現(xiàn)代食品工程原理實驗教學(xué)剖析及改革探索*

陳燕萌，蔡吉祥，趙海燕，張春艷

(廣西科技師范學(xué)院食品與生化工程學(xué)院，廣西 來賓 546199)

食品工程原理是食品類專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)專業(yè)課，有很強的理論性和實踐性，且與食品工業(yè)生產(chǎn)密切聯(lián)系，在課程體系中起著承前啟后和由理及工的重要紐帶作用[1-2]。食品工程原理實驗課程是食品工程原理課程的重要補充和實踐，是學(xué)生理論聯(lián)系實踐的重要途徑，對學(xué)生工程意識和工程思維的培養(yǎng)起著重要作用。筆者圍繞現(xiàn)代應(yīng)用型本科院校食品類專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，結(jié)合四年的實驗教學(xué)實踐，對廣西科技師范學(xué)院的食品工程原理實驗課程的教學(xué)進行了改革探索，取得了一定的認(rèn)識。

1 當(dāng)前食品類專業(yè)食品工程原理實驗教學(xué)中存在的主要問題

1.1 學(xué)生對該課程的重視度不夠，缺乏學(xué)習(xí)興趣

食品工程原理實驗旨在培養(yǎng)學(xué)生運用基礎(chǔ)理論知識分析并解決食品工業(yè)生產(chǎn)過程中各單元操作工程問題的意識和能力[3-4]。由于食品工程原理理論課程抽象難懂、繁雜枯燥，加上學(xué)生本身不理解該專業(yè)課程的性質(zhì)和重要性，學(xué)生很難全面掌握課程知識要點，認(rèn)為所學(xué)知識在以后就業(yè)崗位用不上，缺乏學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動力，不夠重視。故對于食品工程原理實驗的學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生都只是停留在表面，未能深入系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。

1.2 學(xué)生欠缺理論與實踐相結(jié)合的能力

食品工程原理實驗課程的實驗項目相對獨立，且一個實驗項目一般需要綜合運用一類單元操作的綜合知識，再加上實驗儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作步驟及注意事項較多等原因，通常學(xué)生只能對著老師講的操作規(guī)程依樣化瓢，卻缺乏自身對實驗原理的理解、不清楚各步操作步驟的作用，甚至對于實驗過程中所得的實驗數(shù)據(jù)，大部分學(xué)生不懂其意義，更缺乏用理論知識處理和分析實際問題的能力，造成理論與實踐脫節(jié)的局面。

1.3 教學(xué)設(shè)備陳舊，且每套設(shè)備實驗工位擁擠

食品工程原理涉及的單元操作與化工原理的大體相同，因而現(xiàn)在高校現(xiàn)存的食品工程原理實驗的儀器設(shè)備較多偏向化工方向，且大多是一些驗證性實驗項目，這讓學(xué)生有種內(nèi)容與食品行業(yè)不相關(guān)的錯覺。此外，由于食品工程原理實驗相關(guān)儀器設(shè)備價格較高，體積也大，因此對現(xiàn)有設(shè)備的更新?lián)Q代具有一定困難，導(dǎo)致教學(xué)設(shè)備臺套數(shù)不足，學(xué)生實驗工位緊缺，通常為8～10人次/套設(shè)備，故學(xué)生動手機會較少，缺乏積極主動性，這是很多高校面臨的問題。

1.4 教學(xué)方法及教學(xué)內(nèi)容過于傳統(tǒng)

社會經(jīng)濟的發(fā)展對現(xiàn)代應(yīng)用型人才的新需求和高等教育發(fā)展的新形勢，都對應(yīng)用型院校實驗課程的教學(xué)提出了新要求[5]，固有的教學(xué)內(nèi)容和方法已難以滿足現(xiàn)代應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。目前食品工程原理實驗指導(dǎo)教師大多以傳統(tǒng)教學(xué)方式對實驗?zāi)康摹嶒炘怼⒉僮鬟^程及注意事項進行“填鴨式”講解，并親自演示實驗步驟，這種教學(xué)模式不僅不能激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，反而限制了學(xué)生的求知欲和探索精神，沒有達到實驗實踐課程的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 食品工程原理實驗的現(xiàn)代教學(xué)改革創(chuàng)新

2.1 引入微課課堂，增強學(xué)習(xí)效果

微課，是指運用信息技術(shù)按照認(rèn)知規(guī)律，呈現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程及拓展素材的結(jié)構(gòu)化教學(xué)資源[6-7]。在食品工程原理實驗中，制作了設(shè)備操作視頻，用于課前通過網(wǎng)絡(luò)途徑提供給學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后鞏固使用。在預(yù)習(xí)這個環(huán)節(jié)中，目前學(xué)生只是根據(jù)實驗指導(dǎo)書的要求了解實驗?zāi)康摹⒒驹恚捎谑称饭こ淘韺嶒灢僮鞑襟E繁多，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅靠閱讀實驗指導(dǎo)書很難將具體實驗步驟等做到熟悉于心，沒有真正意義上做到課前預(yù)習(xí)，只是應(yīng)付了事。由于預(yù)習(xí)不到位，學(xué)生在實際操作中就會不知所措、一臉茫然，甚至?xí)霈F(xiàn)操作錯誤，影響實驗進程，影響實驗結(jié)果，有時還會引發(fā)安全事故。如在篩板精餾實驗中，需要求取全回流和部分回流時的理論塔板數(shù)NP及全塔效率ET和單板效率EM，整個實驗任務(wù)繁重，涉及的原理抽象，精餾塔的結(jié)構(gòu)及操作步驟也很繁瑣，若在課前可通過微課的形式，將精餾實驗的相關(guān)視頻發(fā)給學(xué)生，學(xué)生于課前閱讀實驗指導(dǎo)書，并按微課視頻的操作步驟進行觀摩學(xué)習(xí)，熟悉設(shè)備構(gòu)造、管路、閥門等，領(lǐng)會操作要點，這大大提高了預(yù)習(xí)的作用和效果。在此基礎(chǔ)上，課堂中教師就可利用更多的時間和學(xué)生一起討論問題，凸顯學(xué)生的主導(dǎo)地位，增強了整體學(xué)習(xí)氛圍。

