基于OBE模式的“食品物性学”教学体系改革探索与实践

宋树杰 刘玉芳 赵武奇

（陕西师范大学食品工程与营养科学学院，陕西西安 710119）

基于服务国家战略、满足产业需求和面向未来发展的高度，在“卓越工程师教育培养计划”的基础上，教育部提出了一项持续深化工程教育改革的重大行动计划“新工科建设”[1]。与传统工科相比，新工科建设具有鲜明的反映时代特征、内涵丰富新颖、多学科交叉融合、涉及面广等特点。新工科建设的基础是课程建设，因此对课程教学要求更高。

“食品物性学”是陕西师范大学食品科学与工程专业的必修课程，它是探究食品物理性质及其应用技术的一门课程，涉及多个学科知识领域，是食品加工技术研究的基础。其教学内容可分为6个部分：（1）食品主要形态与物理性质；（2）黏性/弹黏性食品的流变特征与食品质构；（3）颗粒食品的物理与流动特征；（4）食品的热物性；（5）食品的电特性与光学特性；（6）物性分析与微观成像技术[2]。“食品物性学”教学目标是：掌握食品加工的物理特性与变化规律及其测定方法，建立食品品质客观评价方法，了解食品物性的应用及发展趋势，为食品科学研究及物性改良提供科学依据。

“食品物性学”课程知识较抽象，学习中需要结合物理学与工程学知识来理解，需要将理论知识与生产实际相联系，以此来提高学生理解和应用知识的能力。成果导向教育（outcomes—based education，OBE）模式是一种主流且先进的教育教学理念，已成为世界各国工程教育改革与建设的主流理念及重要的质量评价准则[3]。基于OBE模式构建的课程体系，更加注重学生对知识的理解、能力和素质的培养，而非单纯的教学内容，其核心思想是以学生为中心，以学习成果为目标。教师作为学生学习的向导，引领学生自主完成学习，最终实现课堂教学质量持续改进。

因与新时代的工程教育要求相符，徐彩虹等[4]，通过探索OBE模式探索提高人才培养质量的具体途径，以完成工程教育改革目标，得到了国内地方工科院校的广泛关注。我校在“食品物性学”教学中，通过将OBE模式与“食品物性学”课程教学体系紧密融合，持续改进教学目标、内容、方法及考核方式等方面，提高学生学习的主动性，提升学生的创新思维、工程素养及实践能力。

1 基于OBE模式的“食品物性学”教学体系改革思路的设想

基于OBE模式的教学模式创新与改革的基本理念及主要核心思想如图1所示。即以教学产出为中心，完成对其的定义→实现→评估→使用的持续改进。

基于此研究成果，根据校食品科学与工程专业的培养目标及“新工科建设”要求，基于OBE模式的“食品物性学”课程体系构建思路包括以下内容：首先，定义教学产出；其次，根据教学产出的目标和任务，反向设计生成教学内容及教学方法，构建基于OBE模式的课程体系结构，保证学生达到预期目标，满足“新工科建设”要求；然后，以教学目标达成度与教学任务完成度作为评价指标对教学产出进行评估；最后，利用教学产出的结果对该教育模式进行持续改进，如课程内容优化、教学方法改良及考核方式完善等。

图1 基于OBE模式的教学模式创新与改革的基本理念

2 基于OBE模式的“食品物性学”教学体系改革的实践

2.1 定义教学产出，重构教学目标

原先“食品物性学”课程的教学目标只关注学生对食品物理性质的基本理论学习，而缺乏对学生毕业要求支撑与支持思想，而利用OBE模式与课程教学融合的教学目标是根据学生毕业时的学习产出要求来设定的。首先构建课程教学目标与学生毕业要求及“新工科建设”目标的内在联系，以明确课程教学目标在学生专业培养方案中的具体作用，以及在毕业要求达成方面所作的贡献。我校食品科学与工程专业培养目标是培养满足国家建设需要的高级食品工程技术人才，设计的“食品物性学”课程与新工科食品科学与工程专业学生毕业要求的对应支撑矩阵如表1所示。

表1 “食品物性学”对食品科学与工程专业学生毕业要求的支撑矩阵

根据表1确定的“食品物性学”课程教学目标如下：

（1）通过本课程基础知识及其方法论的学习，如实验研究方法、物性测量方法、物性应用技术等，使学生具备协同应用数学、理科及工科知识的能力。

（2）培养学生工程观点，学生通过课程的学习，思路得到有效开拓，知识范围得到拓宽，创新思维得到启发与锻炼，从而能将课程知识与原理技术应用于食品工程实践，以设计新装备、创制新方法、研究新原理和发现新途径。

