基于工程認證理念的“食品儀器分析”課程教學(xué)改革

游玉明，胡 凱，孫翰昌

（重慶文理學(xué)院園林與生命科學(xué)學(xué)院，重慶 402160）

工程教育認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，已成為國際工程教育質(zhì)量認可的衡量標(biāo)準(zhǔn)，也是國際工程師資格認可的重要指標(biāo)之一[1-2]。我國于2016 年正式成為《華盛頓協(xié)議》的會員國，這標(biāo)志著我國的工程教育受到了其他成員國認可，不僅實現(xiàn)了我國工程教育質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的國際實質(zhì)等效，也對我國工程教育的改革提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求[3-4]。在工程教育認證“產(chǎn)出導(dǎo)向、學(xué)生中心、持續(xù)改進”三大核心理念的指導(dǎo)下，圍繞認證準(zhǔn)則的7 個一級指標(biāo)，開展專業(yè)教育教學(xué)改革，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，是提高工程人才培養(yǎng)質(zhì)量，建立工程教育持續(xù)改進機制，保證專業(yè)教育質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的必然選擇[5]。

食品科學(xué)與工程專業(yè)是教育部首批“新工科”專業(yè)改革建設(shè)的19 個項目群之一。“食品儀器分析”是食品科學(xué)與工程專業(yè)的重要必修課程之一，是一門應(yīng)用性、實踐性、技術(shù)性很強的課程，主要培養(yǎng)學(xué)生掌握食品常用現(xiàn)代分析儀器的基本原理和結(jié)構(gòu)特點，具備儀器操作、常規(guī)維護及保養(yǎng)能力，并能應(yīng)用相關(guān)儀器對食品組分進行結(jié)構(gòu)鑒定、含量測定及結(jié)果評價。課題結(jié)合工程教育認證要求和食品行業(yè)人才需求，探討了基于工程認證理念下的課程教學(xué)改革，以期為促進課程教學(xué)目標(biāo)達成、提高教學(xué)質(zhì)量提供參考。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程目標(biāo)與專業(yè)認證要求不符

課程目標(biāo)作為指導(dǎo)課程實施最為關(guān)鍵的準(zhǔn)則，直接關(guān)系到人才培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)，只有確定了課程目標(biāo)才能進行后繼教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計和實施[6-7]。按照工程認證標(biāo)準(zhǔn)，課程目標(biāo)需明確課程所覆蓋的畢業(yè)要求和指標(biāo)點，有適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容或環(huán)節(jié)支撐，教學(xué)組織形式和方法能夠服務(wù)于目標(biāo)的實現(xiàn)，并有明確的考核機制評價課程目標(biāo)的達成[8-9]。但是，現(xiàn)有的“食品儀器分析”課程目標(biāo)一般只關(guān)注課程需達到的知識、能力及素養(yǎng)目標(biāo)，而對課程目標(biāo)與畢業(yè)要求、教學(xué)內(nèi)容及方法、考核評價方式等相互間的關(guān)系沒有清晰描述。

1.2 理論和實踐教學(xué)脫節(jié)

工程教育認證把實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考查放在突出位置，注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運用科學(xué)知識和技術(shù)手段解決行業(yè)實際問題的能力[10]。“食品儀器分析”作為一門應(yīng)用性極強的課程，更應(yīng)注重學(xué)生實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。但是，受設(shè)備數(shù)量、實驗場地、學(xué)時安排等因素的限制，教學(xué)過程重理論、輕實踐，同時多數(shù)高校仍將食品儀器分析的理論和實踐教學(xué)設(shè)置為獨立的兩個環(huán)節(jié)，學(xué)生完成理論知識學(xué)習(xí)后，當(dāng)面臨具體實踐任務(wù)時，又不知如何將所學(xué)理論應(yīng)用于實踐。此外，現(xiàn)代分析儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且抽象，對學(xué)生的空間想象能力要求較高，僅通過書本和課堂講授很難讓學(xué)生對儀器工作原理、結(jié)構(gòu)等有直觀的認識和了解，導(dǎo)致課堂教學(xué)氛圍沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下，難以達到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

