以OBE教學理念為導向的《制糖工藝學導論》實踐教學改革探索

摘要：《制糖工藝學導論》是廣西科技大學食品科學與工程專業(yè)的特色課程之一，對構建學生制糖工藝理論體系及提高學生工程實踐能力發(fā)揮著重要作用。文章以廣西科技大學為例，分析發(fā)現(xiàn)其食品專業(yè)《制糖工藝學導論》教學體系中存在實踐教學觀念落后、實踐設施有待更新和實踐教學活動與食品專業(yè)融合度不高等不足；結合新工科背景下食品專業(yè)人才培養(yǎng)要求，提出《制糖工藝學導論》課程相關實踐教學應優(yōu)化實踐教學體系、建設多效合一協(xié)同育人平臺、推動教學人才隊伍建設以提高教師實踐教學水平、改革實踐教學評分體系等構建基于OBE教學理念制糖工藝實踐教學體系的建議，以期為培養(yǎng)具備扎實制糖工藝理論知識的食品專業(yè)人才提供新思路，并為地方特色產業(yè)發(fā)展提供人才保障。

關鍵詞：制糖工藝學；工程實踐能力；人才培養(yǎng)；教學改革；混合式教學

中圖分類號：TS244" " " " " " " " " " " " " "文獻標志碼：A 文章編號：2095-820X（2024）04-0273-05

0 引言

糖是我國的重要戰(zhàn)略儲備物資，與國計民生息息相關。廣西是我國最主要的糖料蔗種植基地，也是重要的食糖生產地區(qū)。近年來，廣西已逐步形成南寧、湘桂、南華、鳳糖和東亞制糖企業(yè)集團等年產量超百萬噸的大型制糖企業(yè)。2022/2023年榨季，全廣西共生產白砂糖527.03萬t，約占全國食糖總產量的1/3［1］。2023年，習近平總書記考察來賓黃安“雙高”糖料蔗基地及來賓東糖鳳凰有限公司時指出，我國糖業(yè)面臨激烈的國際競爭，要按照高端化、智能化、綠色化要求，加大科技創(chuàng)新力度，延伸產業(yè)鏈、提高附加值，不斷提質、降本、增效，推動高質量發(fā)展。廣西糖業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃中強調，面對國際食糖市場激烈的競爭及化學甜味劑淀粉糖的沖擊，廣西糖業(yè)應不斷深化改革，優(yōu)化產業(yè)鏈，推動科技創(chuàng)新，提高核心競爭力，實現(xiàn)糖業(yè)高質量發(fā)展，在此背景下，行業(yè)急需大量優(yōu)秀的專業(yè)技術人員［2］。廣西科技大學作為區(qū)內為數(shù)不多開設制糖工藝學理論相關課程的高校，已將《制糖工藝學導論》課程納入本校食品科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，同時，專業(yè)的認知實踐課和生產實踐課均涉及參觀制糖廠設備和參與制糖生產，為廣西制糖工業(yè)培養(yǎng)了具有較扎實理論基礎的技術人員。但在信息化時代大背景下，落后的實踐教學模式已無法為產業(yè)輸出創(chuàng)新型和應用型復合人才。文章以廣西科技大學為例，分析其現(xiàn)有實踐教學體系的不足，將以成果為導向的教育（Outcome-based education，OBE）教學理念融入實踐課程改革中，探索新型的實踐教學模式，旨在通過開發(fā)學生的實踐創(chuàng)新能力而提高人才培養(yǎng)質量。OBE教學模式由Spady提出，流行于美國、英國和加拿大等發(fā)達國家，我國也將其作為工程教育認證標準的指導思想［3-5］，但目前極少應用于全國高校制糖工藝學理論課程的改革研究。因此，基于OBE教學模式對現(xiàn)有的實踐教學模式進行改革，對培養(yǎng)和輸送具備扎實制糖工藝學理論和地方特色產業(yè)需要的工程類人才具有重要意義。

