新工科背景下“食品加工機械與設備”混合教學模式探索

田瀟瑜

（江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇鎮(zhèn)江212013）

我國高等工程教育是高等教育的重要組成部分，自2017年開始，我國教育部積極推進新工科的建設，努力探索和實踐中國特色工程教育模式。食品科學與工程在工科大學科中屬于“軟工科”專業(yè)，現(xiàn)有的食品科學與工程專業(yè)培養(yǎng)方案“重科學、輕工程”的問題突出，學生的工程能力和跨學科創(chuàng)新能力比較欠缺[1]。

江蘇大學食品學科經(jīng)過30年的實踐發(fā)展，以食品工程與裝備為特色，旨在培養(yǎng)具備復合型高技能的食品工程人才。作為食品專業(yè)的核心課程，“食品加工機械與設備”是工程應用型人才培養(yǎng)的重要基礎[2-3]。但是，目前食品機械類課程的教學改革仍存在不足之處，如教學內(nèi)容更新滯后、缺乏靈活多樣的現(xiàn)代化教學手段、學生生產(chǎn)實習不夠深入、欠缺對學生工程實踐能力考核評價機制等問題有待解決[4-6]。

近年來，全國高等院校一直在積極探索基于“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的教學模式，如翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC、微課等新型教學方法[7-8]。尤其在2020年新冠肺炎疫情的沖擊下，教育領域經(jīng)歷了嚴峻的考驗，各級院校積極響應教育部“停課不停教、停課不停學”的號召，積極嘗試和探索線上教學。面對當前高校教學工作機遇與挑戰(zhàn)并存的新形勢，如何將高校教學融入數(shù)字時代，加快信息化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化和多媒體化，需要教師在教學過程中不斷摸索和改革創(chuàng)新，這是未來線上線下混合教學需要思考的問題和面臨的挑戰(zhàn)。

隨著食品制造工業(yè)的飛速發(fā)展，對食品綜合應用型工程人才的需求量逐步增大，加之國家教育部對“新工科”建設的推進，食品機械類課程教學的改革與創(chuàng)新勢在必行。因此，在新工科背景下，探索食品機械類課程具備食品工程特色的多元化建設，深入研究線上線下混合式教學的實施與改進具有重要意義。

1 “食品加工機械與設備”教學過程中存在的主要問題

1.1 學生機械相關的基礎知識薄弱

“食品加工機械與設備”是一門面向本科三年級學生的專業(yè)必修課，是以“工程力學”“機械工程基礎”“食品工程原理”等課程為基礎開設的。但由于學生平時對各類食品機械接觸很少，再加上基礎課學時削減，學生的機械制圖知識掌握不牢固，很多學生存在空間想象力差，對設備結(jié)構(gòu)、工作原理和機械性能理解困難的問題。

1.2 教學內(nèi)容與課時不匹配

“食品加工機械與設備”課程主要以課堂理論教學為主，但由于該課程知識點多，教學課時相對較少，難以在有限的課堂時間內(nèi)詳盡地介紹各種機械和設備。對學生來說課程內(nèi)容枯燥抽象、設備工作原理難以理解，導致聽課效果差，教學很難達到預期效果。

1.3 學生的工程應用能力培養(yǎng)不足

食品機械裝備作為食品工業(yè)的支撐行業(yè)發(fā)展日新月異，教材和實驗設備更新相對不足，這使課堂教學內(nèi)容存在一定的滯后性?！笆称芳庸C械與設備”授課內(nèi)容涵蓋了食品加工的多個領域，涉及到了多種型號、特性和應用場景的不同設備，這對教材和實驗器材要求較高，而目前的課堂上和實驗室只能提供數(shù)量為數(shù)不多、類型有限的小型設備。此外，由于客觀限制，學生跟企業(yè)接觸機會少，容易造成課堂理論與生產(chǎn)實踐脫節(jié)，對學生的工程應用能力培養(yǎng)不足。

2 線上線下混合教學模式實施與改進

“線上線下”混合教學是以新一代信息技術為支撐，將傳統(tǒng)教學和現(xiàn)代教學融合運用的一種新型教學模式，堅持以學生為本，教師為主導。通過整合多種先進技術和多種教學資源，將線上與線下的教學任務統(tǒng)一起來，實現(xiàn)課堂前后各階段的優(yōu)勢互補，充分調(diào)動學生的學習積極性，滿足“新工科”對學生工程創(chuàng)新能力的要求。根據(jù)“食品加工機械與設備”課程的特點和教學難點，對線上線下混合教學模式從教學內(nèi)容、教學手段、考核方式等方面進行改進，以期為該類課程教學應用提供思路。

