新工科背景下基于OBE理念的“食品工廠設計與環境保護”混合式教學實踐

劉軍平，彭紅，劉成梅，彭娟

南昌大學 食品學院（南昌 330031）

“新工科”建設是我國主動應對新一輪科技革命與產業革命的高等工程教育戰略。面對新時代新產業對人才知識、能力、素養等方面提出的新要求，高等教育要持續深化工程教育改革[1]，基于國際工程教育專業認證的OBE（Outcome-Based Education）理念開展工程人才培養是推動改革的重要引擎。OBE理念為成果導向教育，以學習產出為中心實施教學和評價，始終堅持學生為主體開展教育教學，將教學過程聚焦于經濟社會對學生需求的能力培養上[2]。混合式教學是各種教學策略的深層次融合[3]，實現多元多向互動，突破時空限制，既發揮教師主導作用，又充分體現學生學習的主動性。

“食品工廠設計與環境保護”課程是食品類專業的一門核心課，該課程強調綜合應用性，主要內容為食品工廠設計的程序、方法以及工藝設計的基本原理和應用，同時介紹與設計有關的建筑施工、設備安裝、管道敷設、環境保護等知識。在新工科建設背景下，課程對于食品類工程人才畢業要求和培養目標的達成具有重要作用[5]。基于此，課程團隊以OBE理念為指導開展“食品工廠設計與環境保護”混合式教學實踐，構建以學生為中心的教學模式，使學生在學中用、在用中完善和創新專業技能，為實現適應新時代需求的工程應用型人才的培養提供參考。

1 混合式教學設計思路

新工科建設以培養新時代需求的工程人才為重點，據此要突破傳統注重知識教學的人才培養局限，結合食品工廠設計課程特點和教學團隊實踐經驗，遵循OBE理念做好教學設計，實踐因材施教，強化個性和需求教育，打造產出為主的混合式教學模式，從整理上提升學生學習主動性和自主學習能力。以產出為導向的混合式教學設計不局限于線上線下的教學形式混合，而是在教學內容、資源、活動、支撐、評價等方面達到有機結合，形成多維度混合式教學模式，實現認知領域的六類教育目標（記憶、理解、應用、分析、綜合和評價）逐漸有序達成，促進學生深度學習，達到高階學習目標。

2 基于OBE理念混合式教學改革實踐

2.1 整合課程內容，推進學習階段模塊化

對教材知識體系進行了優化整合，構建了食品工廠設計前期建設、總體設計、工藝設計、公用設計、環境保護五大模塊若干個單元（見圖1）。

圖1 食品工廠設計與環境保護課程模塊

前期建設和公用設計模塊屬于交叉知識，對這部分知識深度要求不高，在有限的課時下由學生線上自學完成。在總體設計模塊，將教材中的產品方案整合到廠址選擇和總平面設計中，能夠讓學生從整體上把握一個食品工廠設計的范圍輪廓，有利于后續學習的理解。工藝設計模塊主要基于實際生產的工藝流程進行布局，包括工藝優化、衡算和設備選型、車間功能區和設備布局以及管路設計等，并將教材中公用設計的食品安全衛生部分納入其中，做到能夠生產出符合我國食品安全衛生規范的合格食品。環境保護模塊雖然在最后講授，但其實貫穿整個課程始終。五個模塊中總體布局、工藝設計和環境保護是整個課程的核心，通過各模塊將局部零散知識有機串聯形成整理，便于教學設計和實施，有利于學生從整理上把握課程知識，促進學生知識的內化。

2.2 加強教學過程混合，推進學習系統化

教學過程分為課前、課中和課后，三個過程混合進行，促進學習系統化。課前進行導學和自學，包括線上和線下的學習，主要是掌握知識和分析問題及擬定解決辦法。線上在學習通或MOOC平臺自主學習資料和視頻，掌握基本建設程序、總平面設計涉及的概念、工藝設計涉及的相關工程工藝設備等專業通識性知識點，完成小測驗或習題，并布置案例作業，學生線下思考，對案例進行分析和完善，以備課堂交流。教師在過程中起到引導和督促作用，了解學生掌握知識的情況，據此做好對應的課堂教學設計。

課中含教學和互動環節，開展具有挑戰度和高階性的教學活動。重構系統知識結構，開展綜合知識應用的深入討論，如對總平面布置、車間平面圖、管路布局圖講授時，結合圖紙規范性、食品廠特點和設備參數等知識點，并結合CAD繪圖軟件，助力學生理論與實際應用融合，加深學生掌握重難點知識。互動環節由學生討論展示為主，進行案例分析，將碎片知識整體化，學生開展互評討論，激發批判意識和綜合應用思維。

課后進行延伸和創新，學生獨立完成案例分析，并提出創新性改善方案，教師對方案進行評價，便于學生糾錯，啟發學生創新思維。

2.3 利用信息技術混合教學，豐富教學資源

將技術支撐與教學行為融合，促進教與學有效提升。課程充分應用超星爾雅、中國大學MOOC、學習通、雨課堂、通訊溝通工具等多種信息技術工具進行課下學習輔導和課上互動測驗。開展虛擬仿真教學，建立乳粉、葡萄酒、飲料、大米加工廠的虛擬仿真軟件，學生可以不受時空限制進行模擬訓練。教學過程中及時關注學生學習效果，不斷優化線上學習內容，持續改善現代化信息工具的篩選和使用體驗。利用學習通和騰訊會議、PPT和雨課堂的融合，整合各項數據，極大提升了教學效果。

