新工科背景下基于OBE理念的“食品工厂设计与环境保护”混合式教学实践

刘军平，彭红，刘成梅，彭娟

南昌大学 食品学院（南昌 330031）

“新工科”建设是我国主动应对新一轮科技革命与产业革命的高等工程教育战略。面对新时代新产业对人才知识、能力、素养等方面提出的新要求，高等教育要持续深化工程教育改革[1]，基于国际工程教育专业认证的OBE（Outcome-Based Education）理念开展工程人才培养是推动改革的重要引擎。OBE理念为成果导向教育，以学习产出为中心实施教学和评价，始终坚持学生为主体开展教育教学，将教学过程聚焦于经济社会对学生需求的能力培养上[2]。混合式教学是各种教学策略的深层次融合[3]，实现多元多向互动，突破时空限制，既发挥教师主导作用，又充分体现学生学习的主动性。

“食品工厂设计与环境保护”课程是食品类专业的一门核心课，该课程强调综合应用性，主要内容为食品工厂设计的程序、方法以及工艺设计的基本原理和应用，同时介绍与设计有关的建筑施工、设备安装、管道敷设、环境保护等知识。在新工科建设背景下，课程对于食品类工程人才毕业要求和培养目标的达成具有重要作用[5]。基于此，课程团队以OBE理念为指导开展“食品工厂设计与环境保护”混合式教学实践，构建以学生为中心的教学模式，使学生在学中用、在用中完善和创新专业技能，为实现适应新时代需求的工程应用型人才的培养提供参考。

1 混合式教学设计思路

新工科建设以培养新时代需求的工程人才为重点，据此要突破传统注重知识教学的人才培养局限，结合食品工厂设计课程特点和教学团队实践经验，遵循OBE理念做好教学设计，实践因材施教，强化个性和需求教育，打造产出为主的混合式教学模式，从整理上提升学生学习主动性和自主学习能力。以产出为导向的混合式教学设计不局限于线上线下的教学形式混合，而是在教学内容、资源、活动、支撑、评价等方面达到有机结合，形成多维度混合式教学模式，实现认知领域的六类教育目标（记忆、理解、应用、分析、综合和评价）逐渐有序达成，促进学生深度学习，达到高阶学习目标。

2 基于OBE理念混合式教学改革实践

2.1 整合课程内容，推进学习阶段模块化

对教材知识体系进行了优化整合，构建了食品工厂设计前期建设、总体设计、工艺设计、公用设计、环境保护五大模块若干个单元（见图1）。

图1 食品工厂设计与环境保护课程模块

前期建设和公用设计模块属于交叉知识，对这部分知识深度要求不高，在有限的课时下由学生线上自学完成。在总体设计模块，将教材中的产品方案整合到厂址选择和总平面设计中，能够让学生从整体上把握一个食品工厂设计的范围轮廓，有利于后续学习的理解。工艺设计模块主要基于实际生产的工艺流程进行布局，包括工艺优化、衡算和设备选型、车间功能区和设备布局以及管路设计等，并将教材中公用设计的食品安全卫生部分纳入其中，做到能够生产出符合我国食品安全卫生规范的合格食品。环境保护模块虽然在最后讲授，但其实贯穿整个课程始终。五个模块中总体布局、工艺设计和环境保护是整个课程的核心，通过各模块将局部零散知识有机串联形成整理，便于教学设计和实施，有利于学生从整理上把握课程知识，促进学生知识的内化。

2.2 加强教学过程混合，推进学习系统化

教学过程分为课前、课中和课后，三个过程混合进行，促进学习系统化。课前进行导学和自学，包括线上和线下的学习，主要是掌握知识和分析问题及拟定解决办法。线上在学习通或MOOC平台自主学习资料和视频，掌握基本建设程序、总平面设计涉及的概念、工艺设计涉及的相关工程工艺设备等专业通识性知识点，完成小测验或习题，并布置案例作业，学生线下思考，对案例进行分析和完善，以备课堂交流。教师在过程中起到引导和督促作用，了解学生掌握知识的情况，据此做好对应的课堂教学设计。

课中含教学和互动环节，开展具有挑战度和高阶性的教学活动。重构系统知识结构，开展综合知识应用的深入讨论，如对总平面布置、车间平面图、管路布局图讲授时，结合图纸规范性、食品厂特点和设备参数等知识点，并结合CAD绘图软件，助力学生理论与实际应用融合，加深学生掌握重难点知识。互动环节由学生讨论展示为主，进行案例分析，将碎片知识整体化，学生开展互评讨论，激发批判意识和综合应用思维。

课后进行延伸和创新，学生独立完成案例分析，并提出创新性改善方案，教师对方案进行评价，便于学生纠错，启发学生创新思维。

2.3 利用信息技术混合教学，丰富教学资源

将技术支撑与教学行为融合，促进教与学有效提升。课程充分应用超星尔雅、中国大学MOOC、学习通、雨课堂、通讯沟通工具等多种信息技术工具进行课下学习辅导和课上互动测验。开展虚拟仿真教学，建立乳粉、葡萄酒、饮料、大米加工厂的虚拟仿真软件，学生可以不受时空限制进行模拟训练。教学过程中及时关注学生学习效果，不断优化线上学习内容，持续改善现代化信息工具的筛选和使用体验。利用学习通和腾讯会议、PPT和雨课堂的融合，整合各项数据，极大提升了教学效果。