2.1 完善教學內(nèi)容，適應時代發(fā)展

對教學內(nèi)容注重其更新和擴展，對于過時內(nèi)容適當刪減，及時補充當前食品行業(yè)的新技術與新裝備，并更新多媒體資源素材。針對結(jié)構(gòu)復雜、工作原理難以理解的的加工設備，通過應用Adobe Flash、3D Studio Max、Autodesk Maya等軟件制作動畫或拍攝剪輯實際生產(chǎn)視頻等方式，真實還原食品機械設備的工作過程。食品機械設備講解時，盡量將實物圖、原理圖、結(jié)構(gòu)圖結(jié)合起來，使學生充分了解設備內(nèi)容構(gòu)造，掌握設備工作過程和性能特點。此外，充分利用學?，F(xiàn)有實驗室和設備資源，通過生產(chǎn)實習、試驗加強實踐教學環(huán)節(jié)，提高學生的空間思維能力和工程應用能力。

2.2 教學手段多元化，改善教學效果

充分運用混合教學模式中軟件、融媒體等技術優(yōu)勢，采用翻轉(zhuǎn)課堂+討論式、啟發(fā)式等教學方法，增加教學互動。借鑒翻轉(zhuǎn)課堂的教學思路，在課前教師分享制作的微視頻布置學生自學內(nèi)容，而后在課堂上利用翻轉(zhuǎn)課堂進行師生交流互動，教師針對學生在線學習過程中遇到的問題，開展討論式教學，采用小組討論結(jié)合面對面答疑等方式解決主要問題，一方面提高學生的表達能力；另一方面幫助學生完成知識的消化與吸收。建設交流平臺，便于師生課后答疑與資料分享，打破課堂教學的時間和空間界限，大大提高學習和交流的廣度和深度[9]。

2.3 考核與評價方法改進

“線上線下”混合教學模式將一部分的線下教學管理任務形成閉環(huán)搬到線上進行。因此，在考核體系上，要進一步優(yōu)化對學生的考核方式和評價方案，從不同維度對學生的學習情況進行考查，該課程的最終成績除了期中、期末測試成績，還應包括過程性評價和創(chuàng)新能力評價。

過程性評價主要包括課后在線作業(yè)、課前自學與預習情況、隨堂表現(xiàn)及小組討論等形式。要求學生盡量在線完成教師布置的課前預習任務和課后作業(yè)，使整個混合教學各環(huán)節(jié)形成閉環(huán)，盡量避免線上教學造成的知識點掌握不牢固的問題。例如，客觀作業(yè)題一般設置為選擇題，填寫后由系統(tǒng)直接評分；對于主觀題作業(yè)，學生可手寫拍照并上傳答案，同時系統(tǒng)隨機選擇其他人兩兩作業(yè)互批，可進一步強化學生對各章知識點的掌握。此外，考慮建立題庫用于期中、期末在線考試，也可隨機抽題進行隨堂小測試。

創(chuàng)新能力評價基于參與式教學結(jié)合案例分析，如增加校內(nèi)實驗室進行的拆裝試驗環(huán)節(jié)、生產(chǎn)實習、企業(yè)生產(chǎn)線的參觀實習次數(shù)。在參觀實習過程中，一方面對教師提出要求，避免走馬觀花式的參觀方式，讓授課教師進行沉浸式教學，全程參與并仔細講解典型設備的工作原理、工作過程、特點和應用等內(nèi)容；另一方面要求學生認真完成實習報告，總結(jié)實習過程中的所觀所想，提出問題與思考，進一步對課堂授課內(nèi)容加強鞏固。

對于創(chuàng)新能力的考核，一般在該課程開始后給學生布置創(chuàng)新大作業(yè)，鼓勵學生開展對一些前沿食品設備的研制與應用技術探索，要求學生結(jié)合課上所學，結(jié)合“食品工藝學”“食品工程原理”“食品工廠設計”等其他專業(yè)課，發(fā)散思維、大膽設想，①針對現(xiàn)有食品機械結(jié)構(gòu)和功能上的不足并提出改進方案；②提出對中國傳統(tǒng)美食、地方特色小吃的工業(yè)化加工技術和設備的設計理念，增強學生的主觀能動性，有利于學生工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 結(jié)語

“食品加工機械與設備”具有實踐性較強特點，對食品科學與工程專業(yè)培養(yǎng)未來卓越工程師的目標具有重要作用。以“新工科”背景與理念為切入點，基于“食品加工機械與設備”課程學校的特點與難點，對線上線下混合教學模式進行了探索，對新教學模式下食品機械類課程教學內(nèi)容、教學手段及考核評價方法提出了實施與改進方案。新的教學模式對今后的教師隊伍建設提出了更高的要求，要進一步加強教師工程設計能力和授課水平，將理論教學和實踐教學有機結(jié)合，提高教學質(zhì)量。改進后的混合教學新模式以強化學生工程創(chuàng)新能力為前提，旨在培養(yǎng)專業(yè)知識扎實、實踐能力強的綜合應用型人才，為專業(yè)的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求提供支撐。