農(nóng)業(yè)院校食品機械類課程教學(xué)模式的探索與實踐

劉登勇 蓋圣美 史秋峰

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095；2.南京財經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210046）

農(nóng)業(yè)院校食品機械類課程教學(xué)模式的探索與實踐

劉登勇1蓋圣美2史秋峰1

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095；2.南京財經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210046）

從農(nóng)業(yè)院校食品機械類課程教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，通過對修訂教學(xué)大綱、確定課程內(nèi)容、制作課件、實踐課堂內(nèi)外結(jié)合的教學(xué)方式與綜合評價體系的研究，探索一條提高教學(xué)效果的途徑。

食品機械；教學(xué)改革；農(nóng)業(yè)院校

據(jù)統(tǒng)計［1］，截至2010年中國共有235所高校設(shè)有食品類專業(yè)，其中理工類院校只有53所，其他均為農(nóng)林、財經(jīng)、師范等無工科背景的院校。楊新泉等［2］對國內(nèi)外30所高校典型食品專業(yè)食品加工學(xué)的歷史沿革分析表明，56.25%起源于農(nóng)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科。大部分農(nóng)業(yè)院校學(xué)科發(fā)展背景總體偏農(nóng)、偏理，工科背景較弱，相關(guān)教師也非常少，開設(shè)的相關(guān)課程只有“工程制圖”、“機械基礎(chǔ)”、“化工原理”、“食品機械與設(shè)備”等少數(shù)幾門，以致培養(yǎng)出來的學(xué)生嚴(yán)重“重理輕工”。基于此，最近幾年南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院在食品機械類課程的教學(xué)模式上進行了改革和實踐，并已初見成效。

1 明確培養(yǎng)目標(biāo)，修訂教學(xué)大綱

食品機械類課程教學(xué)以應(yīng)用型為主，即學(xué)生只需了解各種具體類型的食品機械，掌握常見典型機械的使用和簡單維護，必要的話可以對某些機械設(shè)備提出改進建議，而非設(shè)計制造新型機械。因此，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)新版教學(xué)大綱分別開設(shè)了“機械基礎(chǔ)”、“食品機械與設(shè)備”等相關(guān)課程。“機械基礎(chǔ)”主要介紹機械組成的一些基本原理和規(guī)律，以及食品機械與設(shè)備中常見的傳動機構(gòu)、通用零部件、機件材料等，使學(xué)生初步具備識別、分析與應(yīng)用簡單機械結(jié)構(gòu)和傳動規(guī)律的能力。“食品機械與設(shè)備”主要介紹典型食品工廠中常見的物料輸送機械，以及清洗、分離、粉碎、混合、干燥、殺菌、冷熱處理等單元操作設(shè)備，內(nèi)容涉及結(jié)構(gòu)特點、工作原理、操作和維護要領(lǐng)等，使學(xué)生認(rèn)識到機械設(shè)備在現(xiàn)代食品加工與質(zhì)量安全控制中的重要地位和作用，初步具備食品工廠設(shè)備選型、典型機械設(shè)備使用與維護的能力，并具有食品加工機械的簡單設(shè)計與改進創(chuàng)新意識。

2 確定教學(xué)內(nèi)容，精心選擇教材

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革與實踐

依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)大綱，對相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容進行大幅調(diào)整。由于沒有“電工學(xué)”、“工程力學(xué)”等前修課程，只有27學(xué)時的“機械基礎(chǔ)”課程，因此，教學(xué)必須補充介紹相關(guān)內(nèi)容，如靜力學(xué)基礎(chǔ)、材料力學(xué)基礎(chǔ)、電動機和液壓傳動的應(yīng)用等，對于不同的傳動機構(gòu)只簡單介紹其結(jié)構(gòu)、原理、類型、在具體食品機械中的應(yīng)用和簡單計算，如帶傳動的打滑和張緊、帶傳動和輪系傳動比的計算等，而不涉及過多的設(shè)計制造方面的內(nèi)容。