2.2 實際教學(xué)與虛擬仿真教學(xué)相結(jié)合

虛擬仿真教學(xué)是一種共享型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，是以計算機網(wǎng)絡(luò)為核心，利用多媒體、人機交互和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，購建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，為學(xué)習(xí)者提供一個生動、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境[8]。基于上述食品工程原理實驗設(shè)備套數(shù)少、儀器使用偏向化工方向等因素，廣西科技師范學(xué)院引入了北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司的“食品工程原理實驗仿真軟件”，在實際教學(xué)中增加虛擬仿真實驗教學(xué)，“一人一機”的仿真實驗工位，不僅彌補現(xiàn)存設(shè)備的不足和缺失，從而可增加和完善課程的實驗項目內(nèi)容。如恒壓過濾實驗，要求測量過濾常數(shù)K，虛擬濾液量qe、虛擬過濾時間τe及壓縮性指數(shù)s，但實際教學(xué)中常因板框、濾布裝置漏水、壓力不能控制恒定等因素，造成實驗不完整或?qū)嶒灁?shù)據(jù)誤差較大，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。若將恒壓過濾實驗與虛擬仿真教學(xué)相結(jié)合，不僅彌補了實際教學(xué)中因設(shè)備原因造成的不足，學(xué)生還可通過恒壓過濾仿真實驗順利地采集到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。此外，學(xué)生還可通過虛擬軟件平臺，不受時間和地點的制約，自由地學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，大幅度提供了學(xué)生的學(xué)習(xí)機會，且教師也可以通過平臺適時檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，多當(dāng)面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.3 跳出傳統(tǒng)實驗格局，增加綜合性實驗

食品工程原理實驗與化學(xué)工程原理實驗有多個項目相似或者相同，沒能體現(xiàn)出食品工程原理的特色及工程原理在食品中的獨特應(yīng)用[9]。為了提高工程原理的食品性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，應(yīng)在食工原理實驗教學(xué)中盡可能選用食品類材料，豐富實驗教學(xué)內(nèi)容。如在洞道干燥實驗中，用蘿卜塊或水果塊取代設(shè)備原配的濕毛氈，讓學(xué)生感性地認(rèn)識在干燥過程中物料的水分、外觀、口感等變化，考查干燥條件和被干燥物料的形貌、大小等對干燥曲線和干燥速率曲線的影響。如此，即擺脫了傳統(tǒng)實驗指導(dǎo)書教學(xué)內(nèi)容的局限，又增加了綜合性設(shè)計實驗內(nèi)容，提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力。

2.4 引入學(xué)生創(chuàng)新課題內(nèi)容，切入畢業(yè)論文設(shè)計

食品工程原理是食品類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程中的乳化、均質(zhì)、濃縮、吸附、萃取、干燥等技術(shù)是食品企業(yè)常用的技術(shù)，實用性很強。如在蛋糕、飲料、面包、酸奶等食品生產(chǎn)中，常通過乳化技術(shù)混合各種原料，進而改進和提高食品的品質(zhì)和穩(wěn)定性[10]，而均質(zhì)技術(shù)多與乳化技術(shù)配套使用；濃縮技術(shù)在咖啡、果汁、醋和乳品等食品工業(yè)應(yīng)用較為廣泛；吸附、萃取技術(shù)多用于食品安全檢測、食品脫色等領(lǐng)域；干燥技術(shù)較多用于固體類食品的生產(chǎn)等，但在食工原理實驗的傳統(tǒng)教學(xué)中，往往缺少這些實用性實驗項目的開展。在該課程中鼓勵學(xué)生利用食工原理的知識，根據(jù)自己的興趣自主設(shè)計一些單元操作的創(chuàng)新課題，選擇適合的原料考查某種單元操作的影響，以此作為自己的畢業(yè)論文課題研究。此外，將課程內(nèi)容與畢業(yè)論文相結(jié)合，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也豐富了課程的教學(xué)方式，完善了課程內(nèi)容，還緩解了每年學(xué)生畢業(yè)論文課題緊缺的現(xiàn)狀。這是現(xiàn)代化綜合性人才的培養(yǎng)要求，也是高校實踐教學(xué)發(fā)展為未來趨勢。

3 結(jié) 語

實踐教學(xué)是提高學(xué)生動手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要途徑。食品工程原理實驗為學(xué)生擁有獨立解決復(fù)雜工程問題的能力提供條件[11]。在實驗教學(xué)中針對存在問題進行教學(xué)改革，引入混合式、多元化教學(xué)模式，不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，也提高了學(xué)生的主體地位，充分提升了學(xué)生的創(chuàng)造力和綜合素質(zhì)能力，引導(dǎo)學(xué)生自己努力解決實際問題，此外，新元素教學(xué)的引入也對我國高等教育的改革、“雙一流”大學(xué)建設(shè)進程的推進具有積極的影響。