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        國際化視野結(jié)合PBL/CDIO 理念的“食品化學(xué)”教學(xué)改革與實(shí)踐

        2022-11-17 22:15:54吳鎖柱于智慧張素敏耿雪冉王曉聞陳益勝
        農(nóng)產(chǎn)品加工 2022年8期
        關(guān)鍵詞:化學(xué)理念實(shí)驗(yàn)

        吳鎖柱,伊 莉,于智慧,荊 旭,鄭 丹,張素敏,耿雪冉,王曉聞,陳益勝

        (山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山西晉中 030801)

        PBL(Problem-based learning) 教學(xué)法,是“以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)”教學(xué)法。PBL 教學(xué)法是一種強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中以問題為基礎(chǔ)、以學(xué)生為主體、以教師為導(dǎo)向的小組討論式教學(xué)方法[1]。自加拿大麥克馬斯特大學(xué)首次創(chuàng)立PBL 教學(xué)法以來,廣泛應(yīng)用在理、工、農(nóng)、醫(yī)等多種學(xué)科的教學(xué)中,并在國際上得到了普遍認(rèn)可和接受。CDIO 理念,即構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)、運(yùn)作(Operate) 理念,是美國麻省理工學(xué)院的一種經(jīng)典工程教育模式[1]。CDIO 理念與各類工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案相結(jié)合,以科技為基礎(chǔ),把專業(yè)理論、實(shí)踐和創(chuàng)新能力有機(jī)結(jié)合融入教學(xué)的全過程,使專業(yè)知識(shí)和工程能力形成一個(gè)有機(jī)整體。因此,將CDIO 理念與PBL 教學(xué)法有效結(jié)合,即將問題式和工程式教育理念融合起來,從教學(xué)理念和教學(xué)模式等方面開展積極的改革和探索,勢必在工程教育改革方面取得較好的成果。PBL/CDIO 理念在一些歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)應(yīng)用了10 余年,如荷蘭頂級大學(xué)馬斯特里赫特大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等。近年來,PBL/CDIO 理念在中國高校一些工程類專業(yè),如土木工程、電器工程、人工智能等課程中已有應(yīng)用,但在食品科學(xué)相關(guān)專業(yè)課程中的應(yīng)用十分有限[2-3]。

        食品化學(xué)(Food Chemistry) 研究食品的組成、性質(zhì)及其在加工、貯藏、運(yùn)輸?shù)冗^程中發(fā)生的化學(xué)變化,是食品科學(xué)的一個(gè)重要分支[4-5]。作為食品科學(xué)與工程學(xué)科的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,“食品化學(xué)”課程為學(xué)生學(xué)習(xí)其他專業(yè)課、升學(xué)和從事食品相關(guān)領(lǐng)域工作奠定基礎(chǔ)。“食品化學(xué)”課程具有專業(yè)性強(qiáng)、內(nèi)容繁多、知識(shí)覆蓋面廣等特點(diǎn)。目前,大多數(shù)高等院校采用傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式進(jìn)行該課程知識(shí)的傳授。這種方法雖然具有傳授的知識(shí)系統(tǒng)完整、邏輯性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但是存在學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)、與授課教師的互動(dòng)少、動(dòng)手機(jī)會(huì)少、思考空間不足等缺點(diǎn),難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果,在一定程度上限制了學(xué)生在獨(dú)立思考、個(gè)性化學(xué)習(xí)、綜合運(yùn)用理論知識(shí)分析問題和解決問題等方面的發(fā)展?!笆称坊瘜W(xué)”課程特點(diǎn)使其非常適合PBL/CDIO 教學(xué)模式。同時(shí),由于全球化科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢及各國科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)等交流合作日益緊密,無形之中推動(dòng)了社會(huì)對具有高素質(zhì)、高專業(yè)技能且同時(shí)具有良好外語溝通能力人才的需求。因此,采用國際化視野結(jié)合PBL/CDIO 理念在“食品化學(xué)”課程中開展教學(xué)改革,有利于學(xué)生了解和掌握食品科學(xué)與工程學(xué)科最新的國際化知識(shí)動(dòng)態(tài)及跟蹤國際發(fā)展趨勢,以滿足國家對高層次國際化人才的需求,促進(jìn)大學(xué)生教育高質(zhì)量發(fā)展,提升人才培養(yǎng)國際競爭力。筆者所在的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的探索,主要從師資隊(duì)伍、教育理念、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、考核方式等方面對“食品化學(xué)”課程進(jìn)行了教學(xué)改革與實(shí)踐,旨在提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

