智慧教学工具助力食品工艺学专题/案例式改造

肖夏，谭杰芳，叶阳，李东

四川轻化工大学生物工程学院（自贡 643000）

“以学生为中心的教与学”理念是工程教育专业认证标准制订（2015年）的核心思想之一。当代大学生作为“互联网原住民”，对智能手机和网络存在一种天然的亲近和依赖，其浅显影响，是给传统课堂教学带来的巨大冲击，而更深层次则是对学习模式的改变。新工科建设指出要培养工程师[1]，在新技术与新理念背景下，在课程思政“春雨润物”的要求下，体系搭建与目标设计之外，如何挖掘特色、革新形式、适应现代、培养能力——教学设计与实施也亟待同向多元的探索。

1 新技术背景下的教学现状

技术改变教育，首先引起巨大反响的是新技术、平台对教学形态的改变。国内外有MOOC、SPOC等颠覆当前教学模式的探索实践，依托互联网新型知识传播途径，利用线上资源，力求有效实现在线教、学、评、测、练等环节，在技术上使在线学习者身临课堂，并辅以线下补充交流、校园定制等手段，以提升教育质量与效率。

同时诞生的以雨课堂、学习通为代表的教学平台、工具，作为智能助手，可以链接线上资源，支持MOOC、SPOC的落地；也能通过“不懂”“弹幕”“推题”等功能帮助教师快速精确掌握学生学习进展，并提供智能服务，如作业批改、查重分析，很好地辅助当前高校各规模教学。

随着智慧教学工具的推广，其便捷性、即时性、趣味性得到广大师生的认可。但也应指出，它们更多被当作传统教学的插件，用于改善一些枝节性问题，包括不限于“点名——扫码”“课堂问答——手机提问”“传统课堂——视频上网”。以当前线上教学为例，疫情期间众多教师开启“主播”生涯，进行大量探索。实践交流后发现：教师关心的多是外部性问题——网络、软件、平台如何支撑教学活动，后台数据如何监控学习情况；学生关心的同样是外部性问题——在线课程学分换算，考核方式等。

通常而言，外部性、技术性的问题，总是可以迅速解决，但当前高等教育的痛点与核心，线上线下并无二致：课程仓促上线中，教师常用直播/录播的方式，将传统课堂搬到网上；学生仍沿用划重点、背教材的思路，被动参与。“以学生为中心的教与学”如何实现？

另外，当部分教师陶醉于“网红”称谓时，多少也包含对网络的陌生。“网红主播”和教师相似之处背后，核心取向却是不兼容的：毕竟“以学生为中心”不等于“以媚俗为中心”。

教师如何从其传统身份转变为自主学习的引导者，如何发生“教-学”的中心转换，引导学习、促进改变、保障学习活动等，就是线上线下共通的命题，是关乎每位教师在新时代教学理念、教学能力的思考。

2 教学设计与内容探讨

工程教育的远景目标是输出具备研究创新能力的工程师，应用、运维的技术专家。为此，各工程学科不仅竞相推进实践教学，也在大力建设虚拟仿真等平台。然而教学中仍普遍存在的理论与实践脱节，既持续困扰着课堂本身，也难以为虚仿等新技术提供引导与支持。

自2019年教育部发布《关于一流本科课程建设的实施意见》以来，众多学者、教师围绕实施意见，从一流课程的特征及建设方法路径上做出大量探讨与实践，见表1。

表1 一流课程特征与建设路径讨论

归纳为4个方面：一是从课程设计开始凸出OBE理念，注重多学科交叉尤其是计算机技术（程序语言、数学建模、AI等）在跨专业教学实践中的应用；二是“技术改变教育”，MOOC不是把传统课堂移植到网络，智慧教学平台/软件也不应该仅仅是传统课堂的辅助插件，而应该遵循教育规律，从硬件出发，创新设计教学形式与流程；三是研究导向型教学，这是目前国内外“互联网+高等教育”创新探索的重要分支，是对“以学生为中心”的教学理念的践行，它不应该只是一种教学方法，用于一门课、一个专业，立足现实，它更应该是校园学习的顶层设计，循序渐进的培养体系，需要课程设计、实践管理、教学评估、反馈机制的配套；四是教师发展，现代高等教育不仅仅是“以学生为中心的教与学”，教师个体终身学习也是题中应有之义。

