食品院系《專業綜合實驗》的線上+線下教學實踐體系研究

郭亞輝 于航 謝云飛 姚衛蓉 錢和

《專業綜合實驗》是許多大專院校的一門重要課程，設置此課程的目的是以專業綜合實驗為載體，對學生進行一次綜合能力的考查，一方面可以對以往知識進行回顧和應用，另一方面也為畢業論文實驗的開展奠定了基礎。文章針對目前食品院系《專業綜合實驗》課程存在的問題，借鑒了一些新的課程改革思路，如借助虛擬仿真技術，建設基于工作場景的線上實踐平臺等，提出了一種線上+線下新模式，以構建《專業綜合實驗》實踐和評價體系，希望給各大專院校提供參考。專業綜合實驗是許多大專院校的一門重要課程[1]，以江南大學食品學院為例，專業綜合實驗設置在大四上學期，畢業論文環節之前，總學時為4周，課程學分為2.0分。其目的是，在學完本專業所有課程后，進行一次綜合能力的考查，即以專業綜合實驗為載體，首先通過對課題任務的解讀，理解和掌握涉及的《食品安全學》《食品工藝學》等知識;通過充分的文獻調研和分析，能夠尋找到實現實驗內容的工具和方法，理解和掌握涉及的《食品法律法規和標準》《食品分析》《儀器分析》等知識;通過實驗實施過程以及數據整理過程，熟悉相關實驗儀器與設備及其操作，培養良好實驗習慣、鍛煉數據分析能力，重新理解和掌握《食品化學/分析實驗》《數理統計》《食品安全風險評估》等課程內容。通過課程的實施，一方面可以對以往知識進行回顧和應用，另一方面也為畢業論文實驗的開展奠定了基礎。因此，《專業綜合實驗》是非常重要的一門課，對課程設計的要求也非常高[2]。

《專業綜合實驗》課程目前存在的問題

筆者通過調研發現，在許多院校中本課程存在以下幾個問題：一、課程實驗內容的設置比較局限，指導教師往往會在自己的研究領域設置綜合實驗的實驗內容，其中涉及的知識點比較有限，學生得不到全面的考查和鍛煉[3];二、專業綜合實驗被設計為畢設課題的一部分，課程定位模糊、目標不明確、課程界限劃分不明，且課程內容顯得不倫不類，也無法實現課程目標[4];三、專業綜合實驗的課程評分只是依據實驗報告進行打分，無法全面反映學生能力，因為實驗報告的數據量、實驗結果的呈現形式等因實驗題目不同而差別很大，無法客觀評估學生能力和完成度[5]。綜上，目前的《專業綜合實驗》課程設計和課程實施都無法滿足預定的課程目標，無法實現對學生能力的全面考察和評估，在知識的回顧和能力的提升方面也比較有限。

虛擬仿真在專業綜合實驗中的應用優勢

近些年，虛擬仿真技術在教學領域的發展和推廣應用，大大推動了全球教學改革和創新[6]。這是由于虛擬仿真的技術特點，可以完美地解決現有教育方式中的一些不足。如為了訓練駕駛員在極端條件下的應急反應能力和減損操作能力，美國一些駕校開始推廣使用駕駛模擬器[7]，且這些訓練真實地挽救了一些駕駛員的生命。又如，由于經費和場地限制等因素，學校無法配置發酵工程實驗的生產設備線，濱州學院生物與環境工程學院借助虛擬仿真技術開展線上實驗，達到了很好的教學效果[8]。此外，賓夕法尼亞州立大學的一項研究顯示，學生使用虛擬仿真系統的學習效率是視頻課程等傳統學習方式效率的2倍[8]。

針對《專業綜合實驗》對學生知識、能力、訓練全面性考核和訓練的目標要求，目前的實驗室模式難以滿足。因此可借助虛擬仿真技術，建立新的課程實踐和評價體系。如，武漢大學謝學軍教授借助虛擬仿真軟件，對《腐蝕與防護綜合實驗》進行了課程改革[10]，打造了一個線上的綜合實驗實踐平臺，疫情期間學生可通過登錄網站或者下載手機APP開展專業綜合實驗，內容涉及基礎知識學習、實驗操作訓練、方案設計、實驗驗證、實驗開展等內容，與傳統《專業綜合實驗》課程的內容幾乎一致。因此可以看到，這種借助線上虛擬仿真軟件的綜合實驗，一方面能夠保證學生有較高的學習效率，另一方面通過內容的設計也可以實現綜合實驗的課程目標。

