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        新工科背景下《食品無損檢測技術(shù)》課程教學(xué)改革探索

        2021-02-21 23:09:18
        中國食品 2021年1期
        關(guān)鍵詞:檢測課程課堂

        “新工科”建設(shè)已經(jīng)成為我國高等工程教育的重要課題,也是當(dāng)前教育領(lǐng)域乃至整個社會關(guān)注的熱點(diǎn)之一。自2017年2月以來,教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè),引領(lǐng)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革,實(shí)施服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展等國家戰(zhàn)略。新工科研究和實(shí)踐改革將圍繞工程教育中的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系開展,實(shí)現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)為產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向,從單學(xué)科專業(yè)分割轉(zhuǎn)為多學(xué)科交叉融合,從適應(yīng)服務(wù)需求導(dǎo)向轉(zhuǎn)為支撐引領(lǐng)科技導(dǎo)向,培養(yǎng)具有新型技術(shù)和綜合能力的專門人才。

        江蘇大學(xué)的食品科學(xué)與工程學(xué)科特色鮮明,為食品行業(yè)培養(yǎng)了一批又一批具有工程能力的應(yīng)用型人才。學(xué)校在食品快速無損檢測研究領(lǐng)域起步較早,并多年保持國內(nèi)領(lǐng)先水平。食品無損檢測技術(shù)是一門涉及物理、化學(xué)、生物、電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)和應(yīng)用數(shù)學(xué)等多學(xué)科的綜合技術(shù),一般是從外部給待測物一個激勵能量,當(dāng)待測物受激勵能量影響時,通過比對輸入和輸出信號可獲得待測物的理化特性。為進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)科特色,讓學(xué)生了解食品無損檢測技術(shù)的基本原理和應(yīng)用前景,學(xué)院針對本科生開設(shè)了《食品無損檢測技術(shù)》課程。該課程以多學(xué)科交叉融合為特點(diǎn),工程性強(qiáng),但是在教學(xué)過程中實(shí)踐性較少。因此,本文對《食品無損檢測技術(shù)》課程教學(xué)目前存在的問題進(jìn)行系統(tǒng)分析,以新工科“成果導(dǎo)向教育”為核心進(jìn)行教學(xué)改革和探索,以期培養(yǎng)更加符合社會需求的復(fù)合型人才。

        一、教學(xué)內(nèi)容的探討

        1.教材的更新?!妒称窡o損檢測技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括力學(xué)特性檢測技術(shù)、電學(xué)特性檢測技術(shù)、光學(xué)特性檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺檢測技術(shù)和生物傳感檢測技術(shù)等。其中,計(jì)算機(jī)視覺檢測技術(shù)、近紅外光譜技術(shù)已經(jīng)在食品加工過程和產(chǎn)品的智能評價方面逐步應(yīng)用,生物傳感檢測技術(shù)更是隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展而不斷更迭,在食品、農(nóng)產(chǎn)品的安全評價方面引起了廣泛關(guān)注。然而,目前該課程選用的教材仍主要基于2004年化學(xué)工業(yè)出版社的《食品與農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)無損檢測新技術(shù)》,教材內(nèi)容相對陳舊,已不能體現(xiàn)現(xiàn)代食品無損檢測技術(shù)發(fā)展的真實(shí)水平,也無法滿足新工科背景下人才運(yùn)用能力的要求。雖然在實(shí)際教學(xué)過程中,教師會根據(jù)目前的研究熱點(diǎn)和行業(yè)應(yīng)用情況對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行部分調(diào)整,但是由于沒有固定教材的輔助,無法有效支撐課堂的教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生的課后復(fù)習(xí)效果并不理想。因此,為讓學(xué)生更深層次地了解技術(shù)原理和應(yīng)用情況,編著一本包含該領(lǐng)域優(yōu)秀學(xué)者研究成果的新型《食品無損檢測技術(shù)》教材顯得尤為重要。

