以能力為中心的食品工廠設計課程目標達成評價

王衛東,孫月娥,李 超,宮 號,徐粉林

(1.徐州工程學院食品與生物工程學院,江蘇徐州,221018;2.維維食品飲料股份有限公司,江蘇徐州,221018)

一、引言

成果導向教育(outcome-based education,OBE)是目前國際上主流工業國家的工程教育理念,是一個聚焦學習產出以驅動全部課程活動和學生學習產出評價的結構與系統,1981年,由Spady率先提出后,經過此后10年左右的發展,形成了比較完整的理論體系,至今仍被認為是追求卓越教育的正確方向。[1]美國工程教育認證協會全面接受了OBE教育理念,并將其貫穿于工程教育認證標準的始終。2016年6月,我國成為國際本科工程學位權威互認協議《華盛頓協議》的正式成員國之一,工程教育專業認證現已成為我國高等教育質量保障體系的重要組成部分,對高等工程教育改革發展起到了積極而重要的推動作用。[2]

OBE教育理念以能力培養為目標,采用反向設計思維,從目標出發設計教學內容,學生最終的學習成果是其關注的焦點。學生學得如何、學習內容是否符合教育需求,都需要進行教學評價。鑒于課程是高校人才培養目標落地的基石,更是落實人才畢業要求的重要載體,課程目標達成情況的評價就成為提高人才培養質量、實現畢業要求的關鍵一環。[3]目前,有大量關于不同專業不同課程的課程目標達成情況評價研究報道,但這些研究多集中于如何通過直接或間接方法進行評價,對課程考核內容是否針對能力目標而設計的研究不足。在專業認證的實踐中,部分專業雖然也建立了面向產出的課程目標達成情況評價機制,采用了復雜的算分法對課程目標達成值進行計算,試圖通過一個數值反映達成情況,但由于課程的考核方法、考核內容及評分標準均沒有針對能力目標而設計,所獲得的評價結果并不能反映學生畢業要求的達成,始終停留在成果導向教育的形似階段。[4-6]

徐州工程學院食品科學與工程專業于2018年通過中國工程教育專業認證,多年來堅持OBE教育理念,聚焦課堂教學與考試、考核、評價向“面向產出”轉換,從單純的知識傳授逐漸向能力培養轉換。本文以徐州工程學院食品科學與工程專業開設的食品工廠設計課程為例,聚焦以能力為中心的課程考核內容和考核方法,探討面向產出的課程目標達成情況評價方法,并對評價結果進行分析,提出持續改進措施,旨在加強學生學習效果,提高教師教學質量,為工程教育認證大背景下課程教學的持續改進提供一定的參考和依據。

二、課程目標

課程目標是課程的具體價值和任務指標,是課程實施和評價的依據。[7]課程目標描述的學生能力應體現本課程在課程體系中的地位和能力要求層次?！笆称饭S設計”作為食品科學與工程專業核心課程之一,以承擔學生工程設計能力的培養為核心任務,對學生從事產品開發、生產管理、品質控制等崗位職業能力有重要的支撐作用,是解決復雜工程問題能力的重要支撐課程。

食品工廠設計課程的目的和任務是引領學生掌握食品工廠設計的主要內容,遵循工藝設計原則,通過實操訓練、案例分析、小組討論、企業實踐等方法,能夠應用食品工廠設計方法進行食品工廠工藝設計,提出非工藝要求,規范地撰寫設計說明書,提升工程倫理意識。食品工廠設計課程的具體目標規劃如下。

第一,學生能掌握食品工程項目全周期、全流程的基本設計理論、方法和技術,能夠對食品工廠進行合理的設計,優化設計方案,能在設計中體現創新意識。

第二,學生能夠識別社會、安全、健康、法律、文化及環境等制約因素對局部或整體設計方案的影響。

第三,學生能了解與理解食品工廠建設相關的環境保護和可持續發展理念、內涵,知曉國家相關政策和法律法規。

第四,學生能夠分析食品工廠設計方案實施后可能對環境和可持續發展的影響,評價工程建設和產品生產、銷售及使用等過程中可能對人類及環境造成的損害和隱患,制定合理的環境保護措施或方案。

三、考核方式與考核內容

各課程目標與考核方式的對應關系如表1所示。課程考核以考核學生的能力為主要目的,考核方式包括平時過程考核和期末考試兩個部分。平時過程考核包括作業、課堂互動、單元測驗等。作業為小設計,分為作業1和作業2。作業1為產品方案設計、工藝流程設計、物料衡算、設備選型、水電汽估算、勞動定員等。作業2為環境保護方案設計。此外,單元測驗為客觀題,考核學生對環境保護政策和法規的了解程度;課堂互動包括課堂討論、搶答、問卷調查等。期末考試以分析應用、案例分析、計算題、看圖改錯、工藝設計等題型為主。

