新工科背景下专业课程模块教学协同作用研究与实践——以食品试验设计与统计分析为例*

李 雪，丁志刚，黄 怡，张 齐，陈春旭

(安徽科技学院食品工程学院，安徽 滁州 233100)

引言

2017年，教育部面向高校大力开展工程教育方向的改革创新并提出了“新工科”人才培养新思路[1]，“新工科”理念将会成为高校推进理念创新和专业创新的“新路标”[2]。“新工科”理念应用于食品科学与工程专业课程方面，主要体现在优化理论课程内容以增强课程的应用性，改进实验课项目以扩宽实验课的实践性，使学生具备创新意识、较强社会责任感、职业道德及人文素养的综合素质，培养德智体美劳协调发展的食品专业新工科复合型人才。

“食品试验设计与统计分析”作为食品科学与工程专业的基础课，对于学生具有理论分析和生产实践能力的培养具有双重作用，主要在培养学生具有独立设计试验和数据处理方面具有十分重要的意义，课程以概率论和数理统计为教学基础[3]，具有理论性强、应用性广等特点，对食品专业学生在本科阶段的大学生创新创业课题申报与结题、毕业试验、毕业论文编写以后深造学习和工作方面有一定指导作用[4]。

1 课程教学模式现状

目前，主要是以传统的课堂灌输式教学为主导，教学局限性主要存在于以下几方面[5]：①由于课程名称以及课程内容导致学生对课程的总体概念比较模糊，尽管一些数理统计分析方法已经广泛应用于食品检测、生产工艺优化、新配方设计等科研工作和企业生产中，但由于日常学习生活中接触面和认知程度有限，学生还不能从课程名称上构建出较为明确的整体概念[5]，影响到学生对学习目标的把握；②在本科大二和大三阶段学生集中学习专业理论知识和课程实验阶段，对于课程涉及的试验设计方法和数据处理方法的应用较少，很难切身体会到课程意义；③教学过程与应用性缺少衔接，目前课程主要强调“概念、公式、例题、习练”，采用传统教学方式的课堂容易沉闷，学生体会不到“活学活用”。

基于此，文章针对课程局限性，立足“新工科”课程核心理念，提出相应的改革措施，结合专业课程模块教学协同的理论课教学模式和任务驱动式实验教学模式对教学体系进行系统性探讨，适应新形势下对于较强实践能力、创新能力、过硬竞争力的 “新工科”人才培养需求。

2 食品试验设计与统计分析与专业课程模块教学协同理论课程改革

食品科学与技术研究的重要表现形式是新产品、新工艺的研制与开发，以满足不同层次、不同需求、不同饮食习惯和不同用途的人们对食品多样化、合理化的要求[6]。因此，未来食品专业的发展不仅要求专业素质过硬，而且还具有“学科交叉融合”的特点[7]，这些都对“食品试验设计与统计分析”课程教学提出了更高要求。所以，探讨在新工科背景下“食品试验设计与统计分析”与专业课程模块协同教学模式具有重要意义。

面对学生对课程的总体概念比较模糊这一现状，以食品科学与工程的专业培养方案[8]为起点，选择开设在“食品试验设计与统计分析”前已经结课的专业课程，总结并精选专业课程的知识点和“食品试验设计与统计分析”课程知识点形成学科交叉融合互补，提高教学效果。

为提高食品试验设计方法和数据处理方法的实践应用性，结合食品专业特点，挑选涉及食品加工工艺、食品配方优化、功能性成分提取的相关期刊论文和学位论文，从试验设计和数据处理两方面内容出发，结合教材章节的具体内容，在课前通过学习通发布预习任务，让学生有整体了解。在课中，详细系统地分析论文所用的试验设计方法和数据处理方式，增强教学过程与应用衔接，激发学生学习的兴趣和求知欲，缩短教学与现实的食品科技工作的差距[9]，训练学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，主要设计内容如表1所示。

