基于“工科认证”背景下四维一体混合教学的探索与研究——以“食品安全与卫生学”为例

魏海香，梁宝东

（济宁学院生命科学与生命工程学院，山东 济宁 273199）

教育部提出针对新工科建设的三部曲：复旦共识、天大行动和北京指南，为工程教育改革提出指导性意见，开拓了工程教育改革的新路径[1]。传统工科已朝着新型模式变革[2]，所谓“新型”内涵，即新兴的学科、新型的模式和新生的融合[3]。在此浪潮下，各大高校吹响了工科认证的号角，大学生人才培养的研究得到了诸多学者的关注[4]。在新工科人才培养体系中，课程教学改革是人才培养的核心要素。食品专业是关系国计民生的复合应用型工科专业，迫切需要探索并构建面向新工科的食品专业人才培养模式改革[5]。作为地方应用型人才培养的本科高校，一直大力推动工科人才培养改革，建有国内一流的智慧教室和仿真实训中心，适应和满足培养应用型人才的需求。食品科学与工程专业作为山东省一流本科专业和“卓越工程师”培养试点专业，多年来积极推进和探索专业课程建设与改革。“食品安全与卫生学”作为该专业的核心必修课程，是一门交叉学科，主要涉及食品生产、加工、运输和销售中存在的各种安全问题、食品质量安全标准化体系建设与法治管理等，旨在培养熟悉我国和国际食品标准与法规，兼备食品行业综合素质和基本专业技能的高级工程技术人才[6]，所以如何让学生学好食品安全与卫生学至关重要。尤其是食品安全一健康（One health） 概念[7]提出后，人们对食品安全与卫生教育更加重视，对其课程框架和授课模式进行不断的探索和研究[9]。根据工科认证的标准，如何学好该课程，提高学生的学习兴趣，是食品科学专业领域教师一直探讨的问题。在新工科认证的背景下，结合学校该课程教学团队多年的经验，分析了传统学习中存在的问题，进而探索研究“四维一体”的混合式教学，为食品专业其他课程改革提供参考。

1 “食品安全与卫生学”传统学习问题分析

1.1 传统教学内容现状

传统教学内容多从学科知识体系出发，设置并编写食品安全与卫生学的相关教材，教学内容比较多（见图1）。学校作为山东省应用型人才培养高校，是在原有师范学校的基础上建设的综合性地方高校，在设定的人才培养方案中，理论学时比较多，还要保证学科知识体系的完整性；同时，受传统授课方式和教学方法的影响，满足工程专业认证标准还有所欠缺。单调的传统授课模式，不能满足师生之间快速、充分的互动交流，学生容易出现跑神、懈怠、被动接受等学习兴趣不高的状态，学习主动性意识不强，导致课堂效率不高，影响学生学习方法和知识学习能力储备。因此，亟待对教学方法进行合理、适度的调整与改革，持续改进课堂学习，达到工科认证的标准。

1.2 信息技术、实训实践与理论教育有机融合性不足

发达的网络化技术，带来了获取知识渠道的多样化和便利化。传统的教学模式，未能将理论教学与实践应用、信息技术深度融合，难以突出新型工科的特色与优势。新工科需要产教融合，兼具经验分享与实操实训，以往课程教学设计中，侧重理论课，在实践实训、市场调研等学生综合能力培养环节欠缺，现代信息教学技术未能充分、有机整合融入教学过程中。知识学习与工业生产衔接有所不足，学生学习动力来源不足；加上实践实训教学环节未充分整合，理论与实践之间难以建立起深度融合，影响对学生解决复杂实际问题能力的培养，导致知识学习的高阶性不足，缺乏挑战度。

1.3 思政元素未能充分融入教学过程

民以食为天，食以安为先。盘中餐，中国粮，食品安全与卫生是关系到国计民生的战略问题，已成为横跨学术界、政府机关及庞大消费者的世界性关注焦点。食品安全已涉及到每个人的生命安全与健康，健全的法律法规是重要的安全保障；食品专业的大学生，作为未来的食品从业人员，更需要具有良好的职业道德和素养，具有守卫全民饮食健康的使命感和责任感，才能为食品行业的可持续发展保驾护航，提高行业的国际竞争力。因此，在教学过程中应充分有机融入思政元素，转变当前专业课程教学中偏重教学技能，德育教育不足的情况，打造有温度、有深度的课堂，是食品专业课程改革的必然要求。

“食品安全与卫生学”课程框架图见图1。

2 以OBE 为理念打造“四维一体”的教学模式

学校“食品安全与卫生学”课程组将工科教育认证标准中“体现以学生为中心，以产出为导向（Outcome based education，OBE），和持续改进的核心理念”[8]贯穿于每一个教学设计和环节，打造“两性一度”（高阶性，创新性，挑战度） 的高效课堂，即为“一体”。课程改革从4 个维度进行，分别为Seminar 教学、互联网+教学、案例教学+情节教学和仿真教学。在对课程的内涵、课程内容及特色准确把握的基础上，系统地将课程内容与教学方法结合起来（见图2），多元化深度协同培养应用型食品专业人才，构建适应新工科应用型人才培养的思维一体教学模式。

