基于OBE模式的“食品物性學”教學體系改革探索與實踐

宋樹杰 劉玉芳 趙武奇

（陜西師范大學食品工程與營養科學學院，陜西西安 710119）

基于服務國家戰略、滿足產業需求和面向未來發展的高度，在“卓越工程師教育培養計劃”的基礎上，教育部提出了一項持續深化工程教育改革的重大行動計劃“新工科建設”[1]。與傳統工科相比，新工科建設具有鮮明的反映時代特征、內涵豐富新穎、多學科交叉融合、涉及面廣等特點。新工科建設的基礎是課程建設，因此對課程教學要求更高。

“食品物性學”是陜西師范大學食品科學與工程專業的必修課程，它是探究食品物理性質及其應用技術的一門課程，涉及多個學科知識領域，是食品加工技術研究的基礎。其教學內容可分為6個部分：（1）食品主要形態與物理性質；（2）黏性/彈黏性食品的流變特征與食品質構；（3）顆粒食品的物理與流動特征；（4）食品的熱物性；（5）食品的電特性與光學特性；（6）物性分析與微觀成像技術[2]。“食品物性學”教學目標是：掌握食品加工的物理特性與變化規律及其測定方法，建立食品品質客觀評價方法，了解食品物性的應用及發展趨勢，為食品科學研究及物性改良提供科學依據。

“食品物性學”課程知識較抽象，學習中需要結合物理學與工程學知識來理解，需要將理論知識與生產實際相聯系，以此來提高學生理解和應用知識的能力。成果導向教育（outcomes—based education，OBE）模式是一種主流且先進的教育教學理念，已成為世界各國工程教育改革與建設的主流理念及重要的質量評價準則[3]。基于OBE模式構建的課程體系，更加注重學生對知識的理解、能力和素質的培養，而非單純的教學內容，其核心思想是以學生為中心，以學習成果為目標。教師作為學生學習的向導，引領學生自主完成學習，最終實現課堂教學質量持續改進。

因與新時代的工程教育要求相符，徐彩虹等[4]，通過探索OBE模式探索提高人才培養質量的具體途徑，以完成工程教育改革目標，得到了國內地方工科院校的廣泛關注。我校在“食品物性學”教學中，通過將OBE模式與“食品物性學”課程教學體系緊密融合，持續改進教學目標、內容、方法及考核方式等方面，提高學生學習的主動性，提升學生的創新思維、工程素養及實踐能力。

1 基于OBE模式的“食品物性學”教學體系改革思路的設想

基于OBE模式的教學模式創新與改革的基本理念及主要核心思想如圖1所示。即以教學產出為中心，完成對其的定義→實現→評估→使用的持續改進。

基于此研究成果，根據校食品科學與工程專業的培養目標及“新工科建設”要求，基于OBE模式的“食品物性學”課程體系構建思路包括以下內容：首先，定義教學產出；其次，根據教學產出的目標和任務，反向設計生成教學內容及教學方法，構建基于OBE模式的課程體系結構，保證學生達到預期目標，滿足“新工科建設”要求；然后，以教學目標達成度與教學任務完成度作為評價指標對教學產出進行評估；最后，利用教學產出的結果對該教育模式進行持續改進，如課程內容優化、教學方法改良及考核方式完善等。

圖1 基于OBE模式的教學模式創新與改革的基本理念

2 基于OBE模式的“食品物性學”教學體系改革的實踐

2.1 定義教學產出，重構教學目標

原先“食品物性學”課程的教學目標只關注學生對食品物理性質的基本理論學習，而缺乏對學生畢業要求支撐與支持思想，而利用OBE模式與課程教學融合的教學目標是根據學生畢業時的學習產出要求來設定的。首先構建課程教學目標與學生畢業要求及“新工科建設”目標的內在聯系，以明確課程教學目標在學生專業培養方案中的具體作用，以及在畢業要求達成方面所作的貢獻。我校食品科學與工程專業培養目標是培養滿足國家建設需要的高級食品工程技術人才，設計的“食品物性學”課程與新工科食品科學與工程專業學生畢業要求的對應支撐矩陣如表1所示。

表1 “食品物性學”對食品科學與工程專業學生畢業要求的支撐矩陣

根據表1確定的“食品物性學”課程教學目標如下：

（1）通過本課程基礎知識及其方法論的學習，如實驗研究方法、物性測量方法、物性應用技術等，使學生具備協同應用數學、理科及工科知識的能力。

（2）培養學生工程觀點，學生通過課程的學習，思路得到有效開拓，知識范圍得到拓寬，創新思維得到啟發與鍛煉，從而能將課程知識與原理技術應用于食品工程實踐，以設計新裝備、創制新方法、研究新原理和發現新途徑。

