工程教育認證背景下“食品工程原理”課程授課內容分層次教學模式探索和實踐

丁春明，陶 芬，楊曉清

（1.內蒙古農業大學食品科學與工程學院，內蒙古 呼和浩特 010018；2.呼和浩特職業學院，內蒙古 呼和浩特 010051）

為了使我國高等教育更好地適應國家及經濟社會發展需要，迎接新工業革命的挑戰，許多高等學校以工程認證為契機，在工程認證理念的指引下，積極對各自的工科專業教學模式進行探索實踐。我國工程教育專業認證主要倡導3 個基本理念[1]：①Students-Centered 學生中心（SC） 理念：強調以學生為中心，突出學生在教學過程中的“中心位置”，以能力達成為導向，重視學習效果，圍繞培養目標和全體學生畢業要求的達成進行資源配置和教學安排，并將學生和用人單位滿意度作為專業評價的重要參考依據。（把全體學生學習效果作為關注的焦點。） ②Outcome-Based Education 產出導向（OBE）理念：強調專業教學設計和教學實施以學生接受教育后所取得的學習成果為導向，即教學的出發點不是教師想教什么，而是要達成最終結果需要什么，并對照畢業生核心能力和要求，評價專業教育的有效性。（教學設計和實施目標是保證學生取得特定學習成果，學生成果驅動整個教育環節的運行。）③Continuous Quality Improvement 持續改進（CQI）理念：強調專業必須建立有效的質量監控和持續改進機制，能持續跟蹤改進效果并用于推動專業人才培養質量不斷提升。通過發現人才培養過程中存在的需要改進和完善的質量問題，形成監控、反饋、改進的閉環管理，提高人才培養質量。（建立“評價- 反饋- 改進”閉環，形成持續改進機制）。

“食品工程原理”課程是各高校食品科學及相關專業的核心課程或限制選修課程，具有基本理論內容多、邏輯性強、教學過程難度大等特點。該課程以“高等數學”“物理”“化學”和“機械制圖”等多門課程為基礎課程，在培養食品科學與工程人才的培養過程中起到了重要的橋梁作用。國內許多高校各專業學生入學時錄取招收分數不同，招生層次也存在本科第一批錄取、第二批錄取等區別，這些客觀情況導致在進行該課程的實際教學過程中，學生存在儲備基礎知識及各自理解能力存在差異等問題，可能導致教師授課效果不佳。按照工程教育專業認證第一條基本理念“以學生為中心（SC）”，教師在課堂教學過程中，如何能做到以學生為主體，保證大多數學生能高效利用課堂時間理解并掌握授課內容，需要進行切實的研究與實踐。

在往常的教育教學模式下，“食品工程原理”課程的講授是按照各高校食品科學與工程學院下設各專業教學計劃中規定的學時、教學模式和教學方法進行，雖然教學大綱、教材選擇、參考書目都十分詳盡，但因各班級學生知識基礎、理解能力等不同導致教學效果不太理想。因為同樣教學時間內，按照相同教學大綱、統一教學要求，對不同基礎的學生進行課程講授，最后要求學生獲得同樣的教學成果存在明細困難，尤其是在大班上課，學生基礎差距大的情況下。這一現象也表現為該模式下有時會出現教師傳授知識效率低，學生接收課堂知識效果差。

