基于OBE的食品科学与工程专业实验与实训教学改革探索_程妮.pdf

2022 年第 12 期摘要：工程教育认证旨在培养国际化的工程师，强调成果导向教育理念，即 OBE。食品科学与工程专业是培养食品领域工程师的重要学科，专业实验与实训是重要的实践课程，是决定能否培养出解决复杂食品工程问题的国际化工程师的关键环节。通过比较分析了传统专业实验和 OBE 理念下的专业实验与实训的教学区别及存在的问题，旨在探索该课程的教学改革方法，以期为实践教学提供参考。关键词：OBE；食品科学与工程；专业实验与实训；教学改革中图分类号：G640文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2022.12.056Exploration on Teaching Reform of“Food Science and Technology Experimentsand Training”Based on OBE ConceptionCHENG Ni，GAO Hui，ZHANG Ying，LV Xingang，*CAO Wei（College of Food Science and Engineering，Northwest University，Xian，Shaanxi 710069，China）Abstract：Engineering education certification aims to train international engineers and emphasizes the concept of result orientededucation，namely OBE.Food science and engineering is an important discipline for training engineers in the field of food.Professional experiment and training are important practical courses，which is the key link for training international engineersto solve complex food engineering problems.By comparing and analyzing the teaching differences and existing problems be-tween traditional professional experiment and professional experiment and training based on the OBE conception，this paperaimed to explore the teaching reform methods of the course，in order to provide reference for practical teaching.Key words：OBE；food science and technology；experiments and training；teaching reform基于 OBE 的食品科学与工程专业实验与实训教学改革探索程妮，高慧，张颖，吕新刚，*曹炜（西北大学 食品科学与工程学院，陕西 西安710069）收稿日期：2021-12-06基金项目：陕西省第二批新工科研究实践项目（2020 年）；西北大学教学研究与成果培育项目（JX18149）。作者简介：程妮（1980），女，博士，副教授，研究方向为功能食品研究与开发。*通讯作者：曹炜（1969），男，博士，教授，研究方向为农产品加工和功能性食品。食品科学与工程专业注重科学基础与工程实践教学，培养掌握现代食品科学基础理论和食品工程技术知识，能在食品领域内从事食品生产技术管理、品质控制、产品开发、科学研究、工程设计等方面工作的复合型高级工程技术人才1。专业实验与实训是食品科学与工程本科生的一门主要的集中实践课程，是支撑人才培养方案中实践教学的重要组成科目2。2016 年 6 月我国成为 华盛顿协议 的正式成员，国内高校工程教育认证工作进入了新阶段。工程教育认证是我国实现工程教育国际互认和工程师资质国际互认的重要基础。工程教育认证要求以学生为中心，强调成果导向教育（Outcome basededucation，OBE）3-4。OBE 着重强调 5 个问题：我们想让学生取得的学习成果是什么（目标）？