基于OBE理念的食品機(jī)械與設(shè)備課程教學(xué)實(shí)踐

鄭茂強(qiáng)，蔡洪芳，朱穎越，邢廣良

常熟理工學(xué)院生物與食品工程學(xué)院（常熟 215500）

2016年，我國正式成為《華盛頓協(xié)議》會(huì)員國，標(biāo)志著我國工程教育和質(zhì)量保證體系實(shí)施進(jìn)入新階段。工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，其成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，OBE）核心理念以學(xué)生為中心，成果導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)，盡可能把工程實(shí)踐與素質(zhì)教育結(jié)合起來，突出學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1-2]。工程教育專業(yè)認(rèn)證成為我國高校專業(yè)學(xué)科建設(shè)的推動(dòng)力，也是高校課程教學(xué)改革的指揮棒。

食品機(jī)械與設(shè)備是食品專業(yè)工程教育認(rèn)證要求中必須開設(shè)的一門工程基礎(chǔ)課，與食品工藝學(xué)、食品工程原理等其他課程構(gòu)成食品專業(yè)的主干課程體系，其教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果日益受到重視。食品機(jī)械與設(shè)備課程主要介紹食品加工過程中常用的機(jī)械設(shè)備的分類、工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用性能、適用范圍等內(nèi)容，是一門專業(yè)性和實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。該課程是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識食品機(jī)械、應(yīng)用食品機(jī)械和開發(fā)食品機(jī)械的重要基礎(chǔ)，課程的教學(xué)效果直接關(guān)系到學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)完成質(zhì)量，也決定了學(xué)生食品工程綜合能力培養(yǎng)的高度和深度[3]。在中國工程教育認(rèn)證快速發(fā)展的背景下，以O(shè)BE理念為指引，對食品機(jī)械與設(shè)備的課程目標(biāo)、課程設(shè)置、教學(xué)實(shí)踐措施及考核方式進(jìn)行探討，旨在提升該課程的教學(xué)質(zhì)量和效果，并為教學(xué)活動(dòng)的持續(xù)性改進(jìn)提供參考。

1 課程目標(biāo)

工程教育認(rèn)證對學(xué)生工程素養(yǎng)的要求體現(xiàn)在人才培養(yǎng)方案中，如工程知識、問題分析、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具等，每一項(xiàng)又細(xì)分為不同具體要求。食品機(jī)械與設(shè)備課程也結(jié)合常熟理工學(xué)院食品專業(yè)畢業(yè)要求，制定了具體的課程目標(biāo)。

1.1 課程目標(biāo)1：體現(xiàn)在工程知識方面

了解機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件組成和運(yùn)動(dòng)特性，掌握食品機(jī)械的分類、工作原理、適用范圍等工程知識，理解食品機(jī)械與食品品質(zhì)、單元操作的關(guān)聯(lián)性，提升學(xué)生的食品加工工程化意識，充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備在食品加工過程中的價(jià)值。

1.2 課程目標(biāo)2：體現(xiàn)在問題分析方面

培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)食品加工需求分析問題能力，結(jié)合食品機(jī)械特性和我國食品機(jī)械現(xiàn)狀進(jìn)行設(shè)備選型、多方案優(yōu)選，提升學(xué)生對國產(chǎn)食品機(jī)械設(shè)備的認(rèn)同意識。

1.3 課程目標(biāo)3：體現(xiàn)在設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案方面

提升對食品加工生產(chǎn)線設(shè)備方案設(shè)計(jì)、單機(jī)設(shè)備開發(fā)能力，結(jié)合影響食品加工設(shè)計(jì)成敗的因素，提升學(xué)生食品加工設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)關(guān)注能力，增強(qiáng)對食品加工生產(chǎn)設(shè)計(jì)的大局意識。

