王忠合，王 軍，林麗云

（韓山師范學(xué)院食品工程與生物科技學(xué)院，廣東潮州 521041）

復(fù)旦共識(shí)、天大行動(dòng)、北京指南構(gòu)成了新工科建設(shè)的“三部曲”，奏響了人才培養(yǎng)主旋律，開拓了工程教育改革新路徑。新經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展迫切需要新工科人才支撐，新工科建設(shè)是我國高等工程教育適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略決策與部署，以培養(yǎng)新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)所需的多元化、復(fù)合型、創(chuàng)新型的卓越工程人才為目標(biāo)，是為新經(jīng)濟(jì)、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供智力和人才支撐的工程教育實(shí)踐[1-3]。新經(jīng)濟(jì)要求發(fā)展“新工科”，但“新工科”的發(fā)展不僅僅是面向未來布局新興工科專業(yè)，也要使當(dāng)前的工科專業(yè)突破傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式，整合升級(jí)、綜合發(fā)展，培養(yǎng)具備更高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力的人才，建立多樣化和個(gè)性化的工程教育培養(yǎng)模式。當(dāng)前工科教育存在的問題有：與企業(yè)和社會(huì)需求脫節(jié)、工程能力和素質(zhì)明顯不足、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及溝通能力薄弱、藝術(shù)人文社會(huì)素養(yǎng)與創(chuàng)業(yè)精神亟須拓展[4]。全國各地新工科教育實(shí)踐在教育部“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”等理念的指導(dǎo)下蓬勃開展，以立德樹人為引領(lǐng)、以促進(jìn)人的全面發(fā)展、多學(xué)科交叉融合、多元的過程性評(píng)價(jià)等為特點(diǎn)的新工科教育為我國高校的工程教育提供了新的思路與參照。為適應(yīng)新工科建設(shè)和“一帶一路”國家戰(zhàn)略對工程教育提出的要求，學(xué)院啟動(dòng)了新工科背景下的食品科學(xué)與工程類人才培養(yǎng)方案的修訂工作，積極推進(jìn)與工程教育相關(guān)的各類課程教學(xué)改革，并于2018 年順利通過中國臺(tái)灣IEET 的工程教育認(rèn)證。

“食品工程原理”是食品科學(xué)與工程類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授食品加工和制造過程中原料進(jìn)出各加工單元的相互關(guān)系及影響因素，理論知識(shí)豐富且具有非常強(qiáng)的實(shí)踐性，與食品工業(yè)生產(chǎn)中各個(gè)加工環(huán)節(jié)密切相關(guān)，在食品科學(xué)與工程類人才的工程思維培養(yǎng)起著承前啟后的重要紐帶作用，是由理論知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)踐的重要橋梁，對于培養(yǎng)學(xué)生解決食品工業(yè)中相關(guān)工程問題的能力起著重要的作用[5-6]。“食品工程原理”涉及的內(nèi)容繁雜枯燥、晦澀難懂，學(xué)生很難全面掌握，而各單元操作又相互獨(dú)立，部分單元操作的公式推導(dǎo)復(fù)雜，再加上實(shí)驗(yàn)教學(xué)等實(shí)踐環(huán)節(jié)中學(xué)生處于被動(dòng)接受狀態(tài)，學(xué)生參與實(shí)踐操作或設(shè)計(jì)的積極性和主動(dòng)性相對不足，難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果和工程能力培養(yǎng)。近年來，筆者在“食品工程原理”教學(xué)過程中，結(jié)合新工科建設(shè)的要求，對“食品工程原理”課程教學(xué)中的問題進(jìn)行了改革探索，提出了相應(yīng)的措施與方法，取得了一定成果。

1 PBL 翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式

計(jì)算機(jī)技術(shù)和食品科技的快速發(fā)展，食品工程相關(guān)領(lǐng)域也發(fā)生了大幅度的變化，食品專業(yè)學(xué)生需要掌握的知識(shí)、技能及工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力也提出了更高的要求，以MOOC、SPOCs、翻轉(zhuǎn)課堂、微課及可汗學(xué)院等信息化教學(xué)掀起教育變革的新浪潮[6]。引入“以問題為導(dǎo)向”的PBL 教學(xué)方法和“以學(xué)生為中心”的翻轉(zhuǎn)課程教學(xué)手段，以小組討論式教學(xué)打破傳統(tǒng)教學(xué)中以教師講授為主體的灌輸式教學(xué)模式，可激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，將學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和表達(dá)溝通能力。PBL 在國外全科醫(yī)學(xué)教育中應(yīng)用較多，也取得了較好的教學(xué)效果，而在食品類專業(yè)特別是食品工程類課程中的應(yīng)用還比較少。

