食品工程原理實驗教學方法改進初探

紀俊敏 魏安池 劉玉蘭

［摘要］食品工程原理實驗是食品工程原理的一個重要教學環節，是對理論教學內容的補充和驗證。針對食品工程原理實驗課程的特點和實驗教學中出現的一些問題，從合理安排實驗課教學時間、調整教學內容及改革考核方法等方面對食品工程原理實驗教學改革進行了初步探索和實踐，強調實驗教學要與課堂理論教學緊密結合，在實驗教學環節中加強學生工程觀念的培養。

［關鍵詞］食品工程原理實驗實驗教學教學改革

［中圖分類號］G642［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）12-0126-02

食品工程原理實驗是在食品工程原理課堂教學內容的基礎上，密切結合不同章節的講授內容設立的實驗課程，目的在于使學生能理論聯系實際，通過實驗加深對食品加工過程中各個單元操作的工作原理、工作過程以及相關的數據計算的學習和理解，培養學生運用基礎理論分析和解決食品加工單元操作中各種工程實際問題的能力。食品工程原理實驗教學設備通常是大型的成套設備，實驗設備結構復雜，實驗操作繁雜。實驗數據處理過程中大量運用到之前學過的高等數學、基礎化學、物理化學等課程的理論知識。并且絕大多數學生對食品工業生產過程缺乏感性認識，不了解設備在食品生產及過程控制中的作用和原理。導致很多學生對食品工程原理實驗缺乏足夠的學習興趣。因而探索有效的教學方式，培養學生對工程實驗課的學習興趣，提高學生的學習積極性是上好食品工程原理實驗的關鍵。

我們通過近幾年來的教學總結，在食品工程原理實驗教學中不斷改善實驗教學條件，完善實驗裝置的同時進行了如下實驗教學改革實踐。

一、合理安排教學時間，理論與實踐相結合

食品工程原理理論課教學的進度通常要早于實驗教學進度，也就是在學習完相應的理論知識后再安排學生進入實驗室進行實踐學習。這樣安排比較符合學生接受新事物的認知規律，同時也可以引導學生主動地將所學的理論知識及時運用到實踐操作中，幫助和培養學生建立工程意識。比如講解過濾設備時由于板框壓濾機內部構造的復雜性，很多學生在課堂上很難建立起它的結構模型，但是如果在講解完板框壓濾機后安排學生進入實驗室進行過濾速率測定的實驗，首先學生可以打開設備，仔細觀察板框、過濾框、洗滌框的內部結構，通過對整個設備操作過程的了解還能夠很好地掌握板框壓濾機的工作原理。

二、深化教學內容，提高實驗效率

食品工程原理實驗中的單元操作裝置接近于實際生產所用的裝置，是實際生產所用的設備的縮小版，結構和操作都具有一定的復雜性，操作過程涉及溫度、壓力、流量等許多參數的調節和量取。因此，通過食品工程原理實驗，學生不僅能夠提高實際動手能力，還能夠真真實實體會到食品工程原理的工程性。

為了保證實驗教學質量，提高實驗效率，上實驗課前，實驗指導教師和學生都應該做好充分的課前準備工作。指導教師課前要仔細學習實驗教學大綱和實驗教材，根據實驗教學目的和每個實驗操作的具體要求，找出實驗的重點和難點。每次上完課后要及時總結實驗中學生們容易出錯的環節或者經常出現的共性問題，在下次教學中給予重點指導。經過這幾年的教學實踐，本人認為實驗指導教師最好在學生進入實驗前先將實驗目的、實驗內容、實驗原理、工藝流程、操作步驟、設備的主要參數、實驗數據記錄及處理等內容對學生進行一定的講解，并且對其中涉及的相關理論課知識進行重點強調，給出數據處理時需要的計算方法和依據。讓學生能很好地對即將進行的實驗進行預習，進入實驗室后就會做到心中有數。也深化了學生對食品工程原理理論教學中知識點的理解和復習，激發了學生對實驗課的學習興趣。

食品工程原理實驗裝置接近于生產的實際裝置，涉及壓力表、儀表盤、流量計、壓差計等各種測量儀表的使用，以及離心泵、板框過濾機、套管換熱器、閥門、風機等設備的操作，很多學生都是第一次接觸它們，實驗過程中容易出現操作錯誤而導致實驗失敗或設備損壞，甚至發生事故。例如，離心泵操作前一定要先灌泵，防止氣縛現象發生；開泵前還要將管路出口閥門關閉，防止電機燒毀。因此，實驗指導教師在講解實驗流程和實驗裝置操作方法時，先引導學生回顧理論課學過的相關儀表和設備的工作原理，以理論指導實際，強調這些儀表和設備在操作時的關鍵步驟和注意事項，引導學生主動思考，這樣不僅有利于實驗的順利進行，也使學生對相關理論知識有了更深刻的理解和記憶。