表1 課程目標與考核方式的對應關系

(一) 課程目標1的考核

課程目標1與學生的食品工廠設計能力相關,考查學生設計食品工廠的能力和創新意識。該目標通過課后作業1和期末考試進行考核。

1.作業1

作業1為方案設計,設計項目和需求來自食品行業,并與企業項目同時進行。例如,某年有企業在安徽石臺縣新建食品工廠項目,作業1便是要求學生根據石臺縣的農業資源和食品產業發展政策自行確定產品,同時完成廠址選擇、產品方案、工藝流程、物料衡算、設備選型、水電汽估算、勞動力定員等設計或計算。作業成績由小組互評和教師評價兩部分組成,小組互評需要按照評分標準,根據食品工廠設計原則和方法說明理由。為確保小組互評成績公正,小組互評在不同班級進行。這種設計型作業需要學生把理論和實踐有機融合在一起,通過分析問題的背景和要求,制定具體方案,以解決特定問題,在解決問題的過程中將理論和方法知識內化為相應的能力。

2.期末考試

專業認證實踐中發現,類似“工廠設備選擇的原則是什么”“工藝設計的步驟是什么”的問答題只能考核知識點,并不反映學生是否具備設計能力。而通過方案設計考核學生的能力,又因為方案設計工作量很大,需要查閱手冊、指導書及其他資料,不可能在有限的時間里完成。但是,考核可以進行任務分解,通過工藝設計題、工藝計算題、分析應用和看圖改錯題等考查學生的設計能力。

例如,產品方案設計能力可以通過下述試題考核。

某工廠設計年產11000噸罐頭,其中午餐肉5500噸,1—6月、9—12月按照中季安排生產;原汁豬肉4000噸,1—4月、12月按照中季安排生產;什錦蔬菜1500噸,1—3月、12月淡季生產。每月工作日25天,根據上述產品產量要求計算每個品種的班產量,并繪制產品方案表,表示品種、年產量、班產量,用直線表示淡旺季安排。依據產品方案設計原則,分析此產品方案的缺點(設備不均勻系數k取1)。

此題不是讓學生設計完整的產品方案,而是指定了產品及年產量,只要求計算班產量,避免了過于開放的答案。同時,用產品方案表的形式要求學生分析產品方案的優缺點,以此評價學生對產品方案設計原則的理解,從班產量計算和方案評價等多方面評價學生是否具有產品方案設計能力。

設備選型、物料衡算能力均可以在期末考試中通過計算題加以評價。最能體現食品工廠設計能力的是車間工藝布置,通常以圖紙的形式展現。雖然在期末閉卷考試中無法通過圖紙繪制對學生這項能力進行評價,但通過車間工藝布置圖改錯可以在一定程度上反映學生是否具備這項能力。為此,可以在試題中提供車間平面圖,讓學生根據車間工藝布置的原則和方法,找出其中不合理之處,說明理由并指出如何改正。

同理,工藝流程設計能力也可以通過看圖改錯試題加以評價,如提供設備工藝流程圖,讓學生找出不合理之處并進行改正,包括圖紙是否規范、工藝流程設計是否合理,按照工藝流程是否能生產出符合標準的產品。此外,還可以在給出管路布置方案的基礎上,通過管路平面圖或透視圖的繪制考核學生的管路設計能力。

(二)課程目標2的考核

在工程設計中需要識別和考慮社會、安全、健康、法律、文化及環境等制約因素的影響,可以通過課堂活動和期末考試評價此項能力的達成。

課堂活動主要包括課堂討論、搶答和作業互評等。在安排這些課堂活動時,活動內容要圍繞課程目標,如在廠址選擇的案例討論中,就需要學生圍繞環境、法律、經濟、社會等,討論影響廠址選擇的因素。

期末考試主要包括分析應用和看圖改錯。例如,下題可以考核學生在食品工廠設計中能否考慮總平面布置對食品安全的影響。

圖1為食品加工廠總平面圖,請問該地所在的主導風向是什么風?該廠總平面布置存在哪些問題?為什么?

