省一流專業背景下《發酵工藝原理》以學生為中心的線上線下混合式教學改革與實踐

王燕燕，于放，孫玉梅，陳明，王亮，劉志文，金朝霞，張悅

(大連工業大學 生物工程學院，遼寧 大連，116034)

2018年9月10日習近平總書記在全國教育大會上講話指出，黨的十八大以來，我們圍繞培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人這一根本問題，再次強調了立德樹人是中國特色社會主義教育事業的根本任務。只有把握立德樹人的本質內涵，才能真正回答培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人這一教育事業的根本問題[1]。以立德樹人為教育事業的核心，要求把育人的中心任務融入教育政策的頂層設計和具體執行之中，貫徹到學生管理、課程設置、教材編寫、師德建設、教學改革等各個環節，正如習近平總書記所說的，凡是不利于實現立德樹人目標的做法都要堅決改過來[2]。

葡萄與葡萄酒工程專業較其他學科專業性更強，對于學生培養側重于葡萄酒釀造相關的知識內容；同時，隨著工業制造的不斷發展，對于葡萄與葡萄酒工程專業人才提出新的要求，因此，結合改善課程內容與授課方式適應于行業發展需求，不斷更新完善培養目標，在能夠提高學生興趣的同時，使學生真正了解行業知識與發展規律，樹立正確的職業觀，避免理論和實際需求脫節，真正為行業發展培養可靠地接班人。

2020年大連工業大學葡萄與葡萄酒工程專業獲批省內一流專業，同年《發酵工藝原理》課程被評為遼寧省一流課程建設項目。《發酵工藝原理》作為主干課程以探討微生物發酵生產過程中各工藝環節的基本原理為主要內容，以利用微生物代謝過程并對代謝過程進行控制來獲得發酵產品為目的，為優化工藝提供理論依據，是葡萄與葡萄酒專業中最重要的專業基礎課程，是該專業科學研究、行業實踐的理論基礎，更是學生創新精神和能力發展的重要手段。為了適應省一流專業的發展需要，《發酵工藝原理》這一省一流課程需要與時俱進、不斷優化完善。

1 線上線下混合式教學改革的必然性

1.1 《發酵工藝原理》教學過程中存在的問題

《發酵工藝原理》是生物類專業的專業基礎課程，也是葡萄與葡萄酒工程專業的核心課程。其內容涉及微生物學、生物化學等生物學知識和化工原理、工程制圖等工程學技術，理論和實踐緊密結合，與生物技術產業化密切相關，在食品釀造、生物化工、生物制藥等領域應用廣泛[3-4]。目前，在教學過程中我們發現存在如下問題：首先，從學生學習興趣角度來講，以往的教學主要以教授為主，教學手段模式單一，學生被動接受知識，導致學習興趣不高，學生只為了應付考試，對于很多知識原理并未真正的掌握；忽略學生學習興趣的激發，使得學生對于專業領域的認知非常有限，獨立自主的思考問題以及解決問題的能力較弱；第二，忽略對學生從專業課程角度思想政治教育，對樹立正確的人生觀、價值觀、職業觀不夠突出；第三，面對信息爆炸時代，缺少對學生綜合能力的鍛煉與培養，包括溝通、表達、查閱文獻、提出問題、回答問題等全方位的綜合能力等等；第四，對于學生學習效果的考核過于單一，僅憑期末考試確定學生的學習效果，缺少對于學習過程考核。此外，對于葡萄與葡萄酒工程專業來說，該課程內容編排以及講解存在重點不突出，幾乎與其他生物類專業相同等等。

基于上述問題，這就要求我們在專業課程中融入思政元素，幫助學生了解本門課程學習的重要性與意義，同時將個人抱負與國家發展緊密聯系在一起，增強自身榮譽感、使命感。同時，要求我們改變以往的傳統教學中以教師、教材和課堂三者為中心的封閉式教育模式，改變以往教師單向灌輸知識，學生被動地接受，理論實際脫節的現狀。在課程的編排方面具有葡萄與葡萄酒工程專業的特色等等。改變學生通過死記硬背記住教材現成結論、機械的接收實驗技能學習方式，打破對學生的個性發展的限制，培養學生發散性思維和自主學習能力以及創新能力。