图2 四维一体混合教学方法框架

2.1 Seminar 教学

四维一体混合教学方法框架见图2。

对比图1 中模块1 的内容，在授课模式上，传统教学多采用多媒体教学，教师在讲台唱独角戏，学生被动接受，学生课堂参与度严重不足，不能充分调动学习的能动性和驱动力，影响学生创造性能力的提高。其实，从课程内容来看，这些学习内容与人们的健康密切相关，是人们日常关注度比较高的问题，理应引起学生极大的关注度和兴趣点，具有学生广泛参与的基础。此外，授课的对象为该专业大学四年级的学生，已具备一定的专业基础知识贮备和分析、解决问题的能力，为Seminar 教学的顺利开展打下了一定的基础。

Seminar 意思是“研讨班”，核心理念是将教与学的统一[9]。在Seminar 授课过程中，可有效结合辩论法、翻转课堂等组织教学。例如，教师提出“食品添加剂中防腐剂是否安全”“土坑老酸菜是否安全与卫生”等议题，以4～5 人为一组，每组分别扮演不同的角色，如表1 的设计思路进行。围绕其中的议题，每个小组分别利用课下1 周左右的时间，广泛收集议题相关的新闻、科技报道、文献等，进行分析和总结，做好议题PPT。课堂上每组派代表用PPT展示处于某中角色的主要观点、理由和依据等。接着学生充分讨论15 min 左右，进一步分析议题改进其PPT，围绕宣讲内容进行深入讨论、思考，提出不同的见解，最后每个小组形成总结报告。

表1 讨论方案示范

讨论方案示范见表1。

2.2 互联网+教学

传统的多媒体教学法，多为标准化授课，即教师从传统的学科知识体系出发，用既定的教学思路和教案，通过课堂详细讲授所要掌握的知识点，从而保证学生能充分、完整掌握重点和难点。在课程中，食品安全相当一部分内容需要学习，既需要有食品专业知识，又需要具有“微生物学”“免疫学”“毒理学”等生物学基础，具有很强的综合性，如图1 中模块2 食品毒理学评价部分。食品专业学生在学习和处理类似复杂问题的思路和能力不足，对于学生来讲，这部分内容是全新的，食品安全评价标准和具体方法需要重点讲解。为了让学生更加直观的掌握知识，培养学生的创新性和对知识的综合运用及处理复杂问题等能力，采用互联网+的教学模式。这种教学模式是标准化授课在互联网时代教育理念的提升，也是对学生学习方法和学习能力的一种改进和变革，为“食品安全与卫生学”课堂教学注入新的生命力，插上了充满新能源的翅膀。在教学中，充分运用互联网+技术，教师可以通过对网上新闻、资料、慕课等开放性教育资源进行提炼和浓缩，依据课程大纲优化和提升授课方案。在教师的引导下，学生不但可以通过互联网+的教学模式增大其信息量，而且可以利用快手、抖音等网络平台录制与食品安全相关的短视频，把食品安全专业知识科普到校园以外广大人民群众中去，真正做到知识共享型，既可增强学生的职业责任感，又可使学生具有很大的获得感，学习的积极性和参与度大大得到提升，是仅靠标准化教学很难达到的效果。

互联网+教学设计方案见图3。

图3 互联网+教学设计方案

2.3 案例教学+情景模拟提升知识的高阶性和问题的挑战性

将情景模拟教学法融于案例教学法中，使案例教学效果得到进一步升华。研究表明，实施案例教学法与情景模拟法相结合的教学方法有助于提高学生评判性思维能力和课堂温度。目前，案例教学结合情景模拟教学在食品类课程中应用很少。该方法适合以解决实际问题为目的的教学内容及专业实践案例教学，对此进行了有效探索。例如，食品安全风险分析与控制（模块3），其中风险分析是很抽象的概念，如果单纯讲解其概念和具体实施过程，会让学生感到枯燥无味和晦涩难懂。如何让学生更好地理解和掌握食品风险分析依据、思路、方法和过程，高效地组织和实施教学，值得深思。采用案例教学结合情景模拟法，选定几个案例，创设相应的情景，让学生综合运用食品专业、生物学、免疫学、毒理学等知识对具体事件或问题进行分析，得出结果。对于风险评估的内容，采用实例教学，如被新冠病毒污染的冷冻食品的风险分析与评估，结合被污染食品所处的不同的加工或食用场景，分别进行危害识别、暴露评估、风险管理等环节风险分析和评估模拟。充分提升学生具体场景的参与度和面对复杂问题的挑战性，进而促进学生更好地掌握食品风险分析的实质内涵，培养学生的专业实践能力和逻辑思维能力，更好地做到活学活用，提高学生的综合素质。在此过程中，将实事求是、敬业友善、身心健康、团结友爱等有机元素融入，增强学生的社会主义价值观和维护人民群众饮食健康等责任与使命担当。

