食品院系《专业综合实验》的线上+线下教学实践体系研究

2021-06-30 16:01:43 来源：食品安全导刊

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　　食品院系《专业综合实验》的线上+线下教学实践体系研究

　　《专业综合实验》是许多大专院校的一门重要课程，设置此课程的目的是以专业综合实验为载体，对学生进行一次综合能力的考查，一方面可以对以往知识进行回顾和应用，另一方面也为毕业论文实验的开展奠定了基础。文章针对目前食品院系《专业综合实验》课程存在的问题，借鉴了一些新的课程改革思路，如借助虚拟仿真技术，建设基于工作场景的线上实践平台等，提出了一种线上+线下新模式，以构建《专业综合实验》实践和评价体系，希望给各大专院校提供参考。专业综合实验是许多大专院校的一门重要课程[1]，以江南大学食品学院为例，专业综合实验设置在大四上学期，毕业论文环节之前，总学时为4周，课程学分为2.0分。其目的是，在学完本专业所有课程后，进行一次综合能力的考查，即以专业综合实验为载体，首先通过对课题任务的解读，理解和掌握涉及的《食品安全学》《食品工艺学》等知识；通过充分的文献调研和分析，能够寻找到实现实验内容的工具和方法，理解和掌握涉及的《食品法律法规和标准》《食品分析》《仪器分析》等知识；通过实验实施过程以及数据整理过程，熟悉相关实验仪器与设备及其操作，培养良好实验习惯、锻炼数据分析能力，重新理解和掌握《食品化学/分析实验》《数理统计》《食品安全风险评估》等课程内容。通过课程的实施，一方面可以对以往知识进行回顾和应用，另一方面也为毕业论文实验的开展奠定了基础。因此，《专业综合实验》是非常重要的一门课，对课程设计的要求也非常高[2]。

　　《专业综合实验》课程目前存在的问题

　　笔者通过调研发现，在许多院校中本课程存在以下几个问题：一、课程实验内容的设置比较局限，指导教师往往会在自己的研究领域设置综合实验的实验内容，其中涉及的知识点比较有限，学生得不到全面的考查和锻炼[3]；二、专业综合实验被设计为毕设课题的一部分，课程定位模糊、目标不明确、课程界限划分不明，且课程内容显得不伦不类，也无法实现课程目标[4]；三、专业综合实验的课程评分只是依据实验报告进行打分，无法全面反映学生能力，因为实验报告的数据量、实验结果的呈现形式等因实验题目不同而差别很大，无法客观评估学生能力和完成度[5]。综上，目前的《专业综合实验》课程设计和课程实施都无法满足预定的课程目标，无法实现对学生能力的全面考察和评估，在知识的回顾和能力的提升方面也比较有限。

　　虚拟仿真在专业综合实验中的应用优势

　　近些年，虚拟仿真技术在教学领域的发展和推广应用，大大推动了全球教学改革和创新[6]。这是由于虚拟仿真的技术特点，可以完美地解决现有教育方式中的一些不足。如为了训练驾驶员在极端条件下的应急反应能力和减损操作能力，美国一些驾校开始推广使用驾驶模拟器[7]，且这些训练真实地挽救了一些驾驶员的生命。又如，由于经费和场地限制等因素，学校无法配置发酵工程实验的生产设备线，滨州学院生物与环境工程学院借助虚拟仿真技术开展线上实验，达到了很好的教学效果[8]。此外，宾夕法尼亚州立大学的一项研究显示，学生使用虚拟仿真系统的学习效率是视频课程等传统学习方式效率的2倍[8]。

　　针对《专业综合实验》对学生知识、能力、训练全面性考核和训练的目标要求，目前的实验室模式难以满足。因此可借助虚拟仿真技术，建立新的课程实践和评价体系。如，武汉大学谢学军教授借助虚拟仿真软件，对《腐蚀与防护综合实验》进行了课程改革[10]，打造了一个线上的综合实验实践平台，疫情期间学生可通过登录网站或者下载手机APP开展专业综合实验，内容涉及基础知识学习、实验操作训练、方案设计、实验验证、实验开展等内容，与传统《专业综合实验》课程的内容几乎一致。因此可以看到，这种借助线上虚拟仿真软件的综合实验，一方面能够保证学生有较高的学习效率，另一方面通过内容的设计也可以实现综合实验的课程目标。

