新工科背景下专业研究生案例教学探索——以“现代食品药品质量检测技术”课程为例

赵 昕，刘天龙，赵志磊

（1.河北大学 质量技术监督学院，河北 保定 071002；2.石家庄铁道大学四方学院 测绘工程系，河北 石家庄 051132）

面对日益增加的产业革新与新技术突破的社会需求，培养掌握关键工程领域核心技术、具有探索科技前沿和发展创新能力的高层次优秀人才至关重要。2017年2月以来，教育部发布了系列文件积极推进新工科建设［1］，推动高校教育教学改革创新，为未来突破核心关键技术壁垒，在国际竞争中抢占战略制高点提供高素质工程科技人才支撑［2］。

案例教学法有利于增强学生的学习主动性，了解理论知识到工程实践的应用过程，提升动手能力和工程实践能力［3］。

面对新工科背景下高等教育创新改革的社会需求，对专业研究生课程进行了基于教学案例建设的课程教改探索。

一、课程介绍

“现代食品药品质量检测技术”课程内容重点介绍食药质量标准化检测方法及仪器，融合统计学、计算机科学、电子信息学等学科知识，主要在食药质量控制关键技术、地理标志产品原产地溯源方法等具体特色应用中展开实训。

二、课程目前存在的问题

“现代食品药品质量检测技术”课程具有学科交叉性强、理论难度大、对实践要求高的特点。根据实际课程讲授经验，总结发现该课程教学过程中存在以下不足。

（一）学生缺乏兴趣和积极性

课程学时相对较少，内容较广泛，对学生研究应用方向针对性不强，无法兼顾不同学生的研究背景。这导致部分学生只关注自己研究方向的课程内容，有的学生甚至完全将重心放在自己的科研上，不关注课程内容，只关心最后的考试。

（二）课程理论内容占比较大，工程实践较少

为了学生能够掌握扎实的理论基础，偏重于理论教学，理论授课学时较多，工程实践学时较少。这导致学生对理论知识学习的目的性不强，无法联系实践，出现“学的用不上”的困惑。理论与实践脱轨，所学知识也无法达到学生自身内化掌握的目的。

（三）课程考核方式单一

传统的课程考核模式为30%的“平时成绩”加70%的“期末成绩”，期末以结课论文的形式进行考核。这使得学生不注重平时的学习过程，而把主要精力放在期末的结课论文上。

三、案例教学的建设与实施

为解决以上问题，着重培养硕士研究生的实践能力和创新精神，在“现代食品药品质量检测技术”课程中引入案例教学。

（一）教学案例的筛选

教学案例的选择在案例教学过程中至关重要，应遵循以下要求。

1.联系区域经济发展，紧跟行业需求。高等教育以服务区域经济、社会发展为导向，结合当地经济发展状况，选择多个具体的针对性强的典型案例。这便于打造课程自身风格和亮点，开展特色化教育教学工作。

2.具有较多的相关网络资源，有较强的可操作性。在数字化时代的大背景下，教师应充分利用信息和网络技术，与案例教学相融合，选取合适的教学案例，对学生进行合理引导，使学生能够独立地从多元渠道获取相关信息和知识，培养自我学习提升能力的意识和潜力。

3.便于融入课程思政元素。教学案例应能与社会时事相结合，使学生通过了解具体的、当下的、身边的典型思政事件，树立正确的价值观导向。教学时，使理论知识、实践技能和思想政治教育交叉融合，协调同步，实现教学过程中全方位、立体化育人。

4.遵循OBE理念。结果导向（Outcome Based Education,OBE）是一种以学习成果为导向、以学生为中心、持续改进的教学理念［4］。教学案例的选取要与课程教学目标与知识点相匹配，以学生为中心，便于灵活调整案例教学设计和策略。

基于以上四点要求，对于课程中无损检测技术的教学内容部分，选取了两个典型教学案例：案例1，近红外光谱鉴别不同产地的枸杞；案例2，高光谱成像检测八角中的莽草。在这两个具体的教学案例中，学生需要掌握两种检测技术的基本原理、数据采集和数据处理分析。