理論教學(xué)注重教學(xué)內(nèi)容整體與局部的和諧統(tǒng)一。在“食品機械與設(shè)備”課程的緒論部分從食品機械分類方法的角度，簡要介紹課程整體結(jié)構(gòu)，包括各種類型食品加工機械設(shè)備的類型、功能及總體的選型原則；然后用6學(xué)時詳細(xì)介紹輸送機械，并補充介紹流體輸送管道、連接件和閥門；再按照單元操作順序，逐一介紹清洗、分選分離、粉碎切割、混合均質(zhì)、熱處理、干燥濃縮、殺菌、制冷等機械設(shè)備，由于每個單元操作的機械類型很多，課堂主要介紹基本原理，并以其中一、兩個典型機械為例做具體分析，包括工作原理、結(jié)構(gòu)特點、操作維護要點、應(yīng)用和選擇等。

2.2 教材與參考資料的篩選

可供選擇的相關(guān)教材非常多，但沒有一本完全適合，自編教材出版之前，“機械基礎(chǔ)”暫時選用清華大學(xué)出版社的高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材《機械設(shè)計基礎(chǔ)（近機、非機類）》，同時將陳秀寧編著的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》（浙江大學(xué)出版社）、胡繼強編著的《食品工程技術(shù)裝備：機械基礎(chǔ)》（科學(xué)出版社）作為主要的教學(xué)參考資料。

作為一門實踐性和應(yīng)用性很強的專業(yè)核心課程，教材的作用不僅是作為學(xué)生上課的參考資料，教材還應(yīng)該成為學(xué)生課后拓展知識面、從事畢業(yè)設(shè)計乃至畢業(yè)后工作中重要的參考工具書。“食品機械與設(shè)備”課程選用許學(xué)勤主編的《食品工廠機械與設(shè)備》，該教材體系完善、內(nèi)容豐富，不僅添加了諸多新型機械設(shè)備的內(nèi)容，且各章均有思考題和自測題，可滿足學(xué)生的多種需求。同時，作為主要教學(xué)參考資料的還有：面向21世紀(jì)課程教材《食品機械與設(shè)備》（馬海樂主編，中國農(nóng)業(yè)出版社），因主編所在單位江蘇大學(xué)的相應(yīng)課程為國家精品課程，且考慮到農(nóng)業(yè)工程機械，與本校實際可適當(dāng)結(jié)合；《食品機械使用維護與故障診斷》（袁巧霞、任奕林主編，機械工業(yè)出版社）；《食品機械設(shè)備維修與保養(yǎng)》（邱禮平、龍秀主編，化學(xué)工業(yè)出版社）等。

3 多方收集素材，制作特色課件

充分應(yīng)用現(xiàn)代多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息資源，通過中國高等學(xué)校教學(xué)資源網(wǎng)、江蘇省高校多媒體教學(xué)資源網(wǎng)等教學(xué)資源共享平臺，收集和研習(xí)相關(guān)精品課程的多媒體課件和課程資料，同時結(jié)合產(chǎn)學(xué)研合作、會議交流過程中收集的諸多相關(guān)企業(yè)視頻資料，設(shè)計制作一套富有個性特色的多媒體教學(xué)課件。

“機械基礎(chǔ)”引入優(yōu)秀的動畫素材，讓枯燥死板的機械零部件動起來，有效提高了教學(xué)效果；同時在相應(yīng)章節(jié)插播視頻，如講到輪系傳動或螺紋聯(lián)接時播放卓別林的幽默經(jīng)典電影《摩登時代》片段，講到帶傳動時播放飲料生產(chǎn)流水線局部視頻，當(dāng)然播放時間不可過多占用課堂教學(xué)，某些較長視頻文件簡單演示后可提供給學(xué)生課后自行觀賞。

“食品機械與設(shè)備”課件主要展示設(shè)備結(jié)構(gòu)圖、實物照片、視頻錄像等素材，教師講授時適當(dāng)結(jié)合具體案例，讓學(xué)生在課堂教學(xué)很短的時間內(nèi)有效接受相關(guān)信息。如講到各種輸送帶的特點和選用時，可結(jié)合連續(xù)式烤爐、連續(xù)式油炸機、果蔬清洗機、螺旋速凍機等設(shè)備的輸送帶照片分析其選用依據(jù)；講到懸掛輸送時，可播放家禽屠宰現(xiàn)場的視頻片段，形象生動，一目了然；講到分選設(shè)備時，順帶介紹本校老師依據(jù)聲學(xué)原理通過敲擊法檢測雞蛋微裂紋的發(fā)明專利，讓學(xué)生感覺知識的應(yīng)用就在身邊，增強他們的親切感和自豪感，教學(xué)效果明顯提高。

