基于OBE的食品科學(xué)與工程專業(yè)實驗與實訓(xùn)教學(xué)改革探索

程 妮，高 慧，張 穎，呂新剛，曹 煒

（西北大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710069）

食品科學(xué)與工程專業(yè)注重科學(xué)基礎(chǔ)與工程實踐教學(xué)，培養(yǎng)掌握現(xiàn)代食品科學(xué)基礎(chǔ)理論和食品工程技術(shù)知識，能在食品領(lǐng)域內(nèi)從事食品生產(chǎn)技術(shù)管理、品質(zhì)控制、產(chǎn)品開發(fā)、科學(xué)研究、工程設(shè)計等方面工作的復(fù)合型高級工程技術(shù)人才[1]。專業(yè)實驗與實訓(xùn)是食品科學(xué)與工程本科生的一門主要的集中實踐課程，是支撐人才培養(yǎng)方案中實踐教學(xué)的重要組成科目[2]。2016年6月我國成為《華盛頓協(xié)議》的正式成員，國內(nèi)高校工程教育認證工作進入了新階段。工程教育認證是我國實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資質(zhì)國際互認的重要基礎(chǔ)。工程教育認證要求以學(xué)生為中心，強調(diào)成果導(dǎo)向教育（Outcome based education，OBE）[3-4]。OBE著重強調(diào)5個問題：①我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習成果是什么（目標）？②為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習成果（需求）？③如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習成果（過程）？④如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習成果（評價）？⑤如何保障學(xué)生能夠取得這些學(xué)習成果（改進）？在OBE教學(xué)理念的指導(dǎo)下，食品科學(xué)與工程專業(yè)實驗與實訓(xùn)教學(xué)要求教師用教學(xué)過程和結(jié)果來回答以上5個問題。而現(xiàn)在的教學(xué)模式無法很好達成該要求，因此需要改革探索，以適應(yīng)OBE的實踐課程需求。

1 食品科學(xué)與工程專業(yè)實驗與實訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)專業(yè)實驗教學(xué)狀況

專業(yè)實驗是食品專業(yè)學(xué)生在完成了所有的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課之后，在進入畢業(yè)論文環(huán)節(jié)前的綜合大實驗，該課程是本科生順利進入企業(yè)工作或研究生階段學(xué)習的橋梁。實驗課程以食品加工實驗為核心，包含了食品化學(xué)、食品分析、食品物性學(xué)等內(nèi)容，圍繞果蔬、畜產(chǎn)品、糧油等。該課程著重于對學(xué)生食品加工基本技能的訓(xùn)練及對產(chǎn)品品質(zhì)評定能力的培養(yǎng)，同時創(chuàng)新性地加入了產(chǎn)品開發(fā)實驗，滿足“研究型”“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)的教學(xué)需要。

在傳統(tǒng)的食品科學(xué)與工程本科人才培養(yǎng)中，專業(yè)實驗以產(chǎn)品開發(fā)為主，且實驗方案大多是指導(dǎo)教師設(shè)計好的，學(xué)生只需要按照預(yù)訂方案操作，就能夠完成指定產(chǎn)品的開發(fā)。在這種模式下，專業(yè)實驗僅僅能夠訓(xùn)練本科生的實驗操作技能，在一定程度上了解創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)的要素及生產(chǎn)流程。專業(yè)實驗共開設(shè)5個實驗：①糖水罐頭加工及橘皮果膠提取；②紅棗澄清汁的加工；③獼猴桃果片凍干實驗；④紅棗、蜂花粉纖維餅干的加工；⑤創(chuàng)新性蜂花粉羊酸奶的加工。例如，在紅棗果汁的開發(fā)實驗中，教師通過查閱資料預(yù)先設(shè)計好紅棗汁酶解的條件，學(xué)生就按照這個方案操作然后得到預(yù)期的產(chǎn)品，最后對產(chǎn)品的澄清度、固形物含量和出汁率等指標進行測定及感官評價。在這個實驗過程中學(xué)生能夠?qū)W會紅棗汁加工的方法，掌握其品評指標的測定方法。此外，專業(yè)實驗也包括一些創(chuàng)新產(chǎn)品的開發(fā)。比如，在學(xué)院特色的蜂產(chǎn)品研究基礎(chǔ)上，在專業(yè)實驗的教學(xué)實踐中，要求學(xué)生開發(fā)一款具有抗氧化活性的蜂花粉羊酸奶。但指導(dǎo)教師給出了蜂花粉提取和添加工藝，學(xué)生根據(jù)教師提出的方案完成蜂花粉羊酸奶的加工，并對其抗氧化指標、酸度、乳酸菌活菌數(shù)、質(zhì)構(gòu)特性、持水力等指標進行測定。通過該實驗學(xué)生能夠掌握酸奶的加工工藝和評價方法，同時具備了新產(chǎn)品開發(fā)的理念和技能。

