新工科下PBL和課程思政在食品分析課程的應用

謝秀玲，劉艷紅

1.昆明理工大學津橋學院（昆明 650000）；2.阜陽師范大學信息工程學院（阜陽 236000）

2017年2月以來，以教育部發(fā)布的《教育部高等教育司關于開展“新工科”研究與實踐的通知》和《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》為起點，在全國各地高校以深化工程教育改革的研究實踐活動蓬勃展開[1-2]。新工科概念在新時代背景下形成，探索高校工程教育改革，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力[3]。工程能力是一種能夠運用工程科學與技術解決工程實際問題，并能夠產生經濟效益和社會價值的能力[4]。然而自2017年以來，新工科理念雖被重視和認可，但總體均處于理論建構階段，在學生興趣、社會應用、產業(yè)需求等方面缺乏對應舉措[5]。

截至2022年6月，內蒙古農業(yè)大學趙麗芹教授統計了全國開設食品科學與工程類本科高校共計388所。“食品分析”是食品科學與工程類專業(yè)重要的基礎核心課程，但在實際教學中存在問題包括：“填鴨式”教學方法忽視理論和實踐的結合，無法激發(fā)學生學習興趣和動力，學生積極性逐漸淡薄；“食品分析”是一門應用性極強的學科，而僅僅以教師授課為主，不能鍛煉學生分析和解決實際問題的能力，同時動手能力差，造成“高分低能”等現象；唯成績論的考核方式忽視學生平時表現，抑制學生的學習欲。

新工科注重“新”的培養(yǎng)理念、“新”的培養(yǎng)目標、“新”的素質結構及“新”培養(yǎng)方式[6]，更好培養(yǎng)專業(yè)技術能力強、實踐能力強、創(chuàng)新能力強、人文素質高的復合型“新工科”人才[7]。因此在新工科背景下，針對“食品分析”課程建設要求，任課教師如何通過教學改革以達到人才培養(yǎng)目標顯得尤為迫切。

1 “食品分析”課程教學改革

1.1 知識體系重構，培養(yǎng)應用型專業(yè)人才

“食品分析”涉及的知識體系十分龐大，以分析化學為基礎，與食品化學、生物化學、食品微生物等課程相交叉，只有構建自身完善的知識結構，學生才能真正做到學以致用[8]。基于院校人才培養(yǎng)定位，以學生的學習成果為導向，畢業(yè)要求為主線，打破傳統教學中的問題，重構食品分析課程理論知識體系，如表1和表2所示。以丁曉雯主編的《食品分析》教材為例，將課程內容分為5個模塊：課程內容簡要介紹、樣品采樣及預處理技術應用、感官檢測方法和物理檢驗方法及應用、化學分析方法及應用、儀器分析方法及應用。

表1 “食品分析”課程目標與畢業(yè)要求的對應關系

表2 “食品分析”課程理論知識體系重構

1.2 教學手段豐富，提升團隊協作能力

教學手段結合案例式、互動式、研討式，替代落后的滿堂灌教學形式，大幅提升學生的團隊合作能力[9]。如在講述碳水化合物測定時，引入“奶茶血”這一社會熱點話題，要求學生分組討論奶茶帶給消費者的利弊。4～5名學生1組，各組確定小組組長，有明確的職責分工，包括資料的搜集、內容的整理及PPT制作，并通過翻轉課堂形式進行小組匯報。教師進行正確引導，讓學生發(fā)揮主導作用，“秋天的第一杯奶茶”作為流量密碼，雖然給消費者帶來心理滿足，但如果由于糖類物質大量攝入，會給消費者的身體健康帶來危害。通過多樣的教學手段激發(fā)學生對碳水化合物測定相關理論知識的學習興趣，同時訓練他們看待問題的思辨能力，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維[10]。