教师个体很难直接推动高等教育的顶层设计，但是对传统课堂进行现代改造（硬件、形式、内容），使之在互联网时代，既能兼顾科学与人文，满足全方位育人要求，也可作为标准部件无缝对接到“以学生为中心”的未来教育体系中，是一件亟待探索的有价值的工作。

基于食品学科固有的多学科交叉性与独一无二的亲和度，对课程进行专题/案例式改造，即以智慧课堂软件/平台为助力，问题/研究为导向，以专题/案例驱动教学进程，是值得尝试的方向。案例化不是多举例，而是重新设计教学，通过梳理知识体系，将原本线性、并列的知识点，选取贴近生活又囊括整个节段的案例开展教学，引导学生在思考、讨论中完成学习，并设计情境使学生尝试运用知识解决问题。受益于此，教师完全可以（也应该）在深入理解教学参考书基础上，广泛搜集权威文献、科普资源，结合自身对生活的观察，尝试进行极富个体特质的教学表达。

3 教学创新特色与路径

3.1 特色与路径一：专题授课，贴近生活、启发思维——以绪论的重新编排为例

专业课的绪论，往往以“源远流长”开头，“未来可期”结尾，辅以一堆概念和定义。四平八稳，作为背景阅读材料尚可，但如果以“课程与学生的初见”考量，大概不太讨喜。以表2中专题1～3替代之，并在展望中提出“方便食品VS外卖的前景”等讨论话题。

表2 “食品工艺学”初步专题/案例式改造目次编排

其中，“舌尖上的青年中国”针对市井间的复古潮流，对天然、手工的追捧，开卷明义，讨论食品行业的传统究竟是什么。

专题切入点锚定于学生经常接触到的被当作各地名片的特色美食，如武汉热干面、河南烩面、兰州拉面，指出一个巧合——它们的出现，都伴随着当地交通大发展。

通过追溯航运时代、铁路时代、公路时代在食材运输上的特点及相应出现特色食品，回溯川菜近百年到近30年的发展，将众多“巧合”指向一个讨论点：有没有可能——我们舌尖上的中国，其实很年轻。换言之，食品的传统不在“故纸堆”中，不在“美食家”臆想的故事里，而是总在拥抱时代的发展，满足人民的需求。

美食如此，食品工业更是如此。进而引出讨论：作为未来可能的从业者，应该如何回应当代人民的需求？是回归“自然、手工”，追捧“绿色、有机”，还是以更进一步的现代化，以食品科学的研究应对。

3.2 特色与路径二：从知识点的线性灌输到知识体系的整合

传统的教学习惯，章节内容（知识点）与教材一致，线性呈现。如食品原料中“肉的组织结构、化学组成和基本性质”一节，通常先讲肉的显微结构，然后分别讲脂肪、蛋白、水、维生素、矿物质等成分，最后介绍溶解性、凝胶性、乳化性。条理清晰，但在体系构建上略有不足。实践中，以版书、图画肌束示意图这一过程，涵盖显微结构、组分及部分加工性质，而后重点讲授肌肉蛋白提供的加工特性，力图通过相互关联，由一条线编织成网。如图1所示。

图1 章节知识线-网改造示例

从肌肉的膜-束结构开始，介绍组织、成分、特性；深入到电镜结构，介绍微观与宏观的关系；由肌肉运动学说过渡到肉的宰后成熟，并通过“生鲜VS冷鲜”专题，囊括肉的食用与加工特性。

