基于OBE教育理念的“食品工程原理”課程教改與實踐

［摘 要］ 依托OBE教育理念，圍繞食品科學與工程專業(yè)工程認證的畢業(yè)要求，逐一分解課程目標，將課程目標與畢業(yè)要求一一對應，構建了以學生為中心、以成果為導向的理論知識、實踐技能、綜合素養(yǎng)“三位一體”的“食品工程原理”課程教學體系，從理論知識、實驗教學、課程設計、學科競賽等逐層遞進，探索了適應學生認知水平的工程類課程的教學模式和評價方式，全方位培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力，為推進食品科學與工程專業(yè)工程認證打下基礎。

［關鍵詞］ OBE；成果導向；食品工程原理；畢業(yè)要求；課程目標；工程認證

［基金項目］ 2021—2022年北京農(nóng)學院教育教學改革面上項目“面向工程教育認證《食品工程原理》OBE教學模式研究”

［作者簡介］ 伍 軍（1968—），女，四川開江人，碩士，北京農(nóng)學院食品科學與工程學院教授，主要從事食品工程研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）10-0141-04 ［收稿日期］ 2023-01-29

OBE（outcome-based education）教育理念是一種以成果為目標導向、以學生為本，采用逆向思維的方式進行的課程體系建設理念［1］。《華盛頓協(xié)議》是工程教育本科專業(yè)學位互認協(xié)議，其宗旨是通過多邊認可工程教育資格，促進工程學位互認和工程技術人員的國際流動，該協(xié)議全面接受OBE理念，并將其滲透到工程教育專業(yè)認證中［2］。

食品科學與工程學科具有多學科交叉融合的特點，是以工學、理學、農(nóng)學和醫(yī)學作為主要科學基礎的交叉學科，側重于培養(yǎng)能解決生產(chǎn)實踐中復雜工程問題的工程技術人才［3］。而“食品工程原理”是食品科學與工程專業(yè)的核心課程，支撐著工程知識、分析問題、設計/開發(fā)解決方案、工程與社會、個人與團隊、溝通等本科畢業(yè)要求。因此，依托OBE教育理念，探討課程的理論教學、實驗實踐教學模式的改革，對提升教育教學質量和推進專業(yè)工程認證有著積極的作用。

一、課程教學所面臨的問題

“食品工程原理”是食品科學與工程專業(yè)的核心課程，其知識面寬，對理論分析、設計計算、實驗探索、工程經(jīng)驗的貫通融合和創(chuàng)新應用方面要求很高［4］。因此，“食品工程原理”課程對學生的數(shù)學、物理、物理化學以及機械制圖等相關先修課程的學習基礎有著較高的要求，而一些食品科學與工程學院學生的數(shù)學物理基礎薄弱，數(shù)理邏輯和計算能力有些不足，造成了課程學習的難度。另外，課程內容由多個相對獨立的單元操作構成，相當于一門課程中包含著多門獨立的課程，涉及大量的定律、公式和計算，學生易產(chǎn)生較強的畏難情緒；同時，課程實驗多為理論驗證性實驗，不如食品加工和食品分析類實驗趣味性和針對性強，學生易感覺枯燥無味，學習動力不足。

如何通過教學方式方法的設計，調動學生的學習積極性，使其主動參與教學的各個環(huán)節(jié)，達到課程的教學目標，是“食品工程原理”課程教育教學改革的重點。

