實(shí)例教學(xué)在《食品工程原理》課程教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：《食品工程原理》是食品專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程的主要內(nèi)容是利用基礎(chǔ)化學(xué)、物理化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的原理，探討食品加工過程中的工作過程及工作原理，并利用這些理論知識(shí)進(jìn)行工藝計(jì)算、設(shè)備選型。本文針對(duì)課程的內(nèi)容較抽象、工程實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，就如何將生活事例作為教學(xué)輔助手段引入食品工程原理教學(xué)中作簡(jiǎn)要探討。

關(guān)鍵詞：食品工程原理；教學(xué)改革；實(shí)例教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）31-0090-02

食品工程原理是食品及相關(guān)專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程以工程應(yīng)用為生產(chǎn)背景，以單元操作為研究對(duì)象，以三傳理論為知識(shí)框架，主要介紹食品加工過程中常見單元操作的基本原理、典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理，進(jìn)行工藝計(jì)算、設(shè)備選型及單元過程的操作分析。但是，學(xué)生普遍反映該課程學(xué)習(xí)起來比較枯燥，因?yàn)椋浯蟛糠謨?nèi)容是從工程實(shí)踐中抽象出來的數(shù)學(xué)模型，并引用了大量的經(jīng)驗(yàn)方程式、數(shù)學(xué)公式及理論推導(dǎo)。而且學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，缺少對(duì)單元操作和單元設(shè)備的認(rèn)知。為此本人在教學(xué)過程中緊扣教學(xué)大綱，嘗試將食品工程原理與日常生活緊密聯(lián)系起來，把食品工程原理的抽象理論變成通俗易懂的知識(shí)，并將許多單元操作的基本原理用于分析日常生活中的事例，增加食品工程原理的應(yīng)用性和趣味性，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲望，改進(jìn)教學(xué)效果。下面簡(jiǎn)單介紹我們?cè)诮虒W(xué)過程中可以應(yīng)用的生活實(shí)例。

一、啟發(fā)式實(shí)例

在引入一個(gè)新章節(jié)時(shí)，我們可以列舉出該單元操作在生活中存在的一些實(shí)際問題，提出需要解決該問題的基本方法，從而引出本節(jié)的內(nèi)容，使學(xué)生明確該單元操作在工業(yè)中的應(yīng)用背景以及該單元操作可以解決的問題。如在講解流體輸送設(shè)備——離心泵時(shí)，我們可以提出：“大家都知道‘人往高處走，水往低處流’，但是在生產(chǎn)或生活中常常需要將流體從低位處送到高位處，或者從低壓處送到高壓處，這應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)呢？”這個(gè)問題的提出就可以使學(xué)生對(duì)即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容先有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，符合大家的認(rèn)知過程，即從具體到抽象、從感性到理性，從而產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

二、概念式實(shí)例

食品工程原理課程的概念很多、內(nèi)容抽象，學(xué)生理解比較困難。教師在講課過程中，穿插一些生活實(shí)例，將理論與生活實(shí)際結(jié)合起來講，這樣會(huì)大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，講解流體黏性與流動(dòng)性的關(guān)系這一概念時(shí)，我們可以比較水和甘油的黏性，提出：“同時(shí)放完一桶水和甘油，哪個(gè)需要的時(shí)間長(zhǎng)？”同學(xué)們會(huì)很快答出：“放完一桶甘油需要的時(shí)間長(zhǎng)。”我接著會(huì)問學(xué)生：“為什么呢？”通過對(duì)這一日常現(xiàn)象的討論我們就可以很自然地得出流體黏性與流動(dòng)性的關(guān)系，學(xué)生也能更好地熟記這些理論知識(shí)。在講解絕對(duì)濕度、濕含量和相對(duì)濕度這幾個(gè)概念時(shí)，我們可以先讓學(xué)生思考這樣的問題：“為什么夏天，常常會(huì)讓人感覺到悶熱難受？”學(xué)生可能會(huì)答道：“因?yàn)闅鉁馗摺！边@時(shí)候我們可以補(bǔ)充道：“實(shí)際上除了氣溫高，還有一個(gè)重要的原因就是濕度。濕度有絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和濕含量三種表示方法，濕含量是濕空氣中水蒸氣含量的絕對(duì)值，它不能反映濕空氣與飽和狀態(tài)的差距，讓我們感覺悶熱難受的主要原因是空氣的相對(duì)濕度較高。空氣的相對(duì)濕度越高，說明空氣中水分含量越大，越接近于飽和狀態(tài)（相對(duì)濕度為100%），吸濕能力越差，人體排出的汗液就越難蒸發(fā)出去。當(dāng)我們所處的環(huán)境溫度達(dá)到30℃左右時(shí)（相對(duì)濕度約60%），人們就會(huì)有不舒服的感覺。”

