基于工程認證理念的“食品儀器分析”課程教學改革

游玉明，胡 凱，孫翰昌

（重慶文理學院園林與生命科學學院，重慶 402160）

工程教育認證是國際通行的工程教育質量保證制度，已成為國際工程教育質量認可的衡量標準，也是國際工程師資格認可的重要指標之一[1-2]。我國于2016 年正式成為《華盛頓協議》的會員國，這標志著我國的工程教育受到了其他成員國認可，不僅實現了我國工程教育質量標準的國際實質等效，也對我國工程教育的改革提出了更高的標準和要求[3-4]。在工程教育認證“產出導向、學生中心、持續改進”三大核心理念的指導下，圍繞認證準則的7 個一級指標，開展專業教育教學改革，創新人才培養模式，是提高工程人才培養質量，建立工程教育持續改進機制，保證專業教育質量可持續發展的必然選擇[5]。

食品科學與工程專業是教育部首批“新工科”專業改革建設的19 個項目群之一。“食品儀器分析”是食品科學與工程專業的重要必修課程之一，是一門應用性、實踐性、技術性很強的課程，主要培養學生掌握食品常用現代分析儀器的基本原理和結構特點，具備儀器操作、常規維護及保養能力，并能應用相關儀器對食品組分進行結構鑒定、含量測定及結果評價。課題結合工程教育認證要求和食品行業人才需求，探討了基于工程認證理念下的課程教學改革，以期為促進課程教學目標達成、提高教學質量提供參考。

1 課程教學現狀

1.1 課程目標與專業認證要求不符

課程目標作為指導課程實施最為關鍵的準則，直接關系到人才培養目標實現，只有確定了課程目標才能進行后繼教學環節的設計和實施[6-7]。按照工程認證標準，課程目標需明確課程所覆蓋的畢業要求和指標點，有適當的教學內容或環節支撐，教學組織形式和方法能夠服務于目標的實現，并有明確的考核機制評價課程目標的達成[8-9]。但是，現有的“食品儀器分析”課程目標一般只關注課程需達到的知識、能力及素養目標，而對課程目標與畢業要求、教學內容及方法、考核評價方式等相互間的關系沒有清晰描述。

1.2 理論和實踐教學脫節

工程教育認證把實踐教學環節的考查放在突出位置，注重培養學生綜合運用科學知識和技術手段解決行業實際問題的能力[10]。“食品儀器分析”作為一門應用性極強的課程，更應注重學生實踐應用能力的培養。但是，受設備數量、實驗場地、學時安排等因素的限制，教學過程重理論、輕實踐，同時多數高校仍將食品儀器分析的理論和實踐教學設置為獨立的兩個環節，學生完成理論知識學習后，當面臨具體實踐任務時，又不知如何將所學理論應用于實踐。此外，現代分析儀器內部結構復雜且抽象，對學生的空間想象能力要求較高，僅通過書本和課堂講授很難讓學生對儀器工作原理、結構等有直觀的認識和了解，導致課堂教學氛圍沉悶，學生學習興趣低下，難以達到預期的教學目標。

1.3 教學手段單一

以學生發展為中心是工程教育認證的核心理念和最終目的，一切教學活動的設計和實施均應以學生為中心，具體表現在如何讓學生取得預期的學習成果，如何有效幫助學生取得學習成果，如何評價學生的學習成果[11]。傳統的“食品儀器分析”在理論教學過程中主要采用“以教師為中心、以教材為中心、以課堂為中心”的教學模式，這種單一的灌輸式教學，嚴重制約了學生的學習主動性和創新性發揮；在實踐教學過程中則因教學學時和儀器臺套數等限制，往往采用教師示范、學生觀摩或學生根據教師制定好的方案進行操作，導致學生的實踐動手能力和創新思維無法得到有效提升。

1.4 課程評價機制不完善

課程評價既包括對教師的評價，也包括對學生的評價，是課程教學持續改進的基礎。目前，食品儀器分析課程缺乏有效的評價機制和系統監督，且多重視對學生“學”的考核，而弱化對教師“教”的評價。此外，對學生學習效果的評價則簡單采用平時作業、實驗報告和期末考核等部分組成，無法實現對課程質量的持續改進。

2 課程改革與實施

2.1 產出導向，構建課程目標

在工程教育認證產出導向理念的指導下，根據“食品儀器分析”應支撐畢業要求所對應的指標點，對課程目標進行了逆向設計。在學校食品學與工程培養方案中，“食品儀器分析”的課程目標與畢業要求主要指標點的對應關系。

