基于OBE 理念的應用型本科院校食品工程生產實踐案例教學體系構建

黃業傳，簡清梅，張喜才，朱德艷，陳清嬋，易慶平

（荊楚理工學院 生物工程學院，湖北荊門 448000）

OBE（Outcome Based Education，OBE）教育理念，又稱成果導向教育、目標導向教育或需求導向教育，20 世紀80 年代由美國學者Spady 首次提出，是一種以成果為目標導向，以學生為本，采用逆向思維方式進行課程體系建設的理念，該理念也是工程教育認證三大理念之首[1-3]。第四次工業革命背景下，我國全力推進“新工科”建設，旨在培養工科學生解決復雜工程問題的能力[4]。2019 年，教育部“六卓越一拔尖”計劃2.0 啟動，提出了卓越工程師培養2.0 計劃，這就需要對傳統工程教育進行改革，改變單一形式的教師教、學生學的教學模式，讓高等教育回歸常識、回歸本分、回歸初心、回歸夢想[5]。2015 年，教育部聯合國家發展改革委和財政部出臺了《引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見》，明確指出地方院校應服務地方產業，為當地產業培養急需的應用型人才。面對全面推進鄉村振興與食品工業產業轉型升級對人才培養的新需求和新挑戰，高校食品科學與工程學科迫切需要以新工科與工程認證標準為導向，加速人才培養改革[6]。

案例教學是一種基于實踐經驗的探索性教學模式，改變了傳統以書本為中心、從概念到概念的做法，使學生真正成為教學活動的主體，促進學生開展自主性、合作性、研究性及探索性學習，已成為培養高層次應用型人才的重要方式之一[7]。作者曾在食品專業本科課堂進行案例教學試點，教學效果確實勝過傳統教學模式。但是，目前食品專業相關案例主要集中在食品安全領域，而與實際生產相關的案例教學資源資料不足。因此，本教學團隊基于OBE 理念，以食品工藝相關課程為基礎，開發了10 個生產實踐類案例，并以案例教學為中心，構建“基礎知識—案例教學—綜合實驗—生產實習—畢業論文”一體化特色培養體系，以提高學生解決生產實踐問題和復雜工程問題的能力，培養高水平應用型人才。

1 我校高水平應用型人才培養途徑

作為一所地方本科院校，荊楚理工學院定位為“高水平有特色的應用型大學”，學校十分重視學生實踐能力的培養。為響應鄉村振興和區域戰略需求，全面落實立德樹人根本任務，學校進行了“三引領、三結合、三提升”的應用型人才培養模式探索。食品科學與工程專業緊密對接湖北省5 個萬億級支柱產業之一——現代農產品加工，圍繞荊門市“4211”現代產業發展格局，聚焦農產品精深加工這一主導產業。目前食品加工行業急需能解決生產實際問題的工程人才[8-9]，在學校應用型人才培養模式的基礎上，食品科學與工程考研室制定了本專業高水平應用型人才培養途徑，組建“金龍泉”班、“正大”班等特色班，與企業進行協同育人，構建四層次五模塊實踐教學體系，實行雙導師培養制，全面提升學生實踐能力水平，旨在培養高水平應用型專門人才，具體人才培養途徑如圖1 所示。

圖1 食品科學與工程專業高水平應用型人才培養途徑Fig.1 Approaches to cultivating high level applied talents in food science and engineering

應用型人才最大的特點是具有解決實際問題的能力，案例教學法已經在國內外被證明是提高學生應用能力的有效教學方法[10]。在“三引領、三結合、三提升”人才培養途徑的基礎上，食品科學與工程教學團隊嘗試將案例教學法引入到課堂改革中，特別是通過生產實踐類案例教學培養學生發現問題、解決問題及決策管理的能力，努力打造以案例教學為基礎的“厚基礎—寬口徑—求創新—重實踐—強能力”特色培養途徑。

