食品機(jī)械與設(shè)備課程混合式教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施
——以超高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備為例

李 寧

安徽師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 安徽蕪湖 241000

1 概述

食品機(jī)械與設(shè)備是食品科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的核心課程,課程內(nèi)容涉及食品加工中的一些通用機(jī)械,包括輸送機(jī)械與設(shè)備、清洗機(jī)械與設(shè)備、干燥機(jī)械與設(shè)備、殺菌機(jī)械與設(shè)備、包裝機(jī)械與設(shè)備等[1]。學(xué)生通過(guò)掌握這些機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、性能參數(shù),熟悉加工設(shè)備并達(dá)到設(shè)備選型、性能改進(jìn)、生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的目的,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生在工程素質(zhì)方面的能力具有十分重要的作用,為其畢業(yè)走向工作崗位從事相關(guān)生產(chǎn)研究打下基礎(chǔ)。但是由于食品加工設(shè)備種類(lèi)繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工作原理抽象難懂,學(xué)生又很少有機(jī)會(huì)親臨生產(chǎn)線,接觸食品機(jī)械,因此對(duì)這些設(shè)備缺乏感性認(rèn)識(shí)[2]。而傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,教師只是灌輸性地通過(guò)語(yǔ)言或者圖片單薄地去傳授知識(shí),很難讓學(xué)生從抽象的設(shè)備結(jié)構(gòu)和枯燥的原理學(xué)習(xí)中產(chǎn)生對(duì)這門(mén)課程的興趣,不具活力。

隨著教育信息技術(shù)的飛速發(fā)展,線上線下混合式教學(xué)因其融合了在線教育和傳統(tǒng)課堂教學(xué)的雙重優(yōu)勢(shì)而得到廣泛應(yīng)用[3]。該教學(xué)模式通過(guò)線上線下教學(xué)的有效融合,構(gòu)建“隨時(shí)隨地可學(xué)”的自主學(xué)習(xí)場(chǎng)景,變革了傳統(tǒng)課堂中教師“一言堂”的教學(xué)方式,改變了學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)狀態(tài),營(yíng)造了輕松愉悅的學(xué)習(xí)氛圍。因此,將此教學(xué)模式應(yīng)用在食品機(jī)械與設(shè)備課程的教學(xué)中,以混合式教學(xué)平臺(tái)為抓手,分解課程任務(wù),化解課程重難點(diǎn),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力,最終實(shí)現(xiàn)提高課堂教學(xué)效率,達(dá)成人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

2 “食品機(jī)械與設(shè)備”混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 課前

教師根據(jù)教學(xué)大綱構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容,科學(xué)規(guī)劃教學(xué)目標(biāo),分析教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)、教學(xué)評(píng)價(jià)和教學(xué)反思等內(nèi)容,完成本次課混合式教學(xué)設(shè)計(jì),創(chuàng)設(shè)有效的教學(xué)程序[4]。

教師在學(xué)習(xí)通上傳課程資源,布置預(yù)習(xí)任務(wù),按照預(yù)習(xí)要求,學(xué)生查看課件、微視頻、圖片、文獻(xiàn)等教學(xué)資源,自主學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容后完成測(cè)試或討論,教師可根據(jù)平臺(tái)學(xué)生預(yù)習(xí)情況分析共性問(wèn)題,并重新調(diào)整課堂教學(xué)策略。

2.2 課中

課堂教學(xué)包括情境引入、概念解析、重難點(diǎn)講解、案例討論、歸納總結(jié)等教學(xué)環(huán)節(jié),由于本課程涉及很多晦澀難懂的機(jī)械設(shè)備構(gòu)造和原理,教師可靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法,同時(shí)輔助教學(xué)工具的交互作用等方式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

例如,教師可精心選擇或設(shè)計(jì)一段視頻、一個(gè)案例、一個(gè)事件、一個(gè)提問(wèn)、一個(gè)故事等吸引學(xué)生注意,在講解干燥設(shè)備時(shí),可以以紅棗干和奶粉生產(chǎn)工藝引入,探討兩種工藝的區(qū)別,引出熱風(fēng)干燥和噴霧干燥兩種不同的干燥方式以及干燥設(shè)備;在介紹包裝機(jī)械與設(shè)備時(shí),可以通過(guò)觀看可樂(lè)的歷史,了解可樂(lè)包裝瓶的發(fā)展過(guò)程,對(duì)教材中的包裝材料:玻璃瓶、金屬罐、塑料瓶有更直觀的認(rèn)識(shí);介紹濃縮設(shè)備時(shí),結(jié)合教師參與濃縮蘋(píng)果汁中試生產(chǎn)的經(jīng)歷,放映相關(guān)視頻圖片,增加學(xué)生對(duì)設(shè)備的感性認(rèn)識(shí),豐富學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