表1 食品试验设计与统计分析与专业课程模块教学协同案例

3 基于创新能力培养的“食品试验设计与统计分析”实验教学改革

未进入实验室的学生缺乏对毕业论文和科研论文全面的理解，直接讲授统计软件操作，容易使学生进入只要机械掌握软件操作步骤即可的误区，而忽略对于数据结果的科学解释以及理论知识的掌握。因此，鼓励学生组队进入实验室，由老师单独指导或分配研究生带领本科生开展实验，如提前建立导师制、大学生创新训练比赛、实验竞赛等，激发学生的实验兴趣。实验课采用任务驱动式教学方法。

3.1 设计任务驱动式实验教学

任务驱动式教学模式是以学生为中心，培养其独立思考及综合分析能力。任务驱动式实验教学关键在于任务的设置与完成，例如，在数据方差分析的实验中，传统的上机操作实验只是将数据利用Excel进行方差分析，形式枯燥。利用任务驱动式实验教学设计的方法，教师设置不同的数据背景，采用现场随机发放的方式，分配给不同学生，完成不同数据背景下的方差分析，同时对于方差数据表的格式以及结果的解释给予一定的分值，刺激学生的求知欲。

3.2 模块化实验项目

立足“新工科”课程核心理念，“食品试验设计与统计分析”实验内容要紧密联系学生毕业、就业和升学需求，因此，可以将“食品试验设计与统计分析”实验课项目设计成不同背景下的多学科融合的实验模块，包括实验项目选择、实验方案和实验步骤设计、数据记录及结果分析与讨论，最后获得完整实验报告，举例见表2。

表2 任务模块实验项目内容举例

3.3 鼓励学生参与实验教学，增强实验内容实用性

理解“食品试验设计与统计分析”实验的目的与意义，培养学生实事求是、严谨认真的科学研究态度。课程实验主要采用上机操作的方式完成数据分析过程以及相应试验设计软件操作，课堂倡导学生为主体，随着教材版本的提升，相应的软件操作步骤在教材中有所体现，鼓励学生参与实验教学。为避免学生产生按照相应步骤就能掌握数据分析方法的错觉，而忽略了对于实验结果给出科学合理的解释的重要性，因此在实验过程中教师增加分析结果的科学合理解释教学讲解内容和实验报告中该部分权重，培养学生独立思考、自主创新的有效途径。

4 充分利用线上教学平台，加强课前、课中和课后管理

面对手机转变为学习工具的趋势，运用超星学习通、雨课堂等多种智慧课堂平台建设趋于完善，因此利用线上平台，监督和指导学生完成和巩固课程教学内容成为新趋势。课前，通过课后作业的讲解回顾知识点；课中，通过扫码签到、习题抢答等形式增强师生互动；课后，布置课堂作业，完成知识点自测。

5 建立合理的成绩评价体系

以往的“食品试验设计与统计分析”的课程考核包括平时成绩和期末考成绩，各占比为 30%和 70%，通过卷面成绩难以公平、客观地反映出学生的学习效果，因此，增加综合作业10%，如给定题目“微波辅助法提取菠萝皮中菠萝蛋白酶工艺优化”，考察微波提取功率、微波提取时间、微波提取温度、乙醇体积分数、液料比等5个因素对菠萝蛋白酶提取率的影响，在给定各个因素试验范围的情况下，让学生分别用不同试验设计方法设计试验[10]，并明确试验方案。通过这个综合性题目解答，使得学生掌握用不同的试验设计方法对同一个试验设计的影响，综合题目的引入不仅能开阔学生的思路，同时也能为毕业论文实验的设计打下坚实的基础。

6 结语

“食品试验设计与统计分析”是一门实践性极强的课程，在结合教学课程特征及教学实例，从与专业课程模块教学协同方式的理论教学方法、任务驱动式教学设计和项目模块化实验教学方法两个方面，对课程教学内容和考核方法的改革，弥补传统教学模式的不足，使得学生能够将本课程与其他专业课程紧密联系起来，为食品专业应用型 “新工科”人才培养服务，满足“新工科”背景下工科专业学生的全面发展的要求，促进创新型工程人才的培养。