2 案例教學在工科人才培養中的作用及食品相關專業的應用現狀

案例教學是一種通過模擬或重現現實生活與生產中的一些場景，讓學生把自己納入案例場景，通過討論或研討進行學習的一種教學方法[11-12]；是傳統知識觀、師生觀和教學觀的重構，師生共同組織課堂、平等分享觀點，在開放式的課堂中實現對知識的共創[13]。案例教學和教學案例區別很大，教學案例僅是說明某一問題的教學材料，仍以教師授課為主體，學生被動接受；而案例教學是用于培養學生能力的一種教學方法，以學生為主體，激發學生主動思考并融入其中的角色，能引起群體思考，而教學案例只能引起個體反思[14]。哈佛商學院對案例教學的應用享有盛名，用這種方法培養出大量工商界驕子，使得案例教學風靡全球[12]。在新工科建設“新技術、新業態、新產業、新模式”背景下，本科教學改革無疑成為最關鍵的一環。案例教學主要用在商學、管理學、法學和醫學等學科，而在工科中應用明顯偏少，因與文字型案例不同，工科案例開發涉及具體工程技術問題，開發成本相對較高，完整案例獲取較難；另外，部分教師工程背景較弱，實踐經驗不強，對案例教學也不熟悉[15-16]。工科學生在本科階段往往沒有太多機會參與復雜工程實踐活動，難以理解工程實踐中的具體問題。因此，若能在工科教學中引入生產實踐類案例教學，有利于培養學生分析和解決實際工程問題和靈活運用所學知識的能力。

食品相關專業的教學中，已有的案例教學基本是以典型食品安全事件為基礎組織的文字性案例，主要涉及《食品安全學》《食品標準與法規》《食品添加劑》等課程，目前主要是在農業碩士食品加工與安全領域進行了試點，全國約有50 個左右的案例入選國家專業學位教學案例中心，其中也包括作者的一個案例《食品標簽未標注專用名稱（重瓣紅玫瑰）》。而與實踐或生產相關的案例很少，目前可查詢的有功能性食品[17]、畜產品加工[18]、食品微生物[19]、發酵工藝[20]等課程的案例，但這些案例均只在課程教學中實施，很少有實踐操作，案例來源單一、綜合性不足，對學生的鍛煉不夠全面。

作者及教學團隊成員在前期人才培養方案修訂對企業和畢業生走訪時，多數企業反映從我校招聘的學生勤奮踏實，專業基礎知識掌握較好，但解決實際生產問題的能力較欠缺，所學知識不能進行靈活運用，部分畢業生也建議要加強這方面能力的培養。因此，本教學團隊在充分調研的基礎上，從生產實踐中提煉出一些技術難題，并結合相關專利、論文、教師科研、廠家解決方案，開發系列案例教學資源，通過案例教學的實施，引發學生思考，通過自主查閱資料、討論、辯論等環節后制定解決方案，并將方案完善后進一步延伸到綜合實驗、生產實習、畢業論文等環節，以培養具有較強解決實際生產問題能力的高水平應用型人才。

3 OBE 理念下食品工程生產實踐類案例教學體系的設計思路

OBE 理念的核心是學生中心、成果導向和持續改進[21]，圖2 為食品工程生產實踐類案例開發的思路，可以看出，案例開發過程中充分踐行了這三大理念。一切以學生為中心，使學生能更加積極主動學習，培養能解決復雜工程問題的高水平應用型人才，使學生畢業后基本能獨立分析和解決實際生產問題，并具有較強的查閱資料、語言表達和團隊協作能力。基于國家、社會、行業需求、學生自我發展需要，和學校培養高水平應用型人才的導向，設計了以五門專業課程為核心的“基礎知識—案例教學—綜合實驗—生產實習—畢業論文”案例教學體系，在案例教學前引導學生掌握好相關理論基礎知識，案例教學后通過綜合實驗、生產實習和畢業論文對知識點加以鞏固，并能靈活運用。每一次案例教學后，基于教學效果、測評結果和學生問卷，團隊成員集體討論、并對案例修改完善以持續改進，進一步提高人才培養質量。

圖2 基于OBE 理念的案例教學設計思路Fig.2 Case teaching design based on OBE concept

案例設計過程中充分體現反向設計、正向施工的理念，以真正培養出國家和行業需要的高水平應用型人才，學生也能更好地實現自我價值。案例實施過程中，強化個性和需求教育，打造產出為主的教學模式；在教學內容、資源、活動、支撐、評價等方面達到有機結合，形成多維度的案例教學模式，促進學生深度學習，真正增強解決生產實際問題的能力，達到高階學習目標[22]。