圖1 某食品工廠的總平面復制圖

通過分析此總平面圖,不僅可以考查學生對風向玫瑰圖的定義和使用方法的理解,還能考查學生能否在工廠設計時考慮風向、廠址環境等對食品安全的影響,從而體現學生知識內化為應用能力的程度。

(三)課程目標3的考核

課程目標3主要是理解國家環境保護和可持續發展政策和法規,偏向理論知識,因此,通過客觀題進行評價,包括平時的單元測驗和期末考試。為使學生能更好地將對環境保護知識的了解轉化為設計中的自覺行為,考核還要求學生通過查閱相關的法律法規,做一個有關工業企業環境保護法律法規的講座。

(四)課程目標4的考核

課程目標4是關于環境影響分析和制定環保措施能力的培養,通過課后方案設計作業和期末考核進行評價。

設計作業要求學生分析食品工廠建設和運營期間可能對環境和可持續發展的影響,評價工程建設和產品生產、銷售及消費等過程中可能對人類及環境造成的損害和存在的隱患,并制定合理的環境保護措施或方案。在完成設計任務的過程中,學生需要在真實環境中探索學習方法,實踐知識和拓展能力,形成解決實際問題的思維方式。

期末考試與課后作業類似,但建設項目指定為某個具體項目,并要求學生給出工藝流程和說明,具體如下題。

某肉制品加工廠位于工業園區,周圍無風景名勝和文物保護區。項目實際建設年產 20000 噸肉制品加工生產,主要產品為熏煮香腸和醬鹵肉。生產所用蒸汽為天然氣鍋爐產生,除生產車間外,還建有食堂、職工宿舍等輔助設施。試分析該肉制品加工廠運行期間對環境可能產生的影響,并制定適當的環保措施。

三、分析與評價

(一)課程目標達成值的計算

根據表1中課程目標與考核方式的對應關系,收集支撐課程目標的各考核環節的考核結果,按照下式計算每個課程目標的達成值。[8-9]

課程目標達成值=

在當下的教學實踐中,期末考試中與課程目標對應的試題分布在不同的試題中,需要分別收集加和得到考核實際分值,非常煩瑣。實際上,試卷可以按照課程目標進行設計,教師批閱時每道大題就是每個課程目標的成績,工作量會有效減少。例如,第一大題針對課程目標1,包括分析應用、計算題、看圖改錯,滿分35分,如果某學生該題得30分,作業1滿分100分,實際得分80分,那么按照表1中所列權重計算,則其課程目標1的達成值為:

該算式可以分別計算每個學生的課程目標達成值,也可以計算全部學生整體達成值。

(二)達成情況分析與持續改進

1.課程目標達成及持續改進執行情況

將課程目標期望值定為0.7,分別對2019級和2020級本專業學生課程目標達成值進行計算,結果如圖2所示。由圖2可知,課程目標1、課程目標3、課程目標4均超過期望值0.7,而課程目標2達成值只有0.599,遠低于期望值。根據上學期的課程目標達成情況分析和持續改進計劃,本學期繼續采用了任務驅動的教學方法,對課程目標3和課程目標4增加了期末考試環節,在學習過程中環境保護方案增加了1次案例分析,達成值均顯著提高,表明改進后學生的學習效果有所提升,改進措施有針對性,執行情況良好。

圖2 整體學生課程目標達成情況

針對課程目標2學習效果較差的問題,本學期增加了討論次數,加強了課堂互動,但效果有限,達成情況并沒有很好地改善。

2.下次教學持續改進措施

評價的目的是持續改進。根據評價結果,對達成情況相對較低的課程目標及學生的能力短板進行深入分析、查找原因、尋找對策,在以后的課程教學中予以實質改進,是對課程教學進行持續改進的基本要求,也是保障課程質量持續提升的重要途徑。在制定持續改進措施時,措施要具體,可操作性要強,因此,要避免使用“加強”“進一步”等詞語。例如,“加強學生過程管理”的改進措施操作性很差、不具體,對如何“加強”沒有具體描述。

針對本學期的分析,下學期將增加1次實操:選取一個食品工廠車間工藝布置設計的案例圖紙,刪除其中的工藝分區和設備布置,放大后由學生對其進行工藝分區,并根據工藝流程將相應的設備模型在圖紙上進行合理安排。案例中會設置若干限制性因素,通過實際操作提升學生車間工藝布置的能力,更好地理解食品安全、食品法規等限制性因素對食品工廠車間布置的影響。

四、結語

隨著高等工程教育的改革和發展,從認證協會、高校到專業對課程教學質量的重視程度越來越高,對課程教學質量在理念上是否能夠聚焦學生學習成效更加關注。在此背景下,徐州工程學院針對食品工廠設計課構建了基于能力的課程考核內容和評價方法,為課程教學提供持續改進的依據,形成教學活動的閉環,推進以學生為中心的教學改革,落實OBE教育理念。