課程目標對畢業要求的支撐關系見表1。

表1 課程目標對畢業要求的支撐關系

圍繞課程目標，重構教學內容，并在教學大綱中進一步明確具體教學內容、教學要求、教學學時、達成途徑等體現對課程目標的支撐。

教學內容、要求、方法及考核方式對課程目標的支撐關系見表2。

2.2 學生中心，創新教學模式

遵循“學生主體，教師主導”的原則，針對不同的教學內容或訓練環節，采用混合式教學、理實一體化教學等教學模式，實現教與學的有機結合，從而讓學生獲得更多的教學成果，促進課程目標的達成。

表2 教學內容、要求、方法及考核方式對課程目標的支撐關系

2.2.1 開展混合式教學

針對“食品儀器分析”理論教學知識抽象復雜，實踐教學儀器設備昂貴，學生沒有足夠的上機實踐操作機會，開展了基于“互聯網+”的混合式教學。以高效液相色譜教學為例，課前教師通過任務驅動形式在網絡平臺發布儀器原理及結構、操作、維護和實際應用方面的微視頻、動畫、教案等線上學習任務，讓學生通過視頻及動畫等途徑了解儀器內部結構、運行過程、操作及維護演示。同時，設置仿真訓練和課前測試，檢驗學生的學習成果；課中主要針對課前學習存在的主要問題進行集中答疑、隨堂測驗，以案例形式分組研討液相色譜測定條件的優化、液相色譜的常見故障及排除等問題，并以食品中苯甲酸及山梨酸的檢測為例，進行真機操作；課后處理實驗數據、撰寫檢測報告，并進一步通過平臺資源、仿真訓練等鞏固所學內容。通過這種形式將傳統學習和網絡在線學習結合起來，并將理論知識學習、虛擬仿真操作及實踐應用等環節在課前、課中、課后進行任意對接，完成線上、線下資源推送、任務布置、測試作業、互動討論和課堂講授等教學活動，從而實現了對“食品儀器分析”理論知識和實際應用能力的全面培養，提高學生參與學習的主動性和積極性。

2.2.2 “教學做”一體化教學

將理論和實踐有機結合的教學做一體化教學，能有效解決“食品儀器分析”理論知識學習和實踐教學脫節的問題[12]。“教學做”一體化教學模式以學生技能培養為核心，同時配制相關理論知識構成教學模塊，且由同一位教師擔任理論和實踐教學，保證了兩者的同步實施。虛擬仿真教學并結合真機操作是實現“食品儀器分析”課程“教學做”一體化教學的重要載體。以原子吸收法光譜法為例，教師采用虛擬仿真的三維動畫將空心陰極燈、原子化器及單色器等儀器主要結構和運行過程進行動態模擬呈現，并通過虛擬仿真軟件反復強化學生的儀器操作技能，同時結合真機將儀器內部結構、操作及維護方面的知識和技能進行直觀展示，從而實現了理論和實踐教學的時空同步；對一些虛擬仿真難以展現的知識亦可通過真機進行驗證，如以原子吸收光譜法測定食品中鈣元素為例，對干擾抑制知識的講解，可以將同一濃度的標準品進行空白和加氧化鑭溶液的對照試驗，通過讓學生直觀感受兩者吸光值變化，加深其對理論知識的理解。因此，這種虛實相結合的“教學做”一體化教學模式，有效串聯了學生理論知識的學習和實踐應用能力的培養，提高了教學效果。

2.3 持續改進，評價課程達成

為更好實現課程目標的達成度，“食品儀器分析”課程評價注重對學生“學”和教師“教”的雙重考核。在學生考核評價方面，針對課程目標制定了具有成果導向性的考核標準，明確考核內容，注重過程考核。課程總成績按平時成績、實驗和期末考試分別占40%，40%和20%的權重構成。其中，平時成績主要由每個教學活動結束后的課前預習、課堂參與、出勤和作業構成；實驗成績按項目方案設計、實驗操作及問題解決、團隊協作，實驗總結及分析構成；期末考試由理論考試和實驗考核2 個部分組成。在教師評價方面，建立了學生評教、同行評價及教學督導組成的三級評價體系對任課教師教學態度、內容、方法、效果等項目進行定量或描述性評判。通過這種全面收集所有能夠反映學生取得的實際學習成果和教師教學效果的反饋信息，定量評價課程目標達成度，進而進行總結反思，尋找畢業要求指標點達成的薄弱環節以及存在的問題，為下一輪或后期教學活動的持續改革提供依據。

3 結語

在國家大力倡導堅持“以本為本”、推進“四個回歸”的新時代背景下，工程類專業應以工程教育認證為契機，深入推進教學改革和質量改進，保障和提高工程技術人才的培養質量。“食品儀器分析”課程堅持以產出為導向構建課程目標，以學生發展為中心創新教學模式，以持續改進為目標評價課程達成，不斷在實踐中探索和改革創新，為進一步深化工程教育認證改革，培養符合社會需求的食品工程類高素質人才提供堅實的保證。