三、綜合式實(shí)例

即在每個(gè)單元操作的結(jié)尾進(jìn)行歸納總結(jié)時(shí)，列舉出該單元操作相關(guān)的工程或生活實(shí)例。如在講授完“伯努利方程”后就以遠(yuǎn)洋巨輪“奧林匹克”號(hào)與鐵甲巡航艦“豪克”號(hào)相撞的事件為案例讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析討論。又如自來水廠要把自來水通過地下管道輸送到我們居住的各個(gè)小區(qū)，有的小區(qū)樓層高達(dá)30多層（約100米），他們又是如何把水送到這么高的地方的呢？要解決這個(gè)問題，就要依靠靜力學(xué)基本方程式、伯努利方程、連續(xù)性方程、管路阻力計(jì)算及離心泵的選用等知識(shí)。通過對(duì)這種問題的討論既可以對(duì)第一章流體流動(dòng)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，還對(duì)第二章流體輸送的知識(shí)作了一個(gè)很好的總結(jié)應(yīng)用，達(dá)到了知識(shí)點(diǎn)的融合。傳熱的方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種。我們可以以生活中常見的熱水瓶為例來闡述這三種傳熱方式在生活中的應(yīng)用。熱水瓶的內(nèi)膽是由兩層的玻璃構(gòu)成的，并且在兩層玻璃上都鍍上了硝酸銀，玻璃內(nèi)層鍍硝酸銀的目的是為了降低熱輻射，使得熱水的熱輻射被反射回去；兩層玻璃中間抽真空的目的是為了減少熱傳導(dǎo)，因?yàn)檎婵盏臒釋?dǎo)率最低；而熱水瓶塞的作用就是將熱水瓶?jī)?nèi)外分隔開，減少熱對(duì)流發(fā)生。選擇軟木塞作為瓶塞，主要是因?yàn)檐浤臼禽^好的絕熱材料，導(dǎo)熱率較低。我們通過引導(dǎo)學(xué)生用傳熱的基本規(guī)律解釋生活中的實(shí)際現(xiàn)象這種方式，不僅加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)的傳熱的三種方式的印象和理解。同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生在生活實(shí)際中靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。學(xué)完熱傳導(dǎo)后，為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)傳熱速率的理解，我們引用了冬季穿衣方式這樣的實(shí)例展開討論：“氣溫下降，應(yīng)添加衣服，為了達(dá)到很好的保暖效果，應(yīng)該把保暖性好的衣服穿在里面好還是外面好呢？”對(duì)于這個(gè)問題，我們首先引導(dǎo)學(xué)生通過直覺和日常體驗(yàn)做出判斷，然后根據(jù)多層圓筒壁熱傳導(dǎo)速率方程，用理論知識(shí)進(jìn)行推導(dǎo)從而獲得答案。通過這一實(shí)例可以使學(xué)生對(duì)多層圓筒壁的熱傳導(dǎo)有了更深的認(rèn)識(shí)和理解。

教學(xué)的目的不是為了讓學(xué)生記住幾個(gè)定理、概念、公式，然后期末考試拿到好的成績(jī)，而是通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握它的原理及實(shí)際應(yīng)用。學(xué)生通過對(duì)以上實(shí)例的分析討論，不僅對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行了總結(jié)，而且將理論與生活實(shí)際結(jié)合起來，深化了對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解，更重要的是鍛煉了學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)通過這樣的實(shí)例互動(dòng)討論，可以使學(xué)生明白，食品工程原理不是空洞的理論，它是存在于我們的生活之中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也大大提高。當(dāng)然，在收集整理案例素材、完善案例教學(xué)技巧等方面還需要做大量的工作。教師應(yīng)充分挖掘科研和食品生產(chǎn)方面的案例素材，進(jìn)行充分準(zhǔn)備和深入研究。所選擇的案例必須與教學(xué)目標(biāo)一致，即與要求學(xué)生掌握的知識(shí)內(nèi)容密切相關(guān)。

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基金項(xiàng)目：河南省教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃課題（[2010]-JKGHAG-0148）

作者簡(jiǎn)介：紀(jì)俊敏，河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院講師；劉玉蘭，河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院教授。