随着教学改革的进行,高校教学形式也发生了明显的改变,超星学习通、中国慕课网、智慧树等各种线上教学手段的发展对线上教学起到了非常大的推动作用。教育部关于一流本科课程建设的实施意见中明确提出,从2019年到2021年,完成4 000门左右国家级线上一流课程(国家精品在线开放课程)的认定工作[1],表明线上教学将在未来成为课堂教学的重要手段之一。
2020年初受到新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情的影响,为了落实疫情期间“停课不停学”的要求,华南农业大学食品学院开设的必修课程《食品保藏原理》积极响应国家及地方要求,开展了全程线上教学。作为专业核心课程,《食品保藏原理》是高等院校食品科学与工程专业的一门综合性和实践性很强的专业课,是应用化学、生物学、微生物学、食品工程原理、机械学和营养学等各方面学科的基础知识[2]。笔者所在的教学团队经过十几年的教学积累,本课程在2005年获得学校精品课程立项,2010年获得省精品课程立项(粤高教函[2010]18号),2013年升级转型为“精品资源共享课程”,2018年完成了慕课的建立,在技术上可以基本满足线上教学的要求。据此,于2020年3月至6月,《食品保藏原理》完成了线上教学的全部内容,在此过程中,基于传统的教学模式,结合国内外线上教育的发展和改革的趋势,通过探索新的教学方法和手段,吸引学生参与,同时提升学生完全线上学习的主动性。希望由点到面,对线上教学起到推动作用。
1 线上教学模式及优缺点
1.1 线上教学模式
线上授课的主要方式分别为：第一,基于已经建设好的在线课程,如超星学习通、中国慕课网、智慧树和华南农业大学自主的在线教育综合平台等；第二,基于腾讯课堂、钉钉、微信等直播平台开展的在线教学；第三,基于其他已有的数字教学资源,如其他高校各大网络平台已经建立完成的《食品保藏原理》的慕课或微课[3-5]。根据本课程现有的基础,已经完成在华南农业大学在线教育平台建设了慕课,同时兼顾学生的网络授课所需的硬件设备(电脑和手机)和软件条件(网络)等,拟采用第一种和第二种相结合的模式。课程选取了本教学团队胡卓炎教授主编的《食品加工与保藏原理》作为主讲教材,开展线上授课。
1.2 线上教学的优点和不足
在线授课2周后,针对线上授课的效果分别开展了教学团队内部的讨论和针对学生的问卷调研,结果显示大部分同学认为线上教学具有一定的优点,如学生可以随时随地观看教学视频,克服传统课堂时间和地点的约束；学生可以根据自己对课程知识的理解与接受能力,充分自由地选择对不同难易知识点投入学习时间的长短；网络教学资源丰富,知识点针对性强等。但是也有部分同学认为网上学习存在一定不足,如网上授课过程中学生的注意力无法长时间的集中,部分学生会产生怠倦感；学生与教师的互动受限,缺少充分的交流；某些知识难点不能完全理解[6-7]。教学团队根据这些问题迅速讨论解决方法,从教学手段上进行改进,分配不同的教师采用新的教学方式录制慕课,时间上紧张的改为腾讯课堂在线直播,希望提升在线教学质量。
2 教学方式的改进
2.1 基于实际案例导向进行课中教学设计改进
在传统的讲授式教学的基础之上,穿插案例式教学模式(case-based teaching,CBT)。CBT是指在授课过程中,根据教学目的在教师的指导下通过组织学生对实际案例的调查、思考、分析、分组讨论等过程,教学生分析问题和解决问题的方法,从而提高其解决问题的能力及加深对重点难点等知识点理解的一种特定的教学方法[8],被认为是一种将传统的授课与基于问题的学习相结合的有效方法。因为它不仅强调学生之间的互动而且提倡学习者自主性的发展,以及与专业相关的学习联系。CBT是一种积极的学习方式,在这种教学过程,学生能够将他们的知识和分析技能应用到与之相关的复杂的真实场景中[9]。因此,CBT的使用有助于学生提升参与感和创新性,同时可以帮助学生组织和识别他们在线学习知识的空白点。学生们经常被要求分组学习,并在全会讨论之前评估彼此的观点。小组合作可以帮助学生发展人际交往能力和团队合作能力。因此,CBT有助于提高学生就一个话题进行交流的能力。
2.2 基于网络数字化平台提升课堂互动的教学模式