1.3 教學(xué)手段單一

以學(xué)生發(fā)展為中心是工程教育認證的核心理念和最終目的，一切教學(xué)活動的設(shè)計和實施均應(yīng)以學(xué)生為中心，具體表現(xiàn)在如何讓學(xué)生取得預(yù)期的學(xué)習(xí)成果，如何有效幫助學(xué)生取得學(xué)習(xí)成果，如何評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成果[11]。傳統(tǒng)的“食品儀器分析”在理論教學(xué)過程中主要采用“以教師為中心、以教材為中心、以課堂為中心”的教學(xué)模式，這種單一的灌輸式教學(xué)，嚴(yán)重制約了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新性發(fā)揮；在實踐教學(xué)過程中則因教學(xué)學(xué)時和儀器臺套數(shù)等限制，往往采用教師示范、學(xué)生觀摩或?qū)W生根據(jù)教師制定好的方案進行操作，導(dǎo)致學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新思維無法得到有效提升。

1.4 課程評價機制不完善

課程評價既包括對教師的評價，也包括對學(xué)生的評價，是課程教學(xué)持續(xù)改進的基礎(chǔ)。目前，食品儀器分析課程缺乏有效的評價機制和系統(tǒng)監(jiān)督，且多重視對學(xué)生“學(xué)”的考核，而弱化對教師“教”的評價。此外，對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價則簡單采用平時作業(yè)、實驗報告和期末考核等部分組成，無法實現(xiàn)對課程質(zhì)量的持續(xù)改進。

2 課程改革與實施

2.1 產(chǎn)出導(dǎo)向，構(gòu)建課程目標(biāo)

在工程教育認證產(chǎn)出導(dǎo)向理念的指導(dǎo)下，根據(jù)“食品儀器分析”應(yīng)支撐畢業(yè)要求所對應(yīng)的指標(biāo)點，對課程目標(biāo)進行了逆向設(shè)計。在學(xué)校食品學(xué)與工程培養(yǎng)方案中，“食品儀器分析”的課程目標(biāo)與畢業(yè)要求主要指標(biāo)點的對應(yīng)關(guān)系。

課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系見表1。

表1 課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系

圍繞課程目標(biāo)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，并在教學(xué)大綱中進一步明確具體教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求、教學(xué)學(xué)時、達成途徑等體現(xiàn)對課程目標(biāo)的支撐。

教學(xué)內(nèi)容、要求、方法及考核方式對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表2。

2.2 學(xué)生中心，創(chuàng)新教學(xué)模式

遵循“學(xué)生主體，教師主導(dǎo)”的原則，針對不同的教學(xué)內(nèi)容或訓(xùn)練環(huán)節(jié)，采用混合式教學(xué)、理實一體化教學(xué)等教學(xué)模式，實現(xiàn)教與學(xué)的有機結(jié)合，從而讓學(xué)生獲得更多的教學(xué)成果，促進課程目標(biāo)的達成。

表2 教學(xué)內(nèi)容、要求、方法及考核方式對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系

2.2.1 開展混合式教學(xué)

針對“食品儀器分析”理論教學(xué)知識抽象復(fù)雜，實踐教學(xué)儀器設(shè)備昂貴，學(xué)生沒有足夠的上機實踐操作機會，開展了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的混合式教學(xué)。以高效液相色譜教學(xué)為例，課前教師通過任務(wù)驅(qū)動形式在網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布儀器原理及結(jié)構(gòu)、操作、維護和實際應(yīng)用方面的微視頻、動畫、教案等線上學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生通過視頻及動畫等途徑了解儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運行過程、操作及維護演示。同時，設(shè)置仿真訓(xùn)練和課前測試，檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)成果；課中主要針對課前學(xué)習(xí)存在的主要問題進行集中答疑、隨堂測驗，以案例形式分組研討液相色譜測定條件的優(yōu)化、液相色譜的常見故障及排除等問題，并以食品中苯甲酸及山梨酸的檢測為例，進行真機操作；課后處理實驗數(shù)據(jù)、撰寫檢測報告，并進一步通過平臺資源、仿真訓(xùn)練等鞏固所學(xué)內(nèi)容。通過這種形式將傳統(tǒng)學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)在線學(xué)習(xí)結(jié)合起來，并將理論知識學(xué)習(xí)、虛擬仿真操作及實踐應(yīng)用等環(huán)節(jié)在課前、課中、課后進行任意對接，完成線上、線下資源推送、任務(wù)布置、測試作業(yè)、互動討論和課堂講授等教學(xué)活動，從而實現(xiàn)了對“食品儀器分析”理論知識和實際應(yīng)用能力的全面培養(yǎng)，提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