三、規范數據記錄，整理實驗報告

實驗指導教師要規范學生實驗數據的記錄，從點滴之處培養學生良好的科學研究習慣。實驗時，經常會看到個別學生記錄實驗數據很隨意，隨便找一張草稿紙記錄或者干脆記在實驗教材的空白處，字跡繚亂，等到書寫實驗報告時或許自己都找不到或辨認不清了，只好抄取他人的數據。我要求學生在實驗前必須結合老師講解內容進行實驗預習，列出書寫實驗報告需要進行數據記錄的項目，最好以表格的形式列出，方便實驗時進行數據記錄。

實驗報告的書寫也是實驗教學的重要組成部分，它是將實驗目的、實驗原理、實驗裝置、實驗步驟、實驗數據記錄、實驗數據處理過程及結果等記錄下來，整理成為書面報告的形式。為了鍛煉學生的歸納總結能力，我要求學生在書寫實驗報告時一定要自己總結實驗目的、實驗原理、實驗步驟等內容，不能直接摘抄實驗教材。其實總結過程也是對整個實驗的回憶與梳理，通過總結可以加深學生對實驗的認識和理解。其次，要求學生除了將實驗數據和數據處理結果以表格的形式列出，以及繪制出需要的曲線圖外，學生還必須要以其中的一組實驗數據為例寫出詳細的計算依據和過程。為了避免抄襲現象，要求同組學生在計算舉例時須取不同序號的一組數據進行舉例計算。最后，要求學生對實驗結果做必要的分析討論，要客觀地分析實驗結果與理論存在誤差的原因。這樣有利于培養學生分析問題和解決問題的能力。在實驗過程中數據處理與分析、思考題分析也可以反映出學生的學習效果，教師在以后的教學中有針對性地對學生加以輔導。

四、充分利用計算機虛擬實驗技術

實驗教學是培養學生運用理論知識分析、解決實際工程問題，提高實踐能力和創新精神的重要手段。計算機虛擬實驗是依托“虛擬現實”技術而發展起來的一種實驗模式。在食品工程原理實驗教學中實驗指導教師可以在學生進入實驗室進行實地操作之前，引入計算機虛擬實驗技術，讓學生在計算機虛擬的實驗場景中，操縱虛擬的實驗儀器來完成實驗，通過仿真實驗讓學生對實驗操作過程和操作方法有一個初步認識和學習，為隨后實驗的順利進行奠定了基礎。但它并不是真正的實際操作，不能完全代替現場實驗。

五、完善課程的成績考核

目前實驗教學中普遍存在實驗課考核指標不明確的問題。實驗課成績的評定通常是結合實驗報告、實驗操作規范性、學習態度等方面進行綜合評判。其中實驗報告是學生完成實驗過程的體現形式, 也是實驗成績評定的主要內容。

由于食品工程原理設備有限，指導教師通常需要將學生分成若干實驗小組分別進行實驗，因此造成一些學生在寫實驗報告時，不僅全組實驗數據記錄相同，數據處理過程乃至整個實驗報告內容都基本一致。很顯然單純依靠實驗報告、實驗操作規范性、學習態度等很難公平、公正地給出實驗課成績。我校將實驗課內容并入理論課考核中，也就是實驗課不單獨給出成績，而是在理論課程試卷中專門留出10~20%的實驗試題，并且將實驗操作和報告作為平時成績計入總成績中。實驗試題可以是選擇題、判斷題，也可以是綜述題如敘述離心泵性能曲線測定實驗的操作過程。這樣的考核方式可以更全面地反映出學生對相關實驗和涉及的理論知識的理解和掌握程度。

食品工程原理實驗是食品工程類專業教學中一門重要的專業基礎實驗課，在食品工程教育中起著重要的作用，具有實踐性、綜合性和創新性，是培養學生分析和解決工程實際問題能力的重要平臺。實驗指導教師應該以實驗室現有設備為基礎，緊密結合理論教學，合理利用計算機虛擬實驗技術，深化實驗教學改革，不斷完善實驗教學方法，努力提高教學水平。

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［責任編輯：碧瑤］