食品掺假是近年来社会重点关注的食品安全问题，两个案例对应两种典型的掺假类型：（1）不同种类形似产品掺假（八角与莽草）；（2）同种类不同产地产品掺假（枸杞）。在社会背景和技术发展历史的部分插入诚信、严谨、科学等德育元素。在数据采集过程中，让学生自己动手操作，掌握检测仪器的操作技能。在数据处理分析过程中，学生自行查找网上相关视频，自学数据分析软件操作。

（二）教学资源整合

近年来网络教学平台飞速发展，中国大学慕课、网易云课堂、雨课堂等线上课程资源陆续建立。教学时，应充分利用这些线上教学资源与线下教育进行有益互补，将音、像、画多种感官刺激手段穿插于课堂讲授，抓住学生的注意力，提高学生的学习主动性。

（三）教学内容设计

以“为用而学”作为教学内容设计原则，按照“社会背景—反映的问题—技术需求”顺序引入，展开教学内容。

理论知识点结构化、功能化、模块化，便于学生理解不同知识点之间是相互关联的。每个模块的教学内容中，知识点构建、实际应用讨论、思维模式培养三线并行。重点对学生的思维模式进行引导，同时培养学生“发现问题—分析问题—解决问题”的意识，提升“是什么”“为什么”“怎么做”的独立思考能力。具体教学内容设计如图1所示。

图1 教学内容设计

（四）教学模式应用

以信息和网络为特征的数字化变革促进了教育技术的现代化发展［5］，采用翻转课堂、线上线下混合式教学和同步异步课堂［6］相结合的方式开展学生自主学习、合作学习、探究学习，以提高学生学习的主动性，增加课堂学习的交互性，提升学生批判性思维和创新的能力。

设计教学模式如下：利用学习通等教学平台，设置学生课前线上学习环节，具体包括检测技术的实际应用视频。

在课上，对学生进行分组，每个教学案例对应3个学习小组。6个学习小组都需要完成针对相应教学案例的4项目标任务（如图2所示）。每个小组以PPT的形式在下次课堂上汇报。每组汇报时长15分钟，其中10分钟汇报具体内容，5分钟回答提问。其他同学在听汇报的过程中进行提问，并打分评价。最后，教师进行总结评价，指出存在的问题和改进方法。

图2 教学模式设计

（五）教学管理

教育信息化是教育治理现代化的重要手段［7］。利用互联网和信息管理平台，从传统的人为干预转向依托数据、信息的科学高效管理，使整个教学过程精细化，增强对学生学习过程的可控性，加强教学管理。

具体包括利用学习通平台在课前环节对学生观看视频情况进行监测，统计观看时长和次数数据。课上教学过程中设置随堂练习、主题讨论等互动环节。

（六）考核方法

为了建立一套与案例教学相匹配的科学合理的考核评价体系，采取形成性评价（formative evaluation）和终结性评价（summative evaluation）相结合的方式。具体如下：形成性评价占比50%，分别针对课前、课上教师讲授和课上学生PPT展示三部分教学环节。课前环节的评价内容包括：（1）视频学习时长、次数；（2）设置问题的答题情况。课上讲授环节的评价内容包括：（1）学生注意力；（2）答题积极性；（3）学习通线上随堂练习答题情况（正确率和答题时间）。学生PPT展示环节的评价内容包括：（1）内容是否包含所有任务目标；（2）是否清晰、逻辑明确，时长是否满足规定要求；（3）参考的论文数量与质量；（4）设计方案；（5）是否积极思考并提问。终结性评价占比50%，评价内容包括：结课论文内容是否充足，结构是否合理，逻辑是否清晰，语言表述是否准确。

通过量性和质性、机评和教师评相结合的方式对主要教学环节的学习过程进行准确评估。注重对学生自主学习过程、师生互动、合作学习和探索学习结果进行综合性评价，不断改进案例教学质量。

结语

案例教学有助于专业研究生实践能力和创新思维的培养，既可以充分体现学生的主体性、多学科知识的交互性和实践结果的多元性，又可以满足新工科背景下学科交叉融合的创新性卓越工程人才的培养需要。未来应进一步深化改革实践，教师进一步掌握现代化教育教学手段，熟练运用各种网络资源和平台，优化教学过程设计，坚持落实立德树人根本任务，培养具有扎实知识和专业技能的行业人才。