工程教育專業(yè)認證背景下“食品機械與設備”教學資源的重構及課程達成度評價

王海濤，吳 超，蘇文濤，宋玉昆

（大連工業(yè)大學食品學院，遼寧大連 116034）

1 研究背景

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。持續(xù)改進是工程教育專業(yè)認證的基本理念，其中的關鍵之一是通過課程教學和評價方法促進達成培養(yǎng)目標。

“食品機械與設備”是食品科學與工程專業(yè)的核心課程，是培養(yǎng)食品類專業(yè)人才工程實踐能力的主要課程之一。知識點“多”“散”“雜”是該課程的突出特點。目前，針對“食品機械與設備”的特點，以提高教學效果，全面提升學生的綜合能力，應對新形勢下食品行業(yè)對專業(yè)技術人才的需求為目的，已經開展了一系列教學改革與實踐。例如，鄧凱波等人[1]探討了微信公眾平臺在“食品機械與設備”課程教學改革中的應用，借助移動互聯(lián)網(wǎng)工具，在任課教師的引導下，逐步將課堂主體轉移到學生喜聞樂見的互聯(lián)網(wǎng)互動模式，調動學生學習積極性，提高學習熱情，進而提高教學效果，為自媒體在工科課程教學改革方面提供了新思路。王畢妮等人[2]將構思-設計-實現(xiàn)-運作四維理念，串聯(lián)成的工程教育體系（CDIO），引入到“食品機械與設備”課程教學改革上，在著重強調提高學生的工程實踐創(chuàng)新能力的同時，也重視人文關懷，達到了培養(yǎng)學生主動學習、樂于實踐、團隊合作和溝通交流的能力的目的。苗穎等人[3]以全面培養(yǎng)學生的工程實踐能力、綜合素質和創(chuàng)新精神為目標，探索使用理論課+實驗課+課程設計+實習+仿真軟件“五位一體”教學模式對“食品機械與設備”課程進行改革。鄒強等人[4]以滿足食品行業(yè)實際需求為出發(fā)點和落腳點，通過基礎層次、綜合層次和創(chuàng)新層次教學內容的改革，創(chuàng)新地提出了理實一體化的教學模式，加強了學生創(chuàng)新能力的實踐能力的培養(yǎng)。宋賢良等人[5]在“食品機械與設備”教學過程中引入虛擬仿真技術，加強了對學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。這些研究為提高“食品機械與設備”課程教學水平提供了有益的探索。然而，就現(xiàn)有的文獻資料來看，還沒有從工程教育專業(yè)認證背景出發(fā)，以多維互動為切入點，建立具有系統(tǒng)性、多維度和交互性特點的食品機械與設備課程教學資源，并通過課程目標達成度評價體系的構建，系統(tǒng)評價并完善教學模式的研究。因此，綜合運用包括新興媒介在內的手段，拓展并深化課程科學知識的有效傳播，并對教學效果進行系統(tǒng)評價和改進是亟待解決的問題。

多維互動模式下課程教學資源庫建設構想見圖1。

圖1 多維互動模式下課程教學資源庫建設構想

學校在“食品機械與設備”課程教學資源庫建設方面取得了初步成效，但是還存在一些問題。一是資源庫使用便利性有待進一步加強。目前，教學資源庫建設主要基于電腦端設計，在資源獲得的便利性方面有待提高。不利于學生就所學知識點進行復習，也不利于學生利用碎片化時間進行知識點的鞏固。二是對學生學習效果的動態(tài)反饋和評價缺失。教學資源庫僅提供教學講稿、設備照片及設備運行圖片等靜態(tài)知識，無法做到學習效果的實時校驗，也不能對學生學習過程中遇到的問題進行有效反饋，無法形成教與學的互動。三是缺乏對前沿領域的介紹。以均質設備為例，目前乳液的制備及其在功能食品中的應用是食品營養(yǎng)遞送研究熱點之一，是構建精準營養(yǎng)食品，解決人類營養(yǎng)不均衡的重要途徑。均質設備是乳液制備過程中的核心設備。對其工作原理和工作過程的理解是乳液設計和制備基礎。這些知識很難從建設周期較長的教材中及時獲得，因而需要探尋一種新的科學知識傳播方式，有助于學生第一時間了解食品機械與設備領域的前沿研究進展。