1.4 課程目標(biāo)4：體現(xiàn)在使用現(xiàn)代工具方面

理解食品品質(zhì)提升追求與食品加工機(jī)械局限性之間的差距認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代工具對食品加工工藝進(jìn)行創(chuàng)新和對生產(chǎn)工程解決方案進(jìn)行變通的意識。

食品加工特點(diǎn)決定食品加工機(jī)械設(shè)備的多樣性，造就課程知識點(diǎn)繁雜、內(nèi)容抽象枯燥、學(xué)習(xí)難度較高的特點(diǎn)。教學(xué)實(shí)踐過程中需要根據(jù)課程目標(biāo)的指引，不斷優(yōu)化教和學(xué)實(shí)踐過程，達(dá)到課程育人目的。

2 教學(xué)實(shí)踐

2.1 課程設(shè)置依據(jù)專業(yè)特點(diǎn)

以常熟理工學(xué)院為例，食品科學(xué)與工程和食品質(zhì)量與安全專業(yè)均開設(shè)食品機(jī)械與設(shè)備課程，但課程設(shè)置側(cè)重點(diǎn)有所不同。對于食品質(zhì)量與安全專業(yè)，該課程為考查課、非學(xué)位課，共32學(xué)時(shí)。其教學(xué)內(nèi)容主要為食品機(jī)械與設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)、工作原理、功能特點(diǎn)、適用場景、注意事項(xiàng)等。對于食品科學(xué)與工程專業(yè)，該課程考試課、學(xué)位課，共64學(xué)時(shí)。教學(xué)內(nèi)容在食品機(jī)械與設(shè)備基本教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加機(jī)械基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，旨在提升學(xué)生對機(jī)械運(yùn)作特性的理解，增強(qiáng)學(xué)生對食品機(jī)械結(jié)構(gòu)認(rèn)知和動(dòng)手實(shí)踐能力，滿足學(xué)生畢業(yè)后參與食品企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的需求。

2.2 授課形式動(dòng)態(tài)調(diào)整

2.2.1 授課內(nèi)容梳理重構(gòu)

由于食品原料種類豐富、加工方式迥異、產(chǎn)品形式多樣等因素，食品加工機(jī)械種類繁多、功能特點(diǎn)及適用場景千差萬別，造成食品機(jī)械課程內(nèi)容繁雜，使得學(xué)生學(xué)習(xí)難度極大，授課內(nèi)容需要根據(jù)課程目標(biāo)重新進(jìn)行梳理重構(gòu)。

授課內(nèi)容應(yīng)與企業(yè)生產(chǎn)培訓(xùn)相區(qū)別。企業(yè)生產(chǎn)培訓(xùn)更強(qiáng)調(diào)具體特定的加工機(jī)械、生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程、規(guī)范操作、應(yīng)急處理等相關(guān)操作實(shí)踐能力培訓(xùn)，從而服務(wù)于企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。大學(xué)教學(xué)更加強(qiáng)調(diào)通識教育，更側(cè)重于食品機(jī)械的分類、工作原理、適用場景、功能特點(diǎn)等工程知識的教學(xué)。當(dāng)然兩者之間不是割裂的，課程授課內(nèi)容可以結(jié)合地區(qū)的食品加工行業(yè)特點(diǎn)選取具有代表性的加工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行精講，如稻米加工行業(yè)碾米設(shè)備、油脂行業(yè)浸出設(shè)備和精煉設(shè)備、奶制品行業(yè)瞬時(shí)殺菌系統(tǒng)、飲料行業(yè)灌裝設(shè)備等，其他機(jī)械設(shè)備略講，這樣安排有利于學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)接觸更多種類機(jī)械設(shè)備，使得學(xué)生進(jìn)入工作崗位后能夠更快適應(yīng)不同類型食品加工機(jī)械的工作場合，更好服務(wù)于當(dāng)?shù)厣鐣?huì)生產(chǎn)需求。