（3）培养学生利用网络现代资源，针对问题进行资料检索与总结、设计及完成实验，分析与解释数据的能力。

（4）培养学生团结协作和有效沟通的能力。

（5）具备食品物性参数测试设备的操作及管理能力。

毕业要求（a）由设置的教学目标（1）进行支撑，以考查学生对工程基础知识基本理论的掌握；毕业要求（b）、（c）、（d）和（e）由教学目标（2）、（3）进行支撑，教学目标（4）、（5）分别支撑毕业要求（h）和（i）。

2.2 教学内容的优化

“食品物性学”以食品的力学、热学、电学、光学特性理论与其变化规律及工程研究方法为主要内容，同时了解决定物理特性参数的内因及外部环境条件对这些特征物理参数的影响及机制，掌握食品物性的变化规律，特别是基于数学方法的描述规律变化，熟悉运用物性学知识开展定量检测以及在食品加工中的应用，全面提升学习和运用食品工程知识的能力。

根据OBE教育理念与“食品物性学”课程融合的目标，教学内容和教学环节需支撑与支持课程教学目标。因此，本课程在保留原有核心内容的基础上，结合食品物性研究前沿趋势及高新技术，增加食品工业生产实际热点问题，以此丰富课程的教学内容，培养学生的创新能力及发现与分析解决问题的能力。根据食品物性学各章节内容的特点，教学内容可分为食品的形态与物理性质、力学特性、热物性、电特性、光学特性与物性分析技术等6个部分，如表2所示。

表2 基于OBE模式的“食品物性学”课程主要内容的重组优化

2.3 教学方法的改进

改进教学方法是激发学生学习兴趣，达成教学目标的重要措施。通过改进可改变原有教学方法单一而造成的学生参与度低、学习动力不足、课堂不活跃、教学效果差等缺陷。因此，为了达到较为良好的教学目标，可从学情出发结合教学内容特点，课堂教学中采用灵活多样的教学方法，如启发、案例、项目、问题驱动等教学方式，形成活跃的课堂气氛，提高授课信息量。

启发式教学以学生思维启发为目标与核心，可有效提高学生学习知识的积极性与主动性。在弹黏性食品的流变特性与食品的介电特性应用的教学任务中采用了启发式教学方法。

案例教学法是将食品工业中加工场景通过特定方法进行展示，主要围绕教学目标及课程内容，将典型化加工场景进行处理，形成学生分析与学习的案例，并经过学生独立探究及成组研讨，建立解决方案，以培养学生分析及解决实际生产问题的素养及能力[5]。在食品热扩散系数和电渗透脱水应用的教学任务中采用了案例教学法。

项目教学法是通过学生独立完成项目需求信息的收集、解决方案的设计、项目实施及最终评价的全过程。学生根据老师指导，自主了解并把握所有环节的基本要求。项目教学法可系统培养学生的全局意识，加深知识掌握与应用。在黏性食品的流变特性与透射电镜与扫描电镜技术的教学任务中采用了项目数学法。

问题驱动教学法是利用学生的好奇心及探索欲，以问题为起点及核心规划教学内容，以探索问题解决方案为设计教学过程，可显著提高学生课堂参与度及主动性，激发学生求知欲及探索思维[6]。

食品物性学实验是以食品工业中常见的食品物料作为原料进行物理性质测试，并培养学生工程能力的实验课程。采用实验项目创新性与基础性并存，且与本专业相结合的方式，以解决食品工业中发生的实际问题。在猕猴桃的综合物性测试及其应用实验项目中，将CDIO（CONCEIVE，design，implement，operacte）（构思、设计、实现、运作）工程教育理念[7]引入到实验中，学生自由分组，让学生构思物料的物性类型并选择测试方法，然后利用实验室资源完成综合物性的测试，以CDIO间有机联系的方式学习工程知识，培养学生课程知识实际应用、工程素养及团队协作等能力。

2.4 考核方式的改革

原“食品物性学”的课程评价方法与OBE模式完全不同，主要以知识获取量为标准，缺乏对学生综合素质能力的评价与考核。基于OBE模式的“食品物性学”教学评价体系主要评价教学目标的完成度及教学任务的掌握度，同时综合评价学生的工程素养及解决工程问题的能力，因此需要丰富考核方式，并打通教与学的反馈通道。如采用多元化考试形式，包括：由原先的期末考试、实验成绩及作业成绩为主，再增加能力与素质、学习态度，完成考核的平时性评价，促进学生积极主动学习；完成教学相长与促进融合；利用微信投票与PPT弹幕小程序，完成教学效果的实时反馈等。通过改革考核方式，随时了解学生的学习效果，及时调整课程进程及教学方法。

3 结语

在“新工科建设”工程人才培养思想的指导下，将OBE模式融入到“食品物性学”课程的教学目标、内容、方法及考核方式等方面，完成了课程教学的改革与实践，以此提高教学内容的系统性、前沿性和教学方法的先进性、互动性。实践证明，基于OBE模式的“食品物性学”课程教学体系改革能增强学生的主动学习意识，提高学生的创新思维及实践能力，对“新工科”背景下创新型工程人才的培养具有重要的推动作用。