基于“工科認證”背景下四維一體混合教學的探索與研究
——以“食品安全與衛生學”為例

魏海香，梁寶東

（濟寧學院生命科學與生命工程學院，山東 濟寧 273199）

教育部提出針對新工科建設的三部曲：復旦共識、天大行動和北京指南，為工程教育改革提出指導性意見，開拓了工程教育改革的新路徑[1]。傳統工科已朝著新型模式變革[2]，所謂“新型”內涵，即新興的學科、新型的模式和新生的融合[3]。在此浪潮下，各大高校吹響了工科認證的號角，大學生人才培養的研究得到了諸多學者的關注[4]。在新工科人才培養體系中，課程教學改革是人才培養的核心要素。食品專業是關系國計民生的復合應用型工科專業，迫切需要探索并構建面向新工科的食品專業人才培養模式改革[5]。作為地方應用型人才培養的本科高校，一直大力推動工科人才培養改革，建有國內一流的智慧教室和仿真實訓中心，適應和滿足培養應用型人才的需求。食品科學與工程專業作為山東省一流本科專業和“卓越工程師”培養試點專業，多年來積極推進和探索專業課程建設與改革?！笆称钒踩c衛生學”作為該專業的核心必修課程，是一門交叉學科，主要涉及食品生產、加工、運輸和銷售中存在的各種安全問題、食品質量安全標準化體系建設與法治管理等，旨在培養熟悉我國和國際食品標準與法規，兼備食品行業綜合素質和基本專業技能的高級工程技術人才[6]，所以如何讓學生學好食品安全與衛生學至關重要。尤其是食品安全一健康（One health） 概念[7]提出后，人們對食品安全與衛生教育更加重視，對其課程框架和授課模式進行不斷的探索和研究[9]。根據工科認證的標準，如何學好該課程，提高學生的學習興趣，是食品科學專業領域教師一直探討的問題。在新工科認證的背景下，結合學校該課程教學團隊多年的經驗，分析了傳統學習中存在的問題，進而探索研究“四維一體”的混合式教學，為食品專業其他課程改革提供參考。

1 “食品安全與衛生學”傳統學習問題分析

1.1 傳統教學內容現狀

傳統教學內容多從學科知識體系出發，設置并編寫食品安全與衛生學的相關教材，教學內容比較多（見圖1）。學校作為山東省應用型人才培養高校，是在原有師范學校的基礎上建設的綜合性地方高校，在設定的人才培養方案中，理論學時比較多，還要保證學科知識體系的完整性；同時，受傳統授課方式和教學方法的影響，滿足工程專業認證標準還有所欠缺。單調的傳統授課模式，不能滿足師生之間快速、充分的互動交流，學生容易出現跑神、懈怠、被動接受等學習興趣不高的狀態，學習主動性意識不強，導致課堂效率不高，影響學生學習方法和知識學習能力儲備。因此，亟待對教學方法進行合理、適度的調整與改革，持續改進課堂學習，達到工科認證的標準。

1.2 信息技術、實訓實踐與理論教育有機融合性不足

發達的網絡化技術，帶來了獲取知識渠道的多樣化和便利化。傳統的教學模式，未能將理論教學與實踐應用、信息技術深度融合，難以突出新型工科的特色與優勢。新工科需要產教融合，兼具經驗分享與實操實訓，以往課程教學設計中，側重理論課，在實踐實訓、市場調研等學生綜合能力培養環節欠缺，現代信息教學技術未能充分、有機整合融入教學過程中。知識學習與工業生產銜接有所不足，學生學習動力來源不足；加上實踐實訓教學環節未充分整合，理論與實踐之間難以建立起深度融合，影響對學生解決復雜實際問題能力的培養，導致知識學習的高階性不足，缺乏挑戰度。