1.2 《發酵工藝原理》課程改革研究進展

截至目前，作為生物類專業的核心課程，教師與學者們從未停止對其改革與探索。2007年，在素質教育的大背景下，結合高校專業課學時較少的實際情況，楊柳等[5]提出通過實施精選教學內容、整合優化課程以及建立剁成細的實驗教學體系等方面的改革措施進而來提高教學質量、提升學生的綜合素質。2012年，郎亞軍等[6]提出以培養學生的創新意識、提高學生自學能力、增強學生理論聯系實際能力為改革目標的教學改革，取得顯著的教學效果；2017年金鐵巖[7]通過對現階段我國教學改革的現狀進行了分析，以《發酵工程原理》教材為例，結合實際情況進行了詳細闡述，并在教學評估、學生培養模式、實踐教學和考察等方面提出了有針對性的改革方法；馬小彥等[8]等發表了關于混合式教學改革在發酵過程原理課程中的應用與研究，提出以項目為導向的教學模式、引入知識競賽的機制，完善考核計劃的改革措施，以提高學生的綜合素質和創新能力的目的，改革效果顯著。隨后在工程教育認證背景下，有研究者提出從明確教學目標、優化教學內容、改革教學設計和方法、優化成績評價體系和持續改進方面探索課程改革思路，從而改善教學效果，培養學生解決相關工程問題的能力[9]，構建了課程目標達成評價模式，形成了“設計——實施——考核——評價——改進”閉環運行的課程質量保障體系。課程教學改革有效提高了學生理解、分析、設計、研究發酵工程問題的能力，增強了學生的科研興趣和創新能力[10]。此外，通過提升任課教師的課程思政能力，探索在課程緒論、課程知識點、歷史故事、社會熱點、實驗實訓中融入思政元素，力求實現“教書”與“育人”的統一[11]。從整個發展歷程中我們不難發現，對發酵課程教學提出了越來越多的要求，歸根到底還是教學模式的設計優化，利用多媒體等。盡管有人提出混合式教學，但并不是真正意義上的線上線下的混合教學。

1.3 線上線下混合式課程的優勢

隨著移動互聯網、云計算以及大數據等技術的飛速發展，基于網絡和數字技術的線上教學法受到國內外教育界的廣泛關注。線上線下混合式教學模式是基于慕課、專屬在線課程(smail private online course,SPOC)或其他在線課程，運用適當的數字化教學工具，結合本校實際對校內課程進行改造，安排20%～50%的教學時間實施學生線上自主學習，與線下面授有機結合開展翻轉課堂、混合式教學[12-13]。線上線下混合式教學模式相比于傳統課堂教學具有顯著優勢，首先，混合式教學法充分利用了線上資源的豐富性和多樣性，輔以現代信息化數字化的教學手段，開拓了學生的視野，提升了學生的學習興趣；其次，混合式教學模式充分體現了“以學生為中心”教育理念；最后，線上教學擺脫了時間和空間對學生學習的限制，學生根據自己的情況分配學習時間，教師隨時可以查看線上學習數據，適時調整教學內容安排。此外，混合式教學法大大提升了師生之間的交流質量[14]。

綜上所述，無論是基于教育立德樹人的教育理念、葡萄與葡萄酒工程專業特點，亦或是一流學科、一流課程建設需求，從線上線下混合式授課模式出發的《發酵工藝原理》的進一步改革成為必然。

2 《發酵工藝原理》線上線下混合式教學課程 建設

2.1 課程目標

首先，對于《發酵工藝原理》課程目標，進一步突出將個人的抱負與國家的發展緊密聯系在一起，增強自身榮譽感、使命感。強調一方面，通過鞏固和深化發酵工藝基礎理論知識、掌握不同發酵產品的生產工藝特性與共性、提高分析和解決生產過程中具體問題能力來夯實專業知識與技能；另一方面在課堂教學中融入做人做事的道理、社會主義核心價值觀要求以及實現民族復興的理想和責任，使學生樹立職業榮譽感與使命感；最終實現價值引領、知識探究、態度養成、能力建設以滿足社會需求(圖1)。

圖1 課程目標Fig.1 Course objectives

2.2 教學資源準備以及課程教學內容設計

根據學院建立的課組，與具有豐富教學經驗和科研經歷的教授領導專家擔任，定期召開教學研討會，結合葡萄與葡萄酒專業特色以及生產線，修改完善教學大綱和教材，對教學內容進行科學設計和合理整合，重點突出葡萄酒釀造工藝涉及的各個環節，如釀酒酵母菌種選育研究、葡萄酒釀造過程中的滅菌、釀酒酵母的擴大培養案例以及干紅葡萄酒釀造的工藝控制等(表1，加粗字體部分)，這對于葡萄與葡萄酒工程專業其他專業課程的學習起到拋磚引玉的作用。并確定以十三五規劃教材《發酵工藝原理與技術》為主要參考教材，同時制作八章內容PPT形式課件，利用EV錄課制做關鍵知識點的視頻講解作為線上資源，利用超星泛雅平臺發布，以及其他的教學參考書電子版等。