1.3 考核方式改革，強化過程性評價

考核是學習的“指揮棒”，考核怎么組織，學生就會怎么學習。以往“食品分析”考核方式為平時成績占比30%、期末考試成績占比70%。期末考核占比過高，無法調動學生平時學習積極性，也不能準確判斷學生是否對知識和技能完全掌握，因此要豐富考核內容和形式，加強過程性考核，考核方式調整后構成如表3。過程性考核采用多元化方式，包括課程作業(yè)、小論文、匯報研討和出勤4種形式，針對學生在課程學習過程中的“德、能、勤、績”等多方面表現進行考核；小論文要求學生查閱國內外文獻，擴展課堂內容，分析食品檢測技術發(fā)展現狀及能夠解決的實際問題；匯報研討分小組進行，以資料信息收集、PPT制作和翻轉課堂等形式完成，課堂上能有效進行交流與討論，提高學生溝通協作能力。期末考試試題中增加理論聯系實際等案例分析試題和主觀發(fā)揮題的比例，提高學生的代入感和社會責任感。著重考核學生在掌握專業(yè)知識的同時，圍繞學生“創(chuàng)新思維、價值取向、團隊協作”等評價指標進行綜合評價[11]。

表3 “食品分析”課程考核方法和成績構成

2 PBL教學方法的應用

2.1 教學方法

PBL（problem-based learning）是以問題為基礎的教學方法，于1969年在加拿大提出[12]。把問題作為學習的起點，重視學生的主動學習。“食品分析”內容多、范圍廣、應用性極強，采用以問題為基礎、學生為主體，教師為導向的啟發(fā)式教育，學生在解決問題的過程中，通過“做中學”獲取知識、培養(yǎng)能力。與傳統教學方法相比，基于問題的學習方法能夠充分滿足提高學生的自主學習、批判思維、自我管理、團隊合作和創(chuàng)新實踐的能力的需求[13]。

2.2 問題的設計

問題設計是PBL教學方法成功的關鍵。設計問題時不僅要考慮問題是否涵蓋課程的教學內容和教學要求，還要考慮問題是否具有開放性、現實性，以及一定的復雜性與挑戰(zhàn)性[13]。

因此，教師提前準備問題是教師備課的核心，根據授課內容查閱相關教材、文獻資料等，編寫出實際案例，結合食品營養(yǎng)品質及食品化學安全相關案例提出問題。問題設計以教學大綱中重點和難點為基準，與學科發(fā)展相關的科學前沿問題為擴展，問題之間相互關聯、層層遞進、難易程度適中，保持學生學習積極性。以“食品中蛋白質的測定”為例，具體問題：（1）蛋白質在乳粉中存在形式有哪些？（2）怎么測定乳粉中蛋白質？（3）乳粉中為什么摻假？（4）怎么檢測乳粉中是否添加三聚氰胺？各小組圍繞問題，查閱相關國標和文獻資料，科學合理的設計出檢測乳粉中三聚氰胺的方法，進而解決實際問題，達到培養(yǎng)學生自主學習、綜合思辨、交流協作和創(chuàng)新創(chuàng)造能力的目的[13]。

2.3 教學模式實施

根據以學生學習為中心的指導思想，PBL教學模式實施流程見圖1。實施流程分為課前、課上和課后3個階段：課前，教師選取案例并提出問題，提前1～2周將問題發(fā)給每位學生，學生根據所提問題充分預習教材的相關內容、查找課外資料并進行分組討論，得出初步解決方案，各組自愿決定小組主講人、補充講解人員、答疑人員；課上，教師組織分組提出結論，講述相關知識點，并適當引導學生深入分析問題，鍛煉學生對知識的掌握與應用能力、協同合作能力和表達能力，最后由教師點評；課后，各組根據課堂上討論情況及教師點評情況再次對解決方案進行討論，對得出結論進行歸納驗證。教師根據各組學生整體表現進行綜合評價。教學實施中，教師作為學生學習的引導者和啟發(fā)者，充分體現教學的精髓，不以傳授專業(yè)知識和技能為主，積極引導學生自主學習，啟發(fā)學生運用科學的思維方式去發(fā)現、分析和解決問題，培養(yǎng)學生主動構建知識和能力體系的能力。

圖1 PBL教學模式的實施過程

PBL教學的成功開展，除了需要教師課前付出大量勞動準備案例外，更重要的是需要調動學生主動配合的積極性。在課程開始時，教師可采用多媒體教學手段講解檢測技術發(fā)展的最新研究成果、學科發(fā)展的動態(tài)、國內外食品安全熱點等，拓展學生知識范圍。這樣不但增加學生對知識點的認知程度，更激發(fā)學生的學習主動性和積極性，同時也提高教師教學的創(chuàng)造性。如醬油的評級問題，為什么有些醬油標注是特級可以賣高價，而有些醬油只能標注是三級醬油賣低價等。將枯燥的理論學習與實踐有機結合，提高學生獨立自主性[14]。

