糧油食品機械與設備課程教學改革

沈飛

摘要：食品機械與設備是各個高校食品科學與工程的核心必修課，是一門理論與實踐相結合的工程類課程。文章針對糧油食品機械與設備課程教學的現狀及存在的問題，基于教學工程認證的理念，提出食品機械與設備課程教學改革，以此來提升學生對食品機械與設備課程的學習興趣，從而幫助學生更好的理解食品機械的結構、原理及工作原理。

關鍵詞：食品機械與設備；工程認證；教學改革

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20220413

Teaching Reform of Grain & Oil Machinery and Equipment Course

Shen Fei

（ College of Food Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics， Nanjing， Jiangsu 210023 ）

Abstract： Food machinery and equipment are the core compulsory courses of Food Science and Engineering in colleges and universities， and it is an engineering course combining theory and practice. In view of the current situation and existing problems of the course teaching of grain， oil and food machinery and equipment， based on the concept of teaching engineering certification， this paper proposes the teaching reform of grain & oil machinery and equipment course in order to improve students interest in food machinery and equipment courses， so as to help students better understand the structure， principle and working principle of food machinery.

Key words： food machinery and equipment， engineering certification， reform in education

隨著經濟的迅速發展和科學技術的快速變革，食品加工行業已經發生了、正在發生著并還將發生巨大的變化，食品生產的工業化是其顯著特征之一，而食品機械與設備在變革中扮演重要的角色。通過應用食品機械與設備，除了可以完成工人無法完成的工作外，還可規范生產程序，保證產品質量。通過設定規定的操作程序，利用機械設備自動完成生產工作，可減少傳統食品加工過程中人的直接參與污染產品及操作的隨意性，并使產品質量更好、衛生質量更高；可以降低成本，提高勞動生產率；有助于改善勞動環境。

糧油食品機械是食品工業的重要組成部分，同食品工業一樣，也在國民經濟中占有重要的地位。在食品工業化生產中，機械設備是工藝實現的最終保證手段之一，因此培養在食品機械專業方面具有開發設計與運用能力的專業技術人才是必要條件。

1 課程特點及教學現狀

食品機械與設備是食品科學與工程、食品質量與安全以及相關研究人員、工程技術人員學習的核心課之一。通過系統學習了解現代食品工業常見機械設備的工作原理、基本結構、性能特點、選型及操作要點，可以系統地掌握食品機械與設備的開發和應用方面的知識和技能。

糧油食品機械與設備教學需要借助各種復雜大型的機械設備才能完成，比如輸送機械設備、分選機械、粉碎機械、攪拌及均質機械與設備、分離機械與設備、蒸發濃縮設備、干燥機械與設備、殺菌機械與設備、冷凍機械與設備、食品包裝機械與設備等。這些設備大多尺寸較大，零部件裝配復雜，管道連接交錯，控制對象涉及溫度、流量和壓力等多個變量，控制點繁多，實驗操作容錯率較低。另外，這些設備通常價格昂貴，如果操作不當容易損壞，且設備維修費用高。這就要求人們在接觸這些設備之前，充分掌握食品機械與設備的理論知識，在真正操作時才能得心應手。雖然最近20年來，食品機械實現了跨越式發展，取得了很多成果。但總體來說食品機械工業起步較晚，還不能很好地適應現代食品工業發展的需求。而且該課程在我國各高等院校開辦得還不夠完善，存在一些問題需要解決。

1.1 理論知識傳授不足

（1）學生重視度不夠。因我國食品機械工業企業規模小、技術裝備差、管理水平比較落后、自我開發能力弱，與國外市場競爭能力低，所以該很難吸引高等院校學生的重視[1]。大多數學生只要求最終考核合格或只想混個學分。因此，該課程的重要性常常被學生忽視。

（2）教學模式單一。許多高校目前針對此課程采取的形式還是單純的課堂授課模式，這種模式通常較枯燥無味，缺乏啟發式和差異化教學，無法吸引學生的注意力和興趣，特別是食品機械這種需要理論與實踐相結合的課程。

1.2 線下實踐環節薄弱

（1）實踐場地和設備有限。因一些高校并不重視此課程的教育，甚至這門課被設為選修課，因此建設的實驗室和引進的機械設備嚴重不足。于是在教學過程中很難保證每個學生都有操作的機會，還有一些本科學校會組織學生去外面的食品工廠學習機械設備的具體操作，這種方法當然是可行的，但新冠疫情的爆發不利于這種方法的實施。

（2）學生實踐經驗不足。因一些食品機械設備操作起來較復雜，且易引發一系列安全問題，為防止出現教學事故，教師大部分只能做演示講解，學生的動手能力嚴重不足，也就無法真正掌握食品機械的精髓[2]。因此，課程教學效率低、學習效果不明顯，難以達到此課程的教學目的。