在這一背景下，以學習“食品機械與設備”課程、從事食品相關研究的學生為服務主體，建立“食品機械與設備”課程教學資源庫，將基礎知識和前沿進展有機結合，同時基于工程教育專業(yè)認證理念，構建多層次、高效率的學習效果評價和反饋體系，以期達到激發(fā)學生學習興趣，幫助學生掌握相關知識，及時跟蹤學生的學習反饋，提升“食品機械與設備”教學質量的目的。

2 改革目標

課程具有知識點多、相對獨立、緊密聯(lián)系實踐、發(fā)展迅速等特點。在工程認證背景下，提高應用相關知識解決工程問題能力；培養(yǎng)學生基于食品開發(fā)基本理論對復雜問題進行合理設計的能力；強化學生自主學習和終身學習的意識，是培養(yǎng)高素質食品科學人才的關鍵。以科研反哺教學，理論聯(lián)系實踐為特色，以多維互動教學模式為手段，建立課程目標達成度評價體系和反饋機制，全面提高以實踐創(chuàng)新為核心的工程能力是解決這些問題的關鍵。

2.1 創(chuàng)新課程教學模式

結合移動互聯(lián)網(wǎng)技術等技術，搭建師生有效交流互動平臺，突破大班課堂教學的瓶頸，營造開放活躍的課堂教學環(huán)境?；谡J識規(guī)律，合理劃分教學過程，通過問題的提出、分析和解決，結合學生反饋，實現(xiàn)課堂精準教學。

2.2 體現(xiàn)課程高階性和創(chuàng)新性，提高挑戰(zhàn)度

培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維。結合科研實踐，介紹課程內容最新進展，反映前沿性和時代性；啟發(fā)學生進行探索，在師生互動中實現(xiàn)教與學的探究性和個性化。以實踐案例庫為切入點，訓練創(chuàng)新思維，做到知識、能力、素養(yǎng)的有機融合，培養(yǎng)學生解決復雜問題的能力，提高課程挑戰(zhàn)度。

2.3 課程目標達成度評價及持續(xù)改進閉環(huán)體系構建

基于“全程評價，多維互動，持續(xù)改進”的思想，以多維互動教學模式和全程考核為手段，構建了基于教師、學生平時表現(xiàn)、學生互評等創(chuàng)新的課程目標達成度評價體系，使得評價注重整個學習過程，提高學生自主學習意識，學習水平和能力。與此同時，根據(jù)評價結果，對課堂教學進行持續(xù)改進，實現(xiàn)基于課程質量評價的不斷迭代的持續(xù)改進閉環(huán)體系，不斷提升教學效果。

3 教學模式的構建

通過建立基于多維互動教學模式的“食品機械與設備”教學資源庫，以學生為中心，以微信、學習通和雨課堂等基于移動互聯(lián)網(wǎng)平臺為主要的媒介，將“食品機械與設備”課程資源進行重構，在強化重點知識的同時增強抽象知識的關聯(lián)性和易讀性，提高學生學習的興趣，降低學習門檻；介紹食品機械與設備的最新進展，拓展學生知識面，增強學生運用食品機械與設備知識解決實際工程問題的能力；設計師生互動交流和教學效果評價反饋平臺，實現(xiàn)對教學過程全面性、發(fā)展性及過程性評價體系，實現(xiàn)對教學效果的持續(xù)改進（圖2）。