2.2.2 “教學(xué)做”一體化教學(xué)

將理論和實踐有機結(jié)合的教學(xué)做一體化教學(xué)，能有效解決“食品儀器分析”理論知識學(xué)習(xí)和實踐教學(xué)脫節(jié)的問題[12]。“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式以學(xué)生技能培養(yǎng)為核心，同時配制相關(guān)理論知識構(gòu)成教學(xué)模塊，且由同一位教師擔(dān)任理論和實踐教學(xué)，保證了兩者的同步實施。虛擬仿真教學(xué)并結(jié)合真機操作是實現(xiàn)“食品儀器分析”課程“教學(xué)做”一體化教學(xué)的重要載體。以原子吸收法光譜法為例，教師采用虛擬仿真的三維動畫將空心陰極燈、原子化器及單色器等儀器主要結(jié)構(gòu)和運行過程進行動態(tài)模擬呈現(xiàn)，并通過虛擬仿真軟件反復(fù)強化學(xué)生的儀器操作技能，同時結(jié)合真機將儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、操作及維護方面的知識和技能進行直觀展示，從而實現(xiàn)了理論和實踐教學(xué)的時空同步；對一些虛擬仿真難以展現(xiàn)的知識亦可通過真機進行驗證，如以原子吸收光譜法測定食品中鈣元素為例，對干擾抑制知識的講解，可以將同一濃度的標(biāo)準(zhǔn)品進行空白和加氧化鑭溶液的對照試驗，通過讓學(xué)生直觀感受兩者吸光值變化，加深其對理論知識的理解。因此，這種虛實相結(jié)合的“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式，有效串聯(lián)了學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)和實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，提高了教學(xué)效果。

2.3 持續(xù)改進，評價課程達成

為更好實現(xiàn)課程目標(biāo)的達成度，“食品儀器分析”課程評價注重對學(xué)生“學(xué)”和教師“教”的雙重考核。在學(xué)生考核評價方面，針對課程目標(biāo)制定了具有成果導(dǎo)向性的考核標(biāo)準(zhǔn)，明確考核內(nèi)容，注重過程考核。課程總成績按平時成績、實驗和期末考試分別占40%，40%和20%的權(quán)重構(gòu)成。其中，平時成績主要由每個教學(xué)活動結(jié)束后的課前預(yù)習(xí)、課堂參與、出勤和作業(yè)構(gòu)成；實驗成績按項目方案設(shè)計、實驗操作及問題解決、團隊協(xié)作，實驗總結(jié)及分析構(gòu)成；期末考試由理論考試和實驗考核2 個部分組成。在教師評價方面，建立了學(xué)生評教、同行評價及教學(xué)督導(dǎo)組成的三級評價體系對任課教師教學(xué)態(tài)度、內(nèi)容、方法、效果等項目進行定量或描述性評判。通過這種全面收集所有能夠反映學(xué)生取得的實際學(xué)習(xí)成果和教師教學(xué)效果的反饋信息，定量評價課程目標(biāo)達成度，進而進行總結(jié)反思，尋找畢業(yè)要求指標(biāo)點達成的薄弱環(huán)節(jié)以及存在的問題，為下一輪或后期教學(xué)活動的持續(xù)改革提供依據(jù)。

3 結(jié)語

在國家大力倡導(dǎo)堅持“以本為本”、推進“四個回歸”的新時代背景下，工程類專業(yè)應(yīng)以工程教育認證為契機，深入推進教學(xué)改革和質(zhì)量改進，保障和提高工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。“食品儀器分析”課程堅持以產(chǎn)出為導(dǎo)向構(gòu)建課程目標(biāo)，以學(xué)生發(fā)展為中心創(chuàng)新教學(xué)模式，以持續(xù)改進為目標(biāo)評價課程達成，不斷在實踐中探索和改革創(chuàng)新，為進一步深化工程教育認證改革，培養(yǎng)符合社會需求的食品工程類高素質(zhì)人才提供堅實的保證。