近年來，一些學者對“食品工程原理”課程進行了改革研究。于慧春等人[2]以“食品工程原理”課程教學改革為研究內容，從教學內容的安排、教學方法及手段的改進、實踐環節的加強、對學生的關愛等方面進行調整，試圖通過以上方面的改進，增強學生的學習興趣，提高了教學質量。張艷杰等人[3]針對“食品工程原理”課程教學中出現的學生的主動性較差、與實踐結合程度不高及教學方法單一等問題，提出了從善用多媒體、理論與實踐相結合、多樣化教學手段等方面進行課程改革的措施，以提高教學質量。劉靜等人[4]以應用型本科院?！笆称饭こ淘怼闭n程教學改革為研究內容，從理論教學和實踐教學方入手，改進教學手段，激發學生學習興趣，提高教學質量。孫雪等人[5]針對“食品工程原理”內容枯燥、課時縮減等問題和現狀，研究從課前、課上和課后3 個方面，利用現代技術加強對學生積極主動思考的引導，增加線下課堂教與學的互動，改變作業考核形式，以達到提高教學效率、培養學生主動學習、分析和解決問題能力等綜合能力的目的。丁軻等人[6]針對農業院?！笆称饭こ淘怼闭n程目前存在的主要問題，分別從課程教學、課程實驗和課程設置，以及課程改革與卓越工程師培養計劃的結合等四個方面有針對性地提出改革措施等。以工程理念為導向，依據應用型人才培養模式，對“食品工程原理”理論教學和實踐教學模式進行改革探索研究，以期調動學生的學習積極性，提高教學質量，達到培養高素質應用型人才的目的。上述研究重點在于從教學手段和形式以及激發學生興趣等幾方面著力，部分研究涉及對教學內容的調增，但沒有針對不同基礎學生在相同設定學時內講授不同教學內容進行改革做出研究。

研究目的在于使教師能夠在課堂教學中對不同知識基礎學生進行分層次課程內容教學，使學生按照自身知識基礎進行相應難度課程內容學習，從而能有效利用規定教學學時，確保同一班級大多數學生在學習過程中能夠滿足“食品工程原理”課程自有的前后知識銜接性強，前續章節的知識的掌握是后續章節學習順利進行的要求。最終學生可以在“食品工程原理”這門課程的課堂學習中能及時達到理解、吸收、掌握授課內容這一教學目的。

1 教改措施

按照工程認證理念，教學的出發點不是教師想教什么，而是學生學到了什么。教師在“食品工程原理”課程實際教學過程中，需要盡快了解學生的基礎知識儲備及掌握知識能力情況，并以此選擇適合的教學內容講授。從而可以保證課堂講授過程中選擇教授的教學內容飽滿，既能保證大多數學生理解，又不會出現教學內容設置太過簡單，課堂教授拖沓，浪費教學時間。為達到上述目標，特擬定如下措施。

“食品工程原理”課程授課內容分層次教學措施見圖1。

圖1 “食品工程原理”課程授課內容分層次教學措施

1.1 整合分班，同步學習

根據各高等院校的招考學生入學后存在一定的基礎知識差距這一現狀，以內蒙古農業大學食品科學與工程學院為例，進行以下教學安排，來體現工程認證以學生為主體這一理念，同時期望達到較好教學效果。內蒙古農業大學食品科學與工程學院下設4 個本科專業，分別為“食品科學與工程”“食品質量與安全”“包裝工程”“乳品工程”；錄取招生層次包含有本科第一批錄取及本科第二批次錄取。上述各類因素導致學生在學習食品工程原理這一課程中存在儲備基礎知識和理解能力的差異。學校在進行教學編班安排時，將學習能力相近的學生納入一個教學班進行管理。在此基礎上，食品科學與工程學院圍繞國家卓越農林人才教育培養目標，結合每年招生工作實際，從報考并錄取到食品科學與工程專業的所有學生中，根據高考總成績、英語和數學單科成績，綜合確定30 名學生進行試點培養，編成食品卓越班[7]?！笆称饭こ淘怼闭n程授課教師在教學過程中，應利用好現有條件，因材施教，爭取使已經安排的每一個教學班級都能在最適宜的教學進度學習。同時，也要根據不同專業的需求和學生的學習情況，對學生的教學內容進一步進行適度調整。張秀芳等人[8]在進行普通化學課程教學改革的過程中，也有相似的思路，根據內蒙古農業大學不同專業情況，制定出符合各專業需要的教學大綱，而不能統一模式，統一要求，從而束縛學生的發展。

