以能力为中心的食品工厂设计课程目标达成评价

王卫东,孙月娥,李 超,宫 号,徐粉林

(1.徐州工程学院食品与生物工程学院,江苏徐州,221018;2.维维食品饮料股份有限公司,江苏徐州,221018)

一、引言

成果导向教育(outcome-based education,OBE)是目前国际上主流工业国家的工程教育理念,是一个聚焦学习产出以驱动全部课程活动和学生学习产出评价的结构与系统,1981年,由Spady率先提出后,经过此后10年左右的发展,形成了比较完整的理论体系,至今仍被认为是追求卓越教育的正确方向。[1]美国工程教育认证协会全面接受了OBE教育理念,并将其贯穿于工程教育认证标准的始终。2016年6月,我国成为国际本科工程学位权威互认协议《华盛顿协议》的正式成员国之一,工程教育专业认证现已成为我国高等教育质量保障体系的重要组成部分,对高等工程教育改革发展起到了积极而重要的推动作用。[2]

OBE教育理念以能力培养为目标,采用反向设计思维,从目标出发设计教学内容,学生最终的学习成果是其关注的焦点。学生学得如何、学习内容是否符合教育需求,都需要进行教学评价。鉴于课程是高校人才培养目标落地的基石,更是落实人才毕业要求的重要载体,课程目标达成情况的评价就成为提高人才培养质量、实现毕业要求的关键一环。[3]目前,有大量关于不同专业不同课程的课程目标达成情况评价研究报道,但这些研究多集中于如何通过直接或间接方法进行评价,对课程考核内容是否针对能力目标而设计的研究不足。在专业认证的实践中,部分专业虽然也建立了面向产出的课程目标达成情况评价机制,采用了复杂的算分法对课程目标达成值进行计算,试图通过一个数值反映达成情况,但由于课程的考核方法、考核内容及评分标准均没有针对能力目标而设计,所获得的评价结果并不能反映学生毕业要求的达成,始终停留在成果导向教育的形似阶段。[4-6]

徐州工程学院食品科学与工程专业于2018年通过中国工程教育专业认证,多年来坚持OBE教育理念,聚焦课堂教学与考试、考核、评价向“面向产出”转换,从单纯的知识传授逐渐向能力培养转换。本文以徐州工程学院食品科学与工程专业开设的食品工厂设计课程为例,聚焦以能力为中心的课程考核内容和考核方法,探讨面向产出的课程目标达成情况评价方法,并对评价结果进行分析,提出持续改进措施,旨在加强学生学习效果,提高教师教学质量,为工程教育认证大背景下课程教学的持续改进提供一定的参考和依据。

二、课程目标

课程目标是课程的具体价值和任务指标,是课程实施和评价的依据。[7]课程目标描述的学生能力应体现本课程在课程体系中的地位和能力要求层次。“食品工厂设计”作为食品科学与工程专业核心课程之一,以承担学生工程设计能力的培养为核心任务,对学生从事产品开发、生产管理、品质控制等岗位职业能力有重要的支撑作用,是解决复杂工程问题能力的重要支撑课程。

食品工厂设计课程的目的和任务是引领学生掌握食品工厂设计的主要内容,遵循工艺设计原则,通过实操训练、案例分析、小组讨论、企业实践等方法,能够应用食品工厂设计方法进行食品工厂工艺设计,提出非工艺要求,规范地撰写设计说明书,提升工程伦理意识。食品工厂设计课程的具体目标规划如下。

第一,学生能掌握食品工程项目全周期、全流程的基本设计理论、方法和技术,能够对食品工厂进行合理的设计,优化设计方案,能在设计中体现创新意识。

第二,学生能够识别社会、安全、健康、法律、文化及环境等制约因素对局部或整体设计方案的影响。

第三,学生能了解与理解食品工厂建设相关的环境保护和可持续发展理念、内涵,知晓国家相关政策和法律法规。

第四,学生能够分析食品工厂设计方案实施后可能对环境和可持续发展的影响,评价工程建设和产品生产、销售及使用等过程中可能对人类及环境造成的损害和隐患,制定合理的环境保护措施或方案。

三、考核方式与考核内容

各课程目标与考核方式的对应关系如表1所示。课程考核以考核学生的能力为主要目的,考核方式包括平时过程考核和期末考试两个部分。平时过程考核包括作业、课堂互动、单元测验等。作业为小设计,分为作业1和作业2。作业1为产品方案设计、工艺流程设计、物料衡算、设备选型、水电汽估算、劳动定员等。作业2为环境保护方案设计。此外,单元测验为客观题,考核学生对环境保护政策和法规的了解程度;课堂互动包括课堂讨论、抢答、问卷调查等。期末考试以分析应用、案例分析、计算题、看图改错、工艺设计等题型为主。

