi)生學(xué)”作為該專業(yè)的核心必修課程，是一門交叉學(xué)科，主要涉及食品生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和銷售中存在的各種安全問題、食品質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)與法治管理等，旨在培養(yǎng)熟悉我國和國際食品標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，兼?zhèn)涫称沸袠I(yè)綜合素質(zhì)和基本專業(yè)技能的高級工程技術(shù)人才[6]，所以如何讓學(xué)生學(xué)好食品安全與衛(wèi)生學(xué)至關(guān)重要。尤其是食品安全一健康（One health） 概念[7]提出后，人們對食品安全與衛(wèi)生教育更加重視，對其課程框架和授課模式進(jìn)行不斷的探索和研究[9]。根據(jù)工科認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，如何學(xué)好該課程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是食品科學(xué)專業(yè)領(lǐng)域教師一直探討的問題。在新工科認(rèn)證的背景下，結(jié)合學(xué)校該課程教學(xué)團(tuán)隊多年的經(jīng)驗，分析了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中存在的問題，進(jìn)而探索研究“四維一體”的混合式教學(xué)，為食品專業(yè)其他課程改革提供參考。

1 “食品安全與衛(wèi)生學(xué)”傳統(tǒng)學(xué)習(xí)問題分析

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)狀

傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容多從學(xué)科知識體系出發(fā)，設(shè)置并編寫食品安全與衛(wèi)生學(xué)的相關(guān)教材，教學(xué)內(nèi)容比較多（見圖1）。學(xué)校作為山東省應(yīng)用型人才培養(yǎng)高校，是在原有師范學(xué)校的基礎(chǔ)上建設(shè)的綜合性地方高校，在設(shè)定的人才培養(yǎng)方案中，理論學(xué)時比較多，還要保證學(xué)科知識體系的完整性；同時，受傳統(tǒng)授課方式和教學(xué)方法的影響，滿足工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)還有所欠缺。單調(diào)的傳統(tǒng)授課模式，不能滿足師生之間快速、充分的互動交流，學(xué)生容易出現(xiàn)跑神、懈怠、被動接受等學(xué)習(xí)興趣不高的狀態(tài)，學(xué)習(xí)主動性意識不強(qiáng)，導(dǎo)致課堂效率不高，影響學(xué)生學(xué)習(xí)方法和知識學(xué)習(xí)能力儲備。因此，亟待對教學(xué)方法進(jìn)行合理、適度的調(diào)整與改革，持續(xù)改進(jìn)課堂學(xué)習(xí)，達(dá)到工科認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 信息技術(shù)、實訓(xùn)實踐與理論教育有機(jī)融合性不足

發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，帶來了獲取知識渠道的多樣化和便利化。傳統(tǒng)的教學(xué)模式，未能將理論教學(xué)與實踐應(yīng)用、信息技術(shù)深度融合，難以突出新型工科的特色與優(yōu)勢。新工科需要產(chǎn)教融合，兼具經(jīng)驗分享與實操實訓(xùn)，以往課程教學(xué)設(shè)計中，側(cè)重理論課，在實踐實訓(xùn)、市場調(diào)研等學(xué)生綜合能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)欠缺，現(xiàn)代信息教學(xué)技術(shù)未能充分、有機(jī)整合融入教學(xué)過程中。知識學(xué)習(xí)與工業(yè)生產(chǎn)銜接有所不足，學(xué)生學(xué)習(xí)動力來源不足；加上實踐實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)未充分整合，理論與實踐之間難以建立起深度融合，影響對學(xué)生解決復(fù)雜實際問題能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致知識學(xué)習(xí)的高階性不足，缺乏挑戰(zhàn)度。