根據(jù)教學(xué)大綱的要求選擇食品工程原理教材中基礎(chǔ)的、應(yīng)用性、創(chuàng)造性強(qiáng)的課程作為PBL 教學(xué)內(nèi)容，前期主要以流體流動(dòng)、傳熱、干燥等章節(jié)內(nèi)容為研究重點(diǎn)，在講授課程內(nèi)容前向?qū)W生介紹電子教學(xué)平臺(tái)的使用方法和PBL 教學(xué)的基本過程，明確目標(biāo)、任務(wù)及方法，讓學(xué)生對相關(guān)單元操作的基礎(chǔ)知識(shí)有一個(gè)初步了解。結(jié)合各單元操作相關(guān)知識(shí)的難易程度與學(xué)生掌握的知識(shí)結(jié)構(gòu)，合理制定研究問題并分發(fā)至各組成員，查閱相關(guān)資料，解決分析問題，在探討問題的過程中，學(xué)生可隨時(shí)在討論區(qū)發(fā)布自己的觀點(diǎn)和不能解決的問題，增加與同一小組成員及指導(dǎo)教師之間的互動(dòng)交流，最終解決問題形成PPT 在課堂上匯報(bào)、答辯。運(yùn)用PBL 教學(xué)模式讓不同性格和基礎(chǔ)的學(xué)生一起探討問題，并發(fā)表自己的看法，鍛煉學(xué)生的組織能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。信息技術(shù)的運(yùn)用，有效解決“食品工程原理”課程內(nèi)容多、涉及的知識(shí)面廣、信息量大等與學(xué)時(shí)不足的矛盾。同時(shí)，一名教師可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)同時(shí)對多個(gè)班級(jí)進(jìn)行課程教學(xué)指導(dǎo)，提高了師資的利用率，解決了師資不足的問題。

2 構(gòu)建“學(xué)習(xí)通”在線移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)

借助前期的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)基礎(chǔ)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，利用“學(xué)習(xí)通”等智慧教學(xué)工具構(gòu)建線上線下混合式在線移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，一張網(wǎng)、一個(gè)移動(dòng)客戶端，把教師和學(xué)生緊密地聯(lián)系在一起，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以講授為主的模式，充分利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生“課前課后、線上線下”自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，豐富知識(shí)獲取渠道。在信息化大數(shù)據(jù)的時(shí)代，學(xué)生獲取知識(shí)和信息不再拘泥于教材和教師[7]，教學(xué)中可利用“學(xué)習(xí)通”的各組件，吸收傳統(tǒng)教學(xué)的精華，借助信息技術(shù)的優(yōu)勢把線上教學(xué)和線下教學(xué)完美地融合在一起，以學(xué)生學(xué)習(xí)為主體并配合課堂教學(xué)的混合式教學(xué)模式，教師在教學(xué)過程中可隨時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容及任務(wù)，課堂上教師還可以引入交互式學(xué)習(xí)，利用“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)的簽到、搶答、點(diǎn)名、選人、主題討論等模塊進(jìn)行互動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免傳統(tǒng)課堂教學(xué)中學(xué)生發(fā)言主動(dòng)性不高和教師課上全員考勤耗費(fèi)時(shí)間多等問題。同時(shí)，教師可利用隨堂練習(xí)和測試模塊考核學(xué)生的掌握程度，加強(qiáng)課程的過程性考核，學(xué)生提交試卷，教師批閱后學(xué)生可查閱試卷答案，實(shí)時(shí)反饋學(xué)習(xí)效果和存在的問題。新型的線上線下混合式學(xué)習(xí)和教學(xué)模式，不僅提高了課堂效率和學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，還為學(xué)習(xí)過程提供了完整全面的數(shù)據(jù)記錄和過程學(xué)習(xí)評(píng)定支持，促進(jìn)課堂教學(xué)由“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的全面轉(zhuǎn)型，有助于提升整體教學(xué)質(zhì)量和打造“金課”課程。