1.3 思政元素未能充分融入教學過程

民以食為天，食以安為先。盤中餐，中國糧，食品安全與衛生是關系到國計民生的戰略問題，已成為橫跨學術界、政府機關及龐大消費者的世界性關注焦點。食品安全已涉及到每個人的生命安全與健康，健全的法律法規是重要的安全保障；食品專業的大學生，作為未來的食品從業人員，更需要具有良好的職業道德和素養，具有守衛全民飲食健康的使命感和責任感，才能為食品行業的可持續發展保駕護航，提高行業的國際競爭力。因此，在教學過程中應充分有機融入思政元素，轉變當前專業課程教學中偏重教學技能，德育教育不足的情況，打造有溫度、有深度的課堂，是食品專業課程改革的必然要求。

“食品安全與衛生學”課程框架圖見圖1。

2 以OBE 為理念打造“四維一體”的教學模式

學?！笆称钒踩c衛生學”課程組將工科教育認證標準中“體現以學生為中心，以產出為導向（Outcome based education，OBE），和持續改進的核心理念”[8]貫穿于每一個教學設計和環節，打造“兩性一度”（高階性，創新性，挑戰度） 的高效課堂，即為“一體”。課程改革從4 個維度進行，分別為Seminar 教學、互聯網+教學、案例教學+情節教學和仿真教學。在對課程的內涵、課程內容及特色準確把握的基礎上，系統地將課程內容與教學方法結合起來（見圖2），多元化深度協同培養應用型食品專業人才，構建適應新工科應用型人才培養的思維一體教學模式。

圖2 四維一體混合教學方法框架

2.1 Seminar 教學

四維一體混合教學方法框架見圖2。

對比圖1 中模塊1 的內容，在授課模式上，傳統教學多采用多媒體教學，教師在講臺唱獨角戲，學生被動接受，學生課堂參與度嚴重不足，不能充分調動學習的能動性和驅動力，影響學生創造性能力的提高。其實，從課程內容來看，這些學習內容與人們的健康密切相關，是人們日常關注度比較高的問題，理應引起學生極大的關注度和興趣點，具有學生廣泛參與的基礎。此外，授課的對象為該專業大學四年級的學生，已具備一定的專業基礎知識貯備和分析、解決問題的能力，為Seminar 教學的順利開展打下了一定的基礎。

Seminar 意思是“研討班”，核心理念是將教與學的統一[9]。在Seminar 授課過程中，可有效結合辯論法、翻轉課堂等組織教學。例如，教師提出“食品添加劑中防腐劑是否安全”“土坑老酸菜是否安全與衛生”等議題，以4～5 人為一組，每組分別扮演不同的角色，如表1 的設計思路進行。圍繞其中的議題，每個小組分別利用課下1 周左右的時間，廣泛收集議題相關的新聞、科技報道、文獻等，進行分析和總結，做好議題PPT。課堂上每組派代表用PPT展示處于某中角色的主要觀點、理由和依據等。接著學生充分討論15 min 左右，進一步分析議題改進其PPT，圍繞宣講內容進行深入討論、思考，提出不同的見解，最后每個小組形成總結報告。

表1 討論方案示范

討論方案示范見表1。

2.2 互聯網+教學

傳統的多媒體教學法，多為標準化授課，即教師從傳統的學科知識體系出發，用既定的教學思路和教案，通過課堂詳細講授所要掌握的知識點，從而保證學生能充分、完整掌握重點和難點。在課程中，食品安全相當一部分內容需要學習，既需要有食品專業知識，又需要具有“微生物學”“免疫學”“毒理學”等生物學基礎，具有很強的綜合性，如圖1 中模塊2 食品毒理學評價部分。食品專業學生在學習和處理類似復雜問題的思路和能力不足，對于學生來講，這部分內容是全新的，食品安全評價標準和具體方法需要重點講解。為了讓學生更加直觀的掌握知識，培養學生的創新性和對知識的綜合運用及處理復雜問題等能力，采用互聯網+的教學模式。這種教學模式是標準化授課在互聯網時代教育理念的提升，也是對學生學習方法和學習能力的一種改進和變革，為“食品安全與衛生學”課堂教學注入新的生命力，插上了充滿新能源的翅膀。在教學中，充分運用互聯網+技術，教師可以通過對網上新聞、資料、慕課等開放性教育資源進行提煉和濃縮，依據課程大綱優化和提升授課方案。在教師的引導下，學生不但可以通過互聯網+的教學模式增大其信息量，而且可以利用快手、抖音等網絡平臺錄制與食品安全相關的短視頻，把食品安全專業知識科普到校園以外廣大人民群眾中去，真正做到知識共享型，既可增強學生的職業責任感，又可使學生具有很大的獲得感，學習的積極性和參與度大大得到提升，是僅靠標準化教學很難達到的效果。