2.4 以學生為主混合多種教學形式，提升教學質量

以產出導向為指導，以學生為中心開展講授式、討論式、探究式、啟發式、案例化、翻轉課堂等教學形式的混合。在教學過程中，改變教師滿堂灌的傳統形式，將學習主動權交給學生。學生經過前期線上學習，教師在課堂上主要是組織和引導學生去思考、去探索問題，培養學生批判思維和創新意識。

首先，講授式以講述食品工廠設計核心知識為主，為學生系統梳理和串聯知識點，形成食品工藝流程、產品方案、物料衡算、設備選型、生產車間布局、設備和管路布局、總平面布局等一個完整工廠設計環節的串聯，并在各個環節通過案例幫助學生理解。其次，在關鍵問題和涉及交叉學科問題上開展討論和探究，闡明原理，啟發學生思考，引導學生分析解決問題。此外，課程形成了一系列案例庫，涉及豐富的食品類別，如糧食、豆制品、飲料、乳品、調味料等我國食品生產許可分類目錄中常見食品類別的工廠設計，為學生提供了一個充分學習和討論的資源庫。大部分案例均有待完善，通過這些缺陷案例讓學生分析不足，并闡明原因和提出改善措施，學生之間可以互為補充和評判，教師進行引導、點評和總結。在討論問題和案例分析過程中實行翻轉課堂，以學生為主，甚至可以由學生主持和提出問題，師生共同交流討論，強化學生深度學習和應用能力。

2.5 混合多元評價，促進課程教學持續改進

開展以成果導向的考核評價，形成多元化、可衡量的混合式評價體系。首先要注重全過程考核評價。課前利用線上監測學習情況。課中發揮線上線下優勢，充分評價學生對知識點應用過程的分析解決問題能力，通過強化開放式任務去評價學生溝通、團隊協作和創新能力，在評價過程中開展學生互評，提升課程內容的掌握程度。其次是進行項目化評價，給予開放式項目，學生通過查閱資料完成具體工廠設計環節，并進行展示，師生共同分析交流和評價，并提出修改意見，達到評價和項目實踐的雙重效果。最終要合理分配各評價指標占比，課程評價比例為期末成績占50%，以線下考試為主，項目化考核占20%，線上學習、測驗、討論、互評等過程考評占30%。

完成學生評價后開展課程目標評價，評估混合式教學對課程目標達成情況，具體到各個教學環節對課程目標的支撐作用，評價結果用于課程改進，形成教學質量持續改進機制。

3 課程改革實踐成效

3.1 課程學習成效明顯

通過課程教學改革實踐，課程目標達成度均在0.8以上（0.7即為達成），其中在綜合應用知識、使用現代工具、立足食品行業持續發展等方面達成度在0.9左右，說明基于OBE理念開展的混合式教學提升了該課程學習目標的達成，學生也獲得社會需求的工程能力。

通過課程學習，學生具備獨立完成食品工廠設計的能力，在后續的食品工廠課程設計、畢業設計過程中體現明顯優勢。相比改革前，課程設計的質量大幅提升，優秀率達到80%以上，畢業設計能夠保質保量完成，設計圖紙質量有較大提高，遵循了實際生產需求，做到理論和實際緊密結合，提升了學生解決實際問題的能力。經過課程訓練培養的畢業生深受各食品企業歡迎，在企業問卷調查中均對學生的工程能力給予了高度評價。

3.2 學生工程實踐和創新能力凸顯

該課程教學過程中增加學生工程實踐訓練、完成相關開放式任務實訓，并邀請企業和行業專家參與指導，學生的工程實踐能力和創新能力得到充分鍛煉。基于此，在互聯網+、挑戰杯等全國大賽中屢獲佳績，獲得了全國食品專業工程實踐訓練綜合能力競賽、中國食品科學技術學會聯合企業開展的創新競賽一等獎等獎勵。另外，課程學習和實踐有力地促進了學生完成雙創項目和科研訓練，尤其是在參與導師各級項目中能充分發揮工廠設計綜合應用各專業知識實踐應用的能力。

3.3 課程建設和師資水平持續提升

經過改革實踐的“食品工廠設計與環境保護”課程被評為江西省線上線下混合式一流課程，并建設了中國大學MOOC線上課程。基于教學實踐凝練的教學成果獲得省級教學成果二等獎2項。課程團隊主持國家級一流線下課程1門，編寫教材2部（1部為“十二五”國家級規劃教材），獲得教育部新農科教改課題1項，江西省教改課題2項，江西省虛擬仿真實驗教學項目2項。

4 結語

課程團隊根據新工科建設及社會的實際需要，關注學生工程應用能力的培養，基于OBE理念，通過轉變原本單一的課堂教學形式，構建深度混合式教學模式，培養學生探究及工程實踐能力，在學生培養和課程建設中獲得顯著成效。但課程教學的持續改進是一個動態過程，“食品工廠設計與環境保護”課程綜合性強，挑戰度大，對于實踐應用能力有高度要求，該課程教學改革實踐仍需進一步提煉、擴展，發揮一流課程和教學成果優勢，堅持立德樹人根本任務，促進學生全面發展。