　　建设食品院系《专业综合实验》线上实践平台

　　专业综合实验是对学生所学专业知识的综合性考察，因此基于工作岗位设置虚拟仿真场景会使课程的目的性和应用性更强。如设置现场审核场景，学生以审核员的角色进入场景，开展对工厂卫生、机器标识、文件核对、仓储管理等方面的工作，训练学生对《食品卫生学》《食品质量控制与管理》《食品安全管理系统》等课程内容的掌握和应用；设置第三方检测机构的场景，学生以检验员的角色进入场景，开展样品保存、样品处理、检测标准的选择、仪器使用、数据分析、限量标准的确定、检测报告的出具等方面的工作，训练学生对《食品分析》《食品安全法规和标准》《仪器分析》等课程内容的掌握和应用；设置市场监管局抽检场景和人员角色，开展抽样、保存、实施等工作，训练学生对抽样检验、食品类别和特殊食品、食品企业类别，以及不同食品中的主要常见污染物等知识内容的掌握和应用。

　　通过以上场景的设置，能让学生真实认识到所学专业能做什么工作，还可以在场景中开展对所学知识的理解和运用，增强对专业知识学习的认可度。

　　构建食品院系《专业综合实验》线上+线下评价体系

　　需要注意的是，《专业综合实验》是一门实践性课程，是在实验室中进行的实践，实验室活动必不可少、不能省去，也不能因为只顾线上而忽略了课程的最重要实质。因此可以构建线上+线下的实践和评价体系，其包括两方面内容。一、开展线上场景式的综合实验，内容包括相关知识巩固、方案设计、流程学习、考核评分等。值得提出的是《专业综合实验》与专业课实验、实习实践不同，一方面要体现学生的自主性，即整个实验的自主设计、自主执行、自主开展，而后者是“任务型”实践，学生按照步骤、方法和具体要求开展实施就行，因此在线上系统中要有更多的自由度；另一方面，《专业综合实验》要体现综合性，不能局限于一个知识点的考察、一次仪器分析操作、一个食品分析实验，而应该是一个完整的流程，一个实验涵盖多个课程知识点。二、线下继续采取指导教师指导的方式开展实验室实践，如食品质量与安全专业的学生可以设置课题如“豆腐加工坊中腐败菌的来源分析及卫生控制”“茶叶中重金属的标准限量以及市售茶叶中的重金属含量分析”“月饼生产中常见的质量问题调研和工艺控制研究”。

　　评价方式采取线上评分+线下指导教师评分的综合评分方式，线上实验内容可以设置2-5个，依据系统评分得到平均分；线下指导教师依据评分细则，对学生的方案设计、实验能力、实验报告等几方面进行打分，得到线下成绩。最后，按照一定的比例进行加和，得到学生的最终成绩。

　　本文针对目前《专业综合实验》课程存在的问题，借鉴一些新的课程改革思路，提出了一种线上+线下新模式，以构建食品院系《专业综合实验》实践和评价体系，希望给各大院校的食品院系提供参考。

　　参考文献

　　[1] 姜永华, 陈强, 刘金海, 陆志强, 孙云章, 肖志群, 郭玉清. 水产类专业综合设计性实验课程探索与实践[J]. 集美大学学报(教育科学版), 2020, 21(05): 70-75.

　　[2] 阳富强, 杨健, 葛樊亮. 安全工程专业综合型实验教学的探索与实践[J]. 化工高等教育, 2020, 37(04): 110-115.

　　[3] 王莹. 食品质量与安全专业《食品分析实验》课程思考与探索[J]. 山东化工, 2020, 49(14): 207-208.

　　[4] 吴春来, 赵晓洁, 王璐, 关润伶. 应用型高校应用化学综合实验教学改革[J].安徽化工, 2020, 46(04): 130-132.

　　[5] 王莹, 李佳楠, 周理红, 孙齐英. “生物技术综合实验”多元化考核体系的探索与实践[J]. 教育教学论坛, 2020(34): 226-228.

　　[6] 马艳秋, 王潆笛, 张龙媛, 魏海天, 迟玉杰. 虚拟仿真3D教学平台在实验教学中的应用探索—以东北农业大学食品学院实验教学为例[J]. 轻工科技, 2020, 36(11): 183-184.

　　[7] Paula Vasa. Everyone should learn to drive in a simulator[R]. THE VERGE, 2014.12.09.

　　[8] 刘龙祥. “虚”“实”结合与自主设计在发酵工程实验教学中的应用[J]. 现代园艺, 2020, 43(21): 203-204.

　　[9] Bharathi, AKBG, & Tucker, CS. "Investigating the Impact of Interactive Immersive Virtual Reality Environments in Enhancing Task Performance in Online Engineering Design Activities." Proceedings of the ASME 2015 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. Boston, Massachusetts, USA. August 2–5, 2015.

　　[10] 廖冬梅. 历时五年，倾力打造，在抗疫中诞生的《除盐水中碳钢的腐蚀与防护虚拟仿真实验》上线啦[N].武汉大学校内新闻, 2020.09.04.

　　*通信作者：姚卫蓉

　　郭亚辉于航谢云飞姚卫蓉* 钱和

　　江南大学食品学院/食品安全与质量控制研究所