授課內(nèi)容應(yīng)注重不同類型機(jī)械設(shè)備異同性。食品加工機(jī)械設(shè)備種類繁多，結(jié)構(gòu)組成不同，但機(jī)械設(shè)備間存在一定關(guān)聯(lián)性。如清洗機(jī)械、干燥機(jī)械、殺菌機(jī)械、冷凍機(jī)械中的隧道式機(jī)型中都涉及輸送機(jī)構(gòu)，其工作原理、結(jié)構(gòu)形式多與物料輸送機(jī)械雷同，可以為學(xué)生打通相關(guān)知識隔閡。切片機(jī)、切丁機(jī)、絞肉機(jī)、斬拌機(jī)、果蔬碎解機(jī)、打漿機(jī)等設(shè)備同屬于切割碎解機(jī)械，由于原料特性差異、加工目的不同等因素影響，相關(guān)設(shè)備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)形態(tài)各異，適用范圍不同。通過食品加工機(jī)械設(shè)備的異同點(diǎn)對比分析，能夠有效提升學(xué)生在工程實(shí)際過程中的問題分析能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和企業(yè)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的設(shè)備選型奠定良好基礎(chǔ)。

2.2.2 動(dòng)畫視頻資源精選活用

食品機(jī)械與設(shè)備的知識內(nèi)容是枯燥抽象的，即便教材有插圖、參觀過食品企業(yè)，但由于認(rèn)知局限性，部分機(jī)械設(shè)備對學(xué)生的理解掌握仍會(huì)造成極大困難。通過模型、動(dòng)畫、視頻等多媒體形式教學(xué)，能夠有效降低課程學(xué)習(xí)難度。日益豐富的網(wǎng)絡(luò)多媒體資源為課程多媒體教學(xué)提供良好的便捷性和可行性，結(jié)合課程目標(biāo)進(jìn)行精挑細(xì)選，靈活應(yīng)用于課堂教學(xué)及課前自學(xué)。機(jī)械設(shè)備模型的flash動(dòng)圖，如平面四連桿結(jié)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)等，可以讓學(xué)生更直觀認(rèn)識機(jī)械運(yùn)動(dòng)特性。原位清洗（CIP）系統(tǒng)、流化床干燥設(shè)備、超高溫瞬時(shí)殺菌（UHT）設(shè)備等的工藝流程動(dòng)畫視頻，有助于學(xué)生深刻理解食品機(jī)械的工作原理。動(dòng)畫視頻等多媒體資源的充分利用，有助于激發(fā)學(xué)生對食品機(jī)械設(shè)備的學(xué)習(xí)興趣，填補(bǔ)學(xué)生工程機(jī)械認(rèn)知盲區(qū)，獲取良好教學(xué)效果。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)合理規(guī)劃

食品機(jī)械與設(shè)備課程具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生更為重要。食品機(jī)械種類繁多、設(shè)備體積重量差異大、設(shè)備價(jià)格高低不一，課程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)需要結(jié)合學(xué)院現(xiàn)有設(shè)備實(shí)施實(shí)際情況綜合考慮，量力而行。以常熟理工學(xué)院為例，課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)開設(shè)5個(gè)教學(xué)內(nèi)容：食品機(jī)械材料拉伸性能實(shí)驗(yàn)側(cè)重于加深學(xué)生對食品機(jī)械所用材料的機(jī)械性能認(rèn)識，理解食品機(jī)械的選材要求；粉碎機(jī)、槽式混合機(jī)、干式制粒機(jī)3個(gè)實(shí)驗(yàn)側(cè)重于提升學(xué)生對食品加工單機(jī)設(shè)備的直觀認(rèn)知，通過設(shè)備整體觀察、設(shè)備拆解、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)測繪等實(shí)訓(xùn)提升學(xué)生動(dòng)手操作能力和工程制圖能力，通過視頻演示、資料查詢、報(bào)告撰寫加深學(xué)生對食品機(jī)械操作流程、安全注意事項(xiàng)等知識的理解掌握；小型啤酒發(fā)酵生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)可讓學(xué)生認(rèn)知不同機(jī)械設(shè)備在食品工藝過程中的協(xié)調(diào)配合作用，通過啤酒生產(chǎn)線放大設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)提升工程問題發(fā)現(xiàn)和解決能力。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)化食品機(jī)械與設(shè)備工程知識到工程實(shí)踐的能力轉(zhuǎn)化，提升為社會(huì)生產(chǎn)服務(wù)能力。