為了避免過多的無效元素干擾教學(xué)效果，在課件設(shè)計時幻燈片的主體一般采用白底黑字，需要強調(diào)的文字則采用紅色或藍(lán)色，字體統(tǒng)一采用24號以上黑體，原則上每張幻燈片不超過150字，很少采用切換和文字動畫效果。

4 采用課堂內(nèi)外結(jié)合的一體化教學(xué)方式

4.1 心理定勢、興趣培養(yǎng)

興趣是最好的老師，而興趣培養(yǎng)的關(guān)鍵在第一堂課。正面心理定勢的形成可通過首次接觸時的新穎性和參與性實現(xiàn)，如“食品機械與設(shè)備”以標(biāo)題“一瓶果汁的坎坷之旅”開篇，引發(fā)學(xué)生思考和討論，逐漸引入介紹食品原料（蘋果）到成品（果汁）的系列加工設(shè)備（清洗、分選、輸送、榨汁、過濾、均質(zhì)、脫氣、殺菌等）、水處理設(shè)備、包裝設(shè)備等，進而引入介紹食品機械設(shè)備的分類和該課程教學(xué)的章節(jié)安排計劃等。

4.2 課堂討論

課堂討論是進一步提高學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)生思考、檢測教學(xué)效果的重要手段，主要有兩種方式：① 實時地設(shè)置問題供學(xué)生當(dāng)堂討論或課后思考；② 每次預(yù)留一個設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，指定某學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)情況講解，然后其他同學(xué)點評，最后教師總結(jié)，這樣大家就都會在上課之前預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，課堂講解時不至于看不懂結(jié)構(gòu)圖。

4.3 課程設(shè)計

課程設(shè)計一般在學(xué)期初布置，2～4人自行組成一個設(shè)計團隊，一是因為單獨完成的話設(shè)計工作量相對較大，二是為了培養(yǎng)學(xué)生相互團結(jié)、充分研討、分工合作的集體精神。設(shè)計內(nèi)容主要分兩種情況：① 生產(chǎn)線設(shè)計和設(shè)備選型，包括產(chǎn)品方案分析及技術(shù)要求、工藝設(shè)計、物料衡算、設(shè)備選型與設(shè)計、設(shè)備流程圖繪制等；② 單機設(shè)計，包括設(shè)計原理、主要參數(shù)及其依據(jù)（計算）、結(jié)構(gòu)圖解與文字說明等。要求在課程結(jié)束前3周按規(guī)定格式遞交設(shè)計文本，并以團隊的形式上臺匯報，教師和其他同學(xué)共同點評。

4.4 實驗實踐

在實驗實踐教學(xué)方面，注重技巧和技能訓(xùn)練，先是教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生進行觀察、思考和討論，然后教師點評和講解。所設(shè)定的實驗內(nèi)容一般與相關(guān)產(chǎn)品的加工工藝相結(jié)合，以利于激發(fā)學(xué)生興趣和獨立思考為準(zhǔn)則；具體而言，主要包括果蔬打漿機操作、飲料生產(chǎn)線、肉制品生產(chǎn)線、制冷系統(tǒng)以及校外工廠參觀實習(xí)等。

如打漿機實驗采用的是20世紀(jì)80年代的試驗設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，便于演示和操作，但也存在結(jié)構(gòu)、材料等諸多設(shè)計缺陷，通過學(xué)生的自我觀察、動手操作、集體討論和教師點撥，以及蘋果醬加工操作，既使學(xué)生對打漿機的結(jié)構(gòu)和原理有了非常深刻的理解，同時又加深了他們對食品機械設(shè)備衛(wèi)生安全性和選型原則的理解。