圖2 教學資源的重構及課程達成度評價構建路線圖

教學資源的重構及課程達成度評價構建路線圖見圖2。

3.1 基于多維互動模式，將“食品機械與設備”資源進行適應性改造

從“食品機械與設備”中挑選出重要知識點（如均質機械與設備、熱處理機械與設備、分離機械與設備等），通過與食品加工工藝過程的聯(lián)系，依從物料流向、輔助介質流向及動力路線的邏輯順序，將教學難點進行解構，通過將知識點與學生易理解的知識結合，從易到難，基于案例或問題導入，輔助設備原理的動畫圖片，將已有的教學資源進行重構，通過再設計使之適用于移動互聯(lián)網(wǎng)，更有利于學生理解，達到強化學習效果的目的。

3.2 針對課程重點和難點，撰寫并發(fā)布與食品機械與設備有關的研究進展

申請人將從J.Food Agri.Chem.，F(xiàn)ood Chem.及Food Hydrocoll.等食品領域高水平期刊中總結整理與“食品機械與設備”及其在食品科學與工程領域最新應用相關的報道，遵循“學生中心”的理念，以學生為閱讀主體，注重知識性和趣味性的結合，撰寫符合學生的理解水平的文章。通過與課上知識點的結合和拓展，激發(fā)學生閱讀興趣，達到增強學生運用“食品機械與設備”知識解決實際工程問題能力的目的。

3.3 基于多維互動理念的反饋環(huán)節(jié)的設置和運行

將多維互動理念貫徹到整個教學環(huán)節(jié)，構建基于CIPP（背景、輸入、過程及產出）的評估模型，豐富互動方式和學習效果評價手段，基于移動互聯(lián)網(wǎng)平臺，對知識點，特別是重點難點內容，設置考核式和開放式提問，對學生的學習效果進行全面性、發(fā)展性及過程性的綜合評價。實時掌握學生對知識的掌握程度和拓展能力。

3.4 學生學習反饋信息的收集和整理

基于CIPP 的評價模型是由信息收集、目標價值判斷、實施中調整。通過教師評價、討論報告、課堂測驗、期末考試等手段，對學生知識的收獲和學習能力進行全面系統(tǒng)分析。實現(xiàn)對課堂和課后學生學習的設計和引導，逐漸加深對教學過程和學生學習規(guī)律的理解和認識，強調課后學習過程的跟蹤與激勵，促進學生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和工程水平的提升。通過對學習效果的實時反饋，實現(xiàn)對教學過程的持續(xù)改進，主要體現(xiàn)在2 個層次：①近期反饋數(shù)據(jù)的收集和利用。通過課堂測驗、開放討論等，對學生課堂學習效果進行實時收集和評價，針對學習過程中存在的問題和薄弱環(huán)節(jié)，在下次課堂教學中有針對性地進行調整，達到對教學過程實時調整的目的。②長期反饋數(shù)據(jù)的收集和利用。長期反饋數(shù)據(jù)主要指學期結束后對教學效果的評價，如期末考試成績、整體課堂表現(xiàn)等，反饋信息按照不同提問的種類分別整理統(tǒng)計，按照時間維度統(tǒng)計學生整體的學習進度，同時針對性的研究每個學生的知識掌握規(guī)律并與教研室其他相關教師分享。在此基礎上制定下一學年的學教學計劃，并以此為依據(jù)，對課程資源庫進行調整，實現(xiàn)教學過程的持續(xù)改進。

4 課程目標達成度評價

根據(jù)“食品機械與設備”課程在課程體系與畢業(yè)要求關聯(lián)度矩陣中的地位，將其課程目標分解為2 個部分。

課程目標1——通過課程學習，使學生掌握各類食品加工機械及設備的基本知識，對食品機械與設備的類型、結構、工作原理、主要性能等方面有深入的了解，為學生的工程師訓練和將來從事食品工程與設備管理打下良好的理論基礎。