3 引入虛擬仿真打造新型的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐模式

“食品工程原理”實(shí)驗(yàn)課程是理論課程學(xué)習(xí)的重要補(bǔ)充和實(shí)踐，通過實(shí)踐活動(dòng)驗(yàn)證相關(guān)原理的理論以拓展理論教學(xué)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的工程思想與觀念、提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，是將食品工程理論知識(shí)與食品工業(yè)生產(chǎn)緊密結(jié)合的橋梁和紐帶。由于重視程度不夠或受條件限制，傳統(tǒng)的食品工程原理實(shí)驗(yàn)在多數(shù)食品專業(yè)院校的實(shí)驗(yàn)開出率不足，多數(shù)學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)少，僅僅停留在演示實(shí)驗(yàn)或設(shè)備的階段，這種模式處在簡單的“填鴨式”教學(xué)階段，學(xué)生根本沒有學(xué)習(xí)的自主性和主動(dòng)性，工程化思想的訓(xùn)練程度低，也無法有效激發(fā)學(xué)生的探索精神?；谇捌诮逃恐С值胤礁咝＝ㄔO(shè)項(xiàng)目“食品工程大學(xué)生專業(yè)能力實(shí)訓(xùn)基地”和省教育廳質(zhì)量工程項(xiàng)目“生物科學(xué)與食品工程虛擬教學(xué)示范中心”等實(shí)踐基地建設(shè)的基礎(chǔ)上，采用北京歐倍爾軟件技術(shù)開發(fā)有限公司的食品工程虛擬仿真軟件構(gòu)建新型的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，采用“虛實(shí)結(jié)合式”和“情景再現(xiàn)式”教學(xué)模式與方法，以彌補(bǔ)部分院?；騻鹘y(tǒng)的食品工程原理實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)受場地、設(shè)備、安全等條件制約的缺陷，順應(yīng)“新工科”建設(shè)和教育部大力推進(jìn)“虛擬仿真”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)的要求，充分發(fā)掘虛擬仿真軟件的技術(shù)優(yōu)勢，利用多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等信息技術(shù)手段，構(gòu)建“以學(xué)生和能力培養(yǎng)為中心”的分層次、開放式、模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。采用模塊式和主題探討式互動(dòng)教學(xué)，如以某一單元操作或某一關(guān)鍵設(shè)備為例，引導(dǎo)學(xué)生模擬和熟悉真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境下的運(yùn)行狀態(tài)、工藝參數(shù)和控制指標(biāo)等，解決虛擬仿真過程中的故障與問題，完成設(shè)定的操作任務(wù)，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。充分利用信息技術(shù)的優(yōu)勢和網(wǎng)絡(luò)媒體的直觀性，采用線上自學(xué)與線下翻轉(zhuǎn)相結(jié)合的雙重互動(dòng)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)過程遇到問題可與教師互動(dòng)、交流，線下集中討論與匯報(bào)，提升學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

根據(jù)不同章節(jié)或單元操作的特點(diǎn)及要求，整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與項(xiàng)目，實(shí)行分級(jí)指導(dǎo)，構(gòu)建分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，針對不同需求進(jìn)行虛擬平臺(tái)訓(xùn)練。以“食品工程原理”中的單元操作干燥為例，根據(jù)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)與教學(xué)要求，構(gòu)建了3 個(gè)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：基礎(chǔ)仿真操作層次（包括的教學(xué)模塊：干燥工藝及設(shè)備的認(rèn)識(shí)、流化床干燥器的操作）、工程拓展層次（包含的教學(xué)模塊：異常情況及事故的緊急處置、干燥曲線的繪制、干燥速率曲線的求解、熱空氣流量對干燥速率曲線變化的影響、臨界濕含量的變化等）、綜合設(shè)計(jì)層次（包含的教學(xué)模塊：對流干燥器的設(shè)備結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)），3 個(gè)層次在知識(shí)深度、操作水平、能力達(dá)成度等方面的要求逐漸提高，不同層次、不同類型的學(xué)生在完成前一個(gè)層次的學(xué)習(xí)并達(dá)到一定要求后，方可進(jìn)入下一層次的學(xué)習(xí)，這種“闖關(guān)”模式的教學(xué)可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣[6-7]。

4 結(jié)語

面向新經(jīng)濟(jì)的新工科建設(shè)需要工程科技人才具備交叉復(fù)合特征，不僅具有解決工程問題的能力，還要具備跨學(xué)科、跨產(chǎn)業(yè)的跨界整合能力，因而新工科建設(shè)中需解決應(yīng)用型人才培養(yǎng)的新模式，遵循工程教育認(rèn)證中“以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的原則，推廣以學(xué)生為主體的培養(yǎng)模式，提高工程技術(shù)人才的應(yīng)用能力。實(shí)施工程教育專業(yè)認(rèn)證，是我國高校推進(jìn)工程教育改革的重要舉措、“新工科”建設(shè)的重要內(nèi)容和工程教育國際化的重要標(biāo)志?！笆称饭こ淘怼笔且婚T實(shí)踐性、工程性強(qiáng)的課程，內(nèi)容多、公式繁雜、學(xué)習(xí)難度大，引入“以問題為導(dǎo)向”的翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式，借助現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢，明確目標(biāo)、任務(wù)及方法，有效解決問題并發(fā)表自己的看法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和工程思維，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。利用“學(xué)習(xí)通”智慧教學(xué)工具構(gòu)建在線移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生“課前課后、線上線下”自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，把線上教學(xué)和線下教學(xué)完美地融合在一起，以學(xué)生學(xué)習(xí)為主體并配合課堂教學(xué)的混合式教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)課程的過程考核，大大提高了課堂效率，并提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)新性。將虛擬仿真教學(xué)體系引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，突破了“食品工程原理”在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中受時(shí)空條件、儀器數(shù)量和操作過程安全性等條件的限制，學(xué)生通過開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)逐級(jí)完成相應(yīng)的模塊任務(wù)，掌握各操作單元的原理、相關(guān)設(shè)備的操作規(guī)程等知識(shí)，加強(qiáng)線上線下雙重指導(dǎo)和過程考核，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和創(chuàng)新能力。