其他整合案例示例：面包与烘焙——以烤面包为主线，串联本节热传递、烘焙工艺特征；冻结过程的宏观与微观——最大冰晶生成带、典型冻结曲线、晶核-冰晶-过冷关系图三图合一，讨论食品在冻结过程中的变化；谁动了你的牛奶——以鲜乳到腐败乳的具象变化，讨论乳的卫生及微生物变化。

3.3 特色与路径三：问题导向-案例驱动——如何找到那个最相关又最有趣的话题

教学不能囿于知识点讲解，甚至不能局限于知识体系。所谓问题导向-案例驱动，具体到每一章节的教学组织，就是寻找一个与该节内容高度相关的并且有趣的话题，激发学生参与讨论的热情，发表观点的兴趣，从而更深入、更广泛地学习专业知识。

例如热加工中，须介绍食品在加热过程中的变化，先分析蛋白、脂肪等营养物质受热变化，再讲解制品整体质构特性的转变及风味、色泽的变化。

案例1：如何制作一枚食品科学的溏心蛋——分析问题的思路。

从极简的溏心蛋切入，请学生分享自己的独门妙招。教师适时提出，以食品科学的专业思维考查分析这个命题：溏心蛋是什么——蛋清不可逆凝固而蛋黄呈流体状；蛋白凝固与否的关键——回顾食品化学知识——蛋白质受热变性而凝固，蛋清与蛋黄的蛋白成分不同，导致凝固点不同；讨论方案——通过精确控温，使加工温度介于蛋清与蛋黄凝固点之间，批量生产溏心蛋。

案例2：肉与汤孰美——注重过程中成分的迁移、变化。

小组讨论话题：家里常说，精华都在汤里，要我们多喝汤，这个说法对不对。

引导学生往3个方向讨论：蒸煮过程中营养物质的传递和变化；终产品营养物质含量；肉、汤风味对比。

教师根据讨论过程中出现的问题：不同地域对肉、汤价值的判断；肉汤的胶体体系；固体与液体放在同一尺度比较是否合适等，引用学术论文中相关数据，进行点评、总结，并给出建议。

案例3：煮水饺有秘诀吗——食品案例，既要会“分析”，也要学会“综合”。

小组讨论话题：煮水饺口耳相传的秘诀，“三碗凉水”“盖锅煮皮、开锅煮馅”，是传统的仪式感还是烹饪的科学。

讨论过程中适时指出，如果只从“分析”角度，探讨各成分性质，只将水饺视为皮和馅，忽视其整体性及加工过程，可能导致的误区。进一步拓展到淀粉-蛋白高分子材料在水煮过程中的溶胀变化，引导学生尝试多学科交叉综合研究。

3.4 特色与路径四：第二课堂与小组学习

小组学习涵盖了学生课上/课下讨论，以及对自选课题/工艺的学习与汇报，以小组整体情况作为该组学生平时成绩考核基准，视个体表现上浮/下调。讨论与调研有专门的电子作业册，规定标准的封面（含学生寸照）、讨论发言格式、调研报告模板等，由组长提交。

3.4.1 问题引导的第二课堂

问题作为线索，给出讨论话题或布置市场调查，引导自主学习。如：外卖工业化之辩——上承绪论中“方便食品VS外卖”的讨论，以日常接触的外卖越来越“相似”为切入点，对外卖工业化各抒己见，对应拓展知识点为“预制菜加工工艺”；面包与馒头的异同——热加工拓展，对从原理到工艺较为相似的2种产品进行对比；乳制品包装种类调查，如何评价透明包装的牛乳——对应乳制品要点之一的避光保存；大家来找雨课堂互动、找茬，李子柒酱油工艺——运用专业知识对网红视频的相关争议进行辨析。

3.4.2 利用雨课堂、学习通等教学辅助平台

推送教师制作的各教学专题的图文、课程PPT动态演示、高清工艺视频、文献、书籍；发布雨课堂案例库与测试题库；收集学生实时反馈并回复，掌握小组学习进度，发布师生交流与教师评价指导情况。

