工程教育认证背景下“食品工程原理”课程授课内容分层次教学模式探索和实践

丁春明，陶 芬，杨晓清

（1.内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古 呼和浩特 010018；2.呼和浩特职业学院，内蒙古 呼和浩特 010051）

为了使我国高等教育更好地适应国家及经济社会发展需要，迎接新工业革命的挑战，许多高等学校以工程认证为契机，在工程认证理念的指引下，积极对各自的工科专业教学模式进行探索实践。我国工程教育专业认证主要倡导3 个基本理念[1]：①Students-Centered 学生中心（SC） 理念：强调以学生为中心，突出学生在教学过程中的“中心位置”，以能力达成为导向，重视学习效果，围绕培养目标和全体学生毕业要求的达成进行资源配置和教学安排，并将学生和用人单位满意度作为专业评价的重要参考依据。（把全体学生学习效果作为关注的焦点。） ②Outcome-Based Education 产出导向（OBE）理念：强调专业教学设计和教学实施以学生接受教育后所取得的学习成果为导向，即教学的出发点不是教师想教什么，而是要达成最终结果需要什么，并对照毕业生核心能力和要求，评价专业教育的有效性。（教学设计和实施目标是保证学生取得特定学习成果，学生成果驱动整个教育环节的运行。）③Continuous Quality Improvement 持续改进（CQI）理念：强调专业必须建立有效的质量监控和持续改进机制，能持续跟踪改进效果并用于推动专业人才培养质量不断提升。通过发现人才培养过程中存在的需要改进和完善的质量问题，形成监控、反馈、改进的闭环管理，提高人才培养质量。（建立“评价- 反馈- 改进”闭环，形成持续改进机制）。

“食品工程原理”课程是各高校食品科学及相关专业的核心课程或限制选修课程，具有基本理论内容多、逻辑性强、教学过程难度大等特点。该课程以“高等数学”“物理”“化学”和“机械制图”等多门课程为基础课程，在培养食品科学与工程人才的培养过程中起到了重要的桥梁作用。国内许多高校各专业学生入学时录取招收分数不同，招生层次也存在本科第一批录取、第二批录取等区别，这些客观情况导致在进行该课程的实际教学过程中，学生存在储备基础知识及各自理解能力存在差异等问题，可能导致教师授课效果不佳。按照工程教育专业认证第一条基本理念“以学生为中心（SC）”，教师在课堂教学过程中，如何能做到以学生为主体，保证大多数学生能高效利用课堂时间理解并掌握授课内容，需要进行切实的研究与实践。

在往常的教育教学模式下，“食品工程原理”课程的讲授是按照各高校食品科学与工程学院下设各专业教学计划中规定的学时、教学模式和教学方法进行，虽然教学大纲、教材选择、参考书目都十分详尽，但因各班级学生知识基础、理解能力等不同导致教学效果不太理想。因为同样教学时间内，按照相同教学大纲、统一教学要求，对不同基础的学生进行课程讲授，最后要求学生获得同样的教学成果存在明细困难，尤其是在大班上课，学生基础差距大的情况下。这一现象也表现为该模式下有时会出现教师传授知识效率低，学生接收课堂知识效果差。

近年来，一些学者对“食品工程原理”课程进行了改革研究。于慧春等人[2]以“食品工程原理”课程教学改革为研究内容，从教学内容的安排、教学方法及手段的改进、实践环节的加强、对学生的关爱等方面进行调整，试图通过以上方面的改进，增强学生的学习兴趣，提高了教学质量。张艳杰等人[3]针对“食品工程原理”课程教学中出现的学生的主动性较差、与实践结合程度不高及教学方法单一等问题，提出了从善用多媒体、理论与实践相结合、多样化教学手段等方面进行课程改革的措施，以提高教学质量。刘静等人[4]以应用型本科院校“食品工程原理”课程教学改革为研究内容，从理论教学和实践教学方入手，改进教学手段，激发学生学习兴趣，提高教学质量。孙雪等人[5]针对“食品工程原理”内容枯燥、课时缩减等问题和现状，研究从课前、课上和课后3 个方面，利用现代技术加强对学生积极主动思考的引导，增加线下课堂教与学的互动，改变作业考核形式，以达到提高教学效率、培养学生主动学习、分析和解决问题能力等综合能力的目的。丁轲等人[6]针对农业院校“食品工程原理”课程目前存在的主要问题，分别从课程教学、课程实验和课程设置，以及课程改革与卓越工程师培养计划的结合等四个方面有针对性地提出改革措施等。以工程理念为导向，依据应用型人才培养模式，对“食品工程原理”理论教学和实践教学模式进行改革探索研究，以期调动学生的学习积极性，提高教学质量，达到培养高素质应用型人才的目的。上述研究重点在于从教学手段和形式以及激发学生兴趣等几方面着力，部分研究涉及对教学内容的调增，但没有针对不同基础学生在相同设定学时内讲授不同教学内容进行改革做出研究。