1 OBE教學理念的重要意義及應用現(xiàn)狀

1.1 OBE教學理念的起源及重要性

高等教育強調關注學生學習進程及完成學習后對知識的掌握情況。傳統(tǒng)的教學計劃均要求教師在一定時間內向學生傳授一定量的知識，特別是在開學之初需制定教學進度表，并按進度表要求完成規(guī)定的學時，即視為完成教學工作［6-7］。傳統(tǒng)的高等教育教學一般以教師為主導，課程進度按照教學計劃按部就班地進行，課程目標由教師或教研室設置，忽略學生在教學進程中的各項表現(xiàn)是否達到要求［8-9］。在此情況下，學生的學習情況得不到及時反饋，教學計劃無法及時更新，課程體系容易出現(xiàn)割裂，教學很難達到預期。針對傳統(tǒng)教學模式難以培養(yǎng)學生科研思維和解決工程實踐問題能力、無法為新型工業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新型和應用型復合人才的問題，OBE教學理念應運而生。該理念強調教學以學習成果為導向，以學生為中心，在教學過程中不斷診斷和反饋，以適應學生的學習能力，不斷地將教學計劃向著教學目標調整，將教學體系中的各知識點有機串聯(lián)成知識結構并嵌入學生的意識中，從而更好地完成教學目標［10］。因此，高校在確立辦學思想和辦學定位時，應將更多的外部需求融入人才培養(yǎng)方案制訂中，以便有針對性地培養(yǎng)學生的各項基本技能，為產業(yè)輸送基礎理論扎實、能解決實際生產問題的工程類人才［11］；將OBE教學理念融入教學活動中，促進各行業(yè)人才隊伍建設及新質生產力發(fā)展。

1.2 OBE教學理念在化工學科實施的案例

從解決人們生活中對糖源需求中發(fā)展起來的制糖工程學科，是輕工技術與工程的二級學科，而蔗糖生產過程包含各類化工單元，是典型的化工生產過程。目前，將OBE教學理念融入化工類課程建設主要涉及人才培養(yǎng)模式、教學設計、教學評估及課程實施等方面［12］。喻國敏等［13］研究提出，基于OBE教學理念的化學化工類專業(yè)人才培養(yǎng)模式應采用翻轉課堂式教學、線上線下混合式教學和特色案例教學方式，注重以學生為中心，以成果為導向，優(yōu)化課程教學模式。呂楠等［14］開展基于OBE教學理念的課程目標達成情況評價及持續(xù)改進機制研究，先對課程目標達成度算法進行修改，再將課程目標達成情況分為客觀評價和主觀評價（客觀評價主要由教師和課程組完成，主觀評價主要通過學生對知識點掌握情況的自評體現(xiàn)），最后對主觀評價和客觀評價結果進行對比分析，優(yōu)化和改進后續(xù)教學設計。石清湘等［15］基于OBE教學理念對《化工原理實驗》進行課程改革探索，充分利用互聯(lián)網+的優(yōu)勢，借助虛擬仿真系統(tǒng)，學生可隨時隨地學習實驗理論知識，提高學習效率。顏秀花等［16］堅持以“生”為本的原則，依據生產實際需求，對化工原理實驗內容進行增補和修訂，對填料塔流體力學測定實驗進行補充，增加填料塔吸收傳質系數(shù)測定實驗，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力。李大成等［17］針對目前高校教師缺乏生產實踐經驗問題提出組織教師到企業(yè)掛職鍛煉的方案，旨在提高新教師的工程實踐能力，為培養(yǎng)能解決制糖生產問題的工程類人才提供師資基礎。

2 《制糖工藝學導論》實踐教學現(xiàn)狀

制糖工藝學實踐教學內容以甘蔗制糖生產工作任務為載體，通過“看、聽、思、悟、行”加強制糖理論知識體系建設，運用基礎理論知識促進生產工作能力提升，使學生熟知制糖工藝中的壓榨、澄清、蒸發(fā)、結晶工藝原理，會利用《食品工程原理》《物理化學》《有機化學》等理論知識解決復雜的生產問題，為培養(yǎng)創(chuàng)新型和應用型復合人才打下基礎。廣西科技大學食品科學與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案立足于服務廣西特色食品產業(yè)，積極推進實踐教學改革，提高教學質量，但在實踐教學方面仍存在一定問題。

