農(nóng)業(yè)高校本科《食品工程原理》課程理論教學改革探討

林順順 張劍 張艷杰

摘要：《食品工程原理》是食品科學與工程、食品質(zhì)量與安全及食品營養(yǎng)與檢驗教育等專業(yè)學生的主干課程之一，該課程在整個課程體系中起著承上啟下的作用。文章針對《食品工程原理》課程理論教學中存在的問題，結合教學實踐舉例說明，以提高理論教學質(zhì)量。

關鍵詞：《食品工程原理》;教學;實驗;探討

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）37-0116-02

一、引言

《食品工程原理》是一門以力學、動力學、熱力學、傳熱學和傳質(zhì)學為理論基礎的學科基礎課程，該課程主要回答食品原料在加工過程中、進出各加工單元的相互關系，如質(zhì)量守恒和能量守恒關系，以及影響它們關系的因素[1，2]。食品工程原理是食品機械設計制造、選型配套以及食品機械操作、維修等的基礎，是保證食品工藝準確、合理、經(jīng)濟、合理實施的必備知識。課程的任務是研究和介紹食品工業(yè)生產(chǎn)中傳遞過程與主要單元操作的基本原理、它們的內(nèi)在規(guī)律、常用設備以及過程計算方法[3，4]。通過學習，我們能夠運用其基礎理論知識解決食品工業(yè)生產(chǎn)中的一般工藝技術、常用設備的選型配套、設備的清洗除垢、維修及常見問題的解決等實際問題。如何有效幫助學生更直觀地理解食品工程原理的相關學習內(nèi)容，是提高這門課程教學質(zhì)量的關鍵。筆者針對教學過程中存在的普遍問題，結合自身教學實踐過程，對《食品工程原理》課程教學改革進行探討。

二、《食品工程原理》課程教學中存在的主要問題

1.教學過程枯燥、抽象且無趣。《食品工程原理》課程中的大部分章節(jié)涉及很多公式定律、圖表計算等知識內(nèi)容，教師在講授的過程中，很難將每個知識點內(nèi)容都講解得生動有趣，尤其是一些抽象的知識內(nèi)容，很難引起學生的興趣，而只能通過反復強調(diào)重點內(nèi)容和機械式地重復講解知識難點推進教學[1，4，5]。但這種教學方式無疑是讓學生死記硬套公式達到機械性解題的結果，從而導致當題目與原題稍有變動，學生很難快速準確地找到解題思路，同時由于學生無法充分理解課程內(nèi)容，更難以做到理論與實踐相結合。

2.理論課程內(nèi)容煩瑣。《食品工程原理》涉及大量的公式、定律和概念、圖標等記憶性知識，學習內(nèi)容較煩瑣，教學中容易照本宣科，因此在教學過程中應該將課程內(nèi)容重新組織、反復揣摩[5]。

3.缺乏直觀的工程基礎。《食品工程原理》教學內(nèi)容涉及多種設備及其機械運作原理。對于在校學生來說，由于實踐條件限制，學生對食品加工機械及其組成的生產(chǎn)線缺乏科學認知，缺乏對工程設備等的直觀學習，使學生學習工程理論時難以聯(lián)系實際。如何在學生缺乏實戰(zhàn)經(jīng)驗的前提下引入情境和激發(fā)興趣[6]，這對創(chuàng)造與工程實踐有關的學習環(huán)境至關重要。雖然食品生產(chǎn)線設備或某一單元操作可利用多媒體進行展示，但簡單的二維平面展示遠達不到三維實物觀摩的教學效果。

三、改革的潛在方向及對策

1.由現(xiàn)象到本質(zhì)再到現(xiàn)象。在日常教學過程中可以從“現(xiàn)象—本質(zhì)—現(xiàn)象”進行一步步剖析。例如，在流體力學基礎章節(jié)教學時，在開始學習之前可以舉些例子。譬如，給學生提供三個相同的管子，三杯不同的飲品，分別為可口可樂、匯源果汁和純甄酸奶，均是200mL，讓學生猜想一下，當同時將這三杯飲品從管子的一頭倒入，哪種飲品先流出？如果采用三根管徑不同的管子，每根管子分別倒入相同體積的同一種飲品，流出的速度是否相同？進而再擴展到，這些飲品在生產(chǎn)過程中、加工輸送過程中是否也會存在不同的流動？加工設備、輸送管的材質(zhì)、粗糙度，以及管件等會不會對流體的流動狀態(tài)、速度產(chǎn)生影響？進而再引入“沿層阻力”的概念、能量守恒公式、伯努利方程以及達西公式等，再具體到實際問題的解決方法和解題思路。從而完成“現(xiàn)象—本質(zhì)—現(xiàn)象”剖析講解過程。再例如，在傳熱章節(jié)教學時，同樣可以從實際生活中的實例開始導入，分析教室中暖氣片與室內(nèi)環(huán)境進行傳熱時包括哪些環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)又分別是什么樣的傳熱方式？還有就是天氣涼了，探討我們是將保暖性好的衣服穿在里面還是外面，為什么？比如，早餐一杯熱牛奶，由于時間緊迫，我們要加快牛奶降溫以迅速完成早餐，我們通常采取什么方式？并用傳熱學知識解釋為什么采用此操作等等。通過現(xiàn)實生活中的實例分析傳熱，完成由現(xiàn)象到本質(zhì)，再由本質(zhì)解釋現(xiàn)象的蛻變。