3.4.3 小组学习的指导互动与多维动态过程评价

自选工艺专题，教师从科学性与趣味性两个方面明确提出学习、汇报要求，给出选题报告、中期检查、汇报定稿的时间节点，并在适当的时候将评分细则发给学生参考。

该形式可以认为是对“翻转课堂”在我国高等教育中的落地。学生学习积极性、自主性固然重要，但实质上却是对教师提出更高的要求：从专题教学的兴趣引导，到专业案例分析的示范，再到对小组学习过程的深度介入、实时反馈，最终形成师生共创的学习成果。缺失任一环节，都可能导致学生厌弃甚至加剧教学环境恶化。

4 教学评价

4.1 学生考核情况分析

图2反映2017，2018和2019级学生在2020—2022年间的学习考核情况。其中，雨课堂互动分数，是以使用雨课堂的学生作为考核对象，以学生在课堂互动、课堂作业、部分个人完成的课下讨论、作业为考核指标，综合利用软件实现了实时点名，即时提问、反馈，专题内投票、弹幕、讨论，“一站到底”问答游戏，以及精选内容分享、作业批改、精准答疑等互动功能，并记录学生参与情况。该版块3个年级得分均为最高，部分归因于学风良好，学生学习自主性强且乐于与教师互动；得益于雨课堂改变教学环境的成效，如降低互动门槛（如弹幕分享相对举手答问更轻松），凭借实时反馈增加学生的获得感从而增强积极性。

图2 2017，2018和2019级学生食品工艺学考核情况

影响小组学习成效最大的因素应该是教师的过程干预。由于教师兼任2017级学生的辅导员，师生熟悉度与学生配合度均高于其他年级。在小组学习、讨论中，教师能更深入交流沟通，甚至在校园各场所实地互动；而在课题选择、成果汇报中，教师也给予更充分、即时的反馈与交流，及时发现学习中的偏差，给出修改意见，鼓励学生创新地表达、表现自己小组的学习内容，实现师生共创的初衷，汇报完成度普遍较高。

期末考试成绩箱线长、极差大，区分度较高。图3进一步对学生得分情况做了汇总，并以2019级其他班学生同卷考试的成绩对照。三者得分率组内、组间均不存在显著差异，但是与对照组形成差异。通过试卷试题分析，发现在采用问题导向、案例驱动式教学，赋能自主学习小组的背景下，学生在运用专业知识分析问题、提出解决方案等方面的能力有一定提高；而在基础知识的记诵方面，相对其他班学生没有优势，同时也没有在多数考试中，基础知识得分率更高的特点。这可能提示该探索的部分缺陷：由于教学形式及学习诱导方式的改变，导致学生对基础知识的记忆、复现有待改善。

图3 2017，2018和2019级学生食品工艺学试卷得分

图4 2017，2018和2019级学生评教气泡图

4.2 教学评价与反馈

以学生考核分数及评教分数为坐标轴，展示学生对课程内容（专题/案例）的评价，以圆圈大小表示。学生成绩与对教师的认可度成正比，同时与对教学内容的认可度也呈正相关。

在收集到的评语及意见中，不仅有众多学生的认可，也有供教师参考的建议、丰富课程案例库的实例、有创见的讨论。说明无论从教学设计、教师态度、课堂内容均得到多数学生的认可。同时也提示，教师花费的心思与精力是能被学生感受到从而提高其认可度。在学生反馈中也提到小组学习对学科竞赛、考研面试等项目有一定帮助。

5 结语

智慧课堂、虚拟仿真、微课，技术已真切改变教育形态，也会促进/迫使教学内核适应性转变。在当前技术条件下，贯彻党和国家人才培养新要求，落实工程教育人才培养新理念，对直面培养对象的课程设计与实施环节进行多元探索非常必要。基于食品学科固有的多学科交叉性与亲生活向，该实践基本完成“食品工艺学”课程的专题/案例式构建，形式上可以无缝对接微课等新教学模式，内容上呈现出课程与教师双重特色，获得了较好教学效果，可供相关专业、课程参考、借鉴。