        2.課程體系的更新。傳統(tǒng)的教學(xué)方式重知識、輕能力,重傳統(tǒng)、輕發(fā)展,重理論、輕實(shí)踐,重校內(nèi)、輕社會,而新工科對本科教學(xué)的課程教學(xué)體系提出了更高的要求。目前的《食品無損檢測技術(shù)》課程設(shè)置為30個學(xué)時,包括26個課堂授課學(xué)時和4個實(shí)驗(yàn)學(xué)時。面對新工科改革的要求,授課老師除了講授各類技術(shù)的基本原理,更要注重講解技術(shù)本身的特點(diǎn)、相關(guān)儀器的操作和方法的構(gòu)建。另外,各類數(shù)據(jù)的構(gòu)建和處理在食品無損檢測過程中是一個難點(diǎn),如何讓學(xué)生在4個學(xué)時的實(shí)驗(yàn)課中學(xué)會數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、模型構(gòu)建、實(shí)際應(yīng)用也就成為新的挑戰(zhàn)。因此,在今后的教學(xué)過程中,可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容對課堂授課和實(shí)驗(yàn)的教學(xué)學(xué)時進(jìn)行靈活科學(xué)的調(diào)整。

        如表1所示,在第一章緒論的授課過程中,可以將原來的4個講授學(xué)時調(diào)整為2個學(xué)時。在第四章光學(xué)特性的檢測技術(shù)的授課過程中,可以將講授4學(xué)時、實(shí)驗(yàn)2學(xué)時調(diào)整為講授2學(xué)時、實(shí)驗(yàn)4學(xué)時,在課程講解時重點(diǎn)介紹可見/近紅外光譜技術(shù)的原理和應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)部分則可以讓學(xué)生開展從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到模型應(yīng)用的完整實(shí)驗(yàn),讓他們深刻體會快速無損檢測技術(shù)的特點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用新技術(shù)解決問題的能力。在第六章其他快速檢測新技術(shù)的授課過程中,可以將原來的6個學(xué)時(高光譜圖像檢測技術(shù)、電子鼻及電子舌檢測技術(shù)、生物傳感器檢測技術(shù))調(diào)整為8個學(xué)時,側(cè)重點(diǎn)是目前食品安全檢測快速領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù),如表面拉曼增強(qiáng)技術(shù)、熒光納米生物傳感檢測技術(shù),從而讓學(xué)生更全面地了解食品快速檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。在第七章化學(xué)計(jì)量學(xué)的應(yīng)用的授課過程中,原先是安排4個講授學(xué)時,2個學(xué)時講解基本化學(xué)計(jì)量學(xué)方法,2個學(xué)時講解應(yīng)用實(shí)例,現(xiàn)在可新增加2個學(xué)時,邀請本行業(yè)智能加工檢測領(lǐng)域的一些專家給學(xué)生們做專題講座,加深學(xué)生們對于專業(yè)、行業(yè)的了解,為今后工作或者繼續(xù)深造開拓思路。

        二、教學(xué)模式的建立

        1.啟發(fā)式教學(xué)方法。要改變傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生積極思考,將食品無損檢測技術(shù)的理論教學(xué)、應(yīng)用實(shí)例與生活實(shí)際相關(guān)聯(lián),提高大家對技術(shù)原理和應(yīng)用前景的理解,引導(dǎo)學(xué)生了解技術(shù)原理的相通性,提高學(xué)生對交叉學(xué)科的認(rèn)識,有利于新工科背景下學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。例如,在介紹電子鼻技術(shù)原理時,可以讓學(xué)生思考有沒有見過生活中的“電子鼻”。老師的啟發(fā)式問題能夠拓展同學(xué)們的思維,事實(shí)上,酒精測定儀就是一種典型的電子鼻,通過講解酒精測定儀的工作原理,學(xué)生很容易就能理解電子鼻系統(tǒng)的工作原理。將課堂教學(xué)和生活實(shí)際進(jìn)行緊密聯(lián)系,不僅可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,也有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、分析問題和解決問題能力。

        2.新型實(shí)踐教學(xué)方法。將高校理論與企業(yè)實(shí)踐進(jìn)行深度融合、優(yōu)勢互補(bǔ),已經(jīng)成為本科教學(xué)提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的一種重要實(shí)踐方式。通過校企合作共建,能夠把企業(yè)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)引入高校教育,實(shí)現(xiàn)校企聯(lián)合人才培養(yǎng),有助于形成混合式師資團(tuán)隊(duì)。在第七章的應(yīng)用部分安排2個學(xué)時,邀請智能檢測行業(yè)的工程師(主要是江蘇大學(xué)培養(yǎng)畢業(yè)的研究生)給學(xué)生們講授食品無損檢測技術(shù)作為衍生技術(shù)在各個行業(yè)的應(yīng)用情況,以及在實(shí)際應(yīng)用過程中遇到的問題和解決方法,提高學(xué)生對專業(yè)的了解,增強(qiáng)他們的工程應(yīng)用能力,有利于本科生質(zhì)量的提升。也可以讓教師們共同參與學(xué)習(xí)校外專家的授課,提升校內(nèi)師資隊(duì)伍的工程能力。