1.3 單一的教學模式

食品機械與設備課程作為一門理論與實踐并重的核心課程，具有知識體系復雜、理論抽象難懂和工程應用性強的特點。由于某些食品機械具有內部結構復雜，無法通過語言或圖片的形式表達清楚，無法清晰地展示機械內部深層次的工作原理。一些教師仍采用傳統的教學模式，與工程教育專業認證“學生中心”的理念相悖，限制了學生的學習自主性。雖然隨著互聯網技術的高速發展，線上課程得到廣泛推廣，但是單一的線上教學模式缺乏教師監督，學生無法及時反饋問題，特別是食品機械與設備這一實踐操作能力要求極高的課程，教學效果更是無法得到保障。

1.4 缺乏與校企交流機會

許多高校目前還沒有與校外企業達成長期合作的協議，導致學生無法利用課堂以外的實踐去外面實習和參觀，所以就很難讓學生真正理解食品機械與設備這門課開設的意義。特別是新冠疫情的爆發，高校的學生根本出不去的情況下，如果沒有與校外企業達成良好的合作，很容易形成固步自封的局面。

1.5 考核方式單一

糧油食品機械與設備這門課程大多采用傳統的期末閉卷考核的方式，就結合自身經驗而言，南京財經大學是采用期末卷面成績的70%+平時成績的30%來計算最后的總成績的，有些學校可能就單純的用最后期末的卷面成績來作為最終成績。這種閉卷考試很容易讓學生產生單純背書的局面，而固定答案式的解題方法又間接弱化了學生的創新思維，這與國家要求培養創新型應用人才是相違背的。例如，學生能默寫出真空濃縮設備的原理，卻不會具體操作等[3]。所以單一的卷面成績無法真實反映學生對食品機械與設備的掌握程度。

針對以上問題，各個高校應對此課程進行教學改革的探索，在現有的教學模式下，充分利用網絡、企業、宣傳等手段將食品機械與設備的課程理念直觀地展現給學生，培養學生的動手能力和創新思維，推動現代食品機械工業的發展，為食品工業培養優秀的創新型人才。

2 教學實踐改革方法

2.1 注重教材編寫

首先，應完善書本知識。由于我國食品機械工業近幾年發展迅速，一些教材還沒有來得及更新，所以授課時學生無法接觸到最新的食品機械與設備的知識，影響學生就業及未來發展。所以，應及時更新課本知識，刪去已經過時的知識點，比如電子鼻、電子喉等等新型食品檢測設備。也可以采用圖文并茂的方式讓書本枯燥的理論知識變得更加形象，增強學生對此課程的興趣。

其次，要改進知識結構。由于此課程在授課前學生并不了解食品生產加工的完整過程，所以，教師在講授過程中有必要按工廠加工食品的順序進行講解[4]。

2.2 采用豐富的現代化教學手段

應信息技術的發展和社會發展的需要，推動教育變革和創新，建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會，培養大批創新型人才成了當代教育改革的必然趨勢。因此，除繼續發揮傳統的課堂教學的作用外，還要利用現代教育技術，進行立體化教材建設。近幾年，特別是新冠疫情爆發時，線上課程發展得十分迅速，比如中國大學MOOC、超新星學習通、智慧樹、知到等平臺上都開設了食品機械與設備的在線課程。課程資源應包括課程介紹、負責人介紹、教學大綱、授課視頻、教學課件、課程公告、測驗與作業、考試等教學活動必須的資源，滿足教學需求的參考資料[5]。通過這些線上平臺，教師為學習者提供課堂測試、作業、考試、答疑、討論等教學任務，及時開展在線指導與測評，這樣大大節省了老師和同學們的時間。同時，系統可以既快速又準確地計算出學生的平時成績和期末成績，使教師能夠直觀地了解每個學生的情況。

2.3 強化線下實習實踐

糧油食品機械與設備是一門應用型很強的課程，為了達到培養創新型人才，各高校必須加強學生實習實踐的要求。根據調研報告顯示，超過60%的高校開設了畢業實習、生產實習、畢業設計、畢業論文、創新創業等實習實踐課程；實踐教學環節學分設置在10～40學分，但不同高校相差較大，實踐教學環節及實驗實訓課程均以校內為主[6]。針對這種情況，可以實施下面幾種方案。

實踐實習環節循序漸進、環環相扣。先進行2周的金工實習，通過食品機械基礎課程學習，掌握機械部件的設計與制作，增加對機械設備的認知與認識；之后可以進行1周以上的見習實習，通過參觀各種食品企業，保障學生對食品行業的認識，從而引起對食品機械行業的興趣；最后進行3周以上的生產實習，通過實習提高對機械加工設備、生產過程、工廠管理等認識。通過實施完整的實踐教學，培養學生對食品機械與設備這門課程深刻的認識，積累工程經驗，從而培養出合格的機械工程師。

加強實踐設計課程訓練。需要在已有課程的基礎上適當延長食品機械設計、食工原理設計、食品工廠設計等課程的教學時數（例如增加機械設計課程2周等），通過強化課程設計學習提升學生實踐操作的能力。

