基于OBE教育理念的“食品工程原理”课程教改与实践

［摘 要］ 依托OBE教育理念，围绕食品科学与工程专业工程认证的毕业要求，逐一分解课程目标，将课程目标与毕业要求一一对应，构建了以学生为中心、以成果为导向的理论知识、实践技能、综合素养“三位一体”的“食品工程原理”课程教学体系，从理论知识、实验教学、课程设计、学科竞赛等逐层递进，探索了适应学生认知水平的工程类课程的教学模式和评价方式，全方位培养学生解决复杂工程问题的能力，为推进食品科学与工程专业工程认证打下基础。

［关键词］ OBE；成果导向；食品工程原理；毕业要求；课程目标；工程认证

［基金项目］ 2021—2022年北京农学院教育教学改革面上项目“面向工程教育认证《食品工程原理》OBE教学模式研究”

［作者简介］ 伍 军（1968—），女，四川开江人，硕士，北京农学院食品科学与工程学院教授，主要从事食品工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）10-0141-04 ［收稿日期］ 2023-01-29

OBE（outcome-based education）教育理念是一种以成果为目标导向、以学生为本，采用逆向思维的方式进行的课程体系建设理念［1］。《华盛顿协议》是工程教育本科专业学位互认协议，其宗旨是通过多边认可工程教育资格，促进工程学位互认和工程技术人员的国际流动，该协议全面接受OBE理念，并将其渗透到工程教育专业认证中［2］。

食品科学与工程学科具有多学科交叉融合的特点，是以工学、理学、农学和医学作为主要科学基础的交叉学科，侧重于培养能解决生产实践中复杂工程问题的工程技术人才［3］。而“食品工程原理”是食品科学与工程专业的核心课程，支撑着工程知识、分析问题、设计/开发解决方案、工程与社会、个人与团队、沟通等本科毕业要求。因此，依托OBE教育理念，探讨课程的理论教学、实验实践教学模式的改革，对提升教育教学质量和推进专业工程认证有着积极的作用。

一、课程教学所面临的问题

“食品工程原理”是食品科学与工程专业的核心课程，其知识面宽，对理论分析、设计计算、实验探索、工程经验的贯通融合和创新应用方面要求很高［4］。因此，“食品工程原理”课程对学生的数学、物理、物理化学以及机械制图等相关先修课程的学习基础有着较高的要求，而一些食品科学与工程学院学生的数学物理基础薄弱，数理逻辑和计算能力有些不足，造成了课程学习的难度。另外，课程内容由多个相对独立的单元操作构成，相当于一门课程中包含着多门独立的课程，涉及大量的定律、公式和计算，学生易产生较强的畏难情绪；同时，课程实验多为理论验证性实验，不如食品加工和食品分析类实验趣味性和针对性强，学生易感觉枯燥无味，学习动力不足。

如何通过教学方式方法的设计，调动学生的学习积极性，使其主动参与教学的各个环节，达到课程的教学目标，是“食品工程原理”课程教育教学改革的重点。

二、逐层递进紧紧围绕工程认证的毕业要求构建“三位一体”的课程教学体系

在以往的课程体系建设中，理论课程、实践课程、课程设计都相对独立，缺乏围绕培养目标和毕业要求的整体性建设，课程目标较为单一。因此，在进行课程体系改革的过程中，须紧紧围绕食品科学与工程专业的培养目标和工程认证的毕业要求，以培养学生解决复杂工程问题为目标，以学生的学习成果为导向，分析细化每一个教学环节的课程目标，构建理论知识、实践技能、综合素养等逐层递进的教学体系。以理论教学为基石，将重点放在提高学生对工程知识的掌握、培养学生分析问题能力上，使学生了解工程与社会的关系，打下较为坚实的理论知识基础；递进到实践教学环节，在理论教学的基础上，侧重于培养学生综合利用理论知识分析实验中出现的问题及提出解决方案的能力；课程设计是本课程最后的综合训练环节，结合实际提出复杂工程问题，要求学生分组完成方案分析、流程图绘制、分项计算、设计说明书撰写、设备示意图绘制、成果答辩等步骤，全面支撑分析问题、设计/开发解决方案、使用现代工具、工程与社会、个人与团队、沟通等毕业目标的实现。