        1 引進(jìn)優(yōu)秀人才充實(shí)師資隊(duì)伍

        “師者,所以傳道受業(yè)解惑也”。教師作為整個(gè)教學(xué)活動(dòng)過程的設(shè)計(jì)者、組織者和實(shí)踐者,其專業(yè)理論與教學(xué)實(shí)踐水平的高低對課堂教學(xué)效果具有直接的影響。此外,開展課程的雙語教學(xué),還對授課教師的英語口語表達(dá)能力提出了更高水平的要求。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院自2012 年開設(shè)“食品化學(xué)”課程以來,非常重視課程師資隊(duì)伍的建設(shè)。近年來,學(xué)院陸續(xù)從山西大學(xué)、浙江大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、江南大學(xué)等國內(nèi)雙一流高校引進(jìn)多名優(yōu)秀人才來充實(shí)課程的師資隊(duì)伍,同時(shí)注重引進(jìn)和培養(yǎng)相結(jié)合,發(fā)揮老教師對青年教師的傳、幫、帶作用,助力青年教師在教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、英語口語水平等方面的快速成長,努力構(gòu)建學(xué)院結(jié)構(gòu)合理、理論水平高、實(shí)踐能力強(qiáng)的課程教學(xué)隊(duì)伍。

        2 緊跟時(shí)代步伐更新教育理念

        在傳統(tǒng)的“食品化學(xué)”課程教學(xué)過程中,由于在有限的課時(shí)內(nèi)需要完成對課程知識(shí)的傳授,教師往往通過“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式牢牢掌控著課堂的教學(xué)進(jìn)度安排,學(xué)生長期處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài),這樣很容易造成學(xué)生對課程知識(shí)的理解不夠透徹、缺乏自己的見解、跟不上教師節(jié)奏等情況,導(dǎo)致學(xué)生喪失對課程的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。在我國高等教育不斷深化改革的形勢下,傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求,迫切需要高校教師具有先進(jìn)的教育理念。

        學(xué)院“食品化學(xué)”課程教師緊跟時(shí)代步伐,不斷更新教育理念。作為食品科學(xué)與工程學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課,“食品化學(xué)”課程專業(yè)性強(qiáng)、知識(shí)覆蓋面廣,非常適合嘗試將PBL/CDIO 教學(xué)模式引入該課程的教學(xué)活動(dòng)中。在整個(gè)課程的教學(xué)過程中,著重增強(qiáng)“教師”的宏觀指導(dǎo)作用,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí),以“問題”為導(dǎo)向培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,以“學(xué)生”為主體建立良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。同時(shí),以科技為基礎(chǔ),把專業(yè)理論、實(shí)踐和創(chuàng)新能力有機(jī)結(jié)合融入教學(xué)的全過程,使專業(yè)知識(shí)和工程能力形成一個(gè)有機(jī)的整體。另外,采用雙語教學(xué)對學(xué)生專業(yè)能力的提升有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。在“食品化學(xué)”授課過程中,充分發(fā)揮留學(xué)回國人員的作用,結(jié)合國外學(xué)者Fennema編寫的原著英文教材[4]嘗試采用雙語進(jìn)行教學(xué),不僅僅局限于對某些專業(yè)詞匯進(jìn)行簡單的翻譯和背誦,而是利用多元化的教學(xué)資源,以英文原版圖片、動(dòng)畫、短視頻等形式使學(xué)生對與食品化學(xué)相關(guān)的現(xiàn)象和案例有初步的直觀了解和理解,同時(shí)建立相應(yīng)的激勵(lì)機(jī)制,鼓勵(lì)學(xué)生以英文思維的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和相關(guān)的英文匯報(bào),對學(xué)生了解食品化學(xué)領(lǐng)域最新發(fā)展動(dòng)態(tài)及進(jìn)展、學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的科技手段等方面都具有十分重要的意義。利用雙語教學(xué),不但可以使學(xué)生具備搜集閱讀英文原版技術(shù)文獻(xiàn)資料的能力,在更深層次上提升自我學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力、提高專業(yè)技術(shù)水平,而且可以使學(xué)生具備使用英語與國外同行進(jìn)行專業(yè)技術(shù)交流的能力,進(jìn)一步提升學(xué)生的國際競爭力。