2.加強板書，充分理解，化整為零。公式推導和理論計算是《食品工程原理》課程教學難以規(guī)避的問題。一方面，當前PPT在教學中廣泛應用，但對有大量公式和計算的《食品工程原理》仍需重視板書教學。特別是在流體靜力學方程、伯努利方程、管路計算和傅立葉定律等內(nèi)容的講解時，板書通常比PPT更具邏輯性，加強板書教學，可有序推進《食品工程原理》課程理論內(nèi)容的教學。另一方面，食品工程課程幾乎每個章節(jié)都涉及很多公式，如果不能充分理解每個知識點，就無法完成相關內(nèi)容的計算。因此，必須抓住重點章節(jié)進行詳細的探討和講解，如果是通篇內(nèi)容講授，不僅會讓學生失去學習興趣，而且學習效果也很差，達不到教學目的。對此，可選取重要章節(jié)，詳細講解公式推導以及數(shù)值計算，各參數(shù)的意義，讓學生舉一反三，做相關內(nèi)容公式的推導。例如，在學習傳熱相關內(nèi)容時，對于熱傳導部分，平壁和圓筒壁穩(wěn)定傳熱過程中，根據(jù)傅立葉熱傳導定律進行熱流量公式的推導，可以采用板書的方式詳細推導單層圓筒壁和三層圓筒壁熱流量的計算公式，然后讓學生舉一反三，推導單層平壁和三層平壁的熱流量計算公式。推導完成之后，再進一步舉一反三，推導中空球壁穩(wěn)定熱傳導過程中熱流量的計算公式。這樣，通過多次反復舉例，加深學生學習的印象，對熱傳導進行充分理解，便于對相關公式記憶和運算。對于此類內(nèi)容的講解，采用板書的方式講解更容易加深學生的記憶和理解。再例如輻射傳熱時，采用板書的方式對有效輻射（J）和單位表面與外界換熱量（q）的關系公式進行推導，可以事先進行提示，然后找學生來推導，再講解。再對兩灰體表面構成封閉空間的輻射換熱進行逐步推導，并說明若兩灰體構成兩個無限大平行平面和若一個物體的面積遠遠小于另一物體兩類特殊情況時，該推導公式的變形不僅可強化學生對公式的理解，更加深了學生對該知識點的靈活運用。

3.動畫及視頻等有機結合，虛擬實驗輔助教學。首先，通過給學生觀看與《食品工程原理》課程內(nèi)容相關的圖片、動畫、教學視頻等方式，激發(fā)學生的學習興趣[7]。比如泵的內(nèi)部結構、汽蝕現(xiàn)象、氣縛現(xiàn)象、換熱器結構、傳熱過程等都可以通過動畫及視頻的方式加深學生對該知識的理解。此外，通過虛擬實驗室輔助實踐教學[8]，在原有的基礎上進行實體實驗室和虛擬實驗室教學的結合，以滿足本科生對《食品工程原理》實驗教學的全面認識和掌握，使學生的知識結構更加合理、更加實用。從而培養(yǎng)具有專業(yè)基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、具有創(chuàng)新精神的復合型創(chuàng)業(yè)人才。

四、結語

《食品工程原理》是食品相關專業(yè)的重要必修課程，在食品專業(yè)人才培養(yǎng)的知識傳授中有著承上啟下的關鍵作用。筆者從“現(xiàn)象—本質(zhì)—現(xiàn)象”剖析講解過程，通過板書對公式舉一反三的推導演練，以及多媒體結合虛擬實驗室等方式，提升《食品工程原理》課程學習的趣味性和記憶能力，以期對《食品工程原理》課程的教學改革提供參考。

參考文獻：

[1]段騰飛，郭志華，高貴珍，等.應用型高水平大學“食品工程原理”教學探討[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2018，（5）.

[2]彭明喜.食品工程原理是食品科學與工程學科的理論基礎[J].食品科學，2015，36（04）.

[3]范方宇，闞歡.“食品工程原理”課程教學改革探究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2017，（3）.

[4]馮敏，常海軍，唐春紅.淺談食品工程課程教學改革[J].教育教學論壇，2017，（16）.

[5]葉栩文，王杰，司友琳.醫(yī)學院校《食品工程原理》課程教學模式探討[J].廣州化工，2018，46（2）.

[6]雍雅萍，蘇靖.應用型本科高校食品工程原理課程教學思考[J].現(xiàn)代食品，2018.

[7]李文峰，張慧.利用信息技術和先驅實驗改進食品工程原理課程教學[J].探索創(chuàng)新應用，2018.

[8]張雅娜，劉麗美，劉東琦.“食品工程原理”課程虛擬實驗室建設探討[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2018，（5）.

Discussion on Teaching Reform "Principles of Food Engineering"? in Agricultural University

LIN Shun-shun，ZHANG Jian，ZHANG Yan-jie

（School of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou，Henan 450002，China）

Abstract：The course "Principles of Food Engineering" is one of the main courses for students majoring in food science and engineering，food quality and safety，food nutrition and inspection，education，etc，which acts as a connecting link in the whole course system.Combining with the teaching practice，this paper illustrates how to improve the quality of theory teaching for the problems existing in the theoretical teaching.

Key words："Principle of Food Engineering";teaching;experiment;discussion