为什么要让学生取得这样的学习成果（需求）？如何有效地帮助学生取得这些学习成果（过程）？如何知道学生已经取得了这些学习成果（评价）？如何保障学生能够取得这些学习成果（改进）？在 OBE 教学理念的指导下，食品科学与工程专业实验与实训教学要求教师用教学过程和结果来回答以上 5 个问题。而现在的教学模式无法很好达成该要求，因此需要改革探索，以适应 OBE 的实践课程需求。1食品科学与工程专业实验与实训教学现状1.1传统专业实验教学状况专业实验是食品专业学生在完成了所有的专业基础课和专业课之后，在进入毕业论文环节前的综合大实验，该课程是本科生顺利进入企业工作或研究生阶段学习的桥梁。实验课程以食品加工实验为核心，包含了食品化学、食品分析、食品物性学等文章编号：1671-9646（2022）12b-0107-03第 12 期（总第 566 期）农产品加工No.122022 年 12 月Farm Products ProcessingDec.农产品加工2022 年第 12 期内容，围绕果蔬、畜产品、粮油等。该课程着重于对学生食品加工基本技能的训练及对产品品质评定能力的培养，同时创新性地加入了产品开发实验，满足“研究型”“应用型”人才培养的教学需要。在传统的食品科学与工程本科人才培养中，专业实验以产品开发为主，且实验方案大多是指导教师设计好的，学生只需要按照预订方案操作，就能够完成指定产品的开发。在这种模式下，专业实验仅仅能够训练本科生的实验操作技能，在一定程度上了解创新产品开发的要素及生产流程。专业实验共开设 5 个实验：糖水罐头加工及橘皮果胶提取；红枣澄清汁的加工；猕猴桃果片冻干实验；红枣、蜂花粉纤维饼干的加工；创新性蜂花粉羊酸奶的加工。例如，在红枣果汁的开发实验中，教师通过查阅资料预先设计好红枣汁酶解的条件，学生就按照这个方案操作然后得到预期的产品，最后对产品的澄清度、固形物含量和出汁率等指标进行测定及感官评价。在这个实验过程中学生能够学会红枣汁加工的方法，掌握其品评指标的测定方法。此外，专业实验也包括一些创新产品的开发。比如，在学院特色的蜂产品研究基础上，在专业实验的教学实践中，要求学生开发一款具有抗氧化活性的蜂花粉羊酸奶。但指导教师给出了蜂花粉提取和添加工艺，学生根据教师提出的方案完成蜂花粉羊酸奶的加工，并对其抗氧化指标、酸度、乳酸菌活菌数、质构特性、持水力等指标进行测定。通过该实验学生能够掌握酸奶的加工工艺和评价方法，同时具备了新产品开发的理念和技能。1.2工程认证背景下专业实验与实训教学现状随着西北大学食品科学与工程专业工程教育认证工作的开展，2016 年学院组织专家团队对本科人才培养方案进行了修订。修订版的培养方案中加大了实践教学的投入，因此增加专业实验的学分，要求该实践课程在毕业要求中重点支撑“科学研究”和“个人与团队”，同时支撑“使用现代工具”和“环境与可持续发展”赋予了实践课程更加重大的责任。课程负责团队根据修订后的培养方案修订了课程的教学大纲，一方面增加了实训内容，将课程名称修改为专业实验与实训。修改后的专业实验增加了功能性油脂粉的开发综合实验，增加的 5 个实训有果酒/白兰地生产操作实训、液态乳生产加工实训、压榨法制油操作实训、火腿肠加工实训。另一方面，增加了实验的内涵。根据该课程所支撑的毕业要求的指标点，设置了课程目标。此外，为配合该实践课程的开展和工程认证的需要，学院新建了果酒生产和榨油中试车间并购置全套设备，同时还购置了 UHT 灭菌设备、高压均质机和火腿肠生产斩拌机、灌装机等。食品科学与工程专业实验与实训对毕业要求指标点的支撑及课程目标见表 1。表 1食品科学与工程专业实验与实训对毕业要求指标点的支撑及课程目标毕业要求毕业要求指标点课程目标毕业要求 4：科学研究毕业要求 4-2 能够根据食品复杂工程问题，选择研究路线，设计实验方案；毕业要求 4-4 能够对实验结果进行分析和解释，综合评价实验结果，获得有效结论课程目标 1：根据实验要求查阅文献，结合西部特色食品资源开发营养健康食品。能够针对蜂花粉生物活性物质的提取及其与羊酸奶的复配问题，选择研究路线，设计实验方案；针对功能性油脂稳定性的问题，选择合适的包埋壁材和包埋工艺，设计实验方案，合理开展实验课程目标 2：掌握不同种类红枣饮料和不同原料果酒的加工工艺，能够对红枣加工过程中清汁的澄清度、浊汁的稳定性和不同原料果酒的品质指标进行测定，同时对测定结果进行分析和解释，综合评价，获得有效结论毕业要求 5：使用现代工具毕业要求 5-3 能够针对食品加工过程中的复杂工程问题，选择、使用相关的技术、资源和工具进行设计、模拟和预测，并分析其局限性课程目标 3：能够根据蜂王浆冷冻干燥过程中的干燥曲线，预测干基含水量，优化冷冻干燥工艺，并分析其局限性。