2.1 實踐教學觀念落后

目前，廣西科技大學制糖工藝學相關課程實踐活動主要有認知實習和生產實習，實踐教學時間為一周，而糖廠生產分為4個工段，即壓榨、澄清、蒸發(fā)和結晶，因此，實踐教學分配給各工段的參觀學習時間較短，導致學生對各工段的認識不夠深入。同時，在參觀過程中由于設備噪音較大，且學生較多，老師講解時不能很好地將知識點傳授給學生，導致學生參觀學習效率不高，學生對制糖生產工藝流程的理解不夠全面，對各生產單元工作原理的掌握較生疏，實踐教學效果不明顯。此外，學生對制糖工藝學的實踐活動多為參觀學習，未深入一線跟班操作，因此，對于生產工藝流程的認識僅限于淺嘗輒止；實踐過程中教師未安排相應的實踐課題，導致學生未能深入參與生產活動，無法有效培養(yǎng)學生創(chuàng)新型的工程實踐能力。

2.2 實踐設施有待更新

在實踐教學過程中，落后的陳舊設施無法使學生通過完整生產線和先進生產工藝了解制糖生產工藝流程和學習先進工藝理論知識。以廣西糖業(yè)集團柳興制糖有限公司為例，該公司成立于2002年，位于柳州市柳江區(qū)，離廣西科技大學柳石校區(qū)僅5 km，廣西科技大學食品專業(yè)長期在該公司開展教學實踐活動，該公司也是廣西科技大學校外實習基地之一，其制糖生產線始建于上世紀，生產設備相對老舊，生產工藝未及時更新，且設備擺放較凌亂，導致學生對生產流程了解不清晰，無法在實踐中掌握最新的制糖工藝理論知識。同時，其生產工藝結構單一，學生無法對不同生產工藝形成認知，更無法比較其他工藝方法的優(yōu)缺點，最終無法達到培養(yǎng)學生解決實際工程問題能力的目的。

2.3 實踐教學活動與食品專業(yè)融合度不高

《制糖工藝學導論》屬于食品專業(yè)中《食品加工工藝學》課程的一個方向，制糖工藝全過程涵蓋化工、化學和熱力學等相關知識，專業(yè)性較強，如果學生能熟練掌握制糖工藝流程，可較快掌握食品領域其他物料加工的工藝過程、原理和方法。但與制糖工藝相關的實踐教學活動被安排在大學期間的第七學期期末，與制糖工程理論知識聯(lián)系密切的化工原理授課開始時間安排在第五學期，相隔了近1年，且食品加工工藝學的授課時間是從第六學期開始，知識體系跨度過大，造成學生很難將基礎理論知識與生產工藝相結合，從而很難培養(yǎng)學生利用專業(yè)基礎知識解決實際工程問題的能力。同時，本地糖企因對口招收制糖工程專業(yè)學生較多而與學校的交流較少，使得食品專業(yè)教師較難獲取行業(yè)發(fā)展動態(tài)，人才培養(yǎng)方案更新較緩慢，導致學生畢業(yè)后很難達到企業(yè)用人要求，無法做到“畢業(yè)即就業(yè)”。

3 基于OBE教學理念的制糖工藝實踐教學體系構建

3.1 指導思想

為了推進“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，教育部高教司于2017年發(fā)布《關于開展新工科研究與實踐的通知》，并對工程科技人才提出了新的要求［18］。圍繞工程教育改革，提出構建基于OBE教學理念制糖工藝實踐教學體系的指導思想（圖1）：結合國外工程教育實踐經驗提出適應我國國情工程教育新理念；結合大數(shù)據和人工智能新業(yè)態(tài)對傳統(tǒng)工科專業(yè)進行升級；深化校企合作，挖掘產教融合新機制，構建人才培養(yǎng)新模式；借鑒國外先進人才培養(yǎng)方案，制定新工科教學評價體系新標準；精準定位廣西科技大學人才培養(yǎng)層次，建立全新教學理念與運行機制。在上述指導思想引導下，進一步強化新工科人才培養(yǎng)模式，構建制糖工藝學實踐教學體系，促進食品專業(yè)基礎理論與實踐相結合。在新的實踐教學體系構建過程中，融入OBE教學理念，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案、強化校企合作建設、制定實踐教學考核新標準及提升教師實踐創(chuàng)新能力，不斷提升人才培養(yǎng)水平。