二、逐層遞進緊緊圍繞工程認證的畢業(yè)要求構建“三位一體”的課程教學體系

在以往的課程體系建設中，理論課程、實踐課程、課程設計都相對獨立，缺乏圍繞培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求的整體性建設，課程目標較為單一。因此，在進行課程體系改革的過程中，須緊緊圍繞食品科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標和工程認證的畢業(yè)要求，以培養(yǎng)學生解決復雜工程問題為目標，以學生的學習成果為導向，分析細化每一個教學環(huán)節(jié)的課程目標，構建理論知識、實踐技能、綜合素養(yǎng)等逐層遞進的教學體系。以理論教學為基石，將重點放在提高學生對工程知識的掌握、培養(yǎng)學生分析問題能力上，使學生了解工程與社會的關系，打下較為堅實的理論知識基礎；遞進到實踐教學環(huán)節(jié)，在理論教學的基礎上，側重于培養(yǎng)學生綜合利用理論知識分析實驗中出現(xiàn)的問題及提出解決方案的能力；課程設計是本課程最后的綜合訓練環(huán)節(jié)，結合實際提出復雜工程問題，要求學生分組完成方案分析、流程圖繪制、分項計算、設計說明書撰寫、設備示意圖繪制、成果答辯等步驟，全面支撐分析問題、設計/開發(fā)解決方案、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、個人與團隊、溝通等畢業(yè)目標的實現(xiàn)。

根據(jù)上述三個教學階段所對應的畢業(yè)要求，進一步分解課程目標（見表1），進而細化到每個教學環(huán)節(jié)［5］。

三、基于OBE理念的理論教學方式方法改革，為實現(xiàn)課程目標提供支撐

通過課程目標和畢業(yè)要求的對應，解決了OBE提出的第一個問題——我們想讓學生取得的學習成果是什么？課程教學方式方法的改革將解決“如何有效地幫助學生取得這些學習成果”。

1.明確學習目標：首先，在第一節(jié)緒論中就明確了本課程的課程目標和教學內容，明確告知學生要達到課程目標的最低標準，并針對每個單元操作提出具體要求，讓學生充分了解本課程的學習目標。

2.綜合分析學生的學習能力：在充分分析學生的學習能力和“食品工程原理”課程內容特點的基礎上，對教學環(huán)節(jié)進行有效設計。考慮到本課程的學習難度，一味強調自主學習并不能實現(xiàn)以學生為主體的教育理念，教師應綜合分析授課對象的先修課程達成度、課堂表現(xiàn)和入門測試等情況，具體分析學生的學習能力、存在的問題、解決的重點等，不斷調整教學方式方法。

3.講解式和啟發(fā)式相結合：在課堂教學實施過程中，理論原理部分以教師為主導抽絲剝繭、由表及里地進行全方位充分講解，而在實際運用環(huán)節(jié)則以學生為主體進行啟發(fā)式教學，教師要適當“留白”，給學生留出自主思考的空間。比如針對課堂例題，可以先為學生布置作業(yè)，教師再根據(jù)完成情況，有針對性地分析問題，或由完成度較好的學生進行講解。

4.設定最低標準覆蓋全體學生：要充分考慮到每名學生的學習能力，為課程目標設定最低標準，打消學生的畏難情緒，并為實現(xiàn)最低標準制訂教學方案，通過課堂測試、課后練習、期中訓練、問卷調查等形式，使學生了解自己的學習現(xiàn)狀，努力達到預期的學習目標。

5.不斷提高期待：設定最低標準不是降低標準，在教學過程中根據(jù)學生的達成情況，適當提高標準，促使學生在完成之后發(fā)現(xiàn)自己的潛力，引導學生向高標準努力。比如，從作業(yè)中發(fā)現(xiàn)學生在繪制流程圖上存在問題，因而增加了專門的內容指導學生繪制流程圖，每項內容分層遞進，逐級提高難度；將這個環(huán)節(jié)貫穿后期課程的始終，最后使每名學生都能較好地根據(jù)題意完成一個復雜過程流程圖的繪制。

四、以問題導向進行實踐教學改革，提高學生分析問題、解決問題的能力

在進行實踐教學的過程中，以學生為主體、以問題為導向，引導學生自主發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，在此過程中教師只扮演指導者、幫助者的角色［6］。

1.發(fā)現(xiàn)問題：在課程實驗中存在著各種操作要點、實驗現(xiàn)象，學生通過實驗反復試錯，發(fā)現(xiàn)在操作中存在的容易被忽視的錯誤、實驗中存在的顯性現(xiàn)象和潛在現(xiàn)象，通過填寫操作要點表，自主總結實驗中發(fā)現(xiàn)的問題。