互聯網+教學設計方案見圖3。

圖3 互聯網+教學設計方案

2.3 案例教學+情景模擬提升知識的高階性和問題的挑戰性

將情景模擬教學法融于案例教學法中，使案例教學效果得到進一步升華。研究表明，實施案例教學法與情景模擬法相結合的教學方法有助于提高學生評判性思維能力和課堂溫度。目前，案例教學結合情景模擬教學在食品類課程中應用很少。該方法適合以解決實際問題為目的的教學內容及專業實踐案例教學，對此進行了有效探索。例如，食品安全風險分析與控制（模塊3），其中風險分析是很抽象的概念，如果單純講解其概念和具體實施過程，會讓學生感到枯燥無味和晦澀難懂。如何讓學生更好地理解和掌握食品風險分析依據、思路、方法和過程，高效地組織和實施教學，值得深思。采用案例教學結合情景模擬法，選定幾個案例，創設相應的情景，讓學生綜合運用食品專業、生物學、免疫學、毒理學等知識對具體事件或問題進行分析，得出結果。對于風險評估的內容，采用實例教學，如被新冠病毒污染的冷凍食品的風險分析與評估，結合被污染食品所處的不同的加工或食用場景，分別進行危害識別、暴露評估、風險管理等環節風險分析和評估模擬。充分提升學生具體場景的參與度和面對復雜問題的挑戰性，進而促進學生更好地掌握食品風險分析的實質內涵，培養學生的專業實踐能力和邏輯思維能力，更好地做到活學活用，提高學生的綜合素質。在此過程中，將實事求是、敬業友善、身心健康、團結友愛等有機元素融入，增強學生的社會主義價值觀和維護人民群眾飲食健康等責任與使命擔當。

2.4 虛擬仿真模擬食品檢測過程提升實操能力

食品安全監測是食品專業學生必備能力之一，依據國家食品質量安全標準，嚴格檢測規范和步驟、熟練使用相關檢測儀器、科學化處理數據和總結檢測報告是最基本的要求。食品安全檢測（模塊4） 作為“食品安全與衛生學”中重要的組成部分，內容涉及食品中有毒有害物質和各種添加劑的定性、定量檢測和先進大型分析儀器及精準的科學分析方法等。學校專業課程大綱中沒有實驗操作部分和使用大型分析儀器的基礎，如果僅靠傳統課堂講解，猶如蜻蜓點水難以深入學習，知行合一更無從談起，難以接受。學校建有的虛擬仿真實驗中心平臺，通過將場景、實驗規范操作和大型分析儀器有機整合，有效解決這個難題。在虛擬實驗實中，學生借助計算機網絡參與到實驗中來，在計算機上模擬出各種大型分析儀器的內部構造、實驗環境、操作步驟及測定某種樣品的具體方法。例如，采用紫外可見分光度計檢測食品中的某種物質，可以利用仿真軟件，按照操作步驟一步一步進行測定樣品的吸光度值，從而讓學生掌握使用紫外分光光度計的使用技能和常規操作方法。

