PBL 教学模式在“食品加工高新技术”课程实验冷冻干燥技术教学中的应用与实践

陈义勇

（常熟理工学院 生物与食品工程学院，江苏 常熟 215500）

“食品加工高新技术”是食品科学与工程的专业课程之一，该课程在教学内容方面着重加工技术基本知识、基本理论的讲解，在培养实践能力方面安排4 个学时的课程内实验，着重食品加工技术设计及应用的基本训练。在“食品加工高新技术”实验传统教学过程中，教师往往注重实验原理、实验步骤的讲授，导致学生机械式地按照既定的实验操作步骤进行实验、记录实验结果，最后撰写完成实验报告，这种传统的教学方法实施过程中发现学生在实验过程中仅仅是机械式地完成教师布置的实验任务，缺乏思考及分析和解决问题的工程实践能力。PBL（Problem-based learning） 是一种基于问题、以学生为中心的教学方式，通过学生合作分析学习问题背后的科学知识，着力培养学生自主学习和解决问题的能力，提高综合素质[1]。

冷冻干燥技术能够在低温状态下实现对食品原料的干燥，最大限度地保持原料的营养、色泽、形态、风味，并且干燥后的产品营养价值高、复水性好，是目前食品加工技术中生产高品质食品的最好的一种干燥方法[2]。在工程认证教育背景下，为了让学生更好地学习掌握冷冻干燥技术，因此在“食品加工高新技术”课程中开设了课程内实验-冷冻干燥技术，在实验中采用PBL 教学法，通过教师课前提出问题，学生查找资料设置实验主题，小组讨论形成实验设计方案，实验结束后得出结论，最后教师总评，取得了良好的实验教学效果。

1 研究对象与实施方法

1.1 研究对象

选取常熟理工学院2014 级食品科学与工程专业141 和142 班本科学生共60 人，食品科学与工程专业141 班为实验组（30 人），142 班为对照组（30 人），2 组学生均为通过国家统一高考入学，年龄及入学成绩均无显著统计学差异，2 组学生的授课教师、授课进度及方式均相同。

1.2 实施方法

1.2.1 传统教学法

授课教师按照实验教学大纲精心备课，在实验室讲解实验目的、原理、步骤及注意事项，教师指导学生将原料（比如菠萝蜜、草莓切片，厚度3 mm左右） 在低温（-80 ℃） 下预冻12 h，学生根据实验指导书逐步完成各项实验操作，学生验证实验结果（观察冻干产品的色泽、外观和形状等特征，计算产品的复水率），学生最后根据实验结果得出结论，在学生实验过程中，教师及时指出存在的问题并一一讲解，实验结束后学生撰写实验报告。

1.2.2 PBL 教学法

（1） 内容选择和问题设计。PBL 教学法首先由教师提出问题，问题的重要性不言而喻，因此怎样引导学生提出创新性、启发性并且与课程目标、个人能力相吻合的问题至关重要[3]。教师结合实验大纲，课前1 周下发实验内容给PBL 实验组学生，然后提出难易适中的问题，要求学生通过教材、学校图书馆数据库等渠道查找问题，不要通过百度等网络资源查找，在查找问题时要准确围绕果蔬的冷冻干燥去查找，让学生通过1 周时间准备进行冷冻干燥技术基本知识及实验的设计，从中学习到在书本上学不到的知识。

（2） 课前准备。将学生随机分为6 组，每组

5 人，自行确定小组长，小组长安排组员围绕教师提

出的问题通过学校图书馆查阅文献资料，并对形成的问题进行讨论，针对菠萝蜜和草莓的冻干实验撰写实验设计报告（包括实验原理、实验原材料、实验步骤及操作要点等），教师要求学生课前1 d 提交实验设计报告，然后教师检查各个小组实验设计内容的准确性、完整性和共性存在的问题。教师根据已经定好的问题情景，鼓励学生大胆创新，积极思考和分析问题，教师不再是以往仅仅向学生讲授知识，更多的是引导学生独立寻找问题答案[4]。

（3） 课堂实施。每组根据实验设计方案开展实验，验证实验结果、得出实验结论，每组形成实验结论后，教师指定每组派一名代表阐明该组实验设计方案及实验结论，教师及其他小组的学生自由提问，进一步加深学生对冷冻干燥知识的理解，激发学生思考问题，在讨论过程中，教师作为配角，主要任务是引导学生的问题切入点避免出现偏差。讨论结束后教师根据小组实验设计及实验过程中出现的问题集中进行解答点评，每个小组针对实验设计方案发现的问题做出改进，最终得出小组最终结论，然后以小组为单位上交成果报告。

