基于OBE模式的“食品工程原理”教學(xué)模式研究與探索

于志鵬，趙文竹，劉 賀，孫協(xié)軍，白鳳翎

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧錦州 121013）

“食品工程原理”是一門以動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞為理論基礎(chǔ)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，主要講授食品原料和輔料在加工過程中，進(jìn)出各單元操作的相互關(guān)系，如質(zhì)量平衡關(guān)系和能量平衡關(guān)系，以及影響它們相互關(guān)系的因素，是食品科學(xué)與工程專業(yè)、食品質(zhì)量與安全專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課[1-3]。其任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生分析和解決單元操作中各種問題的能力，使學(xué)生對單元操作設(shè)備具有操作管理、設(shè)計強(qiáng)化與過程開發(fā)的本領(lǐng)。通過“食品工程原理”的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握食品加工中主要單元操作的內(nèi)在規(guī)律和基本原理，所用典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理及工藝計算或設(shè)備的選用等，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決有關(guān)單元操作各種問題的基本能力，能用工程觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)獨(dú)立處理科研和生產(chǎn)的實(shí)際問題。“食品工程原理”實(shí)驗(yàn)課程中的知識量偏大，涵蓋了食品加工領(lǐng)域的相關(guān)加工單元操作[1-3]。若將所有教學(xué)內(nèi)容按傳統(tǒng)教學(xué)方法傳授給學(xué)生，往往會限制學(xué)生動手能力和解決問題能力的培養(yǎng)[2]。基于成果導(dǎo)向教育理念（Outcome Based Education，OBE），重視對學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情等已成為課程教學(xué)改革的關(guān)鍵[4]。基于OBE教育理念，探討“食品工程原理”課程的理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和虛擬仿真內(nèi)容及考核評價體系改革，從而提升教學(xué)質(zhì)量。

1 基于OBE的理論教學(xué)方法探討

“食品工程原理”課程中包含多種單元操作，涉及海量的方程和對應(yīng)的計算，課堂內(nèi)容繁瑣，學(xué)生對很多難點(diǎn)不知道該如何下手，不能掌握有效的學(xué)習(xí)方法，從而失去學(xué)習(xí)的信心及熱情。另外，課程實(shí)踐性很強(qiáng)，涉及到許多設(shè)備的實(shí)際操作生產(chǎn)，如果教師只注重理論教學(xué)而忽略教學(xué)實(shí)踐，會使學(xué)生感到很迷茫，達(dá)不到良好的教學(xué)效果[5]。如何讓課堂充滿活力、如何培養(yǎng)學(xué)生思維能力和積極的態(tài)度；如何讓學(xué)生們收獲滿滿，而不是一臉茫然、不知所云，改變“隱性逃課”現(xiàn)象已成為“食品工程原理”課堂教學(xué)中急需解決的難題。雖然原因復(fù)雜，但主要還是與課程內(nèi)容欠合理、傳統(tǒng)授課方式枯燥、授課內(nèi)容陳舊有關(guān)。“食品工程原理”課程中包含多種單元操作，在學(xué)習(xí)不同單元操作的過程中，適時提出食品加工中出現(xiàn)的問題，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識進(jìn)行分析和解決問題，讓學(xué)生體會到所學(xué)之所用，讓學(xué)生獲得成就感，逐漸培養(yǎng)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣和對專業(yè)的認(rèn)同感。如講解傳熱單元操作時，可從日常接觸的暖氣換熱過程為例，分析暖氣內(nèi)的熱水與暖氣片及暖氣片與室內(nèi)空氣間的傳熱過程，進(jìn)而引出傳熱在食品加工中的應(yīng)用，最終解釋熱傳導(dǎo)和對流傳熱的機(jī)理；在講解沉降與過濾內(nèi)容時，可讓學(xué)生思考從沉降速度的角度解釋加入果膠酶對果汁澄清的影響，既避免了內(nèi)容的枯燥，同時也為學(xué)生學(xué)習(xí)“食品工藝學(xué)”課程打下了基礎(chǔ)。

2 基于OBE的虛擬仿真教學(xué)方法探討

學(xué)習(xí)本身是單調(diào)、枯燥的過程，為了讓學(xué)生積極主動去學(xué)習(xí)，就要求教師利用先進(jìn)手段去傳授知識，善于激發(fā)學(xué)生勤于思考的積極性。“食品工程原理”課程具有理論與實(shí)踐相結(jié)合的特點(diǎn)，課程包含了很多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但受經(jīng)費(fèi)及教學(xué)資源的限制，不可能提供所有的設(shè)備供實(shí)驗(yàn)教學(xué)。因此，課程中應(yīng)借鑒利用虛擬仿真平臺[6]。利用虛擬技術(shù)，將“食品工程原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中難度大、設(shè)備貴的實(shí)驗(yàn)通過虛擬實(shí)驗(yàn)完成，讓學(xué)生在沉浸感中更容易理解；同時，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)也可以作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)操作的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和安全性。目前，“食品工程原理”中涉及的單元操作均可通過虛仿真來學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)可采用見縫插針的方式隨時隨地學(xué)習(xí)，打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)受時間和地點(diǎn)的局限。虛擬仿真平臺可以適時對學(xué)生的操作進(jìn)行考核，而且考核標(biāo)準(zhǔn)完全量化，針對操作和數(shù)據(jù)分析處理都有客觀的評價標(biāo)準(zhǔn)，可將學(xué)生該部分成績按比例折算后計入最終總成績。

3 基于OBE教育理念改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討

在進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的同時，仍然不可忽視對學(xué)生動手能力的鍛煉，尤其是實(shí)驗(yàn)中突發(fā)事情的應(yīng)對和處理能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中規(guī)范實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的要求，學(xué)生需要完成預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報告，具體要求如下：

（1） 實(shí)驗(yàn)報告預(yù)習(xí)情況。進(jìn)行每次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目前，學(xué)生都要求預(yù)習(xí)，并撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報告，預(yù)習(xí)報告的內(nèi)容包括以下5項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟。

（2）實(shí)驗(yàn)具體操作。根據(jù)學(xué)生在具體實(shí)驗(yàn)操作中動作的規(guī)范性及實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出該項(xiàng)成績，滿分10分。

（3）實(shí)驗(yàn)報告。實(shí)驗(yàn)報告包括實(shí)驗(yàn)報告和原始數(shù)據(jù)記錄2個部分：其中實(shí)驗(yàn)報告的內(nèi)容包括以下7項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟、數(shù)據(jù)處理與分析、思考及注意事項(xiàng)。統(tǒng)一寫在實(shí)驗(yàn)報告冊上，作為實(shí)驗(yàn)報告的前半部分；原始數(shù)據(jù)寫在原始數(shù)據(jù)記錄紙上，用直尺畫出設(shè)計的數(shù)據(jù)記錄表格，作為實(shí)驗(yàn)報告的后半部分，實(shí)驗(yàn)報告滿分10分。并且，實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄必須有指導(dǎo)教師的現(xiàn)場簽字方為有效，無指導(dǎo)教師簽字的數(shù)據(jù)記錄為無效記錄。

教師根據(jù)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報告的質(zhì)量進(jìn)行評分，主要包括是否完成了規(guī)定的內(nèi)容、對數(shù)據(jù)計算與處理是否正確、繪制各種圖表是否規(guī)范與合理等。