省一流专业背景下《发酵工艺原理》以学生为中心的线上线下混合式教学改革与实践

王燕燕，于放，孙玉梅，陈明，王亮，刘志文，金朝霞，张悦

(大连工业大学 生物工程学院，辽宁 大连，116034)

2018年9月10日习近平总书记在全国教育大会上讲话指出，党的十八大以来，我们围绕培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这一根本问题，再次强调了立德树人是中国特色社会主义教育事业的根本任务。只有把握立德树人的本质内涵，才能真正回答培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这一教育事业的根本问题[1]。以立德树人为教育事业的核心，要求把育人的中心任务融入教育政策的顶层设计和具体执行之中，贯彻到学生管理、课程设置、教材编写、师德建设、教学改革等各个环节，正如习近平总书记所说的，凡是不利于实现立德树人目标的做法都要坚决改过来[2]。

葡萄与葡萄酒工程专业较其他学科专业性更强，对于学生培养侧重于葡萄酒酿造相关的知识内容；同时，随着工业制造的不断发展，对于葡萄与葡萄酒工程专业人才提出新的要求，因此，结合改善课程内容与授课方式适应于行业发展需求，不断更新完善培养目标，在能够提高学生兴趣的同时，使学生真正了解行业知识与发展规律，树立正确的职业观，避免理论和实际需求脱节，真正为行业发展培养可靠地接班人。

2020年大连工业大学葡萄与葡萄酒工程专业获批省内一流专业，同年《发酵工艺原理》课程被评为辽宁省一流课程建设项目。《发酵工艺原理》作为主干课程以探讨微生物发酵生产过程中各工艺环节的基本原理为主要内容，以利用微生物代谢过程并对代谢过程进行控制来获得发酵产品为目的，为优化工艺提供理论依据，是葡萄与葡萄酒专业中最重要的专业基础课程，是该专业科学研究、行业实践的理论基础，更是学生创新精神和能力发展的重要手段。为了适应省一流专业的发展需要，《发酵工艺原理》这一省一流课程需要与时俱进、不断优化完善。

1 线上线下混合式教学改革的必然性

1.1 《发酵工艺原理》教学过程中存在的问题

《发酵工艺原理》是生物类专业的专业基础课程，也是葡萄与葡萄酒工程专业的核心课程。其内容涉及微生物学、生物化学等生物学知识和化工原理、工程制图等工程学技术，理论和实践紧密结合，与生物技术产业化密切相关，在食品酿造、生物化工、生物制药等领域应用广泛[3-4]。目前，在教学过程中我们发现存在如下问题：首先，从学生学习兴趣角度来讲，以往的教学主要以教授为主，教学手段模式单一，学生被动接受知识，导致学习兴趣不高，学生只为了应付考试，对于很多知识原理并未真正的掌握；忽略学生学习兴趣的激发，使得学生对于专业领域的认知非常有限，独立自主的思考问题以及解决问题的能力较弱；第二，忽略对学生从专业课程角度思想政治教育，对树立正确的人生观、价值观、职业观不够突出；第三，面对信息爆炸时代，缺少对学生综合能力的锻炼与培养，包括沟通、表达、查阅文献、提出问题、回答问题等全方位的综合能力等等；第四，对于学生学习效果的考核过于单一，仅凭期末考试确定学生的学习效果，缺少对于学习过程考核。此外，对于葡萄与葡萄酒工程专业来说，该课程内容编排以及讲解存在重点不突出，几乎与其他生物类专业相同等等。

基于上述问题，这就要求我们在专业课程中融入思政元素，帮助学生了解本门课程学习的重要性与意义，同时将个人抱负与国家发展紧密联系在一起，增强自身荣誉感、使命感。同时，要求我们改变以往的传统教学中以教师、教材和课堂三者为中心的封闭式教育模式，改变以往教师单向灌输知识，学生被动地接受，理论实际脱节的现状。在课程的编排方面具有葡萄与葡萄酒工程专业的特色等等。改变学生通过死记硬背记住教材现成结论、机械的接收实验技能学习方式，打破对学生的个性发展的限制，培养学生发散性思维和自主学习能力以及创新能力。

