農業院校食品工程原理課程改革探討

丁軻+伍軍

摘要：針對農業院校食品工程原理課程目前存在的主要問題，文章分別從課程教學、課程實驗和課程設置以及課程改革與卓越工程師培養計劃的結合等四個方面有針對性地提出了改革的措施。針對教學環節，從教學內容、教學模式和教學方法三個方面提出了改革措施；針對實驗環節，從課程設置、實驗方法和實驗內容三個方面提出了改革措施；針對設計環節，從課程設置、設計手段和考核方式提出了改革措施。這些措施的實施能夠有效地提高學生的專業素質和能力，并能更好地促進卓越工程師培養計劃的實施。

關鍵詞：食品工程原理；改革；教學；實驗；設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）05-0130-03

食品工程原理是農業院校食品科學與工程本科專業的一門主干課程。通過本課程將系統地學習食品加工過程中的工程概念和各種單元操作的物理原理。從食品工程原理課程開始，學生的學習將轉向工程科學，研究的對象是真實而又復雜的生產過程，思維方法也與以往所學的基礎課程有很大差異。因此，學習并掌握該門課程對食品科學與工程專業學生的重要性不言而喻。但是，隨著技術的進步和知識的更新，食品工程原理課程的改革也變得愈發緊迫，主要有以下三個方面的原因：①食品加工新技術的不斷涌現以及在原料性質上與化工生產的顯著差異使得食品科學與工程專業通常采用的源自化工原理的食品工程原理教材已經與實際應用有嚴重的脫節；②以多媒體和網絡技術為基礎的新的教育技術為食品工程原理的教學提供了豐富的教學素材和有效的教學手段；③大學教育更加注重人才質量的提高和能力的培養，對課程實踐教學環節的重視與日俱增，已經達到和理論課并重的程度。以上三種原因都對該課程提出了改革的迫切要求，作為從事本課程一線教學的教師，在這里探討一下針對這門課進行改革的幾個思路。

一、課程教學改革的探討

前面已經提到，現在對于工科學生的培養模式將更加注重實踐環節，在培養方案中體現出的結果就是增加了實驗課課時的同時壓縮了理論課的課時。如何能讓學生在理論課時減少的情況下還能掌握足夠的理論知識，是擺在食品工程原理課教師面前的一道難題。要解決這個難題需要從教學過程的每一個環節尋求破解之道。

1.采用新主線，使教學內容的安排更加系統化和簡化。食品工程原理的單元操作統一于“三傳”原理，即動量、熱量和質量傳遞原理，“三傳”原理可以用統一的形式進行表述：三種物理量的傳遞速率都等于物理量傳遞過程的推動力與阻力的比值。在安排教學內容的時候，可以根據食品物料的加工特性，圍繞上述主線進行安排。針對一種物理量的傳遞過程，選擇一種代表性的單元操作為示例，闡述清楚在該單元操作及其相關生產設備的計算中物理量傳遞過程的計算，其他單元操作類比介紹，這樣既可以教給學生與食品加工過程相關的食品工程基礎知識，又能鍛煉學生的思維能力，達到事半功倍的效果。

2.引入發展性評價，創新教學模式。食品工程原理課程傳統的講授是靠“老師講、學生記”這種填鴨式的教學模式，在這種教學模式中，學生的學習缺少主動性，特別是基礎差的學生很容易產生厭倦情緒。因此，對于這門課程教學模式的改革主張引入發展性評價。發展性評價作為一種“過程和結果并重、教學與評價緊密結合”的評價新理念，它以促進評價對象的發展為根本目的。具體實施可以在每個單元操作的學習完成之后，布置學生自行總結該單元的知識點，教師抽一到兩節課的時間，讓學生以小組為單位，互相討論完善，再派代表上臺進行講解。同組的其余學生則負責對其他組的代表評分，實現學生之間的相互評價。老師也為每一位學生建立一份學習檔案記錄其每次的表現。這樣可以充分調動學生的積極性，實現以學生為主體的多向性評價。