1.2 因材施教，適度教學

該教學改革主要針對課程講授內容進行改革，對現有章節內容根據不同學生的基礎情況進行選擇性講解，所以需要依據課程知識點的重要性和難易情況將“食品工程原理”每章的內容分成不同層次。按照傳統教學大綱，教學大綱中規定要求理解的內容可根據學生情況分為不同難度講解，教學大綱中規定要求了解的內容可根據學生情況選擇不同程度略講。在授課過程早期，通過與學生以多種方式進行互動，了解學生實際知識基礎，然后根據學生的基礎，確定教學內容的講授。具體方法如下：

1.2.1 調查學情

通過分批組織食品科學與工程學院食品工程原理在學學生與授課教師的座談，以及采用對學生進行問卷調查的形式，分析不同知識基礎學生在學習現有食品工程原理過程中，對現有教學內容和教學效果理解和吸收掌握的情況。例如，通過初步與學生座談，部分學生反映在課程中第一章里伯努利方程式的學習過程中，課程中伯努利方程式的推導難以理解，因為該部分的講述需要應用高等數學微積分知識，而該部分學生數學基礎較差。了解這一情況，教師可以對該內容做出調整。

1.2.2 教師研討

組織“食品工程原理”授課教師討論，分析食品工程原理各章節的內容及難度，根據各自教學經驗及學生調研結果，研究教學內容適用學生對象，探討哪些知識可以分層次教學，將“食品工程原理”的授課內容中基本理論知識，包括流體流動、物料輸送、過濾、傳熱、制冷、蒸發、吸收、干燥等內容，根據難度都初步進行劃分。表1 列出了“食品工程原理”課程部分章節部分知識的重點和難點初步試劃分，重點及難點均以星號數目多少來代表程度。其中，重點劃分依據為該內容對食品科學與工程學院各專業后續課程的支撐程度及在實際生產生活中的應用情況；難度劃分依據該內容所涉及的邏輯基礎及認知難易程度。經過該表知識點劃分，在對學生教授時，可根據學生基礎知識情況，選擇性的教學。例如，上述內容中提到在第一章里伯努利方程式的學習過程中，根據學生情況的不同，教師可以對伯努利教學內容的講解做出兩種安排，一種安排為：針對學生基礎較好，理解能力較強的學生，教師將授課重點放到伯努利方程的推導上，而對伯努利方程的應用的講授則由教師引導，學生主動學習為主；另一種安排為：針對數學基礎不是太好的學生，教師將授課重點放到伯努利方程的應用上，對伯努利方程的推導的學習由教師安排學生課后深入學習。在講授干燥這一章時，傳統講授過程是通過對干燥定義的理解，重點講述干燥靜力學，進而講述干燥過程中傳熱和傳質的計算。但此章內容繁多、公式復雜繁瑣，按部就班，不考慮學生基礎的全部講授，很容易導致部分學生因沒能理解干燥靜力學而喪失學習傳熱和傳質的計算的興趣。所以在講述此章內容時，對于部分基礎知識薄弱的學生，干燥靜力學可略講，直接將講述重點放到水分蒸發量=原濕物料質量- 干燥產品量及原濕物料和干燥產品的含水量之間的計算上，通過具體的例題調動學生興趣，引導學生先掌握干燥知識的應用，使學生能對進出干燥器的水分做衡算。在此基礎上，布置課堂后或學期后作業及要求，引導學生主動自行對干燥的原理進行學習了解。通過上述安排，可以在規定教學學時內發揮教師講授課堂內容的最大效率，而不同基礎的學生亦能及時跟隨教師授課進度獲取最多知識。從而可以避免學生因高等數學知識儲備不足，隨之產生對該課程的畏難情緒，影響到整個學習過程。“食品工程原理”部分章節教學內容難度表見表1。