建設食品院系《專業綜合實驗》線上實踐平臺

專業綜合實驗是對學生所學專業知識的綜合性考察，因此基于工作崗位設置虛擬仿真場景會使課程的目的性和應用性更強。如設置現場審核場景，學生以審核員的角色進入場景，開展對工廠衛生、機器標識、文件核對、倉儲管理等方面的工作，訓練學生對《食品衛生學》《食品質量控制與管理》《食品安全管理系統》等課程內容的掌握和應用;設置第三方檢測機構的場景，學生以檢驗員的角色進入場景，開展樣品保存、樣品處理、檢測標準的選擇、儀器使用、數據分析、限量標準的確定、檢測報告的出具等方面的工作，訓練學生對《食品分析》《食品安全法規和標準》《儀器分析》等課程內容的掌握和應用;設置市場監管局抽檢場景和人員角色，開展抽樣、保存、實施等工作，訓練學生對抽樣檢驗、食品類別和特殊食品、食品企業類別，以及不同食品中的主要常見污染物等知識內容的掌握和應用。

通過以上場景的設置，能讓學生真實認識到所學專業能做什么工作，還可以在場景中開展對所學知識的理解和運用，增強對專業知識學習的認可度。

構建食品院系《專業綜合實驗》線上+線下評價體系

需要注意的是，《專業綜合實驗》是一門實踐性課程，是在實驗室中進行的實踐，實驗室活動必不可少、不能省去，也不能因為只顧線上而忽略了課程的最重要實質。因此可以構建線上+線下的實踐和評價體系，其包括兩方面內容。一、開展線上場景式的綜合實驗，內容包括相關知識鞏固、方案設計、流程學習、考核評分等。值得提出的是《專業綜合實驗》與專業課實驗、實習實踐不同，一方面要體現學生的自主性，即整個實驗的自主設計、自主執行、自主開展，而后者是“任務型”實踐，學生按照步驟、方法和具體要求開展實施就行，因此在線上系統中要有更多的自由度;另一方面，《專業綜合實驗》要體現綜合性，不能局限于一個知識點的考察、一次儀器分析操作、一個食品分析實驗，而應該是一個完整的流程，一個實驗涵蓋多個課程知識點。二、線下繼續采取指導教師指導的方式開展實驗室實踐，如食品質量與安全專業的學生可以設置課題如“豆腐加工坊中腐敗菌的來源分析及衛生控制”“茶葉中重金屬的標準限量以及市售茶葉中的重金屬含量分析”“月餅生產中常見的質量問題調研和工藝控制研究”。

評價方式采取線上評分+線下指導教師評分的綜合評分方式，線上實驗內容可以設置2-5個，依據系統評分得到平均分;線下指導教師依據評分細則，對學生的方案設計、實驗能力、實驗報告等幾方面進行打分，得到線下成績。最后，按照一定的比例進行加和，得到學生的最終成績。

本文針對目前《專業綜合實驗》課程存在的問題，借鑒一些新的課程改革思路，提出了一種線上+線下新模式，以構建食品院系《專業綜合實驗》實踐和評價體系，希望給各大院校的食品院系提供參考。

參考文獻

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[7] Paula Vasa. Everyone should learn to drive in a simulator[R]. THE VERGE， 2014.12.09.

[8] 劉龍祥. “虛”“實”結合與自主設計在發酵工程實驗教學中的應用[J]. 現代園藝， 2020， 43（21）： 203-204.

[9] Bharathi， AKBG， & Tucker， CS. "Investigating the Impact of Interactive Immersive Virtual Reality Environments in Enhancing Task Performance in Online Engineering Design Activities." Proceedings of the ASME 2015 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. Boston， Massachusetts， USA. August 2–5， 2015.

[10] 廖冬梅. 歷時五年，傾力打造，在抗疫中誕生的 《除鹽水中碳鋼的腐蝕與防護虛擬仿真實驗》上線啦[N].武漢大學校內新聞， 2020.09.04.