通過OBE 和案例教學兩種理論的融合，為學生創造了多元、包容、開放的學習環境，在一定程度上激發學生學習的能動性，同時也能促進教師的專業成長，提升課程教學效果[23]。

4 食品工程生產實踐類案例教學實施途徑

好的案例是案例教學的關鍵，案例應具有典型性、真實性、實用性、完整性、啟發性等特點，既能覆蓋足夠多的知識點，又不能過于復雜而超出學生所學知識范圍，還能提供足夠的研討與思維空間。作者及教學團隊選擇與生產實際結合最緊密的5 門工藝類課程，分別是《糧油工藝學》《果蔬工藝學》《肉制品工藝學》《軟飲料工藝學》《發酵工藝學》，每門課開發2 個案例，具體見表1。這些案例不僅是國內外研究的熱點，也與開發者日常的科研和社會服務工作緊密相關。案例教學過程中要求學生做到“1234”：每位同學至少上臺主講1 次組內解決方案（共10 個案例，每個案例5～6 人主講，我校食品科學與工程本科專業每屆50～60 人，每位同學均有1 次上臺機會）、2 次主導制定解決方案（每個案例分組制訂10 個左右解決方案）、3 次討論時主題發言（每個案例討論發言人數約15 人）、4 次參與實踐方案實施的綜合性實驗（每個案例均有相關綜合性或設計性實驗，要求每位同學至少選做4 個，自己主導制定方案的2 個原則上必選）。案例教學的具體實施途徑如圖3所示。

表1 食品工程生產實踐類案例Table 1 Food engineering production practice cases

圖3 生產實踐類案例教學實施途徑Fig.3 Implementation approaches for production practice case teaching

4.1 打牢工藝課基礎

在上述五門工藝課的教學過程中，注重培養學生對基本概念的理解，要求學生熟練掌握相關產品的加工原理，在此基礎上熟悉代表性產品的加工工藝，特別是一些重點工藝參數的確定、高新技術在加工中的應用等，并通過實驗、作業、課程論文、考試等方式對學生掌握情況進行測評。如《肉制品工藝學》腌制章節，在學生理解腌制原理、方法的基礎上，重點掌握亞硝酸鹽在腌制中的作用及發色機理，以及亞硝酸鹽的安全性，并了解國內外對亞硝酸最新的一些研究進展。

4.2 案例的開發和案例教學的實施

以《肉制品工藝學》的“中式肉制品加工中亞硝酸鹽的替代方案”為例說明。亞硝酸鹽在肉制品中作用很大，但存在安全隱患，因此很多生產者和研究者都在尋求替代方案，也是目前國內外的研究熱點之一。積極推進科研成果進課堂是提高課程內容學術水平、培養高素質人才的重要舉措[24]，作者近十年對肉制品中亞硝酸鹽進行了較深入研究，主持了相關的國家級、省部級課題，發表相關論文多篇，申報專利多項，為案例開發打下了良好基礎。

案例開發前，作者及教學團隊成員到多家肉制品加工企業進行了走訪，既有中糧集團等大企業，也有當地中小企業。案例開發過程中對文獻、新聞報道等資料進行收集、分析，并融入課本上相應的知識點、最新文獻[25-27]、專利及教師科研成果，分別撰寫案例正文和案例指導書，其中案例指導書包括了教學目標、案例教學前的準備工作、案例分析要點和教學組織方式；除了正文和指導書，還包括配套的PPT、視頻等。初稿完成后，送國內相關專家進行評審，并廣泛征求企業、教學團隊、科研人員、學生代表的意見，在此基礎上修改與完善。