研究目的在于使教师能够在课堂教学中对不同知识基础学生进行分层次课程内容教学，使学生按照自身知识基础进行相应难度课程内容学习，从而能有效利用规定教学学时，确保同一班级大多数学生在学习过程中能够满足“食品工程原理”课程自有的前后知识衔接性强，前续章节的知识的掌握是后续章节学习顺利进行的要求。最终学生可以在“食品工程原理”这门课程的课堂学习中能及时达到理解、吸收、掌握授课内容这一教学目的。

1 教改措施

按照工程认证理念，教学的出发点不是教师想教什么，而是学生学到了什么。教师在“食品工程原理”课程实际教学过程中，需要尽快了解学生的基础知识储备及掌握知识能力情况，并以此选择适合的教学内容讲授。从而可以保证课堂讲授过程中选择教授的教学内容饱满，既能保证大多数学生理解，又不会出现教学内容设置太过简单，课堂教授拖沓，浪费教学时间。为达到上述目标，特拟定如下措施。

“食品工程原理”课程授课内容分层次教学措施见图1。

图1 “食品工程原理”课程授课内容分层次教学措施

1.1 整合分班，同步学习

根据各高等院校的招考学生入学后存在一定的基础知识差距这一现状，以内蒙古农业大学食品科学与工程学院为例，进行以下教学安排，来体现工程认证以学生为主体这一理念，同时期望达到较好教学效果。内蒙古农业大学食品科学与工程学院下设4 个本科专业，分别为“食品科学与工程”“食品质量与安全”“包装工程”“乳品工程”；录取招生层次包含有本科第一批录取及本科第二批次录取。上述各类因素导致学生在学习食品工程原理这一课程中存在储备基础知识和理解能力的差异。学校在进行教学编班安排时，将学习能力相近的学生纳入一个教学班进行管理。在此基础上，食品科学与工程学院围绕国家卓越农林人才教育培养目标，结合每年招生工作实际，从报考并录取到食品科学与工程专业的所有学生中，根据高考总成绩、英语和数学单科成绩，综合确定30 名学生进行试点培养，编成食品卓越班[7]。“食品工程原理”课程授课教师在教学过程中，应利用好现有条件，因材施教，争取使已经安排的每一个教学班级都能在最适宜的教学进度学习。同时，也要根据不同专业的需求和学生的学习情况，对学生的教学内容进一步进行适度调整。张秀芳等人[8]在进行普通化学课程教学改革的过程中，也有相似的思路，根据内蒙古农业大学不同专业情况，制定出符合各专业需要的教学大纲，而不能统一模式，统一要求，从而束缚学生的发展。

1.2 因材施教，适度教学

该教学改革主要针对课程讲授内容进行改革，对现有章节内容根据不同学生的基础情况进行选择性讲解，所以需要依据课程知识点的重要性和难易情况将“食品工程原理”每章的内容分成不同层次。按照传统教学大纲，教学大纲中规定要求理解的内容可根据学生情况分为不同难度讲解，教学大纲中规定要求了解的内容可根据学生情况选择不同程度略讲。在授课过程早期，通过与学生以多种方式进行互动，了解学生实际知识基础，然后根据学生的基础，确定教学内容的讲授。具体方法如下：

1.2.1 调查学情

通过分批组织食品科学与工程学院食品工程原理在学学生与授课教师的座谈，以及采用对学生进行问卷调查的形式，分析不同知识基础学生在学习现有食品工程原理过程中，对现有教学内容和教学效果理解和吸收掌握的情况。例如，通过初步与学生座谈，部分学生反映在课程中第一章里伯努利方程式的学习过程中，课程中伯努利方程式的推导难以理解，因为该部分的讲述需要应用高等数学微积分知识，而该部分学生数学基础较差。了解这一情况，教师可以对该内容做出调整。

1.2.2 教师研讨

组织“食品工程原理”授课教师讨论，分析食品工程原理各章节的内容及难度，根据各自教学经验及学生调研结果，研究教学内容适用学生对象，探讨哪些知识可以分层次教学，将“食品工程原理”的授课内容中基本理论知识，包括流体流动、物料输送、过滤、传热、制冷、蒸发、吸收、干燥等内容，根据难度都初步进行划分。表1 列出了“食品工程原理”课程部分章节部分知识的重点和难点初步试划分，重点及难点均以星号数目多少来代表程度。其中，重点划分依据为该内容对食品科学与工程学院各专业后续课程的支撑程度及在实际生产生活中的应用情况；难度划分依据该内容所涉及的逻辑基础及认知难易程度。经过该表知识点划分，在对学生教授时，可根据学生基础知识情况，选择性的教学。例如，上述内容中提到在第一章里伯努利方程式的学习过程中，根据学生情况的不同，教师可以对伯努利教学内容的讲解做出两种安排，一种安排为：针对学生基础较好，理解能力较强的学生，教师将授课重点放到伯努利方程的推导上，而对伯努利方程的应用的讲授则由教师引导，学生主动学习为主；另一种安排为：针对数学基础不是太好的学生，教师将授课重点放到伯努利方程的应用上，对伯努利方程的推导的学习由教师安排学生课后深入学习。在讲授干燥这一章时，传统讲授过程是通过对干燥定义的理解，重点讲述干燥静力学，进而讲述干燥过程中传热和传质的计算。但此章内容繁多、公式复杂繁琐，按部就班，不考虑学生基础的全部讲授，很容易导致部分学生因没能理解干燥静力学而丧失学习传热和传质的计算的兴趣。所以在讲述此章内容时，对于部分基础知识薄弱的学生，干燥静力学可略讲，直接将讲述重点放到水分蒸发量=原湿物料质量- 干燥产品量及原湿物料和干燥产品的含水量之间的计算上，通过具体的例题调动学生兴趣，引导学生先掌握干燥知识的应用，使学生能对进出干燥器的水分做衡算。在此基础上，布置课堂后或学期后作业及要求，引导学生主动自行对干燥的原理进行学习了解。通过上述安排，可以在规定教学学时内发挥教师讲授课堂内容的最大效率，而不同基础的学生亦能及时跟随教师授课进度获取最多知识。从而可以避免学生因高等数学知识储备不足，随之产生对该课程的畏难情绪，影响到整个学习过程。“食品工程原理”部分章节教学内容难度表见表1。