3 實施方法

學校食品安全與衛生課程團隊革新教學理念、合理利用智慧教室、仿真實驗室和雨課堂改進教學方法，充分利用互聯網+技術最新的功能；利用網絡直播、互聯網、自媒體傳播和短視頻等解決教學方法中的具體問題；與時俱進優化教學設計、內容和過程，使教學更加立體化、精準化。

具體實施硬件設備和方法見圖4。

圖4 具體實施硬件設備和方法

4 多樣化的四維一體課程考核方式

在探索四維一體混合式教學在食品安全與衛生學中應用的過程中，課程組設置了科學多樣化的課程評價考核方式。學生經過各個教學方法學習課程后，教師根據教學設計模式，進行課程學習效果評價，與傳統教學方法的評價方法比較，考核方式具有更全面、更科學的特點?？己朔秶鷱睦碚撝R擴大到實際操作及對課程知識的高階性和解決問題的挑戰度等，體現出一種對學生知識、能力、素質、職業素養等考察和評價。

四維一體混合式教學課后考核評價設計方案見表2，傳統教學方法考核評價方法見表3。

表2 四維一體混合式教學課后考核評價設計方案

表3 傳統教學方法考核評價方法

5 四維一體的教學目標達成度的評價

5.1 調查問卷統計分析

學?！笆称钒踩c衛生學”課程組采用對2017、2018，2019 級食品科學與工程專業共60 名學生進行了調查，采用Seminar 教學、互聯網+教學、案例教學和仿真教學的滿意度均高于80%。

調查統計分析見圖5。

圖5 調查統計分析

5.2 閉卷考試卷面成績分析

課程組分別對2016 級、2017 級和2018 的閉卷考試成績進行對照分析，分數按及格（60～70 分）、中等（70～80 分）、良好（80～90 分）、優秀（90 分以上） 4 個檔次進行比較分析。

閉卷成績分析見圖6。

圖6 閉卷成績分析

由圖6 可知，2018 級和2017 級、2016 級考試成績相比及格率相差不大，中等比例稍微下降，但良好和優秀提高了?？梢?，四維一體的教學模式使原來成績平平的學生得到了調動，一定程度上提高了學習熱情，使學生掌握知識和技能的程度加深了，所以學生的學習成績顯著提高了。

2016 級，2017 級和2018 級是指的3 個年級的學生分別在大四第一學期完成的食品安全與衛生學考試成績，試題難易系數相當。2016 級和2017 級的學生當時的授課方式是按照傳統教學方法進行，2018 級學生按照四維一體的教學模式進行。

6 教學反思

“食品安全與衛生學”課程經過2 年的不斷嘗試和改革，從中有深刻的體會：①傳統教材相對也比較陳舊，特別需要有適應新工科要求的教材相配套。②對教師的要求有較大提高，特別是利用Seminar 教學和互聯網+教學時，教師雖然不起主導作用，但是要做到整體的把控和設計，如果對討論的議題、氣氛、每個環節駕馭不好，就達不到想要的課堂效果。③對畢業生的跟蹤調查難度較大，僅憑授課教師很難完成。

7 結語

在工科認證背景下，以OBE 理念為中心，根據“食品安全與衛生學”課程內容設定不同的教學方法，應用到不同的模塊中，使學生能更加全面和扎實的掌握課程的基礎知識，也鍛煉了學生的其他能力，主要表現為：①掌握知識的能力增強，并具備自主學習、分析、批判性剖析、解決問題的能力（如文獻檢索、查閱資料，綜合理解的能力和邏輯推理）。②注重增強團隊間的交流協作能力和口頭表達的能力。③提升學生進入工作崗位后的職業道德，有助于形成正確的價值觀和社會責任感。同時，四維一體的授課方法對授課教師也是一種挑戰和授課能力的提升，教師需在傳統教學的基礎上，通過對在校生的考核和畢業生跟蹤調查等評價方法，結合授課的經驗，緊跟時代的步伐，不斷發現問題和矛盾來改進教案和授課方法，以形成多樣化，具有一定特色的適合培養工科大學生的優質課程。