PBL 教學模式在“食品加工高新技術”課程實驗冷凍干燥技術教學中的應用與實踐

陳義勇

（常熟理工學院 生物與食品工程學院，江蘇 常熟 215500）

“食品加工高新技術”是食品科學與工程的專業課程之一，該課程在教學內容方面著重加工技術基本知識、基本理論的講解，在培養實踐能力方面安排4 個學時的課程內實驗，著重食品加工技術設計及應用的基本訓練。在“食品加工高新技術”實驗傳統教學過程中，教師往往注重實驗原理、實驗步驟的講授，導致學生機械式地按照既定的實驗操作步驟進行實驗、記錄實驗結果，最后撰寫完成實驗報告，這種傳統的教學方法實施過程中發現學生在實驗過程中僅僅是機械式地完成教師布置的實驗任務，缺乏思考及分析和解決問題的工程實踐能力。PBL（Problem-based learning） 是一種基于問題、以學生為中心的教學方式，通過學生合作分析學習問題背后的科學知識，著力培養學生自主學習和解決問題的能力，提高綜合素質[1]。

冷凍干燥技術能夠在低溫狀態下實現對食品原料的干燥，最大限度地保持原料的營養、色澤、形態、風味，并且干燥后的產品營養價值高、復水性好，是目前食品加工技術中生產高品質食品的最好的一種干燥方法[2]。在工程認證教育背景下，為了讓學生更好地學習掌握冷凍干燥技術，因此在“食品加工高新技術”課程中開設了課程內實驗-冷凍干燥技術，在實驗中采用PBL 教學法，通過教師課前提出問題，學生查找資料設置實驗主題，小組討論形成實驗設計方案，實驗結束后得出結論，最后教師總評，取得了良好的實驗教學效果。

1 研究對象與實施方法

1.1 研究對象

選取常熟理工學院2014 級食品科學與工程專業141 和142 班本科學生共60 人，食品科學與工程專業141 班為實驗組（30 人），142 班為對照組（30 人），2 組學生均為通過國家統一高考入學，年齡及入學成績均無顯著統計學差異，2 組學生的授課教師、授課進度及方式均相同。

1.2 實施方法

1.2.1 傳統教學法

授課教師按照實驗教學大綱精心備課，在實驗室講解實驗目的、原理、步驟及注意事項，教師指導學生將原料（比如菠蘿蜜、草莓切片，厚度3 mm左右） 在低溫（-80 ℃） 下預凍12 h，學生根據實驗指導書逐步完成各項實驗操作，學生驗證實驗結果（觀察凍干產品的色澤、外觀和形狀等特征，計算產品的復水率），學生最后根據實驗結果得出結論，在學生實驗過程中，教師及時指出存在的問題并一一講解，實驗結束后學生撰寫實驗報告。

1.2.2 PBL 教學法

（1） 內容選擇和問題設計。PBL 教學法首先由教師提出問題，問題的重要性不言而喻，因此怎樣引導學生提出創新性、啟發性并且與課程目標、個人能力相吻合的問題至關重要[3]。教師結合實驗大綱，課前1 周下發實驗內容給PBL 實驗組學生，然后提出難易適中的問題，要求學生通過教材、學校圖書館數據庫等渠道查找問題，不要通過百度等網絡資源查找，在查找問題時要準確圍繞果蔬的冷凍干燥去查找，讓學生通過1 周時間準備進行冷凍干燥技術基本知識及實驗的設計，從中學習到在書本上學不到的知識。

（2） 課前準備。將學生隨機分為6 組，每組

5 人，自行確定小組長，小組長安排組員圍繞教師提

出的問題通過學校圖書館查閱文獻資料，并對形成的問題進行討論，針對菠蘿蜜和草莓的凍干實驗撰寫實驗設計報告（包括實驗原理、實驗原材料、實驗步驟及操作要點等），教師要求學生課前1 d 提交實驗設計報告，然后教師檢查各個小組實驗設計內容的準確性、完整性和共性存在的問題。教師根據已經定好的問題情景，鼓勵學生大膽創新，積極思考和分析問題，教師不再是以往僅僅向學生講授知識，更多的是引導學生獨立尋找問題答案[4]。

（3） 課堂實施。每組根據實驗設計方案開展實驗，驗證實驗結果、得出實驗結論，每組形成實驗結論后，教師指定每組派一名代表闡明該組實驗設計方案及實驗結論，教師及其他小組的學生自由提問，進一步加深學生對冷凍干燥知識的理解，激發學生思考問題，在討論過程中，教師作為配角，主要任務是引導學生的問題切入點避免出現偏差。討論結束后教師根據小組實驗設計及實驗過程中出現的問題集中進行解答點評，每個小組針對實驗設計方案發現的問題做出改進，最終得出小組最終結論，然后以小組為單位上交成果報告。