再是以活動(dòng)為載體,充分利用互動(dòng)來(lái)提高學(xué)生的積極性和參與度,教師可由學(xué)習(xí)通下發(fā)教學(xué)任務(wù),比如搶答、主題討論、投票、測(cè)驗(yàn)等活動(dòng),學(xué)生以小組或者個(gè)人為單位,實(shí)施任務(wù),并且通過(guò)手機(jī)及時(shí)反饋答案。通過(guò)學(xué)生任務(wù)的實(shí)施,教師檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果,了解學(xué)生學(xué)習(xí)行為再做重點(diǎn)指導(dǎo),確保學(xué)生的關(guān)注度和學(xué)習(xí)的有效性。

2.3 課后

教師整理課堂內(nèi)容,并根據(jù)課堂學(xué)習(xí)情況發(fā)布課后拓展作業(yè),學(xué)生在學(xué)習(xí)通里完成課后作業(yè)并梳理知識(shí)點(diǎn),可分享自己的觀點(diǎn)或提出疑問(wèn),和同學(xué)老師共同探索解惑。教師進(jìn)行教學(xué)反思,在后續(xù)教學(xué)中持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì),不斷提升教學(xué)效果。

3 混合式教學(xué)在“超高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備”中的實(shí)施

3.1 教學(xué)內(nèi)容分析

本課程選用的是普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材,《食品機(jī)械與設(shè)備》第二版,由科學(xué)出版社出版,主編是馬榮朝、楊曉清。本文以教材中第九章《食品殺菌設(shè)備》第三節(jié)《超高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備》為例。

為保障食品食用的安全,殺菌是食品加工中不可缺少的一個(gè)加工手段[5]。超高溫瞬時(shí)滅菌廣泛應(yīng)用于乳品、果汁等液體食品的殺菌中,相對(duì)于巴氏滅菌,產(chǎn)品無(wú)須冷藏,保質(zhì)期長(zhǎng),更能滿足消費(fèi)者對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)安全又方便的要求,而深受廣大消費(fèi)者認(rèn)可和喜愛(ài)[6]。

通過(guò)對(duì)前言和包裝食品的殺菌設(shè)備的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)基本了解殺菌的目的、殺菌方法、殺菌設(shè)備的分類(lèi)。在前面課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,以超市中常見(jiàn)到的巴殺奶和超高溫滅菌奶為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),完成從超高溫瞬時(shí)滅菌定義、設(shè)備分類(lèi)、裝置組成的完整教學(xué)過(guò)程。

3.2 教學(xué)方法

基于問(wèn)題教學(xué)法是以學(xué)生為中心,圍繞實(shí)際問(wèn)題創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的教育方法[7]。為吸引學(xué)生注意,教師可在課程中精心設(shè)計(jì)一些實(shí)例性、啟發(fā)性的問(wèn)題,將枯燥的學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)置成有梯度、有層次的問(wèn)題鏈[8],同時(shí)輔助提問(wèn)搶答討論投票等課堂互動(dòng)方式調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性,師生在高效的互動(dòng)中通過(guò)問(wèn)題的一一解決而推進(jìn)教學(xué)過(guò)程,最終促進(jìn)學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)和行為能力的雙重發(fā)展。

本次教學(xué)從產(chǎn)品出發(fā),到技術(shù)的學(xué)習(xí),再到設(shè)備的分解,通過(guò)問(wèn)題的推動(dòng)逐一攻克教學(xué)重難點(diǎn)。

3.3 教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)區(qū)分超高溫滅菌乳與巴氏殺菌乳的特性,探究不同的殺菌方式優(yōu)缺點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成全面思考問(wèn)題的能力;通過(guò)理解掌握超高溫瞬時(shí)滅菌的技術(shù),培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;通過(guò)遴選超高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備的類(lèi)型,掌握直接間接加熱式超高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備的組成和工藝加工流程,初步具備設(shè)備選型和生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的能力。

3.4 設(shè)計(jì)思路

以理論知識(shí)為出發(fā)點(diǎn),充分利用網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)和手機(jī)APP、設(shè)備相關(guān)圖片、微課視頻、動(dòng)畫(huà)、虛擬仿真等教學(xué)資源和信息化手段,使線上和線下進(jìn)行有效的結(jié)合,開(kāi)展“課前導(dǎo)預(yù)習(xí)、課上導(dǎo)學(xué)習(xí)、課后導(dǎo)拓展”的教學(xué)活動(dòng),如圖1所示。

圖1 “超高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備”混合式教學(xué)流程

3.5 教學(xué)過(guò)程

3.5.1 課前預(yù)習(xí)

(1)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中上傳預(yù)習(xí)資源(PPT、微視頻、動(dòng)畫(huà)、小測(cè)驗(yàn)),并發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù),去超市調(diào)查牛奶的種類(lèi)有哪些。