通过比较不同杀菌方法对液态乳制品感官品质、营养指标及货架期的影响，对巴氏杀菌乳和 UHT 灭菌乳的特点及局限性形成一定认知毕业要求 7：环境与可持续发展毕业要求 7-2 能够将环境保护和社会可持续发展理念融入食品制造过程中，并评价相关活动对环境、社会可持续性的影响课程目标 4：在食品加工过程中，能够考虑到废弃资源的再利用问题，利用蜂花粉羊酸奶加工和红枣清汁加工中产生的花粉、红枣渣开发红枣、蜂花粉酥性饼干；在糖水罐头的加工中考虑果皮中果胶的提取及利用问题，并评价废弃资源再利用对环境、社会可持续性的影响毕业要求 9：个人与团队毕业要求 9-3 能够在多学科背景下的团队合作中发挥核心作用，综合团队成员建议合理开展项目规划，有效安排任务计划，并协调联动实施课程目标 5：在压榨法制油实训操作中，涉及破碎、轧制、炒制等预处理工序，以及螺旋压榨机调试与制油等多个步骤；在火腿肠加工实训过程中，涉及到肉的斩拌、灌肠和熟制过程，需要团队成员之间合理分工、协同联动、紧密配合完成任务该课程分为 2 个部分，一部分为专业实验，一部分为专业实训。专业实验以食品加工实验为核心，包含了食品化学、食品分析、食品物性学等内容，围绕西部地区特色农副产品如羊奶、红枣及苹果等开展综合加工实验。2OBE 教育背景下食品科学与工程专业实验与实训教学改革在工程认证的 OBE 教育背景下，“目标”“需求”“过程”“评价”和“改进”这 5 个关键词是1082022 年第 12 期任课教师一直需要思考的问题。同样，在专业实验与实训的教学过程中，更需要重视 OBE 理念的达成。食品科学与工程本科人才培养方案中的毕业要求就是该专业要培养学生具备怎样的能力，也就是“需求”，根据毕业要求制定了教学目标，明确让学生取得怎样的学习成果，即“目标”。专业实验与实训已具备以上 2 个方面的要求，接下来就是如何有效地帮助学生取得这些学习成果，即“过程”。比如在课程目标 1 中，要求学生能够根据食品复杂工程问题，选择研究路线，设计实验方案。在该课程以前的教学过程中，对这部分内容的完成情况不好，在今后的教学中，所有实验的方案都要求学生自行设计，通过个人查阅资料，实验小组内讨论，确定小组的实验方案。在每次开始实验前进行方案汇报，指导教师认为切实可行后方可开始实验，否则修订后重新汇报。在课程目标 2 的完成过程中，也要增加内容，要求学生对实验数据进行多维度分析，综合评价，得出有效结论。在课程目标 3 的完成过程中，为了更好地让学生学会使用现代工具通过设计、模拟和预测实验结果，将对冷冻干燥实验进行升级，要求学生学会设计冻干程序，预测冻干结果，优化冻干工艺参数。此外还增加了一个 UHT 灭菌乳的实训，要求学生学会根据 UHT 的流量、盘管半径和长度计算杀菌所需要的时间，并分析其局限性。课程目标 4 是培养学生具备环境和可持续发展的理念，不仅要考虑食品加工过程中的废弃资源再利用，也要考虑节能减排、节水节电等措施。该目标看似容易达成，但要培养学生将该理念贯渗透到实验的各环节及未来的工作和生活中，是需要一个持续培养和改进的过程。课程目标 5 是要培养学生团队合作精神，因此增加了 2 个实训，在实训操作中设计不同的加工工序，各工序要求不同，需要团队成员间合理分工、协同联动、紧密配合才能完成任务。学院的榨油中试车间和火腿肠生产实训装置给学生提供团队合作的机会和场地，对课程目标 5的达成起到了有力的支撑作用。OBE 教育理念中强调的“评价”，即建立怎样的评价机制反映学生对教学目标的达成程度。对实验方案汇报、实验数据记录和分析、现代工具的使用、环境与可持续发展理念、实验操作过程中的团队协作等环节，制定了比较全面的评分制度。该评分制度能够比较客观地反映学生对个目标的达成情况。考核标准见表 2。OBE 教育理念强调的最后一个问题是如何保证学生能够取得这些学习成果，即“改进”。想要培养出合格的食品科学与工程的工程师，并且达到国际互认的标准，是需要持续改进的，这也是工程教育认证的一个宗旨。这样就能在企业需求和人才培养表 2考核标准观测点评分90100 分8089 分7079 分6069 分60 分以下实验方案设计及汇报查阅大量可靠资料，实验方案设计完美，实验方法可行，步骤正确。实验方案汇报时，思路清晰，语言表达能力好查阅大量资料，实验方案设计可行，实验方法可行，步骤可行。实验方案汇报时，思路较清晰，语言表达能力较好查阅文献较少，实验方案设计尚可执行，实验方法经过调整后可行。