教学应答系统(audience response system,ARS)作为一种促进多元互动的重要媒体,可以极大程度地促进师生、学生之间的互动[10-12]。前期制约ARS发展的主要问题是装备的缺失,但是随着线上学习平台的完善以及学生上网设备的普及可完美地解决这一难题[12]。《食品保藏原理》通常情况下2个班级上课(人数在55～60人),实践显示ARS的应用在这样相对大的班级规模的教学效果较好。在线教育综合平台设置一定量的题目(多项选择题、判断题、开放式题),并且尽量避免这些选项的答案能够在网络上找到。学生的回答(匿名或其他方式)可以被储存起来,并由教师用于总结性和形成性评价。通过线上的实时反馈,ARS为教师提供了促进对所涵盖概念进行讨论的机会。同时在这种形式下,也可以将学生分为不同的小组进行讨论,再回答问题,作为一种通过合作活动进一步吸引学生。
2.3 融合CBT与ARS的案例及教学模式的改进
从第3周开始,线上授课开始引入CBT和ARS的教学模式。具体如下:拿出1～2周的时间对其中一章的基本知识进行讲授,然后再拿出1周进行案例和应答互动,将学生分组,并进行自主性学习。以《食品保藏原理》中第三章“食品低温保藏”为例。本章内容的重点分为以下几部分：低温保藏的原理、冻结过程中速冻和缓冻的区别、不同冻结方式与食品品质的关联、食品冻藏期间品质的变化和解冻过程。根据这些重点内容,进行CBT教学的带入,并结合学生居家线上学习的客观条件,为“可以实现”的案例创造了很好的条件。制定了一系列的案例研究,如表1所示,希望学生根据食品低温冻结、冻藏和解冻的3个中心来学习掌握食品低温保藏的重点与难点。因此,以水分的冻结为第1个案例,着重阐述水分冻结后的物理变化,为食品冻结对品质的影响奠定了基础；其次以食品(果蔬)的冻结和冻藏为第2个案例,着重说明低温对酶活性的影响以及缓慢冻结的速率,巩固低温保藏原理；最后以食品的解冻为第3个案例,对比不同的解冻方式,阐明解冻方式对品质的影响及流汁现象,加强了低温对食品品质影响的认识。由于这个案例所需的原料和基本设备一般家庭都可以提供,因此鼓励所有的学生都要根据要求独立完成。在案例都完成的基础上,提倡学生根据思考与讨论部分首先自我总结,然后我们将学生分组(5～6人一组)进行组间讨论。穿插这样的案例可以帮助学生更进一步来理解和掌握学习的内容。在此基础上,会进一步让每个组来提交一份关于案例分析的总结材料,最后采用会议的模式和学生进行讨论,纠正容易出现的错误。案例分析讨论过程中,我们尝试做到两点：第一,对不同组别的结论进行探讨和评估,进一步引导学生解决问题,可以显著提升学生的话题交流能力及团队协作能力；第二,鼓励学生提出自己的意见和见解,并通过书上的基本内容给以证明,这样可以使学生能够将他们的知识和分析技能应用到与之相关的复杂的真实场景中,提升参与感和创新性,同时可以帮助学生组织和识别他们在线学习的知识空白点。
表1 食品低温保藏3个案例
Table 1 Three examples of food cold preservation
案例1案例2案例3内容水分冻结过程食品缓慢冻结及冻藏过程食品解冻过程目的1.食品冰点的影响因素;2.冻结速度和冻结时间;3.水分冻结后物理变化。1.区别速冻和缓冻概念;2.低温对酶活性的影响;3.缓冻对食品品质的影响。1.解冻和冻结过程的对比;2.解冻的方式的对比;3.流汁率的理解。具体方案分别取纯水,1%、4%和8%的盐水溶液,放置在家用冰箱的冷冻层进行冻结。市售圣女果、苹果和香蕉。将苹果和香蕉分别切片(厚度1 cm)经过2种处理方式:1)85 ℃加热5 min进行护色处理;2)切片后直接冻结不加护色条件。放置在家用冰箱的冷冻层进行冻结和冻藏(时间7 d)。将案例2中的食品,分别在空气、清水和微波炉中进行解冻。观察和记录分别在1、2、3、4和5 h取出观察是否所有的溶液都能够冻结;冻结时间的差异;纯水冻结后体积的变化。分别在1、2、3、4和5 h取出观察样品中是否完全冻结;冻藏2、3、4、5、6和7天取样对比护色和不护色处理下样品颜色的变化。对比不同解冻方式下解冻时间;理解解冻和冻结时间上的差异;解冻后流汁率的计算。思考与讨论水分冰点的影响因素;水分冻结后物理变化为什么会对食品品质产生影响。低温对酶活的影响;冻结速度和冻结时间;冻藏过程中食品的品质变化。解冻方式对食品品质的影响;解冻的时间为什么比冻结长;什么是流汁现象,为什么会出现?