2.4 構建虛擬仿真實驗教學

虛擬仿真技術是在多媒體技術、虛擬現實技術與網絡通信技術等信息科技迅猛發展的基礎上，將仿真技術與虛擬現實技術相結合的產物，是一種高級的仿真技術[7]。目前，虛擬仿真實驗教學已嵌入到《食品工程原理》《食品工藝學》《食品發酵工藝學》《專業基本技能考核》等課程中，累計超過1 000學時。通過建立現代化食品機械虛擬仿真實驗教學平臺，依托該平臺建立一系列的食品機械與設備的實踐課程。比如福建農林大學的“亞熱帶特色果汁真空濃縮”虛擬仿真實驗，遵循“虛實結合，能實不虛”的原則。該項目以真空濃縮單元為重點，覆蓋橄欖汁生產的主要環節，從而使學生了解企業生產實際場景；熟悉橄欖汁生產關鍵設備的操作；同時掌握橄欖汁真空濃縮的食品機械加工工藝。虛擬仿真實驗教學拓展了實驗教學內容的廣度和深度，有利于實現教學內容的兩性一度，即高階性、創新性和挑戰度；其次，這種教學方式通過成績反饋刺激反復學習，直到完成目標，讓學生忙起來累起來。有利于促進學生自主性學習，顯著提高學習成果；并且，這種方式易于考核，減輕教師工作量[7]。

2.5 基于工程認證設立課程目標

教學工程認證是國內很多高校工科專業進行的一項人才培養模式的檢驗手段。教學工程認證的理念是以學生為中心，以產出為導向，持續改進。食品機械與設備在畢業要求指標中需要3個指標點，分別是：使用現代工具即了解食品專業常用的現代儀器、信息技術工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性；工程知識即能夠將相關知識和數學模型方法用于復雜食品工程問題的推演、分析，及其解決方案的比較和綜合；設計/開發解決方案即能夠針對食品工程特定需求，完成產品開發和單元（設備）的設計、選型、校核，在設計中體現創新意識。根據這3個指標點的要求，確定本課程的課程目標。與3個指標點相對應的3個課程目標分別為：掌握食品機械設備的結構組成、工作原理、設備特點、工作特點以及該機械設備所加工的產品的特點，并能夠基于效能、造價、適用性等比較分析設備的優缺點；能夠運用機械和食品工程相關知識，基于技術、經濟、社會、環境等因素對食品機械設備相關問題進行推演、分析，選擇合理的解決方案；能夠運用機械知識和機械設計方法，制定滿足特定食品工程需要的裝備設計方案[8]。

2.6 考核評價方式改革

根據一流課程建設工作的課程目標設置，學生應了解食品在加工過程中用到的機械設備及其原理，掌握機械操作在改善食品品質和保證食品安全方面的重要性；培養學生將食品機械與設備知識運用到食品加工過程中，解決食品工程實際問題的能力；能夠具有開放的國際視野，了解專業領域的國際發展趨勢、研究熱點，具有國際競爭意識與跨文化交流的初步能力。

考核方式應包括平時成績和最終期末成績。其中平時成績可以采用多種考核方式，比如增加平時實踐操作能力的考核，作業采取分組答辯的形式，不定期開展隨堂測驗等方式[8]。此外，可以適當調整考核成績比例，平時成績提高到40%～50%，期末成績降為60%～50%。具體評價方式見表1。

3 結 論

糧油食品機械與設備在食品科學與工程類的課程中有著非常重要的意義，因此，必須加強此課程的教學改革。從深化課程改革、加強實踐教學、構建虛擬仿真實驗教學、考核方式多元化等幾個方面進行改革，充分調動學生積極性，使理論知識與實踐操作相結合，提高學生的綜合水平，為食品機械與設備及其相關課程的改革提供理論依據，推動食品機械加工行業的建設和發展。

參 考 文 獻

[1] 張劍，安艷霞，潘治利，等.基于OBE理念的《食品機械與設備》課程教學改革探索[J].教育教學論壇，2019（40）：83-85.

[2] 伍強，余有貴，黃大川，等.新工科背景下食品機械類課程的教學改革與探索[J].山東化工，2019，48（18）：234+236.

[3] 姚凌云，孫敏，宋詩清.基于微課的翻轉課堂在“食品機械與設備”教學中的實踐[J].農產品加工，2021（3）：114-117.

[4] 米紅波，陳敬鑫，呂長鑫，等.“新工科”背景下《食品機械與設備》課程教學改革探索[J].食品與發酵科技，2019，55（4）：132-134.

[5] 王葉群，王云陽，高振鵬，等.線上線下結合的《食品機械與設備》實驗課教學模式[J].農業工程，2020，10（12）：95-97.

[6] 李家寅，張劍.基于SPOC線上課堂的《食品機械設備》課程教學改革[J].教育現代化，2019，6（68）：31-32+51.

[7] 牛改改，游剛，蔡秋杏，等.基于新工科建設的《食品機械與設備》課程教學改革[J].大眾科技，2020，22（6）：119-121.

[8] 程遠霞，王靈昭，張靜敏.基于工程認證目標的食品機械與設備教學改革[J].輕工科技，2021，37（5）：158-159.