基于OBE理念的“食品工程原理”专业核心课程建设

刘荟萃，王树林，叶英，韩丽娟，陈霞

青海大学农牧学院（西宁 810016）

“食品工程原理”是在高等数学、物理学和物理化学等基础上开设的专业基础课，也是青海大学食品科学与工程专业的核心课程。该课程的学习为后续食品工艺学、食品机械与设备等专业课程的学习奠定基础，在食品科学与工程专业课程体系起到承上启下的作用。“食品工程原理”是一门工程性极强的课程，主要研究内容包括食品加工和生产过程中各种单元操作的基本原理、工艺计算、设备选型、设备参数设计等[1-2]。

由于“食品工程原理”课程通篇涉及大量的公式推导、工艺计算、设备构造等，导致教学过程枯燥乏味，很难激发学生的学习动力。传统教学过程只能通过教师的反复讲解和强调，进行大量的例题练习才能迫使学生掌握相关的重难点知识。但此教学手段和学习方式导致学生缺乏举一反三的能力，很难掌握灵活解题的思路，题目稍有变动便束手无策。学生在后续的课程设计中更是难以做到游刃有余。另外，对于工程背景较弱的在校学生来说，缺乏对食品机械和生产线的基本认知，很难理解复杂的工程原理和设备构造，做不到将理论与工程实际相结合[3-5]。

鉴于“食品工程原理”传统教学中存在问题，探索有效的教学方式、培养学生对工程类课程的学习兴趣、提高学生学习的积极性是上好食品工程原理的关键。结合国家教育部对新工科建设的新要求，以食品科学与工程专业在工程教育认证过程中开展的课程改革为切入点，以学生为中心，探索“食品工程原理”课程的教学思路尤为重要，对提高食品科学与工程专业教学质量、培养工程型人才具有重要意义。OBE是以考核学生的学习成果为导向的教育理念，注重教学的产出[6-7]。青海大学食品科学与工程专业于2020年获批国家级一流专业，推进建设的同时正在筹备专业认证，格外重视学生的工程教育，核心目标是能够培养满足行业发展的工程性型人才。OBE理念正好是符合工程教育的核心理念之一。因此，将OBE理念应用于“食品工程原理”课程教学，并结合课程目标支撑学生的毕业要求，探索“食品工程原理”的课程建设与教学改革，为食品科学与工程专业的建设和学科发展奠定扎实的工程基础，同时也为同类课程的建设和教学改革提供参考。

基于OBE理念，课程目标必须能够支撑专业毕业目标[6]。因此，在OBE理念基础上，结合国家级一流本科专业建设和专业认证的要求，进一步修订课程的教学大纲，确定了“食品工程原理”的课程目标。课程目标分别为：（1）通过课程学习，能够熟练掌握几种常用的工程方法并树立起用工程方法解决问题的观点；
（2）能够掌握食品工程各个单元操作的基本原理及基本理论，并独立进行食品加工过程中有关单元操作的工艺计算、设备选型及改进等工作；
（3）能够对一些简单设备和工艺过程进行设计，增强学生的实践能力。通过课程学习，要求学生能够学会运用“食品工程原理”课程理论中的基本原理来设计单元操作设备，树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想指导下进行设计，能完成给定的生产任务的单元操作设备。根据“食品工程原理”课程目标与食品科学与工程专业毕业要求的支撑关系（见表1）可知，该课程教学目标很好地支撑学生的毕业要求。

表1 “食品工程原理”课程目标对食品科学与工程专业毕业要求的支撑关系

“食品工程原理”课堂教学内容强化工程“应用”意识。“食品工程原理”的教学内容为食品加工和生产过程中的主要单元操作，来源于实际食品生产过程，其实践性和应用性极强。教学内容的设计应与实际食品生产结合起来，符合食品产业的发展趋势[8]。因此，对教学内容及学时分配进行优化（如表1所示）。如在以往教学过程中，关于萃取和蒸馏章节的讲解较为详细，考虑到蒸馏和萃取在食品加工中的应用较少，在新的教学内容安排中将萃取章节改为自学，将蒸馏部分的教学时长进行缩短。

表2 优化后的食品工程原理教学内容及学时分配

基于OBE教学理念，设计线上线下相结合，课前、课中、课后的教学方案，如图1所示。

图1 线上线上相结合的混合教学模式

3.1 食品工程原理线上教学设计

线上教学设计分为课前、课中、课后3个环节。

3.1.1 课前预习环节

教师在课前发布课程预习内容和导学单。利用线上优质教学资源如江苏大学教学团队建设的“食品工程原理”慕课，该慕课资源内容丰富，教学水平高，能很好地满足教学要求。结合青海大学学生实际情况，借鉴一部分慕课内容，同时教师根据教学需求自行制作预习课件，同时制作导学单。借助“雨课堂”智慧教学平台发布预习课件和导学单（如图2所示），学生在课前完成预习环节。教师可以在此环节进行监管、督促学生及时完成预习内容并整合分析平台数据，针对学生预习反馈及时调整线下课堂教学的教学方案，达到以学生为中心，以成果产出为导向的教学效果。

图2 课前推送的预习内容

3.1.2 课中教学环节

采用线上与线下相结合的形式进行。课中线上教学主要是给学生观看一些设备或抽象原理的相关视频，让学生能够直观地了解设备内部构造和工作原理。较为抽象的原理也采用视频或动画形式进行展示，并结合教师的讲解，学生就可以快速高效地掌握。另外，在课堂教学过程中考察学生对重难点知识点的掌握情况，可借助“雨课堂”智慧教学平台发布课堂测验题，及时了解学生的听课效果，测验数据可作为过程性评价的依据（如图3所示），同时也能督促学生听课。即使课堂教学以线下进行，也可同时在“雨课堂”进行录制，形成视频回放，以便学生课后复习。