(2)學(xué)生查看預(yù)習(xí)任務(wù)、自主學(xué)習(xí),完成測(cè)驗(yàn)和超市調(diào)查,并在學(xué)習(xí)通上提交作業(yè)。

(3)教師通過(guò)平臺(tái)數(shù)據(jù)反饋,分析學(xué)生預(yù)習(xí)完成情況。

3.5.2 課中導(dǎo)學(xué)

3.5.2.1 預(yù)習(xí)反饋有目的

對(duì)預(yù)習(xí)測(cè)驗(yàn)情況進(jìn)行反饋,明確測(cè)驗(yàn)情況,更有目的地進(jìn)行本次學(xué)習(xí),加深學(xué)生對(duì)本次課的認(rèn)知。

3.5.2.2 情景導(dǎo)入引思考

根據(jù)學(xué)生超市的調(diào)查,討論牛奶的種類(lèi),以超市中常見(jiàn)到的巴氏殺菌奶和超高溫滅菌奶為例,提出殺菌方式的不同得到的牛奶的兩種類(lèi)型。教師提出問(wèn)題:兩種牛奶有何不同?并在學(xué)習(xí)通發(fā)布主題討論,探討兩種牛奶的區(qū)別,提出問(wèn)題一:超高溫瞬時(shí)滅菌和巴氏殺菌的區(qū)別是什么?通過(guò)學(xué)生回答引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注在儲(chǔ)存方式和保質(zhì)期占有優(yōu)勢(shì)的超高溫滅菌乳,最終引出本次課的學(xué)習(xí)內(nèi)容:超高溫瞬時(shí)滅菌。

設(shè)計(jì)意圖:聯(lián)系生活實(shí)際,激發(fā)學(xué)生熱烈討論,關(guān)注不同的殺菌方式,并引入“超高溫瞬時(shí)滅菌”概念。

3.5.2.3 概念解析知技術(shù)

教師展示PPT,超高溫瞬時(shí)滅菌概念:加熱溫度為135～145℃,加熱時(shí)間為2～8s,加熱后產(chǎn)品達(dá)到商業(yè)無(wú)菌要求的殺菌過(guò)程稱(chēng)為超高溫瞬時(shí)滅菌。由概念引出“溫度”“時(shí)間”兩個(gè)關(guān)鍵詞的討論。組織學(xué)生小組探討:問(wèn)題二:如何實(shí)現(xiàn)高的殺菌溫度和短的加熱時(shí)間?學(xué)生帶著問(wèn)題查閱課本資料,教師引導(dǎo)學(xué)生從加熱介質(zhì)和接觸面積角度分析,師生總結(jié)得出溫度足夠高的加熱介質(zhì)和充分的熱接觸面積可以實(shí)現(xiàn)高溫和短時(shí),以此從技術(shù)自然過(guò)渡到設(shè)備。

設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)關(guān)鍵詞的導(dǎo)入思索分析,加深對(duì)概念的理解。通過(guò)問(wèn)題的進(jìn)一步討論,為后續(xù)設(shè)備講解做鋪墊,培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)和分析問(wèn)題的能力。

3.5.2.4 任務(wù)分解懂設(shè)備

圍繞設(shè)備繼續(xù)拋出問(wèn)題,根據(jù)加熱介質(zhì)和物料是否直接接觸,將超高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備分為直接加熱式和間接加熱式。教師提出問(wèn)題三:什么是直接加熱式?什么是間接加熱式?學(xué)習(xí)通發(fā)布搶答,隨后展示直接間接加熱式超高溫滅菌設(shè)備圖片進(jìn)一步加深學(xué)生印象。

教師介紹直接加熱式超高溫滅菌設(shè)備,通過(guò)超高溫滅菌概念回顧,提出問(wèn)題四:直接加熱式滅菌裝置的關(guān)鍵設(shè)備是什么?引導(dǎo)學(xué)生思考加熱介質(zhì)(熱蒸汽)和物料接觸實(shí)現(xiàn)熱交換的場(chǎng)所,得出關(guān)鍵設(shè)備1:蒸汽加熱器,在直接熱接觸的過(guò)程中學(xué)生自然產(chǎn)生“蒸汽進(jìn)入牛奶中變成冷凝水使牛奶變稀”的疑惑,教師趁機(jī)提出問(wèn)題五:如何去除蒸汽冷凝得到的冷凝水,引導(dǎo)學(xué)生探索關(guān)鍵設(shè)備2:閃蒸罐,閃蒸罐的作用是什么?通過(guò)學(xué)習(xí)通發(fā)布問(wèn)題六,學(xué)生不難得出“去除冷凝水和降溫”的答案。隨后學(xué)生思維發(fā)散,再思考閃蒸的其他應(yīng)用,作為課后的拓展學(xué)習(xí)。將設(shè)備回歸到殺菌裝置中,教師展示殺菌設(shè)備工藝流程圖,通過(guò)殺菌流程進(jìn)一步熟悉殺菌設(shè)備的原理和功能。

