新工科背景下“食品加工机械与设备”混合教学模式探索

田潇瑜

（江苏大学食品与生物工程学院，江苏镇江212013）

我国高等工程教育是高等教育的重要组成部分，自2017年开始，我国教育部积极推进新工科的建设，努力探索和实践中国特色工程教育模式。食品科学与工程在工科大学科中属于“软工科”专业，现有的食品科学与工程专业培养方案“重科学、轻工程”的问题突出，学生的工程能力和跨学科创新能力比较欠缺[1]。

江苏大学食品学科经过30年的实践发展，以食品工程与装备为特色，旨在培养具备复合型高技能的食品工程人才。作为食品专业的核心课程，“食品加工机械与设备”是工程应用型人才培养的重要基础[2-3]。但是，目前食品机械类课程的教学改革仍存在不足之处，如教学内容更新滞后、缺乏灵活多样的现代化教学手段、学生生产实习不够深入、欠缺对学生工程实践能力考核评价机制等问题有待解决[4-6]。

近年来，全国高等院校一直在积极探索基于“互联网+”背景下的教学模式，如翻转课堂、MOOC、微课等新型教学方法[7-8]。尤其在2020年新冠肺炎疫情的冲击下，教育领域经历了严峻的考验，各级院校积极响应教育部“停课不停教、停课不停学”的号召，积极尝试和探索线上教学。面对当前高校教学工作机遇与挑战并存的新形势，如何将高校教学融入数字时代，加快信息化、数字化、网络化和多媒体化，需要教师在教学过程中不断摸索和改革创新，这是未来线上线下混合教学需要思考的问题和面临的挑战。

随着食品制造工业的飞速发展，对食品综合应用型工程人才的需求量逐步增大，加之国家教育部对“新工科”建设的推进，食品机械类课程教学的改革与创新势在必行。因此，在新工科背景下，探索食品机械类课程具备食品工程特色的多元化建设，深入研究线上线下混合式教学的实施与改进具有重要意义。

1 “食品加工机械与设备”教学过程中存在的主要问题

1.1 学生机械相关的基础知识薄弱

“食品加工机械与设备”是一门面向本科三年级学生的专业必修课，是以“工程力学”“机械工程基础”“食品工程原理”等课程为基础开设的。但由于学生平时对各类食品机械接触很少，再加上基础课学时削减，学生的机械制图知识掌握不牢固，很多学生存在空间想象力差，对设备结构、工作原理和机械性能理解困难的问题。

1.2 教学内容与课时不匹配

“食品加工机械与设备”课程主要以课堂理论教学为主，但由于该课程知识点多，教学课时相对较少，难以在有限的课堂时间内详尽地介绍各种机械和设备。对学生来说课程内容枯燥抽象、设备工作原理难以理解，导致听课效果差，教学很难达到预期效果。

1.3 学生的工程应用能力培养不足

食品机械装备作为食品工业的支撑行业发展日新月异，教材和实验设备更新相对不足，这使课堂教学内容存在一定的滞后性。“食品加工机械与设备”授课内容涵盖了食品加工的多个领域，涉及到了多种型号、特性和应用场景的不同设备，这对教材和实验器材要求较高，而目前的课堂上和实验室只能提供数量为数不多、类型有限的小型设备。此外，由于客观限制，学生跟企业接触机会少，容易造成课堂理论与生产实践脱节，对学生的工程应用能力培养不足。

2 线上线下混合教学模式实施与改进

“线上线下”混合教学是以新一代信息技术为支撑，将传统教学和现代教学融合运用的一种新型教学模式，坚持以学生为本，教师为主导。通过整合多种先进技术和多种教学资源，将线上与线下的教学任务统一起来，实现课堂前后各阶段的优势互补，充分调动学生的学习积极性，满足“新工科”对学生工程创新能力的要求。根据“食品加工机械与设备”课程的特点和教学难点，对线上线下混合教学模式从教学内容、教学手段、考核方式等方面进行改进，以期为该类课程教学应用提供思路。