1.2 《发酵工艺原理》课程改革研究进展

截至目前，作为生物类专业的核心课程，教师与学者们从未停止对其改革与探索。2007年，在素质教育的大背景下，结合高校专业课学时较少的实际情况，杨柳等[5]提出通过实施精选教学内容、整合优化课程以及建立剁成细的实验教学体系等方面的改革措施进而来提高教学质量、提升学生的综合素质。2012年，郎亚军等[6]提出以培养学生的创新意识、提高学生自学能力、增强学生理论联系实际能力为改革目标的教学改革，取得显著的教学效果；2017年金铁岩[7]通过对现阶段我国教学改革的现状进行了分析，以《发酵工程原理》教材为例，结合实际情况进行了详细阐述，并在教学评估、学生培养模式、实践教学和考察等方面提出了有针对性的改革方法；马小彦等[8]等发表了关于混合式教学改革在发酵过程原理课程中的应用与研究，提出以项目为导向的教学模式、引入知识竞赛的机制，完善考核计划的改革措施，以提高学生的综合素质和创新能力的目的，改革效果显著。随后在工程教育认证背景下，有研究者提出从明确教学目标、优化教学内容、改革教学设计和方法、优化成绩评价体系和持续改进方面探索课程改革思路，从而改善教学效果，培养学生解决相关工程问题的能力[9]，构建了课程目标达成评价模式，形成了“设计——实施——考核——评价——改进”闭环运行的课程质量保障体系。课程教学改革有效提高了学生理解、分析、设计、研究发酵工程问题的能力，增强了学生的科研兴趣和创新能力[10]。此外，通过提升任课教师的课程思政能力，探索在课程绪论、课程知识点、历史故事、社会热点、实验实训中融入思政元素，力求实现“教书”与“育人”的统一[11]。从整个发展历程中我们不难发现，对发酵课程教学提出了越来越多的要求，归根到底还是教学模式的设计优化，利用多媒体等。尽管有人提出混合式教学，但并不是真正意义上的线上线下的混合教学。

1.3 线上线下混合式课程的优势

随着移动互联网、云计算以及大数据等技术的飞速发展，基于网络和数字技术的线上教学法受到国内外教育界的广泛关注。线上线下混合式教学模式是基于慕课、专属在线课程(smail private online course,SPOC)或其他在线课程，运用适当的数字化教学工具，结合本校实际对校内课程进行改造，安排20%～50%的教学时间实施学生线上自主学习，与线下面授有机结合开展翻转课堂、混合式教学[12-13]。线上线下混合式教学模式相比于传统课堂教学具有显著优势，首先，混合式教学法充分利用了线上资源的丰富性和多样性，辅以现代信息化数字化的教学手段，开拓了学生的视野，提升了学生的学习兴趣；其次，混合式教学模式充分体现了“以学生为中心”教育理念；最后，线上教学摆脱了时间和空间对学生学习的限制，学生根据自己的情况分配学习时间，教师随时可以查看线上学习数据，适时调整教学内容安排。此外，混合式教学法大大提升了师生之间的交流质量[14]。

综上所述，无论是基于教育立德树人的教育理念、葡萄与葡萄酒工程专业特点，亦或是一流学科、一流课程建设需求，从线上线下混合式授课模式出发的《发酵工艺原理》的进一步改革成为必然。

2 《发酵工艺原理》线上线下混合式教学课程 建设

2.1 课程目标

首先，对于《发酵工艺原理》课程目标，进一步突出将个人的抱负与国家的发展紧密联系在一起，增强自身荣誉感、使命感。强调一方面，通过巩固和深化发酵工艺基础理论知识、掌握不同发酵产品的生产工艺特性与共性、提高分析和解决生产过程中具体问题能力来夯实专业知识与技能；另一方面在课堂教学中融入做人做事的道理、社会主义核心价值观要求以及实现民族复兴的理想和责任，使学生树立职业荣誉感与使命感；最终实现价值引领、知识探究、态度养成、能力建设以满足社会需求(图1)。

图1 课程目标Fig.1 Course objectives

2.2 教学资源准备以及课程教学内容设计

根据学院建立的课组，与具有丰富教学经验和科研经历的教授领导专家担任，定期召开教学研讨会，结合葡萄与葡萄酒专业特色以及生产线，修改完善教学大纲和教材，对教学内容进行科学设计和合理整合，重点突出葡萄酒酿造工艺涉及的各个环节，如酿酒酵母菌种选育研究、葡萄酒酿造过程中的灭菌、酿酒酵母的扩大培养案例以及干红葡萄酒酿造的工艺控制等(表1，加粗字体部分)，这对于葡萄与葡萄酒工程专业其他专业课程的学习起到抛砖引玉的作用。并确定以十三五规划教材《发酵工艺原理与技术》为主要参考教材，同时制作八章内容PPT形式课件，利用EV录课制做关键知识点的视频讲解作为线上资源，利用超星泛雅平台发布，以及其他的教学参考书电子版等。