課程目標2——使學生具備一定的機械設備選型基礎，掌握工藝的設備流程、常見故障及解決方法。培養(yǎng)學生的自學能力及發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。了解目前該領域的最新技術，培養(yǎng)與訓練本專業(yè)學生的工程技術素質與能力，培養(yǎng)學生初步具備工程師的基本意識，具有自主學習和終身學習的意識，勤于思考，富有探索精神，樂于創(chuàng)新。

“食品機械與設備”課程目標達成度評價由課堂表現(xiàn)及作業(yè)、期末考試在內的多種形式組成。其中，作業(yè)在正式上課前交，每次作業(yè)按百分制評分，總評后折算成0.2 分；課堂表現(xiàn)：表現(xiàn)形式有案例分析討論、知識點討論、作業(yè)討論等，按百分制評分，總評后折算成0.2 分；期終考試：按期終考試的標準答案、評分標準百分制評分，總評后折算成0.6 分。將各項成績均和本學期的平均成績進行比較，超過平均成績的認為達到預期效果，在0.6 分和平均成績之間的認為沒有達到預期學習效果，需要持續(xù)改進，未達0.6 分的認為不合格。

課程目標評價結果柱狀圖見圖3。

圖3 課程目標評價結果柱狀圖

以2020—2021 學年為例，平均分為0.689 9 分，課程目標1 平均分為0.683 6 分，未達到課程平均分，未達到預期學習效果，具體策略后期需要持續(xù)改進；課程目標1 平均分為0.699 9 分，達到課程平均分，達到預期學習效果（圖3）。

課程目標1 見圖4，課程目標2 見圖5。

圖4 課程目標1

圖5 課程目標2

進一步分析學生個體的目標達成情況，反映了學生個體對各課程目標達標與否的情況。由圖4 和圖5 可知，課程目標1 和課程目標2 分數(shù)都高于0.6 分的散點最多，表明多數(shù)學生的考核基本合格。

5 持續(xù)改進

針對課程達成度評價反映出課程目標1 達成度評價偏低問題，從實踐教學角度出發(fā)認真反思并提出行之有效的改革措施，以期通過動態(tài)調節(jié)和設計教學活動對教學中出現(xiàn)的問題進行持續(xù)改進。具體改革措施如下：

（1）教學內容重新構建及形象化展示的優(yōu)化。針對學生對機械設備基本原理掌握偏弱的問題，進一步對課程內容進行重構優(yōu)化，結合圖片和動畫，將抽象知識具象化，同時強化課堂討論和課后交流，進一步強化知識的學習內化。

（2）針對學生對食品機械與設備的類型、結構和主要性能了解不足問題，積極開展“食品機械與設備”“第二課堂”。強化學生食品機械實踐觀點和分析能力的培養(yǎng)，讓學生深入企業(yè)一線學習或邀請食品企業(yè)專家為學生開設專題講座，使學生直觀地了解食品工廠的機械與設備，增加學生對食品機械的認知，激發(fā)學生的興趣。

（3）優(yōu)化課程設計考核方式。在今后的教學中完善考核環(huán)節(jié)的評價標準，保證教學環(huán)節(jié)與課程目標的吻合度，科學設置權重比例，實現(xiàn)量化結果與課程目標達成度的高度吻合，依據(jù)持續(xù)改進不斷完善課程評價體系。

6 結語

“食品機械與設備”是食品科學與工程專業(yè)的核心課，開設該課程的院校眾多，在教學實踐中存在的問題相似。因此，針對“食品機械與設備”教學過程中存在的問題，在工程教育專業(yè)認證的背景下，秉承“多維度互動，持續(xù)改進”的教學理念，通過對課程內容的重構和課程目標達成度評價體系的構建，實現(xiàn)持續(xù)改進閉環(huán)體系構建。對于其他課程建設與教學改革具有較好的借鑒價值，對于優(yōu)化課堂教學環(huán)節(jié)，提高教學有效性及人才培養(yǎng)質量等都具有非常高的應用價值。