实验方案汇报时，思路清晰，语言表达能力好查阅文献较少，实验方案设计不合理，但经过修正后尚可，实验步骤经调整后可行。实验方案汇报时，思路不清晰，语言表达不好未完成预习实验内容。没有完整的实验方案，不参与汇报实验数据记录、分析按时完成，内容全面，字迹清晰工整；数据记录正确，对实验结果的分析正确按时完成，内容基本完整，书写清晰，数据记录正确，对实验结果分析正确延时完成，内容基本完整，能够辨识，数据记录不够准确，对实验结果分析不够准确后期补交，内容基本完整，字迹潦草，数据记录错误较多，对实验结果分析不够准确后期补交，内容不完整，不能辨识，数据记录错误较多，未对实验结果进行分析现代工具使用能够在食品加工中运用相关的技术进行计算、模拟和与预测，且结果正确能够在食品加工中考虑到相关技术的模拟与预测，但结果不理想能在食品加工中运用相关的技术进行计算、模拟和与预测，但对相关计算不正确在食品加工中能够考虑到相关的技术，但不能正确运用不能在食品加工中运用相关的技术进行计算、模拟和与预测环境与可持续发展理念能够将环境保护和社会可持续发展理念融入食品制造过程中，对食品制造产生的废弃资源进行再利用在对食品制造产生的废弃资源有利用的思路，且再利用的实验方案设计比较合理在对食品制造产生的废弃资源有利用的思路，但利用的方案设计不合理在对食品制造产生的废弃资源有利用的思路，但没有设计实验方案没有环保与可持续理念实验操作及团队协作态度端正，能够积极与教师和同组成员沟通。动手能力强，对仪器能够熟练操作，与团队其他人合作能力强，能得到理想的实验结果态度端正，但与教师和同组成员沟通较少。动手能力中等，对仪器能够比较熟练操作，与团队其他人合作能力中等，能得到理想的实验结果态度端正，但不与教师和同组成员沟通交流。动手能力一般，能够操作仪器，与团队其他人合作能力一般，实验结果中等态度一般，不与教师和同组成员沟通交流。动手参与，但仪器操作不熟练，与团队其他人合作能力差，实验结果不好不参加实验。不动手参与实验（下转第 113 页）程妮，等：基于 OBE 的食品科学与工程专业实验与实训教学改革探索1092022 年第 12 期之间形成了一个持续的良性循环。OBE 模式下企业需求和人才培养间的关系见图 1。例如，企业研发人员需要具备科学研究的能力，如果本科毕业生这方面的能力没有得到充分的锻炼和提升，就很难适应研发岗位的工作。因此，专业实验与实训的教学团队需要与用人单位定期联系，通过用人单位给所培养人才的反馈意见，进一步整改教学和实验过程，从而培养出优秀的食品企业工程师。3结语与传统专业实验相比，OBE 教育理念指导下的食品科学与工程专业实验与实训，通过转变思想，以学生发展为中心，切实以培养学生的学习成果为导向，通过学生自行设计实验方案并完成实验，在一定程度上培养了学生的科学研究能力，并在实验过程中学会了使用现代工具的能力，同时具备环境与可持续发展理念和团队合作精神。通过实践课程的改革，使学生具备人才培养方案中相应的能力和素养，保障学生毕业后能够通过学习及培训顺利进入工作岗位，具备工作素质和能力，成为合格的国际化食品工程师。参考文献：吕新刚，曹炜，赵会武，等.工程教育专业认证背景下食品科学与工程专业实验实践教学创新探索 J.农产品加工，2020（19）：145-148.陈林，丁利君，段雪娟，等.OBE 教育理念下“食品专业综合实验”教学改革初探 J.2019（10）：117-120.李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革 J.高等工程教育研究，2014（2）：29-34，70.侯银臣，杨盛茹，高雪琴，等.基于 OBE 理念的食品科学与工程专业实验教学体系 J.食品工业，2020，41（12）：276-280.图 1OBE 模式下企业需求和人才培养间的关系1234（上接第 109 页）高校培育应用型高层次人才，以及增强社会服务能力具有非常重要的意义。通过对专业硕士实践基地的长效建设，有效调动了专业研究生学习与科研工作的积极性和创造性，提高了专业研究生的综合素质和职业道德。加强了校企产学研合作，提高了科技成果转化的速度和质量，促进了涉农高校食品加工与安全专业的全面发展。参考文献：阎俊，谢晶，宋益善.食品工程全日制专业学位研究生培养模式探讨 J.高教学刊，2018（5）：141-143，146.王新惠，张雅琳，刘洋，等.全日制食品加工与安全专业学位硕士培养模式的研究 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