（3）培養學生利用網絡現代資源，針對問題進行資料檢索與總結、設計及完成實驗，分析與解釋數據的能力。

（4）培養學生團結協作和有效溝通的能力。

（5）具備食品物性參數測試設備的操作及管理能力。

畢業要求（a）由設置的教學目標（1）進行支撐，以考查學生對工程基礎知識基本理論的掌握；畢業要求（b）、（c）、（d）和（e）由教學目標（2）、（3）進行支撐，教學目標（4）、（5）分別支撐畢業要求（h）和（i）。

2.2 教學內容的優化

“食品物性學”以食品的力學、熱學、電學、光學特性理論與其變化規律及工程研究方法為主要內容，同時了解決定物理特性參數的內因及外部環境條件對這些特征物理參數的影響及機制，掌握食品物性的變化規律，特別是基于數學方法的描述規律變化，熟悉運用物性學知識開展定量檢測以及在食品加工中的應用，全面提升學習和運用食品工程知識的能力。

根據OBE教育理念與“食品物性學”課程融合的目標，教學內容和教學環節需支撐與支持課程教學目標。因此，本課程在保留原有核心內容的基礎上，結合食品物性研究前沿趨勢及高新技術，增加食品工業生產實際熱點問題，以此豐富課程的教學內容，培養學生的創新能力及發現與分析解決問題的能力。根據食品物性學各章節內容的特點，教學內容可分為食品的形態與物理性質、力學特性、熱物性、電特性、光學特性與物性分析技術等6個部分，如表2所示。

表2 基于OBE模式的“食品物性學”課程主要內容的重組優化

2.3 教學方法的改進

改進教學方法是激發學生學習興趣，達成教學目標的重要措施。通過改進可改變原有教學方法單一而造成的學生參與度低、學習動力不足、課堂不活躍、教學效果差等缺陷。因此，為了達到較為良好的教學目標，可從學情出發結合教學內容特點，課堂教學中采用靈活多樣的教學方法，如啟發、案例、項目、問題驅動等教學方式，形成活躍的課堂氣氛，提高授課信息量。

啟發式教學以學生思維啟發為目標與核心，可有效提高學生學習知識的積極性與主動性。在彈黏性食品的流變特性與食品的介電特性應用的教學任務中采用了啟發式教學方法。

案例教學法是將食品工業中加工場景通過特定方法進行展示，主要圍繞教學目標及課程內容，將典型化加工場景進行處理，形成學生分析與學習的案例，并經過學生獨立探究及成組研討，建立解決方案，以培養學生分析及解決實際生產問題的素養及能力[5]。在食品熱擴散系數和電滲透脫水應用的教學任務中采用了案例教學法。

項目教學法是通過學生獨立完成項目需求信息的收集、解決方案的設計、項目實施及最終評價的全過程。學生根據老師指導，自主了解并把握所有環節的基本要求。項目教學法可系統培養學生的全局意識，加深知識掌握與應用。在黏性食品的流變特性與透射電鏡與掃描電鏡技術的教學任務中采用了項目數學法。

問題驅動教學法是利用學生的好奇心及探索欲，以問題為起點及核心規劃教學內容，以探索問題解決方案為設計教學過程，可顯著提高學生課堂參與度及主動性，激發學生求知欲及探索思維[6]。

食品物性學實驗是以食品工業中常見的食品物料作為原料進行物理性質測試，并培養學生工程能力的實驗課程。采用實驗項目創新性與基礎性并存，且與本專業相結合的方式，以解決食品工業中發生的實際問題。在獼猴桃的綜合物性測試及其應用實驗項目中，將CDIO（CONCEIVE，design，implement，operacte）（構思、設計、實現、運作）工程教育理念[7]引入到實驗中，學生自由分組，讓學生構思物料的物性類型并選擇測試方法，然后利用實驗室資源完成綜合物性的測試，以CDIO間有機聯系的方式學習工程知識，培養學生課程知識實際應用、工程素養及團隊協作等能力。

2.4 考核方式的改革

原“食品物性學”的課程評價方法與OBE模式完全不同，主要以知識獲取量為標準，缺乏對學生綜合素質能力的評價與考核。基于OBE模式的“食品物性學”教學評價體系主要評價教學目標的完成度及教學任務的掌握度，同時綜合評價學生的工程素養及解決工程問題的能力，因此需要豐富考核方式，并打通教與學的反饋通道。如采用多元化考試形式，包括：由原先的期末考試、實驗成績及作業成績為主，再增加能力與素質、學習態度，完成考核的平時性評價，促進學生積極主動學習；完成教學相長與促進融合；利用微信投票與PPT彈幕小程序，完成教學效果的實時反饋等。通過改革考核方式，隨時了解學生的學習效果，及時調整課程進程及教學方法。

3 結語

在“新工科建設”工程人才培養思想的指導下，將OBE模式融入到“食品物性學”課程的教學目標、內容、方法及考核方式等方面，完成了課程教學的改革與實踐，以此提高教學內容的系統性、前沿性和教學方法的先進性、互動性。實踐證明，基于OBE模式的“食品物性學”課程教學體系改革能增強學生的主動學習意識，提高學生的創新思維及實踐能力，對“新工科”背景下創新型工程人才的培養具有重要的推動作用。