1.3 思政元素未能充分融入教學(xué)過程

民以食為天，食以安為先。盤中餐，中國糧，食品安全與衛(wèi)生是關(guān)系到國計民生的戰(zhàn)略問題，已成為橫跨學(xué)術(shù)界、政府機(jī)關(guān)及龐大消費者的世界性關(guān)注焦點。食品安全已涉及到每個人的生命安全與健康，健全的法律法規(guī)是重要的安全保障；食品專業(yè)的大學(xué)生，作為未來的食品從業(yè)人員，更需要具有良好的職業(yè)道德和素養(yǎng)，具有守衛(wèi)全民飲食健康的使命感和責(zé)任感，才能為食品行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航，提高行業(yè)的國際競爭力。因此，在教學(xué)過程中應(yīng)充分有機(jī)融入思政元素，轉(zhuǎn)變當(dāng)前專業(yè)課程教學(xué)中偏重教學(xué)技能，德育教育不足的情況，打造有溫度、有深度的課堂，是食品專業(yè)課程改革的必然要求。

“食品安全與衛(wèi)生學(xué)”課程框架圖見圖1。

2 以O(shè)BE 為理念打造“四維一體”的教學(xué)模式

學(xué)?！笆称钒踩c衛(wèi)生學(xué)”課程組將工科教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中“體現(xiàn)以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向（Outcome based education，OBE），和持續(xù)改進(jìn)的核心理念”[8]貫穿于每一個教學(xué)設(shè)計和環(huán)節(jié)，打造“兩性一度”（高階性，創(chuàng)新性，挑戰(zhàn)度） 的高效課堂，即為“一體”。課程改革從4 個維度進(jìn)行，分別為Seminar 教學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)、案例教學(xué)+情節(jié)教學(xué)和仿真教學(xué)。在對課程的內(nèi)涵、課程內(nèi)容及特色準(zhǔn)確把握的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地將課程內(nèi)容與教學(xué)方法結(jié)合起來（見圖2），多元化深度協(xié)同培養(yǎng)應(yīng)用型食品專業(yè)人才，構(gòu)建適應(yīng)新工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)的思維一體教學(xué)模式。

圖2 四維一體混合教學(xué)方法框架

2.1 Seminar 教學(xué)

四維一體混合教學(xué)方法框架見圖2。

對比圖1 中模塊1 的內(nèi)容，在授課模式上，傳統(tǒng)教學(xué)多采用多媒體教學(xué)，教師在講臺唱獨角戲，學(xué)生被動接受，學(xué)生課堂參與度嚴(yán)重不足，不能充分調(diào)動學(xué)習(xí)的能動性和驅(qū)動力，影響學(xué)生創(chuàng)造性能力的提高。其實，從課程內(nèi)容來看，這些學(xué)習(xí)內(nèi)容與人們的健康密切相關(guān)，是人們?nèi)粘ｊP(guān)注度比較高的問題，理應(yīng)引起學(xué)生極大的關(guān)注度和興趣點，具有學(xué)生廣泛參與的基礎(chǔ)。此外，授課的對象為該專業(yè)大學(xué)四年級的學(xué)生，已具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識貯備和分析、解決問題的能力，為Seminar 教學(xué)的順利開展打下了一定的基礎(chǔ)。

Seminar 意思是“研討班”，核心理念是將教與學(xué)的統(tǒng)一[9]。在Seminar 授課過程中，可有效結(jié)合辯論法、翻轉(zhuǎn)課堂等組織教學(xué)。例如，教師提出“食品添加劑中防腐劑是否安全”“土坑老酸菜是否安全與衛(wèi)生”等議題，以4～5 人為一組，每組分別扮演不同的角色，如表1 的設(shè)計思路進(jìn)行。圍繞其中的議題，每個小組分別利用課下1 周左右的時間，廣泛收集議題相關(guān)的新聞、科技報道、文獻(xiàn)等，進(jìn)行分析和總結(jié)，做好議題PPT。課堂上每組派代表用PPT展示處于某中角色的主要觀點、理由和依據(jù)等。接著學(xué)生充分討論15 min 左右，進(jìn)一步分析議題改進(jìn)其PPT，圍繞宣講內(nèi)容進(jìn)行深入討論、思考，提出不同的見解，最后每個小組形成總結(jié)報告。