2.1 完善教学内容，适应时代发展

对教学内容注重其更新和扩展，对于过时内容适当删减，及时补充当前食品行业的新技术与新装备，并更新多媒体资源素材。针对结构复杂、工作原理难以理解的的加工设备，通过应用Adobe Flash、3D Studio Max、Autodesk Maya等软件制作动画或拍摄剪辑实际生产视频等方式，真实还原食品机械设备的工作过程。食品机械设备讲解时，尽量将实物图、原理图、结构图结合起来，使学生充分了解设备内容构造，掌握设备工作过程和性能特点。此外，充分利用学校现有实验室和设备资源，通过生产实习、试验加强实践教学环节，提高学生的空间思维能力和工程应用能力。

2.2 教学手段多元化，改善教学效果

充分运用混合教学模式中软件、融媒体等技术优势，采用翻转课堂+讨论式、启发式等教学方法，增加教学互动。借鉴翻转课堂的教学思路，在课前教师分享制作的微视频布置学生自学内容，而后在课堂上利用翻转课堂进行师生交流互动，教师针对学生在线学习过程中遇到的问题，开展讨论式教学，采用小组讨论结合面对面答疑等方式解决主要问题，一方面提高学生的表达能力；另一方面帮助学生完成知识的消化与吸收。建设交流平台，便于师生课后答疑与资料分享，打破课堂教学的时间和空间界限，大大提高学习和交流的广度和深度[9]。

2.3 考核与评价方法改进

“线上线下”混合教学模式将一部分的线下教学管理任务形成闭环搬到线上进行。因此，在考核体系上，要进一步优化对学生的考核方式和评价方案，从不同维度对学生的学习情况进行考查，该课程的最终成绩除了期中、期末测试成绩，还应包括过程性评价和创新能力评价。

过程性评价主要包括课后在线作业、课前自学与预习情况、随堂表现及小组讨论等形式。要求学生尽量在线完成教师布置的课前预习任务和课后作业，使整个混合教学各环节形成闭环，尽量避免线上教学造成的知识点掌握不牢固的问题。例如，客观作业题一般设置为选择题，填写后由系统直接评分；对于主观题作业，学生可手写拍照并上传答案，同时系统随机选择其他人两两作业互批，可进一步强化学生对各章知识点的掌握。此外，考虑建立题库用于期中、期末在线考试，也可随机抽题进行随堂小测试。

创新能力评价基于参与式教学结合案例分析，如增加校内实验室进行的拆装试验环节、生产实习、企业生产线的参观实习次数。在参观实习过程中，一方面对教师提出要求，避免走马观花式的参观方式，让授课教师进行沉浸式教学，全程参与并仔细讲解典型设备的工作原理、工作过程、特点和应用等内容；另一方面要求学生认真完成实习报告，总结实习过程中的所观所想，提出问题与思考，进一步对课堂授课内容加强巩固。

对于创新能力的考核，一般在该课程开始后给学生布置创新大作业，鼓励学生开展对一些前沿食品设备的研制与应用技术探索，要求学生结合课上所学，结合“食品工艺学”“食品工程原理”“食品工厂设计”等其他专业课，发散思维、大胆设想，①针对现有食品机械结构和功能上的不足并提出改进方案；②提出对中国传统美食、地方特色小吃的工业化加工技术和设备的设计理念，增强学生的主观能动性，有利于学生工程创新能力的培养。

3 结语

“食品加工机械与设备”具有实践性较强特点，对食品科学与工程专业培养未来卓越工程师的目标具有重要作用。以“新工科”背景与理念为切入点，基于“食品加工机械与设备”课程学校的特点与难点，对线上线下混合教学模式进行了探索，对新教学模式下食品机械类课程教学内容、教学手段及考核评价方法提出了实施与改进方案。新的教学模式对今后的教师队伍建设提出了更高的要求，要进一步加强教师工程设计能力和授课水平，将理论教学和实践教学有机结合，提高教学质量。改进后的混合教学新模式以强化学生工程创新能力为前提，旨在培养专业知识扎实、实践能力强的综合应用型人才，为专业的培养目标和毕业要求提供支撑。