表1 课程目标与考核方式的对应关系

(一) 课程目标1的考核

课程目标1与学生的食品工厂设计能力相关,考查学生设计食品工厂的能力和创新意识。该目标通过课后作业1和期末考试进行考核。

1.作业1

作业1为方案设计,设计项目和需求来自食品行业,并与企业项目同时进行。例如,某年有企业在安徽石台县新建食品工厂项目,作业1便是要求学生根据石台县的农业资源和食品产业发展政策自行确定产品,同时完成厂址选择、产品方案、工艺流程、物料衡算、设备选型、水电汽估算、劳动力定员等设计或计算。作业成绩由小组互评和教师评价两部分组成,小组互评需要按照评分标准,根据食品工厂设计原则和方法说明理由。为确保小组互评成绩公正,小组互评在不同班级进行。这种设计型作业需要学生把理论和实践有机融合在一起,通过分析问题的背景和要求,制定具体方案,以解决特定问题,在解决问题的过程中将理论和方法知识内化为相应的能力。

2.期末考试

专业认证实践中发现,类似“工厂设备选择的原则是什么”“工艺设计的步骤是什么”的问答题只能考核知识点,并不反映学生是否具备设计能力。而通过方案设计考核学生的能力,又因为方案设计工作量很大,需要查阅手册、指导书及其他资料,不可能在有限的时间里完成。但是,考核可以进行任务分解,通过工艺设计题、工艺计算题、分析应用和看图改错题等考查学生的设计能力。

例如,产品方案设计能力可以通过下述试题考核。

某工厂设计年产11000吨罐头,其中午餐肉5500吨,1—6月、9—12月按照中季安排生产;原汁猪肉4000吨,1—4月、12月按照中季安排生产;什锦蔬菜1500吨,1—3月、12月淡季生产。每月工作日25天,根据上述产品产量要求计算每个品种的班产量,并绘制产品方案表,表示品种、年产量、班产量,用直线表示淡旺季安排。依据产品方案设计原则,分析此产品方案的缺点(设备不均匀系数k取1)。

此题不是让学生设计完整的产品方案,而是指定了产品及年产量,只要求计算班产量,避免了过于开放的答案。同时,用产品方案表的形式要求学生分析产品方案的优缺点,以此评价学生对产品方案设计原则的理解,从班产量计算和方案评价等多方面评价学生是否具有产品方案设计能力。

设备选型、物料衡算能力均可以在期末考试中通过计算题加以评价。最能体现食品工厂设计能力的是车间工艺布置,通常以图纸的形式展现。虽然在期末闭卷考试中无法通过图纸绘制对学生这项能力进行评价,但通过车间工艺布置图改错可以在一定程度上反映学生是否具备这项能力。为此,可以在试题中提供车间平面图,让学生根据车间工艺布置的原则和方法,找出其中不合理之处,说明理由并指出如何改正。

同理,工艺流程设计能力也可以通过看图改错试题加以评价,如提供设备工艺流程图,让学生找出不合理之处并进行改正,包括图纸是否规范、工艺流程设计是否合理,按照工艺流程是否能生产出符合标准的产品。此外,还可以在给出管路布置方案的基础上,通过管路平面图或透视图的绘制考核学生的管路设计能力。

(二)课程目标2的考核

在工程设计中需要识别和考虑社会、安全、健康、法律、文化及环境等制约因素的影响,可以通过课堂活动和期末考试评价此项能力的达成。

课堂活动主要包括课堂讨论、抢答和作业互评等。在安排这些课堂活动时,活动内容要围绕课程目标,如在厂址选择的案例讨论中,就需要学生围绕环境、法律、经济、社会等,讨论影响厂址选择的因素。

期末考试主要包括分析应用和看图改错。例如,下题可以考核学生在食品工厂设计中能否考虑总平面布置对食品安全的影响。

图1为食品加工厂总平面图,请问该地所在的主导风向是什么风?该厂总平面布置存在哪些问题?为什么?