在此基础上,利用华南农业大学在线教育平台的优势,进一步增强学生的积极性,采用CBT和ARS的教学模式的带入,这些案例是为了激发其在研究食品低温保藏过程中的实际问题的思考,并且形式多样(多选题、判断题、开放式题等)。表2显示了针对食品速冻研究的一个示例,食品低温保藏这一章的重点和难点均是快速冻结对细胞影响的基本原理,及与缓慢冻结的区别。在讲述过程中,教师需要清楚的描述现代食品冻结的趋势是整体冻结到小颗粒冻结,因此,食品快速冻结是首先需要明确的一个知识点。采用ARS的教学模式,通过教育平台导入讨论题目,采用匿名方式答题,或者以3～4人小组进行讨论答题,所有成绩汇总后进行讨论和总结,通过这种方式提升学生与老师,及学生之间的互动,提升网络教学质量。
表2 食品快速冻结案例
Table 2 The example of quick-frozen
1.关于快速冻结,以下说法正确的是A.食品温度下降迅速,细胞内外的水分几乎同时达到冻结B.水分在细胞内原位冻结,可形成数量多、体积细小的冰晶体C.冰层向内伸展的速度慢于水分移动的速度D.要实现速冻,冷空气温度须在-30～-35 ℃左右,风速应保持在3～5 m/s2.食品在快速冻结过程中,水分在细胞内原位冻结,可形成数量多、体积细小的冰晶体,冰晶体分布均匀,对细胞的破坏性较小,对原生质的损害也极微,质地保存较完整,细胞膜有时未损伤。A.正确B.错误3.快速冻结和缓慢冻结对细胞组织的影响分别是什么?4.市售同一个企业不同批次生产的冷冻西红柿,解冻后发现两个批次西红柿品质之间存在十分重大的差异,其中一个批次的冷冻西红柿切开后出现明显的流汁现象,而且口感下降,另一个批次的产品却不会发生这种现象,为什么会出现这样的差别?
CBT和ARS的教学模式的实施方式如图1所示,采用层层递进的方式,首先通过视频的学习方式完成相关知识的讲授,其次带入CBT教学,通过案例的设计及实施,将学生带入复杂的真实场景中,提升学生的参与感和创新性,接下来带入ARS教学,通过平台设置问题,采用线上的实时反馈,提升学生的交流互动和学习热情,最后通过总结进行知识的深化。通过该模式的教学,有效的提升了学生参与感和交流程度,提升了完全线上授课的效果。
图1 基于CBT和ARS的线上教学模式
Fig.1 Completely online teaching mode combined with the CBT and ARS
3 改进效果
教学方式改进的一个重要的环节就是学生学习过程中效果的评价。在融合CBT和ARS教学模式的基础上,分别在教学改革实施的第2个月,建立了食品保藏原理课程教学效果评价体系,切实将互动交流能力、团队合作能力和分析解决问题能力等体现在网络学习的动态评估过程中。采用无记名问卷方式对授课的58名同学进行了教学改革效果评价调查。从调查结果可以看出,大部分调查项中的满意度均超过了90%,说明绝大多数同学对于课程的内容(课程案例和课程教学应答系统)在提升交流互动、知识难点解析、学习兴趣和学习效率上给予了较高的认可度。尤其是在课程交流互动和学习兴趣提高两方面,显著提高的学生比例均在80%以上。说明CBT和ARS的教学模式大大提升了学生之间及学生与老师之间的互动交流,提升了学生自主学习的兴趣,完美地解决了完全线上学习的缺陷。经过深入的了解,学生分析解决问题能力的提升相对评价不高,原因分为两点,其一是实验课程未能开放,食品保藏原理有课程实验,因为在线授课无法开展线下实验课程；其二是学生对工业实际问题的提出和解决还有困惑,课本和课题授课以理论为主,CBT的案例涉及的方面仍然较少,大多数学生缺乏工厂实践。在今后的教学过程中应更加重视与工厂实际问题的探讨和应用,也希望进一步引入虚拟仿真学习资源等。
表3 基于CBT和ARS教学模式下食品保藏原理
课程教学改革效果评价
Table 3 Investigation situation of the completely online teaching combined with the CBT and ARS teaching reform
问题选项很满意(显著提高)/%满意(有所提高)/%不满意(没有提高)/%课程资源满意程度79.3117.243.44课程案例设置满意程度74.1318.366.39课程教学应答系统设置满意程度82.7512.065.17知识难点理解程度68.3624.138.52课程互动交流程度86.2013.790学习兴趣提高程度81.0310.348.52学习效率提高程度51.7241.896.39分析解决问题提升程度44.3234.4820.58
4 结语
在《食品保藏原理》完全线上课程中开展基于CBT和ARS的教学模式的探索与实践,有利于促进案例融合性教学思路及实时反馈的现代教育技术在完全线上教学的发展。加强了学生自主学习的能力,提高了学习兴趣,提升了学生之间及学生与老师之间的互动交流,完美地解决了完全线上学习缺陷,促进了学生分析问题和解决问题的能力,为培养社会主义建设者和接班人作出了贡献。
[1] 中华人民共和国教育部.教育部关于一流本科课程建设的实施意见.教高〔2019〕8号[2019-10-24].http://www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5480494.htm.
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