1.2 工程認證背景下專業(yè)實驗與實訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀

隨著西北大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)工程教育認證工作的開展，2016年學(xué)院組織專家團隊對本科人才培養(yǎng)方案進行了修訂。修訂版的培養(yǎng)方案中加大了實踐教學(xué)的投入，因此增加專業(yè)實驗的學(xué)分，要求該實踐課程在畢業(yè)要求中重點支撐“科學(xué)研究”和“個人與團隊”，同時支撐“使用現(xiàn)代工具”和“環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展”賦予了實踐課程更加重大的責任。課程負責團隊根據(jù)修訂后的培養(yǎng)方案修訂了課程的教學(xué)大綱，一方面增加了實訓(xùn)內(nèi)容，將課程名稱修改為專業(yè)實驗與實訓(xùn)。修改后的專業(yè)實驗增加了功能性油脂粉的開發(fā)綜合實驗，增加的5個實訓(xùn)有果酒/白蘭地生產(chǎn)操作實訓(xùn)、液態(tài)乳生產(chǎn)加工實訓(xùn)、壓榨法制油操作實訓(xùn)、火腿腸加工實訓(xùn)。另一方面，增加了實驗的內(nèi)涵。根據(jù)該課程所支撐的畢業(yè)要求的指標點，設(shè)置了課程目標。此外，為配合該實踐課程的開展和工程認證的需要，學(xué)院新建了果酒生產(chǎn)和榨油中試車間并購置全套設(shè)備，同時還購置了UHT滅菌設(shè)備、高壓均質(zhì)機和火腿腸生產(chǎn)斬拌機、灌裝機等。

食品科學(xué)與工程專業(yè)實驗與實訓(xùn)對畢業(yè)要求指標點的支撐及課程目標見表1。

表1 食品科學(xué)與工程專業(yè)實驗與實訓(xùn)對畢業(yè)要求指標點的支撐及課程目標

該課程分為2個部分，一部分為專業(yè)實驗，一部分為專業(yè)實訓(xùn)。專業(yè)實驗以食品加工實驗為核心，包含了食品化學(xué)、食品分析、食品物性學(xué)等內(nèi)容，圍繞西部地區(qū)特色農(nóng)副產(chǎn)品如羊奶、紅棗及蘋果等開展綜合加工實驗。

2 OBE教育背景下食品科學(xué)與工程專業(yè)實驗與實訓(xùn)教學(xué)改革

在工程認證的OBE教育背景下，“目標”“需求”“過程”“評價”和“改進”這5個關(guān)鍵詞是任課教師一直需要思考的問題。同樣，在專業(yè)實驗與實訓(xùn)的教學(xué)過程中，更需要重視OBE理念的達成。食品科學(xué)與工程本科人才培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求就是該專業(yè)要培養(yǎng)學(xué)生具備怎樣的能力，也就是“需求”，根據(jù)畢業(yè)要求制定了教學(xué)目標，明確讓學(xué)生取得怎樣的學(xué)習成果，即“目標”。