案例撰寫完成后，在課堂進行應用，步驟為：任務布置—資料發放—課下分組查閱資料并制定分組解決方案—課堂討論與辯論—教師梳理（融入相關知識點、最新文獻、專利及教師科研）—學生提問—觀看相關視頻—總結。案例教學時長120 min，其中第1 次課介紹案例背景，并發放相關案例資料，要求學生課后了解亞硝酸鹽在肉食品中使用的相關法規、標準和要求，在充分查閱資料并小組討論的基礎上，組內設計一個降低腌臘制品中亞硝酸鹽含量的方案；第2 次課首先學生分組講解制定的解決方案并討論，然后發放正文及其他資料，教師進行點評、課堂提問、討論、講解、梳理，并播放相應的視頻，展示相關產品。要求各組課后進一步完善自己的解決方案，準備在綜合實驗中實踐操作。

案例應用結束后，進行效果測評，一是學生問卷調查，對教學方法、教學內容、教學效果進行評價并提出改進意見；二是在期中或期末測驗時，對相關知識點進行針對性考查；第三是在畢業生追蹤調查時，問詢案例教學對實際工作的收獲。通過案例教學的實施，絕大多數學生都表示拓寬了視野，增加了學習興趣，對相關知識點的記憶更深刻，理解更到位。每學期根據測評效果和學生意見對案例進行完善，做到持續改進。

4.3 在實驗室進行綜合實驗

傳統的綜合實驗是在專業課結束后畢業論文前進行的一些以產品開發為主的實驗課程，由于多數實驗方案事先已制定好，學生能發揮主動性、創造性的空間較小，特別是對“使用現代工具”、“環境和可持續發展”、“科學研究”、“團隊和個人”等方面訓練較少，難以支撐“新工科”理念和工程認證標準[28]。

案例教學中各組制定的組內解決方案，經指導老師評閱和修改后，在綜合實驗時進行實踐操作。以“中式肉制品加工中亞硝酸鹽的替代方案”案例為例，要求學生分組制定一個腌臘肉制品中亞硝酸鹽的替代方案，經完善后進行實驗，并與傳統方式加工的產品進行品質對比，特別是比較替代組與對照組產品在色澤、質構、風味、安全性等方面的差異。實驗完成后，各組對產品進行展示、交流，效果不太好的組進行問題分析。在此過程中，學生靈活運用專業知識解決問題的能力得到極大提高，既鞏固了腌臘制品的加工工藝和品質評價的方法，也開始嘗試獨立探究并解決實際問題。

4.4 在相關企業進行實習

生產實習時，聯系的實習單位覆蓋五門工藝課的方向，在尊重學生意愿的前提下，盡量安排學生到其參與了組內方案制定和綜合實驗的領域，并在實習中進一步提煉生產實踐問題。主要參與亞硝酸鹽案例的同學被安排在荊門特色肉制品，如蟠龍菜、風干雞、排骨香腸、酸肉等生產的3 家企業。這些企業的主打產品均為傳統地方特色肉制品，深受消費者喜愛，但同時產品也存在某些品質上的不足，部分同學在實踐中提煉了企業的生產技術難題，并在后期進行深入研究。

4.5 通過畢業論文繼續進行研究

部分同學在企業提煉的生產實際問題，與指導老師討論后在畢業論文中進行深入研究，并聘請企業技術負責人作為校外指導教師，如2019 級兩位同學在實習時了解到蟠龍菜配方單一、保質期不長、且真空包裝后易變形等問題，他們在畢業論文中以此進行研究，經指導老師改進后，部分研究成果得到了企業的認可和采納；另一位同學在當地一家臘肉生產企業實習后，以自己案例教學時的初步設計方案為基礎，進行畢業論文的研究，在保證安全性的前提下，成功為企業提高了腌臘肉制品的發色效果；還有一位同學在老師指導下為企業解決了腌菜護色和保脆的問題。

經過前期案例教學、綜合實驗、生產實習的鋪墊，部分同學真正對研究產生了興趣，在畢業論文和后續研究過程中找到了樂趣，也真正體現了自己的價值。

5 生產實踐類案例教學的效果

通過打造“基礎理論+案例教學+綜合實驗+生產實習+畢業論文”的模式，旨在培養學生在某一個領域能解決實際工程問題的能力，畢業后能勝任相關工作。該教學模式實施后達到的主要效果包括以下幾個方面。