        3.線上線下混合式教學(xué)模式的探索。疫情期間的網(wǎng)絡(luò)授課給教師帶來了全新的挑戰(zhàn),也給教學(xué)模式改革帶來了啟示。教師可以充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和資源,提高學(xué)生上課的積極性,增加上課的趣味性,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。因此,改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式,多方位開展線上線下混合模式教學(xué),將成為現(xiàn)代課堂的主流。騰訊課堂、雨課堂、學(xué)習(xí)通、慕課等網(wǎng)絡(luò)平臺給現(xiàn)代教學(xué)提供了豐富的解決方案。針對《食品無損檢測技術(shù)》課程的校外專家授課部分,如果專家有時間,可以直接來到課堂現(xiàn)場;如果專家無法到現(xiàn)場直接授課,學(xué)生可以借助于網(wǎng)絡(luò)平臺,如采用騰訊會議的方式進(jìn)行屏幕共享授課、語音對話解答討論等。行業(yè)專家會從技術(shù)前沿、技術(shù)應(yīng)用等方面給學(xué)生介紹,拓寬學(xué)生對課程及專業(yè)的認(rèn)知,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,這對他們今后工作和研究方向的選擇能夠起到積極作用。教師在實(shí)際授課過程中,即使是課堂教學(xué),也可以借助騰訊課堂、雨課堂、釘釘?shù)溶浖磔o助教學(xué)。以雨課堂教學(xué)工具為例,課前可以將課件、學(xué)習(xí)資料推送給學(xué)生,讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)和自學(xué);授課時,根據(jù)雨課堂平臺統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),進(jìn)行隨堂抽查;課堂討論則可以采用“彈幕+投稿”方式,讓平時不敢舉手的同學(xué)也有機(jī)會參與集體討論和學(xué)習(xí);課后推送作業(yè),讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固知識。這些操作可以用手機(jī)完成,學(xué)生的課堂表現(xiàn)情況可以在軟件系統(tǒng)保存,為平時成績的評定提供了有力的參考依據(jù),平臺留存的回放記錄也為學(xué)生復(fù)習(xí)提供了參考。在線下課堂時,老師也可以更有針對性地為學(xué)生解答難點(diǎn)。

        4.考核方式的改進(jìn)?!妒称窡o損檢測技術(shù)》課程原先的考評方式是期末考試占80%,平時成績占20%,其中平時成績的評估主要來源于考勤和作業(yè),忽略了學(xué)生的課堂表現(xiàn)和參與度。而線上線下教學(xué)軟件的融入,可以讓學(xué)生更高效地參與課堂互動,可以量化課堂問答、作業(yè)的活躍程度并作為平時成績考評依據(jù)。在后期的考評過程中,可以調(diào)整期末考試和平時成績的比例,例如,將期末考試成績調(diào)整到70%,平時成績調(diào)整到30%,新增加10%的平時成績可以用于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的評估,安排學(xué)生進(jìn)行分組討論,鍛煉學(xué)生協(xié)同合作、口頭表達(dá)能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,這部分的成績將綜合教師和小組互評結(jié)果。在期末考試的試題設(shè)置方面,根據(jù)新工科和成果導(dǎo)向教育理念進(jìn)行課程考核改革,增加分析綜合題、檢測方案設(shè)計(jì)題等,增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。期末考試題型和平時成績考核方式的全方位改革可以全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì),通過達(dá)成度評價分析學(xué)生的相關(guān)畢業(yè)要求達(dá)成情況。

        《食品無損檢測課程》是一門綜合性應(yīng)用的課程,涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、光學(xué)、納米等多學(xué)科交叉知識,在新工科教育背景下,如何更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程能力,需要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面進(jìn)行深入的改革和探索。本文依據(jù)該課程教學(xué)目前存在的問題,提出了改革方案,后期將根據(jù)實(shí)際教學(xué)效果進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)方法。(基金項(xiàng)目:江蘇大學(xué)2018年度“青年英才培育計(jì)劃”。)

        作者簡介:歐陽琴(1987-),女,博士,副教授,研究方向:食品農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)快速無損檢測研究。

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