表1 “食品工程原理”部分章节教学内容难度表

1.2.3 针对教学

在完成上述对教学内容划分的工作后，教师需选取适宜的教学内容对不同基础的学生进行讲授。在实际授课应用过程中，教师先利用2～3 周的授课时间，有意进行不同进度、不同深度的课程内容教授，随后以随堂提问，课间课后及时测试等方式，快速了解整个班级的学生知识基础。确定教学班级学生平均学习水平之后，教师选取适当的授课内容进行整个学期的讲授，且可在后续的讲课过程中做出微调，使得绝大多数学生能够跟得上教师的讲课进度并随堂消化吸收讲课内容。

1.2.4 课后补充

经过课堂讲述后，设法引导学生自学。因讲述教学内容不同所带来的差异需要通过合理安排学生平时课程学习及课程结束后的学习来消除。对部分未能详细讲授的课程内容，教师要设法引导学生自学。例如，前面提到在课程中第一章里伯努利方程式的学习过程，部分教学班级在课堂学生中没有详细学习伯努利方程的推导，教师需要在课程结束后带领学生整理所有未详细讲解的内容，区分重点，同时，随着整个学期的教学讲述的完成，学生已经对各部分内容有一定程度的掌握，此时，帮助学生梳理这些内容所需的基础知识，列出提纲，在对已完成的各章节知识有整体把握的基础上进一步深入学习。韩宗元等人[9]在该课程教学过程中注意到课程中包含的较多复杂繁琐的知识点往往不能贯穿融汇在学生的脑海里。因此，在已经完成各章教学的基础上，选择章节与章节之间的联系作为出发点，让学生对章节内容的联系与归纳。学生在归纳总结过程中，探索章节与章节知识的结合。部分学生能在融会贯通的基础上对课堂上未讲授的较为复杂的知识点进行二次学习，直至完全掌握。

1.2.5 成果评价，反馈改进

按照工程教育认证标准，教师可以依据调查问卷结果、学生测试成绩、课堂表现等形式，开展有针对性的课程改革，弥补学生薄弱环节，逐渐形成“评价- 改进- 再评价”机制，更高效、更有质量地完成下一阶段的教学环节。在每一学期课程课堂教学结束后，教师要根据学生学习完成情况，采取以上3 种形式，对教学内容的教授安排持续进行改进，同时也要对学生学习能力与教学内容对应情况做出总结，经过一段时间的比对，确定其教学效果，从不断反馈中建立最优教学模式。使得该模式下同一教学班级内学生能够跟随教师授课节奏，发挥课堂讲授最大效率，确保大多数学生能跟随教师讲课进度，高效完成课堂学习。

2020 年开始至今，线上教学已经变得越来越普及。在该研究中，也应该探索通过线下和线上2 种授课形式，如何对教学内容相应做出不同的安排。在线下课堂教学中教师能与学生能及时互动，课堂讲授内容都能够得到学生的及时反馈，根据反馈内容，调整增减教学内容。线上学生互动效果略微差次，需要根据习题情况以后进行讲解，对教学内容再做出相应调整。

经过实际教学实践，在已经完成的2 个学期共4 个班的课程讲授过程中，教师针对不同班级不同教学内容的教学实践，已取得初步较好效果。随着社会科学技术的进步，教师应当紧跟食品行业前沿，争取做到授课内容与行业需求与时俱进、不脱节。

2 结语

依据内蒙古农业大学食品科学与工程学院具有不同知识基础本科学生的客观情况，在“食品工程原理”的授课过程中以学生存在基础知识水平不同这一客观现象为出发点，不追求在规定学时内完成相同授课内容，而是在相同授课学时内，设计不同层次，不同学习难度的教学内容，根据学生情况，发挥课堂教学最大效率，提出一种新的食品工程原理课程内容教学模式。

在“食品工程原理”课程新教学模式下，学生在课堂学习中，能在自己知识基础上，紧跟教学进度，完成课程主要内容的学习，开拓学习视野，激发思维与创造力。该课程的改革思路对学院其他课程建设也有一定启发作用。