專業(yè)實驗與實訓(xùn)已具備以上2個方面的要求，接下來就是如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習成果，即“過程”。比如在課程目標1中，要求學(xué)生能夠根據(jù)食品復(fù)雜工程問題，選擇研究路線，設(shè)計實驗方案。在該課程以前的教學(xué)過程中，對這部分內(nèi)容的完成情況不好，在今后的教學(xué)中，所有實驗的方案都要求學(xué)生自行設(shè)計，通過個人查閱資料，實驗小組內(nèi)討論，確定小組的實驗方案。在每次開始實驗前進行方案匯報，指導(dǎo)教師認為切實可行后方可開始實驗，否則修訂后重新匯報。在課程目標2的完成過程中，也要增加內(nèi)容，要求學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進行多維度分析，綜合評價，得出有效結(jié)論。在課程目標3的完成過程中，為了更好地讓學(xué)生學(xué)會使用現(xiàn)代工具通過設(shè)計、模擬和預(yù)測實驗結(jié)果，將對冷凍干燥實驗進行升級，要求學(xué)生學(xué)會設(shè)計凍干程序，預(yù)測凍干結(jié)果，優(yōu)化凍干工藝參數(shù)。此外還增加了一個UHT滅菌乳的實訓(xùn)，要求學(xué)生學(xué)會根據(jù)UHT的流量、盤管半徑和長度計算殺菌所需要的時間，并分析其局限性。課程目標4是培養(yǎng)學(xué)生具備環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的理念，不僅要考慮食品加工過程中的廢棄資源再利用，也要考慮節(jié)能減排、節(jié)水節(jié)電等措施。該目標看似容易達成，但要培養(yǎng)學(xué)生將該理念貫滲透到實驗的各環(huán)節(jié)及未來的工作和生活中，是需要一個持續(xù)培養(yǎng)和改進的過程。課程目標5是要培養(yǎng)學(xué)生團隊合作精神，因此增加了2個實訓(xùn)，在實訓(xùn)操作中設(shè)計不同的加工工序，各工序要求不同，需要團隊成員間合理分工、協(xié)同聯(lián)動、緊密配合才能完成任務(wù)。學(xué)院的榨油中試車間和火腿腸生產(chǎn)實訓(xùn)裝置給學(xué)生提供團隊合作的機會和場地，對課程目標5的達成起到了有力的支撐作用。

OBE教育理念中強調(diào)的“評價”，即建立怎樣的評價機制反映學(xué)生對教學(xué)目標的達成程度。對實驗方案匯報、實驗數(shù)據(jù)記錄和分析、現(xiàn)代工具的使用、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展理念、實驗操作過程中的團隊協(xié)作等環(huán)節(jié)，制定了比較全面的評分制度。該評分制度能夠比較客觀地反映學(xué)生對個目標的達成情況。

考核標準見表2。

表2 考核標準

OBE教育理念強調(diào)的最后一個問題是如何保證學(xué)生能夠取得這些學(xué)習成果，即“改進”。想要培養(yǎng)出合格的食品科學(xué)與工程的工程師，并且達到國際互認的標準，是需要持續(xù)改進的，這也是工程教育認證的一個宗旨。這樣就能在企業(yè)需求和人才培養(yǎng)之間形成了一個持續(xù)的良性循環(huán)。

OBE模式下企業(yè)需求和人才培養(yǎng)間的關(guān)系見圖1。

圖1 OBE模式下企業(yè)需求和人才培養(yǎng)間的關(guān)系

例如，企業(yè)研發(fā)人員需要具備科學(xué)研究的能力，如果本科畢業(yè)生這方面的能力沒有得到充分的鍛煉和提升，就很難適應(yīng)研發(fā)崗位的工作。因此，專業(yè)實驗與實訓(xùn)的教學(xué)團隊需要與用人單位定期聯(lián)系，通過用人單位給所培養(yǎng)人才的反饋意見，進一步整改教學(xué)和實驗過程，從而培養(yǎng)出優(yōu)秀的食品企業(yè)工程師。

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)專業(yè)實驗相比，OBE教育理念指導(dǎo)下的食品科學(xué)與工程專業(yè)實驗與實訓(xùn)，通過轉(zhuǎn)變思想，以學(xué)生發(fā)展為中心，切實以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習成果為導(dǎo)向，通過學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并完成實驗，在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)研究能力，并在實驗過程中學(xué)會了使用現(xiàn)代工具的能力，同時具備環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展理念和團隊合作精神。通過實踐課程的改革，使學(xué)生具備人才培養(yǎng)方案中相應(yīng)的能力和素養(yǎng)，保障學(xué)生畢業(yè)后能夠通過學(xué)習及培訓(xùn)順利進入工作崗位，具備工作素質(zhì)和能力，成為合格的國際化食品工程師。