根据上述三个教学阶段所对应的毕业要求，进一步分解课程目标（见表1），进而细化到每个教学环节［5］。

三、基于OBE理念的理论教学方式方法改革，为实现课程目标提供支撑

通过课程目标和毕业要求的对应，解决了OBE提出的第一个问题——我们想让学生取得的学习成果是什么？课程教学方式方法的改革将解决“如何有效地帮助学生取得这些学习成果”。

1.明确学习目标：首先，在第一节绪论中就明确了本课程的课程目标和教学内容，明确告知学生要达到课程目标的最低标准，并针对每个单元操作提出具体要求，让学生充分了解本课程的学习目标。

2.综合分析学生的学习能力：在充分分析学生的学习能力和“食品工程原理”课程内容特点的基础上，对教学环节进行有效设计。考虑到本课程的学习难度，一味强调自主学习并不能实现以学生为主体的教育理念，教师应综合分析授课对象的先修课程达成度、课堂表现和入门测试等情况，具体分析学生的学习能力、存在的问题、解决的重点等，不断调整教学方式方法。

3.讲解式和启发式相结合：在课堂教学实施过程中，理论原理部分以教师为主导抽丝剥茧、由表及里地进行全方位充分讲解，而在实际运用环节则以学生为主体进行启发式教学，教师要适当“留白”，给学生留出自主思考的空间。比如针对课堂例题，可以先为学生布置作业，教师再根据完成情况，有针对性地分析问题，或由完成度较好的学生进行讲解。

4.设定最低标准覆盖全体学生：要充分考虑到每名学生的学习能力，为课程目标设定最低标准，打消学生的畏难情绪，并为实现最低标准制订教学方案，通过课堂测试、课后练习、期中训练、问卷调查等形式，使学生了解自己的学习现状，努力达到预期的学习目标。

5.不断提高期待：设定最低标准不是降低标准，在教学过程中根据学生的达成情况，适当提高标准，促使学生在完成之后发现自己的潜力，引导学生向高标准努力。比如，从作业中发现学生在绘制流程图上存在问题，因而增加了专门的内容指导学生绘制流程图，每项内容分层递进，逐级提高难度；将这个环节贯穿后期课程的始终，最后使每名学生都能较好地根据题意完成一个复杂过程流程图的绘制。

四、以问题导向进行实践教学改革，提高学生分析问题、解决问题的能力

在进行实践教学的过程中，以学生为主体、以问题为导向，引导学生自主发现问题、分析问题、解决问题，在此过程中教师只扮演指导者、帮助者的角色［6］。

1.发现问题：在课程实验中存在着各种操作要点、实验现象，学生通过实验反复试错，发现在操作中存在的容易被忽视的错误、实验中存在的显性现象和潜在现象，通过填写操作要点表，自主总结实验中发现的问题。

2.分析问题：梳理实验中发现的问题，总结分析产生问题的原因，当学生分析出现障碍时，教师可以给予适当提醒。比如，离心泵启动后不能输送液体，当学生不能发现问题所在时，教师不要直接让其“灌泵”，而是提醒学生关注“气缚现象”。

3.反馈问题：对学生分析中出现的疏漏，教师要及时给予点评讲解，加深学生对此知识点的理解。比如进行干燥实验时，研究不同的干燥温度和热风速度对干燥速率曲线的影响，学生在分析实验现象时很容易只看现象不看本质，不能从干燥平衡关系和速率关系的原理入手分析实验现象，此时教师应主动引导学生透过现象看原理、看本质。

4.解决问题：根据学生完成实验的具体情况，有针对性地提出问题，让学生提供解决方案。比如，精馏塔实验中冷却水的综合利用，可要求学生根据实验数据提供改进思路和解决方案。

五、课程设计与学科竞赛相结合，提高学生的综合素养

课程设计是“食品工程原理”课程的最后一个教学环节，也是综合运用理论知识和实践技能的实训环节。通过课程设计训练，可以对学生综合素养的提高和毕业要求的实现提供有力支撑。