表1 討論方案示范

討論方案示范見表1。

2.2 互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)

傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)法，多為標(biāo)準(zhǔn)化授課，即教師從傳統(tǒng)的學(xué)科知識體系出發(fā)，用既定的教學(xué)思路和教案，通過課堂詳細(xì)講授所要掌握的知識點，從而保證學(xué)生能充分、完整掌握重點和難點。在課程中，食品安全相當(dāng)一部分內(nèi)容需要學(xué)習(xí)，既需要有食品專業(yè)知識，又需要具有“微生物學(xué)”“免疫學(xué)”“毒理學(xué)”等生物學(xué)基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的綜合性，如圖1 中模塊2 食品毒理學(xué)評價部分。食品專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)和處理類似復(fù)雜問題的思路和能力不足，對于學(xué)生來講，這部分內(nèi)容是全新的，食品安全評價標(biāo)準(zhǔn)和具體方法需要重點講解。為了讓學(xué)生更加直觀的掌握知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和對知識的綜合運(yùn)用及處理復(fù)雜問題等能力，采用互聯(lián)網(wǎng)+的教學(xué)模式。這種教學(xué)模式是標(biāo)準(zhǔn)化授課在互聯(lián)網(wǎng)時代教育理念的提升，也是對學(xué)生學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)能力的一種改進(jìn)和變革，為“食品安全與衛(wèi)生學(xué)”課堂教學(xué)注入新的生命力，插上了充滿新能源的翅膀。在教學(xué)中，充分運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，教師可以通過對網(wǎng)上新聞、資料、慕課等開放性教育資源進(jìn)行提煉和濃縮，依據(jù)課程大綱優(yōu)化和提升授課方案。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生不但可以通過互聯(lián)網(wǎng)+的教學(xué)模式增大其信息量，而且可以利用快手、抖音等網(wǎng)絡(luò)平臺錄制與食品安全相關(guān)的短視頻，把食品安全專業(yè)知識科普到校園以外廣大人民群眾中去，真正做到知識共享型，既可增強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)責(zé)任感，又可使學(xué)生具有很大的獲得感，學(xué)習(xí)的積極性和參與度大大得到提升，是僅靠標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)很難達(dá)到的效果。

互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)設(shè)計方案見圖3。

圖3 互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)設(shè)計方案

2.3 案例教學(xué)+情景模擬提升知識的高階性和問題的挑戰(zhàn)性

將情景模擬教學(xué)法融于案例教學(xué)法中，使案例教學(xué)效果得到進(jìn)一步升華。研究表明，實施案例教學(xué)法與情景模擬法相結(jié)合的教學(xué)方法有助于提高學(xué)生評判性思維能力和課堂溫度。目前，案例教學(xué)結(jié)合情景模擬教學(xué)在食品類課程中應(yīng)用很少。該方法適合以解決實際問題為目的的教學(xué)內(nèi)容及專業(yè)實踐案例教學(xué)，對此進(jìn)行了有效探索。例如，食品安全風(fēng)險分析與控制（模塊3），其中風(fēng)險分析是很抽象的概念，如果單純講解其概念和具體實施過程，會讓學(xué)生感到枯燥無味和晦澀難懂。如何讓學(xué)生更好地理解和掌握食品風(fēng)險分析依據(jù)、思路、方法和過程，高效地組織和實施教學(xué)，值得深思。采用案例教學(xué)結(jié)合情景模擬法，選定幾個案例，創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情景，讓學(xué)生綜合運(yùn)用食品專業(yè)、生物學(xué)、免疫學(xué)、毒理學(xué)等知識對具體事件或問題進(jìn)行分析，得出結(jié)果。對于風(fēng)險評估的內(nèi)容，采用實例教學(xué)，如被新冠病毒污染的冷凍食品的風(fēng)險分析與評估，結(jié)合被污染食品所處的不同的加工或食用場景，分別進(jìn)行危害識別、暴露評估、風(fēng)險管理等環(huán)節(jié)風(fēng)險分析和評估模擬。充分提升學(xué)生具體場景的參與度和面對復(fù)雜問題的挑戰(zhàn)性，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生更好地掌握食品風(fēng)險分析的實質(zhì)內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實踐能力和邏輯思維能力，更好地做到活學(xué)活用，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。在此過程中，將實事求是、敬業(yè)友善、身心健康、團(tuán)結(jié)友愛等有機(jī)元素融入，增強(qiáng)學(xué)生的社會主義價值觀和維護(hù)人民群眾飲食健康等責(zé)任與使命擔(dān)當(dāng)。