課程的教學內容組織實施(圖2)主要以發酵工藝的一般工藝流程為主線，按照流程的先后順序開展，打破了傳統的先講理論、再講案例的模式，突出以學生為中心，提高學生學習興趣，提高參與度，線下(50%)采用問題引導、雨課堂討論教學與講解的模式，對課程難點問題，采用先討論后講解再答疑模式，使學生提高能動性，真正掌握相關知識點，培養學生獨立思考、分析問題、解決問題的綜合能力；線上課程(50%)采用課前復習、問題引導、重點內容闡述、課后復習、課后作業等方式進行；根據教學計劃，課程總學時32學時，線上線下不嚴格區分，根據具體內容穿插進行。

表1 《發酵工藝原理》課程的線下線上混合式教學設計Table 1 Offline and online blended teaching designs of Principle of Fermentation Process

圖2 課程組織與實施Fig.2 Course organization and implementation

2.3 課程多維考核方式

以往的《發酵工藝原理》課程考核方式以期末考試成績為主，學生應對考試對于過程的學習效果沒有很好的監督。改革后的期末考試，成績百分制，考核形式為55%閉卷(具體參考試題答案評分標準)，增加形成性評價(45%)。形成性評價中出勤與線上課程表現(15%)，使用線上統計，課程簽到與任務點完成情況，滿勤15分，缺少1次扣5分，3次及以上扣15分；平時作業與測驗(15%)，線上統計，3次測驗，每次5分，根據學習通作業批改分數按比例計算；小組討論3次(15%)，每次參與討論5分，討論為線下，由小組互評與教師評分組成，歸檔材料為討論PPT紙質材料(表2)。

表2 課程過程化多維考核方式Table 2 Course process multi-dimensional assessment mode

3 《發酵工藝原理》課程改革成效與持續改進

《發酵工藝原理》課程，線上線下混合授課已經完成完整運行，從學生課堂表現、成績、學生評價以及調研等多個角度可以評估課程改革成效。尤其通過成績對比，發現混合式授課經多方面的改革，在0～29分的學生人數為0，在70～79、80～89分的學生比例有所提高(圖3-a)；且不及格率由6.9%降至3.7%，優良率由13.79%提高至18.52%(圖3-b)。經過對學生進行調研，發現學生對線下、線上相結合的上課方式非常感興趣，大部分學生認為可以充分利用學習時間，同時線下設置小組討論增強了對學習內容的理解以及記憶，學會分工合作，討論過程中的發言與講解鍛煉了學生們的語言表達能力，講解后提問與點評可以清楚了解自身的不足，達到了提高學習興趣、培養綜合能力以及提高成績的目的。同時，通過對于《發酵工藝原理》課程改革后，對于葡萄與葡萄酒工程專業的其他課程的學習、實驗實習課程的理解與掌握、畢業論文環節等具有一定的促進作用，提高學生獨立思考、提出問題、查閱資料、解決問題的能力以及團隊協作精神。此外，對于一流學科的建設以及其他專業課程的改革具有一定的促進作用。

圖3 課程改革前后學生成績比較Fig.3 Comparison of students′ performance before and after curriculum reform

盡管課程改革取得一定成效，但也提出了一些新的問題：如線上課程部分學習氛圍弱導致學習效果不佳，且對于線上課程內容掌握程度的評估需增加；線下討論部分避免重復內容的討論，個別同學討論參與度不高等。因此，擬在后續的課程建設中進行如下幾方面的優化：首先，將持續跟蹤學生的反饋意見，并結合平臺的優勢繼續優化課程的內容、結構，尤其增加課上的討論，教學案例的更新，增加討論內容的深度和廣度，討論可以以個人和小組兩種形式展開，在彰顯個人能力的同時培養團隊合作精神，提高學生的參與度等；第二，增加形成性評價比重，將主觀形式考核和客觀考核有機結合并有效的在線上進行，對于有難度的知識，采用提出問題、討論、講解的模式進行，有效的提高學生的積極性；第三，開發更多的網絡資源，減少學生網絡上課不專心的局限，有效的管理學生的學習狀態，適當增加對學生學習質量的監督；第四，進一步加強課程思政，將課程思政與專業課更為有效地結合，目前正在大連工業大學教學改革重點項目支持條件下進行課程思政改革；第五，線上部分課程的授課對于課件的準備以及相關內容的安排能力提出很高要求，需要加大課前備課力度，同時線上授課對學生的自覺性要求較高，可增加課前的問題導向與不同的互動模式與不同的媒體元素。