[人才培養(yǎng)質量][OBE教學理念][人才培養(yǎng)方案][實踐教學考核新標準][加強校企合作][教師實踐創(chuàng)新能力]

圖 1 基于OBE教學理念的實踐教學體系

3.2 優(yōu)化實踐教學體系

廣西科技大學食品科學與工程專業(yè)的實踐課程主要包括《食品工程原理實驗》《食品檢驗綜合實驗》《食品分析實驗》《食品感官評定》等，具有涉及面廣及對特定產業(yè)聚焦不夠的特點，該專業(yè)的學生進入生產實習階段時，由于前期無相關工藝分析理論和實踐基礎，因此未能更好地融入制糖生產工藝知識體系中。針對廣西科技大學食品科學與工程專業(yè)目前無完整制糖產業(yè)知識體系鏈的缺陷，為了讓學生更好地掌握制糖工藝學相關理論并在畢業(yè)后能較好地與生產銜接，必須對實踐教學體系進行調整。一是增設制糖工藝分析理論及實踐教學內容，其中，制糖工業(yè)分析實踐教學涵蓋糖品水分測定、固溶物測定、糖度及蔗糖分測定、還原糖測定和糖品酸度分析等；二是增設制糖專業(yè)實踐教學內容，如提汁工段濕榨實驗和靜態(tài)混合加灰實驗；三是延長實踐時間，由原來的7 d延長至21 d，并安排學生跟班學習，在全廠各工段實現(xiàn)輪崗，如安排學生在煮糖工段跟蹤“煮種—結晶—助晶—分蜜”全過程，讓學生能深入了解各生產環(huán)節(jié)的工藝原理及設備的工作原理，使學生在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)能自如地應對生產工藝的選擇及設備選型，進一步強化學生的工程理念；四是增加工程實訓、學科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等模塊，強化學生工程創(chuàng)新能力。

3.3 建設多效合一協(xié)同育人平臺

廣西科技大學食品科學與工程專業(yè)將廣西糖業(yè)集團柳興糖業(yè)有限公司、柳州螺霸王科技有限公司和桂林漓泉啤酒股份有限公司等企業(yè)簽約為校外實習基地，涉及設備眾多，工藝復雜，且各基地參觀時間較短，學生很難真正掌握特定生產工藝。糖業(yè)是廣西重點發(fā)展的優(yōu)勢產業(yè)，廣西科技大學位于廣西工業(yè)重鎮(zhèn)柳州，應錨定地域優(yōu)勢特色，致力于制糖工程方向人才培養(yǎng)：一是搭建完善的科研實踐平臺，如添置超聲起晶設備，使蔗糖“起晶—生長”全過程可視化，讓學生熟練掌握蔗糖結晶原理；二是建立校內工程實訓平臺，充分發(fā)揮廣西科技大學食品與化工深度融合的優(yōu)勢，打造既可為化工專業(yè)服務又可為食品專業(yè)服務的工程實訓平臺，如蒸發(fā)實訓操作裝置、結晶工作站和紅糖生產線等；三是建立制糖工程虛擬仿真系統(tǒng)，將制糖生產過程中的提汁、澄清、蒸發(fā)濃縮、結晶、分蜜、干燥冷卻、熟化包裝過程中的物料走向、工藝參數(shù)和操作要點等進行展示，并對重點設備進行拆分演示，讓學生直觀感受重點設備的運行過程，掌握工作原理，解決目前實習效果不佳的難題；四是廣泛建立校外實踐教學平臺，改變廣西科技大學食品科學與工程專業(yè)僅跟一家與制糖相關的企業(yè)建立有校外實踐教學平臺、無法滿足學生實習需求的狀況，可與柳州市周邊糖企如來賓湘桂糖業(yè)、柳城鳳糖糖業(yè)、鹿寨鳳糖糖業(yè)和八一鳳凰糖業(yè)等合作，同時，也可與區(qū)內合資企業(yè)——東亞糖業(yè)集團有限公司開展產教合作，通過這些企業(yè)的先進設備和工藝，讓學生感受目前行業(yè)領先的生產技術水平；五是與糖企聯(lián)合建立科研平臺（糖資源加工實驗室和甘蔗糖資源工程技術研究中心），聯(lián)合申報區(qū)級、市級科研項目，教師及企業(yè)專業(yè)技術人員指導學生開展科研實踐活動，撰寫科研論文，申請發(fā)明專利，培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新能力，舉辦科技創(chuàng)新大賽，并納入創(chuàng)新學分管理體系，提高學生參與積極性。

