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摘要：食品机械设备课程内容繁多，理解难度大，传统授课方式不能满足新形势下该课程的教学要求。本文以SPOC线上课堂为载体，对食品机械设备这门课程进行教学改革，使该课程的教学效果满足工程专业认证的要求。
关键词：教学改革；食品机械设备；工程认证
本文引用格式：李家寅,等.基于SPOC线上课堂的《食品机械设备》课程教学改革[J].教育现代化,2019,6(68):31-32,51.
食品机械与设备是食品科学与工程专业的核心课程。该课程与生产实际结合紧密，具有学习内容多，理解难度大，内容系统性复杂等特点。在传统的教学组织模式中，该课程通常依据食品机械的功能来划分教学单元，将具有相同或相似功能的加工机械放在一起介绍。这种教学方式虽然能够全面覆盖课程内容并且能够较好的比较相同功能加工机械之间的差异，但在教学实践中，我们发现这种模式容易割裂学生对不同操作单元的整体认知，尤其是在设备选型的实践环节，学生容易陷入所选设备前后衔接不当的误区。此外，由于机械设备原理与结构功能较为复杂，传统教学过程容易导致学生出现注意力不集中的状况。更重要的是，目前针对工科类专业的工程教育认证要求将传统教学模式中的以“教”为主向以结果为导向的新型教学模式转变，课程的教学目标、评价方法都发生了很大的改变，学时数也进一步被压缩，传统的教学模式已经无法满足新形势下的教学要求。
目前以MOOC为主的网上课程正在改变人们对学习方式的认知[1]。MOOC虽然有传播范围广，学习时间自由等诸多优点，但由于纯线上教学缺乏教师与学生的互动，并且学习过程自由度太大，不能有效督促学生在规定时间完成相应的学习内容。SPOC（Small Private Online Course）是由加州大学首次提出的小规模私人在线课程[2]。它可以有效结合线上与线下学习，弥补纯线上教学缺少互动、缺乏过程监管等缺陷，适用于食品机械与设备这种理论与实践并重的课程。目前关于食品机械与设备课程的教学改革已有很多研究[3,4]，综合这些研究结果，我们利用SPOC（Small Private Online Course小规模限制性在线课程）线上课堂对食品机械设备这门课进行教学改革探索。
一SPOC线上课程教学的组织
（一）线上教学的组织形式
线上教学模块主要由教学视频，课后练习，小组讨论，答疑区以及期末测验组成。在教学视频模块，我们为每一章节录制4-6个小视频，每个小视频时长不超过10分钟，减少学生因观看视频时间过长导致的注意力分散、学习效率下降的问题。区别于线下教学的内容，线上教学视频的内容侧重于两点：一是复杂机械的原理解析。一些结构或者工作原理复杂的机械设备采用传统教学模式无法直观地进行展示，学生学习理解难度大。线上视频教学则可以使用动画等多种手段演示机械的内部结构、工作原理以及工作流程，对于某些网上缺乏演示素材的机械设备，还可以通过直接制作3D动画的方式帮助学生加深理解设备的构造和原理。二是以实际生产线为例介绍设备选型的依据。由于该课程学时有限，教学知识密度大，机械设备种类繁多，传统课堂无法提供足够的时间对机械设备在生产实践中的选择及应用做过多的介绍。因此可以采用线下课堂布置设备讨论作业，线上视频教学以实际生产线为例介绍设备的选型原则、要求等内容，所选的生产实例与课程教学内容紧密结合，学生通过自学后触类旁通，完成其他生产线的设备选型作业。例如在食品分离机械设备这一章的线上教学视频中，我们以白砂糖生产线为例，介绍在砂糖除杂工序中的分离设备的选型原则，选择不同的过滤设备（如板框压滤机、真空过滤机等）的区别以及目前生产实际中使用的过滤设备类型。同时，我们将板框压滤机、螺旋沉降式离心机等结构、原理较为复杂的机械设备放在线上教学视频中，制作动画展示设备的内部构造，模拟这些设备的工作流程。线上教学视频的发布与线下课程保持同步。
线上课后练习题从每章的题库中随机抽取，并且紧密结合线上视频教学的内容，督促学生认真观看学习视频内容。每章课后练习有两次作答机会，最高分作为最终成绩。如果对教学内容或者题目有疑问，学生可以在答疑区向老师或者同学咨询。讨论区主要用于学生完成线下课堂布置的探讨性作业。线下课堂上老师布置完作业后，学生在课下自行搜集资料，并在讨论区展示自己的观点。教师负责对学生的讨论进行点评，引导老师与学生、学生与学生之间的互动。在完成所有线上教学环节后，学生需要通过线上期末测验来检测线上学习效果。与课后练习题类似，期末测验的题目也随机从每章的题库选取，学生有两次作答机会，最高分作为最终成绩。