2.4 教學效果評價

采用PBL教學模式，對學生的自主學習能力、合作交流能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及全面考慮問題思維意識的養(yǎng)成是教學目的也是教學要求。在開展的關于PBL教學模式實施的意見與建議的問卷調查中顯示，所有學生均滿意PBL教學模式的使用，61.9%的學生認為可以學到較實用的知識，52.4%的學生認為可以拓展課程相關知識面，對學生的學習態(tài)度起到積極作用，學生的知識面和知識綜合運用能力得到提升；而對文獻信息檢索、歸納總結和表達交流能力的提高有超過50%的學生認為一般，因此在相關環(huán)節(jié)的措施上加強和完善是今后的重點研究方向，如教師要具有良好的組織協調能力和課堂掌控能力，積極引導學生積極參與課堂討論，充分體現出教師主導、學生主體的教學模式[15]。

3 “食品分析”課程思政的設計及實踐

在新時代，專業(yè)課教師要轉變教育觀念，高站位認識“課程思政”的時代價值。2020年教育部發(fā)布的《高等學校課程思政建設指導綱要》明確指出，培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人是教育的根本問題[16]。圍繞問題的展開，專業(yè)課教師需明確基本職責和使命擔當，對專業(yè)課程教學目標進行深入思考，確保課程思政建設落地落實，見功見效。

3.1 課程思政元素挖掘

“民以食為天，食以安為先”，培養(yǎng)學生熱愛專業(yè)、具備良好職業(yè)道德，強烈的法律意識、社會責任感是教師“傳道”的主要內容。從課前、課上、課后，都適時結合社會熱點和專業(yè)知識對學生進行思想品德教育，以“潤物細無聲”的方式傳遞給學生，尤其讓學生意識到國家對于食品安全事件的重視和解決的態(tài)度，激發(fā)學生的愛國熱情和培養(yǎng)學生的道德情操[17]。如在凱氏定氮法測定食品中蛋白質含量教學中，將2008年失信食品安全的奶粉添加三聚氰胺事件作為思政素材融入，以三聚氰胺與凱氏定氮法的關聯為問題導向，引導學生在內心形成對失信行為的根本否定和拒絕，指導學生自主探究凱氏定氮法的基本原理和測定；并拓展課外閱讀材料2009年《食品安全法》的發(fā)布、施行及2015年《食品安全法》的修訂，增強學生愛國熱情和民族自信心[18]。

教研組結合“食品分析”課程內容，對課程中蘊含的思政元素深入挖掘和設計，總結歸納見表4。

表4 “食品分析”課程思政元素資源庫

3.2 課程思政教學實踐

在課程思政教學實施中，將課程思政元素融入教學資料、教學過程、課外閱讀全過程中。通過結合PBL教學方法，課程思政的實踐取得一定效果。對教學大綱重新修訂，對教學知識體系重構，采用有效且實用的教學評價手段，潛移默化地滲透思政教育。如在“食品中生物及毒素測定”教學中，展示“酸湯子”傳統食品制作工藝圖，通過小組討論、翻轉課堂的形式，拓展我國其他傳統食品，如泡菜、饅頭、過橋米線等生產工藝，能激發(fā)學生的學習熱情，同時感悟古人智慧，并期望傳承和發(fā)展中國的傳統文化，成為有擔當、有責任的食品專業(yè)人才。

4 結語

在新工科背景下，采用PBL教學模式，滲透成果導向教育（OBE）理念，不斷優(yōu)化課程目標、課程內容、課程實施，有效將課堂實施與課前問題、課后總結有機結合，培養(yǎng)學生工程實踐能力強的高層次復合型創(chuàng)新人才。食品行業(yè)關乎民生，不僅要求學生具有豐富的專業(yè)知識，還要有擔當、有社會責任感，教學中，潛移默化向學生滲透思政教育，培育“三觀”健康的專業(yè)人才。PBL教學模式在“食品分析”課程中應用還處于初期摸索階段，為使人才培養(yǎng)的產出實效得到更好提升，還需要對教學模式和課程改革進行深入探究。