2.4 以学生为主混合多种教学形式，提升教学质量

以产出导向为指导，以学生为中心开展讲授式、讨论式、探究式、启发式、案例化、翻转课堂等教学形式的混合。在教学过程中，改变教师满堂灌的传统形式，将学习主动权交给学生。学生经过前期线上学习，教师在课堂上主要是组织和引导学生去思考、去探索问题，培养学生批判思维和创新意识。

首先，讲授式以讲述食品工厂设计核心知识为主，为学生系统梳理和串联知识点，形成食品工艺流程、产品方案、物料衡算、设备选型、生产车间布局、设备和管路布局、总平面布局等一个完整工厂设计环节的串联，并在各个环节通过案例帮助学生理解。其次，在关键问题和涉及交叉学科问题上开展讨论和探究，阐明原理，启发学生思考，引导学生分析解决问题。此外，课程形成了一系列案例库，涉及丰富的食品类别，如粮食、豆制品、饮料、乳品、调味料等我国食品生产许可分类目录中常见食品类别的工厂设计，为学生提供了一个充分学习和讨论的资源库。大部分案例均有待完善，通过这些缺陷案例让学生分析不足，并阐明原因和提出改善措施，学生之间可以互为补充和评判，教师进行引导、点评和总结。在讨论问题和案例分析过程中实行翻转课堂，以学生为主，甚至可以由学生主持和提出问题，师生共同交流讨论，强化学生深度学习和应用能力。

2.5 混合多元评价，促进课程教学持续改进

开展以成果导向的考核评价，形成多元化、可衡量的混合式评价体系。首先要注重全过程考核评价。课前利用线上监测学习情况。课中发挥线上线下优势，充分评价学生对知识点应用过程的分析解决问题能力，通过强化开放式任务去评价学生沟通、团队协作和创新能力，在评价过程中开展学生互评，提升课程内容的掌握程度。其次是进行项目化评价，给予开放式项目，学生通过查阅资料完成具体工厂设计环节，并进行展示，师生共同分析交流和评价，并提出修改意见，达到评价和项目实践的双重效果。最终要合理分配各评价指标占比，课程评价比例为期末成绩占50%，以线下考试为主，项目化考核占20%，线上学习、测验、讨论、互评等过程考评占30%。

完成学生评价后开展课程目标评价，评估混合式教学对课程目标达成情况，具体到各个教学环节对课程目标的支撑作用，评价结果用于课程改进，形成教学质量持续改进机制。

3 课程改革实践成效

3.1 课程学习成效明显

通过课程教学改革实践，课程目标达成度均在0.8以上（0.7即为达成），其中在综合应用知识、使用现代工具、立足食品行业持续发展等方面达成度在0.9左右，说明基于OBE理念开展的混合式教学提升了该课程学习目标的达成，学生也获得社会需求的工程能力。

通过课程学习，学生具备独立完成食品工厂设计的能力，在后续的食品工厂课程设计、毕业设计过程中体现明显优势。相比改革前，课程设计的质量大幅提升，优秀率达到80%以上，毕业设计能够保质保量完成，设计图纸质量有较大提高，遵循了实际生产需求，做到理论和实际紧密结合，提升了学生解决实际问题的能力。经过课程训练培养的毕业生深受各食品企业欢迎，在企业问卷调查中均对学生的工程能力给予了高度评价。

3.2 学生工程实践和创新能力凸显

该课程教学过程中增加学生工程实践训练、完成相关开放式任务实训，并邀请企业和行业专家参与指导，学生的工程实践能力和创新能力得到充分锻炼。基于此，在互联网+、挑战杯等全国大赛中屡获佳绩，获得了全国食品专业工程实践训练综合能力竞赛、中国食品科学技术学会联合企业开展的创新竞赛一等奖等奖励。另外，课程学习和实践有力地促进了学生完成双创项目和科研训练，尤其是在参与导师各级项目中能充分发挥工厂设计综合应用各专业知识实践应用的能力。

3.3 课程建设和师资水平持续提升

经过改革实践的“食品工厂设计与环境保护”课程被评为江西省线上线下混合式一流课程，并建设了中国大学MOOC线上课程。基于教学实践凝练的教学成果获得省级教学成果二等奖2项。课程团队主持国家级一流线下课程1门，编写教材2部（1部为“十二五”国家级规划教材），获得教育部新农科教改课题1项，江西省教改课题2项，江西省虚拟仿真实验教学项目2项。

4 结语

课程团队根据新工科建设及社会的实际需要，关注学生工程应用能力的培养，基于OBE理念，通过转变原本单一的课堂教学形式，构建深度混合式教学模式，培养学生探究及工程实践能力，在学生培养和课程建设中获得显著成效。但课程教学的持续改进是一个动态过程，“食品工厂设计与环境保护”课程综合性强，挑战度大，对于实践应用能力有高度要求，该课程教学改革实践仍需进一步提炼、扩展，发挥一流课程和教学成果优势，坚持立德树人根本任务，促进学生全面发展。