（4） 課后階段。教師批改成果報告，形成報告成績，通過學生進行問卷調查統計進行教學評價，對在實驗教學過程中出現的問題持續改進。

1.3 教學效果評價

為了進一步檢驗教學效果，教師采用直接評價法和間接評價法2 種方式對教學效果進行評價。直接評價法通過對2 組學生使用相同的試題（包括基礎理論題和主觀分析題2 個部分，各占50 分） 進行測試，試題內容涵蓋與實驗內容密切相關的理論知識、實驗操作中的關鍵點、注意事項和結論分析等知識，對兩組考試成績進行分析比較。間接評價法采用問卷調查形式對PBL 教學組學生進行綜合能力的評價，問卷調查采用不記名方式進行，然后教師對調查結果進行評價分析了解學生對PBL 教學模式在培養學生自身綜合能力方面的作用，以及對教學模式的認識、看法和希望。

1.4 數據統計分析

采用SAS 軟件AVOVA 程序進行顯著性分析，數據以平均數和標準偏差（X±SD） 表示，Duncan程序進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 教學效果直接評價

采用考試成績直接評價教學效果，考試試卷分為基礎理論題和主觀分析題2 個部分，各占50 分。基礎理論題注重考查對冷凍干燥的原理、設備及其在食品工業上的應用情況等基礎知識的掌握，主觀分析題注重考核冷凍干燥實驗過程中影響產品冷凍干燥效果的因素、設定的冷凍干燥參數、關鍵控制點、干燥后產品的特性分析及復水率的計算、實驗過程中的注意事項等分析解決問題的能力。

試驗組和對照組學生的基礎理論題和主觀分析題考試成績見表1。

由表1 可見，在基礎理論知識考核中，對照組學生和試驗組學生考試成績相比較，差異不明顯（p＞0.05），表明傳統教學法和PBL 教學法對學生基礎理論知識掌握的影響基本一致。與對照組相比，實驗組學生的主觀分析題考試成績明顯優于對照組，說明PBL 教學法能夠有效提高學生分析問題、解決問題能力。

表1 試驗組和對照組學生的基礎理論題和主觀分析題考試成績/分

2.2 教學效果間接評價

對PBL 組的學生進行課后反饋問卷調查，共發放問卷30 份，收回30 份，有效率100%。

PBL 教學法問卷調查結果見表2。

表2 PBL 教學法問卷調查結果

由表2 可見，大部分學生（83.3%） 認為有必要實施PBL 法教學改革，76.7%的學生愿意接受PBL教學法，僅有較少的學生反對實施和不愿意接受PBL 法教學改革，而對于是否有必要對“食品加工高新技術”課程冷凍干燥技術實驗進行全面PBL 教學改革10%的學生選擇不確定。大多數學生都認為自身對基礎知識的掌握、自學、發現分析解決問題及團隊協作等能力有了明顯的提高，但仍有部分學生對教師布置的任務有些茫然，不知道如何解決，獨立發現問題、分析和解決問題的能力比較欠缺，究其原因主要是這部分學生習慣于被動傳統教育，對主動學習有些不適應。大部分學生認為PBL 法能夠有效改善課堂氣氛，可以在公開場合陳述自己的觀點，改變過去單純聽課、死記硬背的形式，大大提高了學習興趣。當然還有不少學生認為查找資料占用課余時間太多、過于消耗時間和精力，認為應該將傳統教學方法與PBL 教學法相結合。

3 結語

傳統的教學方式是以教師為中心，學生跟著教師的思路進行被動學習，從而抑制了學生的探索性和主動性[5]，因此難以培養學生的創新思維。PBL 教學法作為現階段國際上非常流行的一種教學方法，強調團隊協作學習，要求學員以小組討論和自學的形式發現問題，運用綜合能力解決問題，并得出結果，最終形成結論[6]。研究結果發現，在“食品加工高新技術”課程實驗冷凍干燥技術采用PBL 教學模式，能夠提高學生對基礎知識的掌握能力、自學能力，更能夠提高主動思考、發現問題、分析及解決問題、溝通及團隊協作的能力，顯著改善了課堂氣氛，學生的學習興趣進一步提高，培養了學生解決復雜工程問題的能力。在今后的PBL 法教學過程中，仍需要進一步完善效果評價體系，采取考試成績與小組團隊解決問題相結合的方式，進一步增加考試中主觀分析試題的比例，實現結果和過程評價的統一，克服傳統教學模式僅僅注重考試結果評價，進一步促進PBL 教學在“食品加工高新技術”課程實驗中的開展。