        3 改進(jìn)教學(xué)方法提高教學(xué)質(zhì)量

        好的教學(xué)方法有助于提高教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式雖然利于教師將“食品化學(xué)”課程知識(shí)系統(tǒng)、完整地傳授給學(xué)生,但不利于激發(fā)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣和熱情,教學(xué)效果不理想。因此,進(jìn)行“食品化學(xué)”課程教學(xué)方法的改革顯得至關(guān)重要。

        學(xué)院授課教師采用國際化視野結(jié)合PBL/CDIO 理念在“食品化學(xué)”課程中開展討論式教學(xué)方法,以提出問題的方式讓學(xué)生展開集體討論,為學(xué)生預(yù)留出充足的討論時(shí)間和思考的空間,并對學(xué)生循循善誘,使其思維向答案靠攏。同時(shí),尊重學(xué)生觀點(diǎn),在靈活、愉快的氣氛中幫助學(xué)生建立“食品化學(xué)”課程的相關(guān)知識(shí)體系。此外,授課教師將相關(guān)章節(jié)內(nèi)容與具體案例或項(xiàng)目形成串聯(lián),使學(xué)生投入于到項(xiàng)目研究設(shè)計(jì)與實(shí)施的整體模擬過程中,通過挈領(lǐng)關(guān)鍵技術(shù)問題解決的路徑,形象展現(xiàn)課程教學(xué)內(nèi)容中的難點(diǎn),在潛移默化中提升學(xué)生分析問題、解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。教師也可以在授課過程中采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法,圍繞課程內(nèi)容或者案例,布置課程研討課題,運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和專業(yè)技能解釋相關(guān)的產(chǎn)業(yè)問題,結(jié)合所學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行報(bào)告,進(jìn)而提高學(xué)生的理解能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。教師還可以在授課過程中使用多媒體教學(xué)方法豐富教學(xué)內(nèi)容,將食品在加工、貯藏、運(yùn)輸?shù)冗^程中所涉及的抽象、復(fù)雜的化學(xué)式或化學(xué)反應(yīng)通過多媒體動(dòng)畫將其演示出來,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,加深學(xué)生對這些專業(yè)理論知識(shí)的理解;再如,由于多數(shù)本科學(xué)生對專業(yè)知識(shí)的了解不夠、專業(yè)外語詞匯量較少且基礎(chǔ)薄弱,教師在“食品化學(xué)”課程雙語教學(xué)過程中需要根據(jù)學(xué)生對食品化學(xué)的認(rèn)知程度及外語層次來消除學(xué)生的畏難情緒。例如,向?qū)W生介紹雙語型專業(yè)技術(shù)人才在國際上的作用、針對出現(xiàn)高頻的專業(yè)詞匯進(jìn)行歸納總結(jié)、引入國外課堂的一些優(yōu)秀的教學(xué)短視頻,既可以使學(xué)生明白雙語教學(xué)的目的和意義,又可以使學(xué)生了解國際的相關(guān)研究趨勢和成果,還可以使學(xué)生通過圖像和聲音強(qiáng)化相關(guān)英文專業(yè)知識(shí)的記憶。

        4 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)增強(qiáng)動(dòng)手能力

        實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使學(xué)生加深理解“食品化學(xué)”課程中涉及到的一些基本理論和基本知識(shí),使學(xué)生接受有關(guān)食品化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)方法和操作技能方面的訓(xùn)練,提高綜合運(yùn)用知識(shí)、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。通過改進(jìn)“食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)安排,結(jié)合學(xué)校鼓勵(lì)本科生開展課外科研活動(dòng)的舉措,引導(dǎo)并指導(dǎo)學(xué)生開展自主設(shè)計(jì)的“食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)”,為開拓學(xué)生科研思路、提高學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)揮有益的作用。為了突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性、增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力,山西農(nóng)業(yè)大學(xué)于2014 年修訂教學(xué)大綱,“食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)”從“食品化學(xué)”課程中獨(dú)立出來成為一門新課,同時(shí)其實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)較上一版教學(xué)大綱增加了6 個(gè)課時(shí)。