表1 “食品工程原理”部分章節教學內容難度表

1.2.3 針對教學

在完成上述對教學內容劃分的工作后，教師需選取適宜的教學內容對不同基礎的學生進行講授。在實際授課應用過程中，教師先利用2～3 周的授課時間，有意進行不同進度、不同深度的課程內容教授，隨后以隨堂提問，課間課后及時測試等方式，快速了解整個班級的學生知識基礎。確定教學班級學生平均學習水平之后，教師選取適當的授課內容進行整個學期的講授，且可在后續的講課過程中做出微調，使得絕大多數學生能夠跟得上教師的講課進度并隨堂消化吸收講課內容。

1.2.4 課后補充

經過課堂講述后，設法引導學生自學。因講述教學內容不同所帶來的差異需要通過合理安排學生平時課程學習及課程結束后的學習來消除。對部分未能詳細講授的課程內容，教師要設法引導學生自學。例如，前面提到在課程中第一章里伯努利方程式的學習過程，部分教學班級在課堂學生中沒有詳細學習伯努利方程的推導，教師需要在課程結束后帶領學生整理所有未詳細講解的內容，區分重點，同時，隨著整個學期的教學講述的完成，學生已經對各部分內容有一定程度的掌握，此時，幫助學生梳理這些內容所需的基礎知識，列出提綱，在對已完成的各章節知識有整體把握的基礎上進一步深入學習。韓宗元等人[9]在該課程教學過程中注意到課程中包含的較多復雜繁瑣的知識點往往不能貫穿融匯在學生的腦海里。因此，在已經完成各章教學的基礎上，選擇章節與章節之間的聯系作為出發點，讓學生對章節內容的聯系與歸納。學生在歸納總結過程中，探索章節與章節知識的結合。部分學生能在融會貫通的基礎上對課堂上未講授的較為復雜的知識點進行二次學習，直至完全掌握。

1.2.5 成果評價，反饋改進

按照工程教育認證標準，教師可以依據調查問卷結果、學生測試成績、課堂表現等形式，開展有針對性的課程改革，彌補學生薄弱環節，逐漸形成“評價- 改進- 再評價”機制，更高效、更有質量地完成下一階段的教學環節。在每一學期課程課堂教學結束后，教師要根據學生學習完成情況，采取以上3 種形式，對教學內容的教授安排持續進行改進，同時也要對學生學習能力與教學內容對應情況做出總結，經過一段時間的比對，確定其教學效果，從不斷反饋中建立最優教學模式。使得該模式下同一教學班級內學生能夠跟隨教師授課節奏，發揮課堂講授最大效率，確保大多數學生能跟隨教師講課進度，高效完成課堂學習。

2020 年開始至今，線上教學已經變得越來越普及。在該研究中，也應該探索通過線下和線上2 種授課形式，如何對教學內容相應做出不同的安排。在線下課堂教學中教師能與學生能及時互動，課堂講授內容都能夠得到學生的及時反饋，根據反饋內容，調整增減教學內容。線上學生互動效果略微差次，需要根據習題情況以后進行講解，對教學內容再做出相應調整。

經過實際教學實踐，在已經完成的2 個學期共4 個班的課程講授過程中，教師針對不同班級不同教學內容的教學實踐，已取得初步較好效果。隨著社會科學技術的進步，教師應當緊跟食品行業前沿，爭取做到授課內容與行業需求與時俱進、不脫節。

2 結語

依據內蒙古農業大學食品科學與工程學院具有不同知識基礎本科學生的客觀情況，在“食品工程原理”的授課過程中以學生存在基礎知識水平不同這一客觀現象為出發點，不追求在規定學時內完成相同授課內容，而是在相同授課學時內，設計不同層次，不同學習難度的教學內容，根據學生情況，發揮課堂教學最大效率，提出一種新的食品工程原理課程內容教學模式。

在“食品工程原理”課程新教學模式下，學生在課堂學習中，能在自己知識基礎上，緊跟教學進度，完成課程主要內容的學習，開拓學習視野，激發思維與創造力。該課程的改革思路對學院其他課程建設也有一定啟發作用。