2.分析問題：梳理實驗中發(fā)現(xiàn)的問題，總結分析產(chǎn)生問題的原因，當學生分析出現(xiàn)障礙時，教師可以給予適當提醒。比如，離心泵啟動后不能輸送液體，當學生不能發(fā)現(xiàn)問題所在時，教師不要直接讓其“灌泵”，而是提醒學生關注“氣縛現(xiàn)象”。

3.反饋問題：對學生分析中出現(xiàn)的疏漏，教師要及時給予點評講解，加深學生對此知識點的理解。比如進行干燥實驗時，研究不同的干燥溫度和熱風速度對干燥速率曲線的影響，學生在分析實驗現(xiàn)象時很容易只看現(xiàn)象不看本質，不能從干燥平衡關系和速率關系的原理入手分析實驗現(xiàn)象，此時教師應主動引導學生透過現(xiàn)象看原理、看本質。

4.解決問題：根據(jù)學生完成實驗的具體情況，有針對性地提出問題，讓學生提供解決方案。比如，精餾塔實驗中冷卻水的綜合利用，可要求學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)提供改進思路和解決方案。

五、課程設計與學科競賽相結合，提高學生的綜合素養(yǎng)

課程設計是“食品工程原理”課程的最后一個教學環(huán)節(jié)，也是綜合運用理論知識和實踐技能的實訓環(huán)節(jié)。通過課程設計訓練，可以對學生綜合素養(yǎng)的提高和畢業(yè)要求的實現(xiàn)提供有力支撐。

1.綜合訓練解決復雜工程問題：課程設計是培養(yǎng)學生設計/開發(fā)解決方案能力的重要環(huán)節(jié)。參考北京市化工原理競賽的模式，以實際生產(chǎn)過程為藍本設計一個復雜的工程問題，引導學生自主閱讀設計任務書、查閱相關資料，提出解決方案，完成工藝計算，此過程教師完全不參與，由學生獨立完成初稿并進行答辯。答辯時，教師應指出問題和修改意見，并指導學生完善后期設計。

2.分工協(xié)作，培養(yǎng)學生的團隊合作精神：課程設計以團隊的形式進行，小組成員須在規(guī)定時間內完成設計內容，所以必須分工協(xié)作，避免了“搭車”現(xiàn)象，培養(yǎng)了學生的團隊合作精神。

3.答辯匯報，提高學生的溝通交流能力：設計作品以答辯的形式呈現(xiàn)，除了撰寫設計說明書和PPT以外，還需要學生能夠準確地陳述設計思路和計算過程，并回答評委的提問，這一過程對提高學生的溝通交流能力具有重要的作用。

4.以賽促學，增進學生的獲得感和成就感：將課程設計與北京市化工原理競賽相結合，使競賽相關內容成為課程設計的一部分，學生在完成課程設計學習之后，組織成績良好的學生參賽，一方面，通過競賽檢驗學習成果；另一方面，可以增強學生學習的獲得感和成就感，營造良好的學習氛圍。

六、考核模式的改革及達成度評價的設計

課程考核是“如何知道學生已經(jīng)取得了這些學習成果”的重要途徑，通過對考核結果進行課程教學目標達成度評價，教師能夠有針對性地發(fā)現(xiàn)問題并及時進行整改，使教育教學質量得到持續(xù)改進。

傳統(tǒng)的考核模式“一卷定結果”，重結果、輕過程，不利于教師及時掌握學生的學習收獲，調整教學內容和進度；也不利于調動學生的學習主動性，易造成學生期末集中突擊的現(xiàn)象。所以，基于OBE教育理念的課程考核，將著眼點放在了過程中，增加了過程考核的內容，考核的方式方法也更加多樣化。