        對于一般的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),以鍛煉學(xué)生的基本操作能力為主,以對應(yīng)理論教學(xué)中的重要知識(shí)點(diǎn)為導(dǎo)向。綜合性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生靈活運(yùn)用理論學(xué)習(xí)中的多個(gè)知識(shí)點(diǎn),開展相關(guān)系統(tǒng)的研究,主要培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)技巧和數(shù)據(jù)分析能力。自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)主要由學(xué)生制定實(shí)驗(yàn)方案,與指導(dǎo)教師討論可行性之后予以實(shí)施,主要側(cè)重實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性和解決實(shí)際問題的能力?;赑BL/CDIO 理念,教師在“食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)過程中不再講授實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟等內(nèi)容,而是圍繞課程教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容確定多個(gè)自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的主題,加深學(xué)生對食品化學(xué)基礎(chǔ)理論與食品加工、貯藏過程中各種變化的理解、掌握與實(shí)際應(yīng)用能力。通過CDIO 理念改進(jìn)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué),即構(gòu)思(Conceive) 主要實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、設(shè)計(jì)(Design) 教學(xué)方法和提出或引入問題、實(shí)現(xiàn)(Implement) 課堂討論及問題分析總結(jié)、運(yùn)作(Operate)可操作性的實(shí)驗(yàn)。同時(shí),輔以以問題為基礎(chǔ)的討論式和啟發(fā)式的PBL 教學(xué)方式,引導(dǎo)學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題創(chuàng)造性地解決問題。此外,還可以鼓勵(lì)學(xué)生以英文思維的方式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、參與教師主持的科研項(xiàng)目、申報(bào)各種級別的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目、參加各種類別的食品創(chuàng)意創(chuàng)新大賽等,充分鍛煉學(xué)生對所學(xué)理論知識(shí)的應(yīng)用水平。

        5 優(yōu)化考核方式重視過程評價(jià)

        課程的考核方式對于學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價(jià)極其重要。傳統(tǒng)的“食品化學(xué)”課程考核方式僅是注重期末的卷面成績,憑借一卷定“英雄”。由于對課程知識(shí)理解的不透徹,學(xué)生只能通過短期的死記硬背來應(yīng)付期末的課程考試,難以真實(shí)地反映出學(xué)生掌握“食品化學(xué)”知識(shí)的程度及教師的教學(xué)效果。

        由于在課程教學(xué)過程中采用了國際化視野結(jié)合PBL/CDIO 的教學(xué)理念進(jìn)行授課,需要改變傳統(tǒng)的考核方式,探索一套能夠促進(jìn)學(xué)生發(fā)展及更為有效、公正、客觀地反映學(xué)生綜合能力的考核方式。降低期末卷面成績所占比例,強(qiáng)化平時(shí)的過程性考核,重視學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng),可以提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析問題和解決問題的能力,還可以全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。例如,可以將課程成績設(shè)置成期末成績和平時(shí)成績2 個(gè)部分,平時(shí)成績包括課堂講練、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)及課外閱讀等部分,并設(shè)計(jì)相應(yīng)的學(xué)習(xí)效果評價(jià)量化表,包括學(xué)生參與課堂討論與互動(dòng)、文獻(xiàn)資料搜集整理、展示匯報(bào)內(nèi)容情況、團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作與溝通交流等方面,引導(dǎo)學(xué)生提高專業(yè)基本能力與綜合素質(zhì)。與采用傳統(tǒng)課程考核方式的學(xué)生相比,采用過程性評價(jià)的學(xué)生在課堂教學(xué)活動(dòng)中的主動(dòng)性和積極性明顯增加,自我學(xué)習(xí)能力、搜集文獻(xiàn)資料能力、分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新能力、專業(yè)外語水平等均明顯提高。

        6 結(jié)語

        課程教學(xué)改革應(yīng)充分激發(fā)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)熱情,調(diào)動(dòng)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣、主動(dòng)性和積極性?;趪H化視野結(jié)合PBL/CDIO 理念的“食品化學(xué)”課程教學(xué)改革,將問題式和工程式教育理念融合起來,通過問題引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題和解決問題的能力,通過工程教育進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和工程能力的培養(yǎng),同時(shí)輔以專業(yè)英語進(jìn)一步強(qiáng)化專業(yè)知識(shí)、跟蹤最新研究發(fā)展動(dòng)態(tài),使授課內(nèi)容與國際同步,從而培養(yǎng)出具有創(chuàng)新思想、敏銳國際視野、高競爭能力的綜合型高素質(zhì)食品人才,以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要。

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