图1 某食品工厂的总平面复制图

通过分析此总平面图,不仅可以考查学生对风向玫瑰图的定义和使用方法的理解,还能考查学生能否在工厂设计时考虑风向、厂址环境等对食品安全的影响,从而体现学生知识内化为应用能力的程度。

(三)课程目标3的考核

课程目标3主要是理解国家环境保护和可持续发展政策和法规,偏向理论知识,因此,通过客观题进行评价,包括平时的单元测验和期末考试。为使学生能更好地将对环境保护知识的了解转化为设计中的自觉行为,考核还要求学生通过查阅相关的法律法规,做一个有关工业企业环境保护法律法规的讲座。

(四)课程目标4的考核

课程目标4是关于环境影响分析和制定环保措施能力的培养,通过课后方案设计作业和期末考核进行评价。

设计作业要求学生分析食品工厂建设和运营期间可能对环境和可持续发展的影响,评价工程建设和产品生产、销售及消费等过程中可能对人类及环境造成的损害和存在的隐患,并制定合理的环境保护措施或方案。在完成设计任务的过程中,学生需要在真实环境中探索学习方法,实践知识和拓展能力,形成解决实际问题的思维方式。

期末考试与课后作业类似,但建设项目指定为某个具体项目,并要求学生给出工艺流程和说明,具体如下题。

某肉制品加工厂位于工业园区,周围无风景名胜和文物保护区。项目实际建设年产 20000 吨肉制品加工生产,主要产品为熏煮香肠和酱卤肉。生产所用蒸汽为天然气锅炉产生,除生产车间外,还建有食堂、职工宿舍等辅助设施。试分析该肉制品加工厂运行期间对环境可能产生的影响,并制定适当的环保措施。

三、分析与评价

(一)课程目标达成值的计算

根据表1中课程目标与考核方式的对应关系,收集支撑课程目标的各考核环节的考核结果,按照下式计算每个课程目标的达成值。[8-9]

课程目标达成值=

在当下的教学实践中,期末考试中与课程目标对应的试题分布在不同的试题中,需要分别收集加和得到考核实际分值,非常烦琐。实际上,试卷可以按照课程目标进行设计,教师批阅时每道大题就是每个课程目标的成绩,工作量会有效减少。例如,第一大题针对课程目标1,包括分析应用、计算题、看图改错,满分35分,如果某学生该题得30分,作业1满分100分,实际得分80分,那么按照表1中所列权重计算,则其课程目标1的达成值为:

该算式可以分别计算每个学生的课程目标达成值,也可以计算全部学生整体达成值。

(二)达成情况分析与持续改进

1.课程目标达成及持续改进执行情况

将课程目标期望值定为0.7,分别对2019级和2020级本专业学生课程目标达成值进行计算,结果如图2所示。由图2可知,课程目标1、课程目标3、课程目标4均超过期望值0.7,而课程目标2达成值只有0.599,远低于期望值。根据上学期的课程目标达成情况分析和持续改进计划,本学期继续采用了任务驱动的教学方法,对课程目标3和课程目标4增加了期末考试环节,在学习过程中环境保护方案增加了1次案例分析,达成值均显著提高,表明改进后学生的学习效果有所提升,改进措施有针对性,执行情况良好。

图2 整体学生课程目标达成情况

针对课程目标2学习效果较差的问题,本学期增加了讨论次数,加强了课堂互动,但效果有限,达成情况并没有很好地改善。

2.下次教学持续改进措施

评价的目的是持续改进。根据评价结果,对达成情况相对较低的课程目标及学生的能力短板进行深入分析、查找原因、寻找对策,在以后的课程教学中予以实质改进,是对课程教学进行持续改进的基本要求,也是保障课程质量持续提升的重要途径。在制定持续改进措施时,措施要具体,可操作性要强,因此,要避免使用“加强”“进一步”等词语。例如,“加强学生过程管理”的改进措施操作性很差、不具体,对如何“加强”没有具体描述。

针对本学期的分析,下学期将增加1次实操:选取一个食品工厂车间工艺布置设计的案例图纸,删除其中的工艺分区和设备布置,放大后由学生对其进行工艺分区,并根据工艺流程将相应的设备模型在图纸上进行合理安排。案例中会设置若干限制性因素,通过实际操作提升学生车间工艺布置的能力,更好地理解食品安全、食品法规等限制性因素对食品工厂车间布置的影响。

四、结语

随着高等工程教育的改革和发展,从认证协会、高校到专业对课程教学质量的重视程度越来越高,对课程教学质量在理念上是否能够聚焦学生学习成效更加关注。在此背景下,徐州工程学院针对食品工厂设计课构建了基于能力的课程考核内容和评价方法,为课程教学提供持续改进的依据,形成教学活动的闭环,推进以学生为中心的教学改革,落实OBE教育理念。