图3 “雨课堂”在课堂教学中的应用

3.1.3 课后学习环节

该环节以线上形式进行。“食品工程原理”课程知识点繁杂、工艺计算涉及公式多，在课前预习和课堂学习的基础上，还需在课后进一步复习和巩固。在课后，学生可根据自身情况通过查看课件和课堂教学形成的视频，内化吸收所学内容。另外，授课教师通过“雨课堂”平台适当推送作业和阶段性测验题，学生完成作业和测验题后，教师批改后及时向学生反馈薄弱环节，督促学生尽早查缺补漏，从而提高学生的学习效果。

图4 课后教学活动

3.2 食品工程原理线下教学设计

进行重难点知识点的讲解，同时采用“雨课堂”平台进行线上管理。雨课堂主要辅助教师记录学生签到情况、完成课堂教学的视频录制。同时，在线下教学过程中，在雨课堂发布课堂测验题，可向教师快速反馈学生对所讲内容的掌握情况。由于“食品工程原理”课程知识点繁多、公式复杂、工艺计算步骤多，所以课堂教学不能进行单纯的知识点灌输，需要根据学情、各章节知识点特征，灵活应用多种教学手段和教学方法，充分发挥线下课堂教学的优势，调动学生学习的积极主动性，尽可能地使学生参与到教学活动中。具体采用的教学手段有：（1）加强课堂互动，针对学生提出的问题或者某些复杂计算题目的解答过程展开讨论，激发学生的学习主动性，提高学生解决问题的自主能力，强化学生对公式的理解和应用；
（2）采用问题启发式教学，如在讲热传导、对流传热和辐射传热时，通过学生熟悉的烘焙和教室里面暖气片的散热等现象为例，启发学生自己思考这些现象中各自涉及哪几种传热方式；
（3）比较式教学，如将热传导遵循的傅里叶定律和分子扩散过程遵循的Fick定律进行对比，引导学生掌握传递过程的共同点，使学生逐渐建立起完整的知识体系；
（4）案例式教学，在“食品工程原理”课程中实施案例教学，将学生带入特定事件的场景，如讲解传热方式时，可举出热水杯的例子引导学生理解不同的传热方式的传热机理；
（5）融入课程思政教育，习近平总书记强调要利用高校课堂教学做好思政教学，课程思政与思政课程在高校实现全程育人、全方位育人中都至关重要。在课程教学中润物细无声地融入思政教育，引领学生树立正确的世界观、人生观和价值观，是对新时代高校教学工作的新要求，是当前高校落实立德树人的根本任务[9-11]。“食品工程原理”是食品科学与工程专业理论联系实际的一门课程，是将科研成果转化为实际产业的课程。在该课程的教学过程中，根据专业特征、课程知识特征和教学特征等方面，深入挖掘课程所蕴含的思政元素。首先，进行专业知识教育的同时鼓励学生向伟大科学家学习，激发学生追求科学、增强民族自豪感的意识。其次，以“食品工程原理”课程中的工程问题解决方法引领学生树立工匠精神。最后，通过课程中所涉及的设备选型所遵循的经济、节能、合理等原则培养学生树立绿色、环保的理念。类似的思政元素非常多，授课教师在教学过程中应用心挖掘和组织，使专业教育与思政教育并行，培养能推动中华民族伟大复兴的新时代青年。

OBE教学理念注重教学目标的达成度。在“食品工程原理”课程学习之后，为评价学生的掌握程度，是否达到课程目标要求，采用“过程性考核+终结性考核”的评价模式进行考核，具体考核模式如表3所示。

表3 过程性评价与终结性评价相结合的考核模式

根据课程目标制定达成教学目标的测验和学习活动，结合课程对毕业要求达成度的支撑情况开展达成度评价，分析每个学生的毕业要求达成度。课程目标达成度评价包括课程分目标达成度评价和课程总目标达成度评价，具体计算方法见式（1）和（2）。

课程分目标达成度=总评成绩中支撑课程目标相关考核环节平均得分/总评成绩中支撑课程目标相关考核环节目标得分 （1）

课程总目标达成度=课程学生总评成绩平均值/课程总评成绩总分（100分） （2）

达成度数据超过60%即为该目标达成。对未达成学习目标的学生分析原因并提出持续改进的方法和策略，为后续教学工作改进奠定基础。

紧扣学生的毕业目标，基于OBE教学理念和雨课堂智慧教学平台，优化教学内容，采用线上线下相结合的教学模式，在课前、课中和课后分别设计不同的教学方案并加强过程性考核，满足现代化教学的要求，提高学生对食品工程原理等工程类课程的学习积极性，同时提高学生对专业知识学习的自信。在“全国食品专业工程实践训练综合能力竞赛”中先后荣获多个奖项。该竞赛是全国性的食品工程类竞赛，竞技的是学生的工程实践能力，“食品工程原理”课程的学习为学生的工程能力培养起关键作用。青海大学学子的优异成绩展现了其扎实的工程实践能力，“食品工程原理”的教学效果得以充分体现。

在国家级一流专业建设和专业工程认证的背景下，紧扣学生的毕业目标，将OBE理念融入“食品工程原理”课程的教学目标、教学内容和教学方法和考核过程等方面，并借助雨课堂智慧教学平台，构建线上线下相结合的教学模式，进行“食品工程原理”专业核心课程建设，优化教学内容和教学手段，提高课堂管理效率和教学效果。后续可根据课程目标达成度分析，提出持续改进的方法和策略，为教学工作改进奠定基础，推动专业建设，并为同类课程建设或教学改革提供参考。

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