2.4 虚拟仿真模拟食品检测过程提升实操能力

食品安全监测是食品专业学生必备能力之一，依据国家食品质量安全标准，严格检测规范和步骤、熟练使用相关检测仪器、科学化处理数据和总结检测报告是最基本的要求。食品安全检测（模块4） 作为“食品安全与卫生学”中重要的组成部分，内容涉及食品中有毒有害物质和各种添加剂的定性、定量检测和先进大型分析仪器及精准的科学分析方法等。学校专业课程大纲中没有实验操作部分和使用大型分析仪器的基础，如果仅靠传统课堂讲解，犹如蜻蜓点水难以深入学习，知行合一更无从谈起，难以接受。学校建有的虚拟仿真实验中心平台，通过将场景、实验规范操作和大型分析仪器有机整合，有效解决这个难题。在虚拟实验实中，学生借助计算机网络参与到实验中来，在计算机上模拟出各种大型分析仪器的内部构造、实验环境、操作步骤及测定某种样品的具体方法。例如，采用紫外可见分光度计检测食品中的某种物质，可以利用仿真软件，按照操作步骤一步一步进行测定样品的吸光度值，从而让学生掌握使用紫外分光光度计的使用技能和常规操作方法。

3 实施方法

学校食品安全与卫生课程团队革新教学理念、合理利用智慧教室、仿真实验室和雨课堂改进教学方法，充分利用互联网+技术最新的功能；利用网络直播、互联网、自媒体传播和短视频等解决教学方法中的具体问题；与时俱进优化教学设计、内容和过程，使教学更加立体化、精准化。

具体实施硬件设备和方法见图4。

图4 具体实施硬件设备和方法

4 多样化的四维一体课程考核方式

在探索四维一体混合式教学在食品安全与卫生学中应用的过程中，课程组设置了科学多样化的课程评价考核方式。学生经过各个教学方法学习课程后，教师根据教学设计模式，进行课程学习效果评价，与传统教学方法的评价方法比较，考核方式具有更全面、更科学的特点。考核范围从理论知识扩大到实际操作及对课程知识的高阶性和解决问题的挑战度等，体现出一种对学生知识、能力、素质、职业素养等考察和评价。

四维一体混合式教学课后考核评价设计方案见表2，传统教学方法考核评价方法见表3。

表2 四维一体混合式教学课后考核评价设计方案

表3 传统教学方法考核评价方法

5 四维一体的教学目标达成度的评价

5.1 调查问卷统计分析

学校“食品安全与卫生学”课程组采用对2017、2018，2019 级食品科学与工程专业共60 名学生进行了调查，采用Seminar 教学、互联网+教学、案例教学和仿真教学的满意度均高于80%。

调查统计分析见图5。

图5 调查统计分析

5.2 闭卷考试卷面成绩分析

课程组分别对2016 级、2017 级和2018 的闭卷考试成绩进行对照分析，分数按及格（60～70 分）、中等（70～80 分）、良好（80～90 分）、优秀（90 分以上） 4 个档次进行比较分析。

闭卷成绩分析见图6。

图6 闭卷成绩分析

由图6 可知，2018 级和2017 级、2016 级考试成绩相比及格率相差不大，中等比例稍微下降，但良好和优秀提高了。可见，四维一体的教学模式使原来成绩平平的学生得到了调动，一定程度上提高了学习热情，使学生掌握知识和技能的程度加深了，所以学生的学习成绩显著提高了。

2016 级，2017 级和2018 级是指的3 个年级的学生分别在大四第一学期完成的食品安全与卫生学考试成绩，试题难易系数相当。2016 级和2017 级的学生当时的授课方式是按照传统教学方法进行，2018 级学生按照四维一体的教学模式进行。

6 教学反思

“食品安全与卫生学”课程经过2 年的不断尝试和改革，从中有深刻的体会：①传统教材相对也比较陈旧，特别需要有适应新工科要求的教材相配套。②对教师的要求有较大提高，特别是利用Seminar 教学和互联网+教学时，教师虽然不起主导作用，但是要做到整体的把控和设计，如果对讨论的议题、气氛、每个环节驾驭不好，就达不到想要的课堂效果。③对毕业生的跟踪调查难度较大，仅凭授课教师很难完成。

7 结语

在工科认证背景下，以OBE 理念为中心，根据“食品安全与卫生学”课程内容设定不同的教学方法，应用到不同的模块中，使学生能更加全面和扎实的掌握课程的基础知识，也锻炼了学生的其他能力，主要表现为：①掌握知识的能力增强，并具备自主学习、分析、批判性剖析、解决问题的能力（如文献检索、查阅资料，综合理解的能力和逻辑推理）。②注重增强团队间的交流协作能力和口头表达的能力。③提升学生进入工作岗位后的职业道德，有助于形成正确的价值观和社会责任感。同时，四维一体的授课方法对授课教师也是一种挑战和授课能力的提升，教师需在传统教学的基础上，通过对在校生的考核和毕业生跟踪调查等评价方法，结合授课的经验，紧跟时代的步伐，不断发现问题和矛盾来改进教案和授课方法，以形成多样化，具有一定特色的适合培养工科大学生的优质课程。