2.4 虛擬仿真模擬食品檢測過程提升實操能力

食品安全監(jiān)測是食品專業(yè)學(xué)生必備能力之一，依據(jù)國家食品質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格檢測規(guī)范和步驟、熟練使用相關(guān)檢測儀器、科學(xué)化處理數(shù)據(jù)和總結(jié)檢測報告是最基本的要求。食品安全檢測（模塊4） 作為“食品安全與衛(wèi)生學(xué)”中重要的組成部分，內(nèi)容涉及食品中有毒有害物質(zhì)和各種添加劑的定性、定量檢測和先進(jìn)大型分析儀器及精準(zhǔn)的科學(xué)分析方法等。學(xué)校專業(yè)課程大綱中沒有實驗操作部分和使用大型分析儀器的基礎(chǔ)，如果僅靠傳統(tǒng)課堂講解，猶如蜻蜓點水難以深入學(xué)習(xí)，知行合一更無從談起，難以接受。學(xué)校建有的虛擬仿真實驗中心平臺，通過將場景、實驗規(guī)范操作和大型分析儀器有機(jī)整合，有效解決這個難題。在虛擬實驗實中，學(xué)生借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)參與到實驗中來，在計算機(jī)上模擬出各種大型分析儀器的內(nèi)部構(gòu)造、實驗環(huán)境、操作步驟及測定某種樣品的具體方法。例如，采用紫外可見分光度計檢測食品中的某種物質(zhì)，可以利用仿真軟件，按照操作步驟一步一步進(jìn)行測定樣品的吸光度值，從而讓學(xué)生掌握使用紫外分光光度計的使用技能和常規(guī)操作方法。

3 實施方法

學(xué)校食品安全與衛(wèi)生課程團(tuán)隊革新教學(xué)理念、合理利用智慧教室、仿真實驗室和雨課堂改進(jìn)教學(xué)方法，充分利用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)最新的功能；利用網(wǎng)絡(luò)直播、互聯(lián)網(wǎng)、自媒體傳播和短視頻等解決教學(xué)方法中的具體問題；與時俱進(jìn)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計、內(nèi)容和過程，使教學(xué)更加立體化、精準(zhǔn)化。

具體實施硬件設(shè)備和方法見圖4。

圖4 具體實施硬件設(shè)備和方法

4 多樣化的四維一體課程考核方式

在探索四維一體混合式教學(xué)在食品安全與衛(wèi)生學(xué)中應(yīng)用的過程中，課程組設(shè)置了科學(xué)多樣化的課程評價考核方式。學(xué)生經(jīng)過各個教學(xué)方法學(xué)習(xí)課程后，教師根據(jù)教學(xué)設(shè)計模式，進(jìn)行課程學(xué)習(xí)效果評價，與傳統(tǒng)教學(xué)方法的評價方法比較，考核方式具有更全面、更科學(xué)的特點?？己朔秶鷱睦碚撝R擴(kuò)大到實際操作及對課程知識的高階性和解決問題的挑戰(zhàn)度等，體現(xiàn)出一種對學(xué)生知識、能力、素質(zhì)、職業(yè)素養(yǎng)等考察和評價。