3.多媒體的合理運用及其與板書的有效結合。多媒體清晰的畫面、生動的視頻，能變抽象為直觀，變復雜為簡明，變枯燥為生動，在講解抽象、復雜的單元操作過程中多媒體的運用能起到很好的輔助作用，多媒體動畫可以演示各種單元操作過程的原理和設備的工作情況，非常直觀，能產生一點即通的教學效果，加深了學生對基本原理的理解和相關設備構造的認識，提高學習效果。然而，傳統的板書在黑板上從無到有的推演過程，是學生自己的參與過程，更是培養學生分析問題能力的有效方法，有利于學生理解和掌握所學內容，開拓思維，啟迪智慧。同時，在目前的多媒體課件條件下，在課堂教學過程中，仍有許多內容是信息技術手段所不能呈現的，仍有許多功能是信息技術手段所不能達到的。因此多媒體技術與傳統的板書教學兩者更多的是互補關系而不是替代關系。

二、課程實驗改革的探討

實驗教學是食品工程原理課程的十分重要的教學環節，其基本任務是使學生加深理解和鞏固食品工程原理課程中闡述的理論，培養學生解決工程問題的能力并掌握一定的實驗操作技能，通過對實驗現象的觀察、分析和討論培養學生獨立思考問題和解決問題的能力。

1.獨立設置食品工程原理實驗課。把食品工程原理課的實驗部分設置為獨立的課程，一方面可以增加實驗教學課時，提高課程實踐在整個課程中所占的比重，另一方面可以為設置多種形式的實驗課程內容創造條件。這個舉措從根本上改變了實驗教學在整個課程中的地位，為把學生培養成為從事第一線生產服務和管理的“工程師和技師”類人才提供充分的理論聯系實際的機會，為今后走入工作崗位奠定基礎。

2.引入計算機仿真實驗作為實驗預習方式。食品工程原理的每個課程實驗都相當于食品工業生產中的一個操作單元。由于實驗綜合性較強，容易造成學生對教師過分依賴。在實驗操作中，教師怎么講，學生就怎么做，學生的獨立思考能力和獨立操作能力得不到提高，實驗效果不好。因此，實驗課一定要采取先預習后操作的模式進行教學。仿真實驗具有低成本、安全可靠、節省操作時間等優點，便于運行和調試，把完成仿真實驗作為實驗預習的主要形式具有十分好的應用效果，可以加強學生在實驗預習的過程中對實驗流程和設備的認識，使學生在實驗之前基本了解其操作過程，根據所學的理論知識預測實驗結果。endprint

3.基礎實驗與綜合實驗結合的課程內容設置。食品工程原理基礎實驗都是針對單一的單元操作設置的，因為缺乏研究性而難以開展創新性實驗項目。針對這一問題，選擇一些簡單的食品生產工藝將其設置為綜合實驗，這樣做的好處是把若干個單元操作聯系起來，學生在完成實驗的過程中一定會考慮設備的處理能力、原料的用量、不同單元操作之間的銜接以及操作參數如何影響生產效果等問題，因而主動地進行探索和學習，能很好地培養學生的工程能力和創新能力。引入綜合實驗不但將食品工程原理實驗的教學內容貫穿在一起，還對傳統的實驗內容進行了擴充和更新，跟實際生產更接近，最好還能與學生的“挑戰杯”項目，學科競賽或者教師的科研有機地結合在一起，使學生在獲取基礎知識的同時還培養了科研的能力。

三、課程設計改革的探討

食品工程原理課程設計是教學和實踐的銜接環節，是在講完食品工程原理的基本理論、過程計算以及設備的結構與操作的基礎上進行的綜合性提高訓練，要求學生能進行單元操作設備的設計。為期兩周的食品工程原理課程設計需要學生靈活運用所學的知識，全面分析設計過程，完成設備工藝尺寸的設計計算以及設備工藝條件圖的繪制工作。食品工程原理課程設計能夠讓學生從理論走向實踐，培養學生解決工程問題的能力。

1.與食品機械與設備、食品工廠設計兩門課程的設計結合獨立設置一門課程。食品機械與設備是專門講授食品加工機械及設備的結構特點和工作原理的課程；食品工廠設計是講授食品工廠選址布局、生產流程設計及與之相關的水、電、汽、暖等公用系統設計的課程。這兩門課程都設置了相應的課程設計環節，食品機械與設備的課程設計主要是基于測量基礎上的食品機械設備零件圖以及裝配圖的繪制，食品工廠的課程設計主要完成工廠的平面布置圖、生產工藝的流程圖和生產車間設備的工藝布置圖，而食品工程原理是在明確了生產任務的前提下，對單元操作設備的工藝尺寸和工藝條件進行設計計算，為設備選型和整個工藝各單元操作設備之間的匹配提供依據。因此，把這幾個設計整合成一門單獨的設計課程，既避免讓學生重復學習和完成相關的內容，又可以通過合理設置設計內容，讓學生掌握從選擇設備，安排生產流程，工藝計算一直到工廠的設計等一整套設計流程。這樣做的好處是避免了原來多門課程多個設計題目之間沒有關聯，學生很難從中得到真正鍛煉的局面。