此外，針對校內(nèi)實踐資源相對不足的現(xiàn)狀，課題組積極拓展校外實習(xí)基地，一般是與課題組有 產(chǎn)學(xué)研合作項目的食品加工企業(yè)，如南京桂花鴨集團有限公司、揚州天歌鵝業(yè)有限公司、鎮(zhèn)江百事特鴨業(yè)有限公司等，達(dá)到每屆學(xué)生至少外出一次的目標(biāo)，每次參觀實習(xí)的時候均由1～2名帶隊指導(dǎo)老師向?qū)W生介紹工藝流程及具體機械設(shè)備的性能和使用等，這一環(huán)節(jié)大大增強了這門課程的直觀性，并給了學(xué)生接觸實際、了解行業(yè)現(xiàn)狀的機會。

4.5 走出課堂

通過SRT計劃（大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃）、明日工程師論壇、創(chuàng)業(yè)計劃大賽等相關(guān)學(xué)生科技活動的選題引導(dǎo)、立項傾斜，尤其注重對學(xué)生機械設(shè)計等創(chuàng)新意識的發(fā)掘和保護，鼓勵和保護機械或結(jié)構(gòu)設(shè)計類作品，逐漸增加機械工程類內(nèi)容在這些活動中的比例，激發(fā)學(xué)生對機械工程的興趣，提高學(xué)生的機械工程素質(zhì)。

5 建立綜合評價與考核體系

5.1 課程考核

在課程考核方式和教學(xué)效果評價方面，注重應(yīng)用能力和專業(yè)素質(zhì)的考核，盡量減少只需記憶的條框式內(nèi)容。期末考試分?jǐn)?shù)占總成績的70%，采用閉卷筆試的形式進行，題型主要是應(yīng)用型，包括各類機械設(shè)備的基本原理、操作使用技能、設(shè)備選型、案例分析等；平時成績占總成績的30%，主要由課程設(shè)計、教學(xué)中的互動反應(yīng)等方面構(gòu)成，課程設(shè)計應(yīng)該成為促進和考查學(xué)生能力發(fā)展的主要渠道之一，使學(xué)生按小組在老師的引導(dǎo)下，通過調(diào)研、自由選題、資料查找、討論設(shè)計等，最終在機械工程類能力方面得到全面提高。

5.2 能力評價與認(rèn)可

對于學(xué)生在機械設(shè)計方面的思想積極性要充分保護，對他們的設(shè)計創(chuàng)新理念要加以引導(dǎo)，對設(shè)計作品要進行鼓勵和表揚，必要的話協(xié)助他們進行成果物化。如，食品科學(xué)與工程專業(yè)2008級本科生劉美超、王翠、王月飛通過校級SRT項目自主研發(fā)的圓柱狀固態(tài)食品取樣器［3］已經(jīng)獲得國家實用新型專利授權(quán)；邵娜娜、陳慧娟、張哲銘共同發(fā)明的粘稠飲品內(nèi)壁清理裝置［4］也已受理為實用新型專利。

1 中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會.食品科學(xué)技術(shù)學(xué)科發(fā)展報告［M］.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2011：5.

2 楊新泉，江正強，杜生明，等.我國食品科學(xué)學(xué)科的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展方向［J］.中國食品學(xué)報，2010，10（5）：5～13.

3 南京農(nóng)業(yè)大學(xué).圓柱狀固態(tài)食品取樣器：中國，201120111085.2［P］.2011－09－28.

4 南京農(nóng)業(yè)大學(xué).粘稠飲品內(nèi)壁清理裝置：中國，201120196873.6［P］.2011－06－13.

Improvement and practice of teaching model of food machinery in agricultural university

LIU Deng－yong1GAI Sheng－mei2SHI Qiu－feng1

（1.College of Food Science and Technology，Nanjing Agricultural University，Nanjing，Jiangsu210095，China；2.College of Food Science and Engineering，Nanjing University of Finance ＆Economics，Nanjing，Jiangsu210046，China）

Starting with clear and definite teaching objectives，by revising teaching outline and detailed content，designing new computer courseware，practicing teaching method and merit system in and out class，a method was discovered to improvie the overall teaching effect.

food machinery；teaching reform；agricultural university

10.3969／j.issn.1003－5788.2011.06.053

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)《食品機械與設(shè)備》精品課程建設(shè)項目（編號：2011－273）

劉登勇（1979－），男，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)講師，博士。E－mail：liu＠njau.edu.cn

2011－08－01