四維一體混合式教學(xué)課后考核評價設(shè)計方案見表2，傳統(tǒng)教學(xué)方法考核評價方法見表3。

表2 四維一體混合式教學(xué)課后考核評價設(shè)計方案

表3 傳統(tǒng)教學(xué)方法考核評價方法

5 四維一體的教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度的評價

5.1 調(diào)查問卷統(tǒng)計分析

學(xué)校“食品安全與衛(wèi)生學(xué)”課程組采用對2017、2018，2019 級食品科學(xué)與工程專業(yè)共60 名學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，采用Seminar 教學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)、案例教學(xué)和仿真教學(xué)的滿意度均高于80%。

調(diào)查統(tǒng)計分析見圖5。

圖5 調(diào)查統(tǒng)計分析

5.2 閉卷考試卷面成績分析

課程組分別對2016 級、2017 級和2018 的閉卷考試成績進(jìn)行對照分析，分?jǐn)?shù)按及格（60～70 分）、中等（70～80 分）、良好（80～90 分）、優(yōu)秀（90 分以上） 4 個檔次進(jìn)行比較分析。

閉卷成績分析見圖6。

圖6 閉卷成績分析

由圖6 可知，2018 級和2017 級、2016 級考試成績相比及格率相差不大，中等比例稍微下降，但良好和優(yōu)秀提高了?？梢姡木S一體的教學(xué)模式使原來成績平平的學(xué)生得到了調(diào)動，一定程度上提高了學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生掌握知識和技能的程度加深了，所以學(xué)生的學(xué)習(xí)成績顯著提高了。

2016 級，2017 級和2018 級是指的3 個年級的學(xué)生分別在大四第一學(xué)期完成的食品安全與衛(wèi)生學(xué)考試成績，試題難易系數(shù)相當(dāng)。2016 級和2017 級的學(xué)生當(dāng)時的授課方式是按照傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行，2018 級學(xué)生按照四維一體的教學(xué)模式進(jìn)行。

6 教學(xué)反思

“食品安全與衛(wèi)生學(xué)”課程經(jīng)過2 年的不斷嘗試和改革，從中有深刻的體會：①傳統(tǒng)教材相對也比較陳舊，特別需要有適應(yīng)新工科要求的教材相配套。②對教師的要求有較大提高，特別是利用Seminar 教學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)時，教師雖然不起主導(dǎo)作用，但是要做到整體的把控和設(shè)計，如果對討論的議題、氣氛、每個環(huán)節(jié)駕馭不好，就達(dá)不到想要的課堂效果。③對畢業(yè)生的跟蹤調(diào)查難度較大，僅憑授課教師很難完成。

7 結(jié)語

在工科認(rèn)證背景下，以O(shè)BE 理念為中心，根據(jù)“食品安全與衛(wèi)生學(xué)”課程內(nèi)容設(shè)定不同的教學(xué)方法，應(yīng)用到不同的模塊中，使學(xué)生能更加全面和扎實的掌握課程的基礎(chǔ)知識，也鍛煉了學(xué)生的其他能力，主要表現(xiàn)為：①掌握知識的能力增強(qiáng)，并具備自主學(xué)習(xí)、分析、批判性剖析、解決問題的能力（如文獻(xiàn)檢索、查閱資料，綜合理解的能力和邏輯推理）。②注重增強(qiáng)團(tuán)隊間的交流協(xié)作能力和口頭表達(dá)的能力。③提升學(xué)生進(jìn)入工作崗位后的職業(yè)道德，有助于形成正確的價值觀和社會責(zé)任感。同時，四維一體的授課方法對授課教師也是一種挑戰(zhàn)和授課能力的提升，教師需在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過對在校生的考核和畢業(yè)生跟蹤調(diào)查等評價方法，結(jié)合授課的經(jīng)驗，緊跟時代的步伐，不斷發(fā)現(xiàn)問題和矛盾來改進(jìn)教案和授課方法，以形成多樣化，具有一定特色的適合培養(yǎng)工科大學(xué)生的優(yōu)質(zhì)課程。