3.4 推動教學人才隊伍建設，提高教師實踐教學水平

學生工程實踐能力提升離不開優(yōu)質的實踐教師隊伍。但目前大部分本科院校食品專業(yè)的教師多為畢業(yè)后即進入教職崗位的博士，他們雖然具有很強的科研能力，但大部分缺乏生產一線經驗，工程實踐能力較企業(yè)專業(yè)技術人員低。因此，高校在打造教師隊伍時應充分考慮教師的實踐教學能力，柔性引進扎根于企業(yè)生產一線及各科研院所的專業(yè)技術人員。同時，高校與企業(yè)簽訂建設的校外實習實踐平臺不但讓學生到企業(yè)參觀實習，而且也應讓高校教師進入企業(yè)開展科學研究，服務企業(yè)，以提升教師的實踐教學水平，還應讓企業(yè)和科研院所的專業(yè)技術人員（高級工程師和研究員）進入高校，參與校內的實踐教學活動，從而實現(xiàn)互利共贏。此外，提升在校教師的教學實踐能力也是實現(xiàn)培養(yǎng)學生具備工程實踐能力的重要途徑，學院應組織青年教師到企業(yè)掛職鍛煉，深入生產一線，熟練掌握制糖生產工藝流程和關鍵技術點，并與企業(yè)聯(lián)合申報科研項目、開發(fā)新工藝、創(chuàng)制新產品及共同申報科技進步獎，充分發(fā)揮市場的能動性，讓高校教師的研究方向與生產實際相結合，進一步提升高校教師的實踐創(chuàng)新能力。

3.5 改革實踐教學評分體系

期末考核仍是評價實踐教學水平的唯一標準，在廣西科技大學食品專業(yè)的實踐教學考核中，主要以考勤、實習表現(xiàn)和實習報告的優(yōu)異情況來評價學生，其中實習報告的權重最大，主要體現(xiàn)在學生是否能將所學的化工原理、物理化學和有機化學等基礎課程知識與生產工藝流程及其原理有機結合在一起，是否能結合國家的方針和政策針對企業(yè)未來發(fā)展進行探討。該考核方式較單一，且容易受多種因素制約（如生產噪音大致使學生較難聽清楚講解員傳授的知識及實習實操時間短），學生的實踐報告不夠完善，很難判斷學生的實踐能力。因此，需基于OBE教學理念重新完善實習實踐教學體系，將成績分為基礎實踐教學、工廠實踐教學和創(chuàng)新實踐教學三大類，其中考勤仍占實踐總成績的10%；將新開設的基礎技能實驗課成績納入實踐總成績中，其中，實驗報告的結果與討論占實踐總成績的20%，用于體現(xiàn)學生的分析歸納能力；工廠實踐教學部分仍以實習報告中是否體現(xiàn)對工藝流程及原理與前序基礎理論知識的有機結合為評價標準，占實踐總成績的40%；對于新開設的創(chuàng)新實踐部分，由校內導師和校外導師共同設計課題，學生分組完成后撰寫小論文并進行答辯，培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新能力和語言表達能力，占實踐總成績的30%。

4 結語

在廣西大力發(fā)展甘蔗糖業(yè)、制糖行業(yè)亟需優(yōu)秀工程技術人才的新時代，廣西科技大學對基于新工科背景、以成果為導向的實踐教學體系進行改革，調整現(xiàn)有實踐教學大綱、強化實踐教學教師隊伍建設和完善實踐教學考核評價體系，有利于培養(yǎng)更多具備工程實踐能力及科技創(chuàng)新能力的高素質人才，助力廣西糖業(yè)高質量發(fā)展。但實踐教學改革不能一蹴而就，需一線骨干教師在長期教學活動中不斷摸索和不斷地完善。

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