（4） 课后阶段。教师批改成果报告，形成报告成绩，通过学生进行问卷调查统计进行教学评价，对在实验教学过程中出现的问题持续改进。

1.3 教学效果评价

为了进一步检验教学效果，教师采用直接评价法和间接评价法2 种方式对教学效果进行评价。直接评价法通过对2 组学生使用相同的试题（包括基础理论题和主观分析题2 个部分，各占50 分） 进行测试，试题内容涵盖与实验内容密切相关的理论知识、实验操作中的关键点、注意事项和结论分析等知识，对两组考试成绩进行分析比较。间接评价法采用问卷调查形式对PBL 教学组学生进行综合能力的评价，问卷调查采用不记名方式进行，然后教师对调查结果进行评价分析了解学生对PBL 教学模式在培养学生自身综合能力方面的作用，以及对教学模式的认识、看法和希望。

1.4 数据统计分析

采用SAS 软件AVOVA 程序进行显著性分析，数据以平均数和标准偏差（X±SD） 表示，Duncan程序进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 教学效果直接评价

采用考试成绩直接评价教学效果，考试试卷分为基础理论题和主观分析题2 个部分，各占50 分。基础理论题注重考查对冷冻干燥的原理、设备及其在食品工业上的应用情况等基础知识的掌握，主观分析题注重考核冷冻干燥实验过程中影响产品冷冻干燥效果的因素、设定的冷冻干燥参数、关键控制点、干燥后产品的特性分析及复水率的计算、实验过程中的注意事项等分析解决问题的能力。

试验组和对照组学生的基础理论题和主观分析题考试成绩见表1。

由表1 可见，在基础理论知识考核中，对照组学生和试验组学生考试成绩相比较，差异不明显（p＞0.05），表明传统教学法和PBL 教学法对学生基础理论知识掌握的影响基本一致。与对照组相比，实验组学生的主观分析题考试成绩明显优于对照组，说明PBL 教学法能够有效提高学生分析问题、解决问题能力。

表1 试验组和对照组学生的基础理论题和主观分析题考试成绩/分

2.2 教学效果间接评价

对PBL 组的学生进行课后反馈问卷调查，共发放问卷30 份，收回30 份，有效率100%。

PBL 教学法问卷调查结果见表2。

表2 PBL 教学法问卷调查结果

由表2 可见，大部分学生（83.3%） 认为有必要实施PBL 法教学改革，76.7%的学生愿意接受PBL教学法，仅有较少的学生反对实施和不愿意接受PBL 法教学改革，而对于是否有必要对“食品加工高新技术”课程冷冻干燥技术实验进行全面PBL 教学改革10%的学生选择不确定。大多数学生都认为自身对基础知识的掌握、自学、发现分析解决问题及团队协作等能力有了明显的提高，但仍有部分学生对教师布置的任务有些茫然，不知道如何解决，独立发现问题、分析和解决问题的能力比较欠缺，究其原因主要是这部分学生习惯于被动传统教育，对主动学习有些不适应。大部分学生认为PBL 法能够有效改善课堂气氛，可以在公开场合陈述自己的观点，改变过去单纯听课、死记硬背的形式，大大提高了学习兴趣。当然还有不少学生认为查找资料占用课余时间太多、过于消耗时间和精力，认为应该将传统教学方法与PBL 教学法相结合。

3 结语

传统的教学方式是以教师为中心，学生跟着教师的思路进行被动学习，从而抑制了学生的探索性和主动性[5]，因此难以培养学生的创新思维。PBL 教学法作为现阶段国际上非常流行的一种教学方法，强调团队协作学习，要求学员以小组讨论和自学的形式发现问题，运用综合能力解决问题，并得出结果，最终形成结论[6]。研究结果发现，在“食品加工高新技术”课程实验冷冻干燥技术采用PBL 教学模式，能够提高学生对基础知识的掌握能力、自学能力，更能够提高主动思考、发现问题、分析及解决问题、沟通及团队协作的能力，显著改善了课堂气氛，学生的学习兴趣进一步提高，培养了学生解决复杂工程问题的能力。在今后的PBL 法教学过程中，仍需要进一步完善效果评价体系，采取考试成绩与小组团队解决问题相结合的方式，进一步增加考试中主观分析试题的比例，实现结果和过程评价的统一，克服传统教学模式仅仅注重考试结果评价，进一步促进PBL 教学在“食品加工高新技术”课程实验中的开展。