5.1 課程教學方面

5.1.1 有利于提高學生學習興趣 案例教學實施以來，明顯提高了學生學習的主動性和積極性，課后學生能自覺分組查閱資料、討論問題，主動聯系老師咨詢和討論問題的次數明顯多于以前。相比較往年未實施案例教學的班級，課堂主動發言比例提高了30%，問卷調查顯示，有38%的同學表示學習興趣顯著提高。同時，學生也在分析問題、解決問題的過程中實現了自我價值，增強了自信心，在后面的學習中更加努力和積極，使課程教學效果持續改進和提高。

5.1.2 有利于提高課堂教學質量 教師將案例與生產實踐結合起來，生動形象地展現在學生面前，把抽象的知識具體化，使學生從具體的感性認識中去把握抽象的理論知識，從而深化對所學知識的認識，激發學習興趣，真正做到體驗式教學，實現師生互動，教與學的同步[29]。從近三年的學評教來看，課堂滿意度上升了近20%，實施案例教學的課堂排名均在前20%。

案例教學全面實施以來，學生平均成績穩步提高，如《肉制品工藝學》實施案例教學后，學生平均成績比以前提高了3～4 分，80 分以上同學占比提高了10%。

5.2 教師方面

5.2.1 有利于提升教師教科研水平 通過案例教學的實施，督促教師進一步加強學習，結合生產實際問題，開展有針對性的研究，以研促教，將自己的科研、社會服務有效融入到案例教學中；從實踐中來，到實踐中去，更好地從實踐中提取教學素材，教研相長，提升教學科研水平。

5.2.2 有利于提升教師服務社會的能力 教師在案例開發過程中，經常深入企業，也更多地了解到企業的需求，并開展合作科研，案例教學實施以來，教授、博士深入企業的次數為之前的2 倍左右。據統計，近兩年本專業教師橫向項目經費進賬、與企業合作申報項目、科技成果轉化、聯合申報專利數均比以前大幅提高；另外，為荊門本地企業解決多項技術難題，較好地踐行了學校服務地方經濟的辦學宗旨。

5.3 學生方面

5.3.1 學生學習成果更加豐碩 案例教學全面實施以來，學生論文、專利、競賽獲獎等成果均明顯多于以前，更是以此帶動學生主動學習的積極性，使本專業連續三年考研率均位于全校前列。

5.3.2 學生解決復雜工程問題的能力增強 案例教學中，給學生創設生動、逼真的情境，讓學生了解生產實際的一些難題及解決辦法，提高靈活運用所學專業知識的能力，鍛煉和提高學生文獻查閱、語言表達、分析問題和解決問題的能力，從而培養學生解決復雜工程問題的能力。據統計，有70%～80%的同學在生產實習和畢業論文選題時都會選擇自己主導過的案例、提出解決方案并進行了綜合實驗，相對于未經5 個環節閉環訓練或前幾屆學生的畢業生論文，50%以上同學的畢業論文質量有了明顯提高。克萊姆森大學的研究也表明，參與過全程產品開發課程的食品專業學生在產品開發知識和技能方面顯著高于未全部參與的學生[30]。

5.3.3 學生就業質量提高 近三年來，本專業學生就業率一直高于90%，位居全校前列；另外，就業質量明顯提高，部分學生主動留在進行實習的企業，得到企業重用，也有更多的學生留在湖北、留在荊門服務當地經濟建設。從近兩年畢業生調查的數據來看，無論用人單位還是學生本人均對培養效果予以充分肯定。

因此，案例教學全面實施以來，學生無論是基礎知識、知識面、創新能力、解決實際問題的能力都得到提高，真正達到了厚基礎、寬口徑、求創新、重實踐、強能力的預期目標。

6 結論與展望

在OBE 理念下，進行食品專業生產實踐類案例庫資源建設，并以案例教學為中心在前后環節進行延伸，形成“基礎理論+案例教學+綜合實驗+生產實習+畢業論文”的特色教學模式，培養和增強學生解決生產實際問題和復雜工程問題的能力，達到“厚基礎—寬口徑—求創新—重實踐—強能力”的效果，為在食品科學與工程領域培養高水平應用型人才探索了新的路徑，也為應用型本科院校工科人才培養提供了可參考的依據。