（二）线上学习的评价标准
线上课程学习成绩评价占最终成绩的40%，每个环节的分数权重如表1所示。线上学习评价标准在首次课详细告知学生。视频学习成绩根据观看视频个数与学习总时长按表1公式计算，学习时长不足或者观看视频的个数不足均影响最终得分，以达到减少拖动进度条或者重复播放视频等投机行为，确保学生正常完成相应的学习任务。课后练习题的最终得分依据每一章节课后练习的平均成绩乘以相应的权重来计算。线上讨论得分依据教师对学生在线上的讨论情况予以评分，并按照权重换算成最终得分。线上期末测验得分为测试的原始成绩乘以相应的权重，由于期末测验代表线上学习的效果，其得分权重设置高于课后练习与线上讨论。在学期末汇总统计每个学生各项得分。
二 线下课程教学的组织
线下课程的设置主要由理论教学与实践教学两大环节组成，并且与线上教学相互配合。在理论教学环节，由于部分内容放在在线上教学，线下教学可以提供更多的时间用于翻转课堂等新式教学活动。在线下课堂中，主要采用启发式教学，从实际案例出发，让学生自己推导出实现某加工过程所需要的设备的类型以及原理，并且利用大量动画、动图与实拍视频来帮助学生理解设备的结构与工作流程。同时，每一章结束都会布置一个课后作业，作业内容与生产实际紧密结合，要求学生自行查阅设备资料，并在规定时间内在线上讨论区发言，由教师进行评判。此外，线下教学投入更多的时间使用翻转课堂等新型教学手段，以小组为单位合作完成一条生产线的设备选型任务，并通过PPT展示，锻炼学生团队合作和和表达能力。在这个过程中，鼓励学生创新，可以不拘泥于现有生产线，设计先进、前沿甚至是全新的生产线。小组展示后由教师和学生共同对展示内容进行评价和讨论，最终由教师进行评分。例如：以果汁生产线设备改造更新为案例，将学生分为三组，第一组建议将榨汁设备升级为布赫式榨汁机等先进设备，第二组建议维持原有设备不变。两组学生提前查阅整理资料，分别做PPT展示汇报，并设有辩论环节，充分表达自己的选择理由。第三组学生扮演决策人讨论这两组的建议，给出选择并说明选择理由。通过收集资料、PPT讲演、辩论等环节锻炼学生收集归纳资料、团队分工合作、沟通交流以及决策能力。
实践教学环节由设备演示操作以及工厂参观组成。教师打开设备外壳为学生讲解设备的内部构造，使学生直观了解设备的结构以及工作原理，最后由学生自己动手操作设备，了解设备的运行过程。工厂参观设在课程理论课结束后一周内进行，通过参观合作实习工厂让学生了解所学设备在生产实践中的应用，学生也可以向工厂技术人员直接询问相关设备问题。
三 教学改革成果
教学改革后效果明显，学生线上讨论与提问积极性很高，学生会主动分享学习心得体会，回答其他学生的问题。课后调查结果显示这种方式提升了学生的学习兴趣，学生对知识点的把握更牢固，并且充足地翻转课堂教学让学生及时将所学知识运用到解决工程问题上，减少了学生的知识与应用脱节的现象。在成绩方面，考试成绩有明显提升，期末考试的及格率提升至98%，成绩在80分以上的学生人数占总人数的73%，表明这种教学方式学生能更牢固地掌握知识点。
总之，基于SPOC线上课堂的教学改革提升了学生的学习兴趣，锻炼了学生解决问题、团队合作、沟通交流等综合能力，有效提升了学生对所学知识点的掌握程度，提高了教学效率，有效地锻炼了学生分析、解决复杂工程问题的能力。
参考文献
[1]周春梅.中国MOOC的发展状况分析[J].课程教育研究,2018,(05):10-11.
[2]王晓松.在线教育的新时代——SPOC[J].教育现代化,2017,4(30):81-83.
[3]郭红英,谢芳芳,李清明,等.《食品机械与设备》微课教学模式探讨[J].轻工科技,2017,(12):161-162.
[4]宗绪岩,李丽.《食品机械与设备》课程教学改革[J].农业工程,2016,6(6):135-136.
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