课程的教学内容组织实施(图2)主要以发酵工艺的一般工艺流程为主线，按照流程的先后顺序开展，打破了传统的先讲理论、再讲案例的模式，突出以学生为中心，提高学生学习兴趣，提高参与度，线下(50%)采用问题引导、雨课堂讨论教学与讲解的模式，对课程难点问题，采用先讨论后讲解再答疑模式，使学生提高能动性，真正掌握相关知识点，培养学生独立思考、分析问题、解决问题的综合能力；线上课程(50%)采用课前复习、问题引导、重点内容阐述、课后复习、课后作业等方式进行；根据教学计划，课程总学时32学时，线上线下不严格区分，根据具体内容穿插进行。

表1 《发酵工艺原理》课程的线下线上混合式教学设计Table 1 Offline and online blended teaching designs of Principle of Fermentation Process

图2 课程组织与实施Fig.2 Course organization and implementation

2.3 课程多维考核方式

以往的《发酵工艺原理》课程考核方式以期末考试成绩为主，学生应对考试对于过程的学习效果没有很好的监督。改革后的期末考试，成绩百分制，考核形式为55%闭卷(具体参考试题答案评分标准)，增加形成性评价(45%)。形成性评价中出勤与线上课程表现(15%)，使用线上统计，课程签到与任务点完成情况，满勤15分，缺少1次扣5分，3次及以上扣15分；平时作业与测验(15%)，线上统计，3次测验，每次5分，根据学习通作业批改分数按比例计算；小组讨论3次(15%)，每次参与讨论5分，讨论为线下，由小组互评与教师评分组成，归档材料为讨论PPT纸质材料(表2)。

表2 课程过程化多维考核方式Table 2 Course process multi-dimensional assessment mode

3 《发酵工艺原理》课程改革成效与持续改进

《发酵工艺原理》课程，线上线下混合授课已经完成完整运行，从学生课堂表现、成绩、学生评价以及调研等多个角度可以评估课程改革成效。尤其通过成绩对比，发现混合式授课经多方面的改革，在0～29分的学生人数为0，在70～79、80～89分的学生比例有所提高(图3-a)；且不及格率由6.9%降至3.7%，优良率由13.79%提高至18.52%(图3-b)。经过对学生进行调研，发现学生对线下、线上相结合的上课方式非常感兴趣，大部分学生认为可以充分利用学习时间，同时线下设置小组讨论增强了对学习内容的理解以及记忆，学会分工合作，讨论过程中的发言与讲解锻炼了学生们的语言表达能力，讲解后提问与点评可以清楚了解自身的不足，达到了提高学习兴趣、培养综合能力以及提高成绩的目的。同时，通过对于《发酵工艺原理》课程改革后，对于葡萄与葡萄酒工程专业的其他课程的学习、实验实习课程的理解与掌握、毕业论文环节等具有一定的促进作用，提高学生独立思考、提出问题、查阅资料、解决问题的能力以及团队协作精神。此外，对于一流学科的建设以及其他专业课程的改革具有一定的促进作用。

图3 课程改革前后学生成绩比较Fig.3 Comparison of students′ performance before and after curriculum reform

尽管课程改革取得一定成效，但也提出了一些新的问题：如线上课程部分学习氛围弱导致学习效果不佳，且对于线上课程内容掌握程度的评估需增加；线下讨论部分避免重复内容的讨论，个别同学讨论参与度不高等。因此，拟在后续的课程建设中进行如下几方面的优化：首先，将持续跟踪学生的反馈意见，并结合平台的优势继续优化课程的内容、结构，尤其增加课上的讨论，教学案例的更新，增加讨论内容的深度和广度，讨论可以以个人和小组两种形式展开，在彰显个人能力的同时培养团队合作精神，提高学生的参与度等；第二，增加形成性评价比重，将主观形式考核和客观考核有机结合并有效的在线上进行，对于有难度的知识，采用提出问题、讨论、讲解的模式进行，有效的提高学生的积极性；第三，开发更多的网络资源，减少学生网络上课不专心的局限，有效的管理学生的学习状态，适当增加对学生学习质量的监督；第四，进一步加强课程思政，将课程思政与专业课更为有效地结合，目前正在大连工业大学教学改革重点项目支持条件下进行课程思政改革；第五，线上部分课程的授课对于课件的准备以及相关内容的安排能力提出很高要求，需要加大课前备课力度，同时线上授课对学生的自觉性要求较高，可增加课前的问题导向与不同的互动模式与不同的媒体元素。