1.課堂測驗：以填空題、選擇題和判斷題的形式，隨堂考核學生的學習態(tài)度、聽講情況，以及對基本概念和基本運算的掌握情況。由于是電腦閱卷，對學生的運算提出了嚴格的要求。經(jīng)過幾次測驗發(fā)現(xiàn)，大部分學生的計算能力得到了長足的進步。

2.課后作業(yè)：每章布置1～2道經(jīng)典習題，針對學生在流程圖、單位換算、計算等方面訓練的缺項，提出詳細的撰寫要求，幫助學生掌握簡單工程問題的解題思路、運算要點和書寫規(guī)范，為學習解決復雜工程問題打下基礎。

3.期中訓練：在期末考試前，增加兩次期中訓練。考試成績不是重點，重點是讓學生及時復習。由于“食品工程原理”課程的每一章都是獨立的學習單元，期中訓練有利于讓學生發(fā)現(xiàn)學習過程中的問題，促進學生總結復習。

4.思維導圖：在學期即將結束之前，組織學生撰寫每一章的思維導圖，并計入平時成績。通過思維導圖的撰寫，進一步幫助學生梳理課程內容和要點，及時查漏補缺。

5.期末考試：前面的考核都屬于過程管理，主要依靠學生的自覺學習，但是很難避免部分學生“搭車”的現(xiàn)象，所以，需要閉卷考試進行最后把關。

將課程考核結果與課程目標對應，構建課程目標達成度評價體系，利用評價結果正向反饋教學推動持續(xù)性改進，促進課程教學質量的提升。

總之，將以學生為中心、以成果為導向的OBE教育理念應用于“食品工程原理”教學實踐過程中，形成了理論知識、實踐技能、綜合素養(yǎng)“三位一體”的課程教學體系，針對課程目標完善了考核方法和達成度評價系統(tǒng)，探索了適應學生認知水平的工程類課程教學模式，以期為全方位培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力打下基礎。

參考文獻

［1］王銘，黃瑤，黃珊.新時代中國工程教育認證存在的問題與對策［J］.教育理論與實踐，2019（39）：3-5.

［2］孫晶，張偉，崔巖，等.工程教育專業(yè)認證的持續(xù)改進理念與實踐［J］.大學教育，2018（7）：71-73+86.

［3］張仁堂，喬旭光，李大鵬，等.新興食品科學類工科專業(yè)多學科交叉復合建設研究［J］.教育教學論壇，2018（11）：171-172.

［4］于志鵬，趙文竹，劉賀，等.基于OBE模式的“食品工程原理”教學模式研究與探索［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2020（6）：102-103.

［5］孟祥紅，齊恬雨，張丹.從課程支撐到能力整合：工程教育專業(yè)認證“畢業(yè)要求”指標研究［J］.高等工程教育研究，2021（5）：64-70.

［6］常云鶴，馮紅霞，馬立志.工程教育認證背景下“食品工程原理”課程問題導向教學法的應用［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2019（23）：113-115.

Teaching Reform and Practice of the Principles of Food Engineering based on OBE Education Concept

WU Jun， SUN Yun-jin， ZHI Xiu-juan

（School of Food Science and Engineering， Beijing Agricultural University， Beijing 102206， China）

Abstract： Relying on the OBE education concept， centering on the graduation requirements of the engineering certification of food science and engineering specialty， the curriculum objectives are decomposed and corresponding to the graduation requirements one by one， the teaching system of “the Principles of Food Engineering” was built as three-dimensional of “theoretical knowledge， practical skills， and comprehensive literacy” based on student-centered and result-oriented. From the theoretical knowledge， experimental teaching， curriculum design， and discipline competitions， the teaching mode and evaluation method of engineering courses which adapt to student’s cognitive level was explored， to cultivate students’ ability to solve complex engineering problems in an all-round way， and lay a foundation for promoting the professional engineering certification of food science and engineering.

Key words： OBE; result-oriented; Principles of Food Engineering; graduation requirements; curriculum objectives; engineering certification