設(shè)計(jì)意圖:設(shè)備的學(xué)習(xí)是重點(diǎn)難點(diǎn),需要學(xué)生高度關(guān)注。以邏輯清晰、相互鋪墊的問(wèn)題鏈搭建知識(shí)框架,深入思考超高溫瞬時(shí)滅菌的設(shè)備組成和工作過(guò)程。師生共同參與,相互探討,培養(yǎng)合作探索的團(tuán)隊(duì)精神。教師可將重點(diǎn)知識(shí)通過(guò)板書(shū)設(shè)計(jì)幫助學(xué)生建立思維聯(lián)系,如圖2所示。

圖2 “超高溫瞬時(shí)滅菌設(shè)備”板書(shū)設(shè)計(jì)

3.5.2.5 知識(shí)梳理做小結(jié)

總結(jié)知識(shí)要點(diǎn),歸納梳理,培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的能力。最后教師編寫(xiě)順口溜帶領(lǐng)學(xué)生一起回顧課堂知識(shí):超高溫滅菌難不難,溫度時(shí)間是關(guān)鍵。高溫蒸汽把菌殺,為保品質(zhì)時(shí)間短。牛奶蒸汽一接觸,直接間接很明顯。蒸汽牛奶熱交換,殺菌效果看得見(jiàn),蒸汽冷凝變成水,還得需要閃蒸罐。超高溫滅菌難不難,仔細(xì)學(xué)來(lái)才知不簡(jiǎn)單。

3.5.3 課后拓展

由學(xué)習(xí)通發(fā)布課后作業(yè):介紹直接加熱式超高溫瞬時(shí)滅菌的工藝流程,檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的掌握情況;同時(shí)教師發(fā)布文獻(xiàn)閱讀任務(wù)“山羊奶中使用閃蒸殺菌的工藝控制”,討論閃蒸的其他作用;搜索超高溫滅菌在其他食品中的應(yīng)用,拓展學(xué)生思維,學(xué)生利用學(xué)習(xí)通完成課后作業(yè)并上傳。

3.6 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

注重過(guò)程性評(píng)價(jià),提高過(guò)程性評(píng)價(jià)在最終成績(jī)中的所占比例,以學(xué)生的預(yù)習(xí)完成情況、學(xué)生與教師的互動(dòng)情況、平時(shí)課程小測(cè)的成績(jī)、課后作業(yè)的完成質(zhì)量、訪問(wèn)次數(shù)等內(nèi)容作為過(guò)程性評(píng)價(jià)的指標(biāo)。課前預(yù)習(xí)完成度,測(cè)試分?jǐn)?shù)以學(xué)習(xí)通系統(tǒng)計(jì)分,課上教師點(diǎn)評(píng)超市調(diào)查結(jié)果并根據(jù)牛奶種類(lèi)調(diào)查全面給予不同加分。課堂中設(shè)置的問(wèn)題由教師以難易程度通過(guò)不同的形式(搶答、投票、測(cè)試、主題討論)發(fā)放給學(xué)生,搶答根據(jù)回答的準(zhǔn)確度由教師給分,投票測(cè)試直接由學(xué)習(xí)通統(tǒng)計(jì)計(jì)分,教師點(diǎn)評(píng)課堂討論并給每小組打分。課后作業(yè)由教師點(diǎn)評(píng)答疑并給分。同時(shí)強(qiáng)化正向引導(dǎo),教師及時(shí)反饋獎(jiǎng)勵(lì)得分以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,公開(kāi)設(shè)置評(píng)價(jià)項(xiàng)目以及各項(xiàng)權(quán)重體現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果的公平性。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),將混合式教學(xué)模式應(yīng)用在枯燥的工科課程的課堂中,學(xué)生學(xué)習(xí)更加主動(dòng)積極,教學(xué)過(guò)程更加輕松愉悅,教學(xué)效果更加有效突出。混合式教學(xué)模式變革了傳統(tǒng)的教學(xué)觀念、教學(xué)方法和教學(xué)結(jié)構(gòu),同時(shí)也對(duì)教師和學(xué)生提出了更高的要求,在隨后的教學(xué)改革研究中,教師仍要持續(xù)探索線上線下混合教學(xué)的最佳方式,適時(shí)合理地使用信息技術(shù)手段,不斷提高自身信息技術(shù)素養(yǎng),跟進(jìn)完善混合式教學(xué)設(shè)計(jì)方案,以學(xué)生為中心,最終實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生綜合素養(yǎng),促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的育人目標(biāo)。