1.综合训练解决复杂工程问题：课程设计是培养学生设计/开发解决方案能力的重要环节。参考北京市化工原理竞赛的模式，以实际生产过程为蓝本设计一个复杂的工程问题，引导学生自主阅读设计任务书、查阅相关资料，提出解决方案，完成工艺计算，此过程教师完全不参与，由学生独立完成初稿并进行答辩。答辩时，教师应指出问题和修改意见，并指导学生完善后期设计。

2.分工协作，培养学生的团队合作精神：课程设计以团队的形式进行，小组成员须在规定时间内完成设计内容，所以必须分工协作，避免了“搭车”现象，培养了学生的团队合作精神。

3.答辩汇报，提高学生的沟通交流能力：设计作品以答辩的形式呈现，除了撰写设计说明书和PPT以外，还需要学生能够准确地陈述设计思路和计算过程，并回答评委的提问，这一过程对提高学生的沟通交流能力具有重要的作用。

4.以赛促学，增进学生的获得感和成就感：将课程设计与北京市化工原理竞赛相结合，使竞赛相关内容成为课程设计的一部分，学生在完成课程设计学习之后，组织成绩良好的学生参赛，一方面，通过竞赛检验学习成果；另一方面，可以增强学生学习的获得感和成就感，营造良好的学习氛围。

六、考核模式的改革及达成度评价的设计

课程考核是“如何知道学生已经取得了这些学习成果”的重要途径，通过对考核结果进行课程教学目标达成度评价，教师能够有针对性地发现问题并及时进行整改，使教育教学质量得到持续改进。

传统的考核模式“一卷定结果”，重结果、轻过程，不利于教师及时掌握学生的学习收获，调整教学内容和进度；也不利于调动学生的学习主动性，易造成学生期末集中突击的现象。所以，基于OBE教育理念的课程考核，将着眼点放在了过程中，增加了过程考核的内容，考核的方式方法也更加多样化。

1.课堂测验：以填空题、选择题和判断题的形式，随堂考核学生的学习态度、听讲情况，以及对基本概念和基本运算的掌握情况。由于是电脑阅卷，对学生的运算提出了严格的要求。经过几次测验发现，大部分学生的计算能力得到了长足的进步。

2.课后作业：每章布置1～2道经典习题，针对学生在流程图、单位换算、计算等方面训练的缺项，提出详细的撰写要求，帮助学生掌握简单工程问题的解题思路、运算要点和书写规范，为学习解决复杂工程问题打下基础。

3.期中训练：在期末考试前，增加两次期中训练。考试成绩不是重点，重点是让学生及时复习。由于“食品工程原理”课程的每一章都是独立的学习单元，期中训练有利于让学生发现学习过程中的问题，促进学生总结复习。

4.思维导图：在学期即将结束之前，组织学生撰写每一章的思维导图，并计入平时成绩。通过思维导图的撰写，进一步帮助学生梳理课程内容和要点，及时查漏补缺。

5.期末考试：前面的考核都属于过程管理，主要依靠学生的自觉学习，但是很难避免部分学生“搭车”的现象，所以，需要闭卷考试进行最后把关。

将课程考核结果与课程目标对应，构建课程目标达成度评价体系，利用评价结果正向反馈教学推动持续性改进，促进课程教学质量的提升。

总之，将以学生为中心、以成果为导向的OBE教育理念应用于“食品工程原理”教学实践过程中，形成了理论知识、实践技能、综合素养“三位一体”的课程教学体系，针对课程目标完善了考核方法和达成度评价系统，探索了适应学生认知水平的工程类课程教学模式，以期为全方位培养学生解决复杂工程问题的能力打下基础。

参考文献

［1］王铭，黄瑶，黄珊.新时代中国工程教育认证存在的问题与对策［J］.教育理论与实践，2019（39）：3-5.

［2］孙晶，张伟，崔岩，等.工程教育专业认证的持续改进理念与实践［J］.大学教育，2018（7）：71-73+86.