2.在食品工程原理課程設計中突出VB、AutoCAD、Office等軟件的應用。站在增強課程實用性和提高學生綜合能力的角度，采用計算機軟件進行輔助設計既可以提高設計的效率和水平，又能通過完成設計任務讓學生的綜合能力得到迅速提高。在設計的每一個環節都可以用到相應的軟件，如：設計說明書可以用Office辦公軟件完成，設計計算可以用VB編程軟件完成，設計圖紙可以用AutoCAD繪圖軟件完成。因此，為了能順利落實這一目標，在課程設計開始之前需要學生掌握相關軟件的使用。可以在機械制圖課程中加入AutoCAD的內容，在食品工程原理課程中加入VB編程的內容。通過突出各類軟件在完成課程設計過程中的應用，使學生既掌握了從查閱資料、設計計算到制圖等一系列的設計環節，完成了課程設計的任務，又提高了學生應用軟件解決實際問題的能力，增強了學生在就業中的競爭優勢。

3.與應用軟件完成課程設計相應的課程設計考核方法的改革。計算機軟件在課程設計中的應用順應時代的需要，優點突出，但是其強大的復制功能卻讓學生在完成課程設計中“抄襲”起來更加簡單和直接。因此，與應用軟件完成設計過程相應的考核方法也需要重新考慮。主要有以下幾種措施：①設置不同難度級別的題目讓學生針對自己的能力自由選擇，但是完成不同難度題目的最高成績也是不同的，這樣做有利于對不同學習態度的學生進行區分，鼓勵那些學習認真的學生選擇難度大一些的題目；②不強制要求用軟件完成設計題目，但是會視應用軟件完成部分占整個題目的比例有不同的加分，并且鼓勵學生用軟件完成的內容越多越好；③注重過程考核和階段性檢查，對每個學生從學習態度、學習能力等多個角度進行評價。對于提問積極，學習主動，在設計過程中能體現出解決問題的主動性、創造性的學生，都明確表示可以加分。同時加強階段性檢查，讓學生做階段匯報，及時了解學生的設計進度，對表現較差的學生提出口頭警告。

四、食品工程原理課程改革與卓越工程師教育培養計劃的結合

“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措，旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務，對促進高等教育面向社會需求培養人才，全面提高工程教育人才培養質量，具有十分重要的示范和引導作用。食品工程原理課程改革的探索與實踐有助于提升食品工程專業本科生層次卓越工程師培養計劃的實施效果。作為培養食品工程專業高級應用型工程技術人才的一門核心專業基礎課，是培養學生工程意識的啟蒙課，對培養食品工程專業學生的業務素質、工程能力及創新能力具有十分重要的地位。要將食品工程原理從單一的“食品工程專業基礎課程”轉變為“大工程觀、大系統觀”為指導的課程架構體系，注重單元操作與環境的關聯性，強化教學內容的與時俱進和應用性。同時將食品工程原理實驗室建設成為集實驗、實習、畢業論文（設計）及科學研究于一體的多功能實踐教學平臺，努力實現工程素質訓練、科研試驗與專業技術進步的有機結合。

五、結束語

課程教學、課程實驗和課程設計是完成食品工程原理課程教學的三項重要任務，也構成了食品工程專業本科生從理論、實踐到應用的專業基礎，因此，該門課程的改革需要從這三個方面系統地考慮，科學、合理地提出措施。同時上面提出的各項措施以及卓越工程師計劃的實施對教師的素質和能力也提出了更高的要求，教師不僅要具備食品工程原理課程的授課能力，還要具備其他相關課程的相關知識。總之，教師應該在不斷地教學改革中尋找合適的教學模式和教學方法，將學生能力的培養滲透到每一個教學實踐中。

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