2.2.4 思政育人潛移默化

食品機(jī)械與設(shè)備課程內(nèi)容存在枯燥抽象特點(diǎn)，但同樣可以挖掘思政元素激發(fā)學(xué)生愛國主義情感。我國擁有悠久的農(nóng)業(yè)加工歷史，石磨石碾等糧食加工設(shè)備、傳統(tǒng)釀酒設(shè)備雖然結(jié)構(gòu)形式與現(xiàn)代食品加工機(jī)械存在差異，但其工作原理相通。我國現(xiàn)代食品機(jī)械與設(shè)備在改革開放后快速發(fā)展，張家口磨粉機(jī)、揚(yáng)州油脂浸出器等糧油加工機(jī)械達(dá)到世界先進(jìn)水平。通過思政教育，一方面能夠活躍該課程的課堂氛圍，另一方面有助于提升學(xué)生對國產(chǎn)食品加工機(jī)械的自信心和自豪感。盡管我國食品加工機(jī)械整體水平與世界巨頭企業(yè)還存在一定差距，但只要年輕一代認(rèn)同國產(chǎn)機(jī)械，積極采用國產(chǎn)機(jī)械，認(rèn)真研發(fā)國產(chǎn)機(jī)械，在科技強(qiáng)國、中國制造等國家發(fā)展戰(zhàn)略指引下，我國食品加工機(jī)械科技水平將會(huì)更上一層樓。

2.3 學(xué)習(xí)過程調(diào)動(dòng)督促

2.3.1 學(xué)習(xí)匯報(bào)適時(shí)安排

食品機(jī)械與設(shè)備課程不僅要傳授工程知識、提升工程實(shí)踐能力，更要注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，學(xué)習(xí)匯報(bào)則是綜合能力的體現(xiàn)之一。相比教師授課，學(xué)習(xí)匯報(bào)更容易激發(fā)學(xué)生的參與欲、表現(xiàn)欲，更容易得到廣大學(xué)生的關(guān)注和重視。根據(jù)授課計(jì)劃和知識點(diǎn)難度，安排合適的食品機(jī)械供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生按照匯報(bào)提綱，通過微課、動(dòng)畫視頻、機(jī)械廠家網(wǎng)頁等資源學(xué)習(xí)，消化吸收并梳理為匯報(bào)內(nèi)容。學(xué)生匯報(bào)時(shí)由學(xué)生和老師共同評分，提升全體學(xué)生參與度。

2.3.2 課后作業(yè)拓寬視野

食品機(jī)械是食品行業(yè)快速發(fā)展的重要支撐，我國近年來食品加工新技術(shù)新機(jī)械快速發(fā)展，并不斷投入到生產(chǎn)實(shí)踐中。當(dāng)前食品機(jī)械與設(shè)備教材內(nèi)容仍以經(jīng)典加工機(jī)械的介紹為主，課程教學(xué)有必要引入新技術(shù)、新機(jī)械相關(guān)內(nèi)容。通過課后作業(yè)形式適當(dāng)安排，如超臨界萃取設(shè)備、超高壓殺菌設(shè)備等新機(jī)械自學(xué)內(nèi)容，學(xué)生了解相關(guān)機(jī)械設(shè)備的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、適用場景等工程知識，拓展學(xué)生的認(rèn)知視野。

2.3.3 測試題庫激發(fā)動(dòng)力

食品機(jī)械與設(shè)備課程為食品專業(yè)核心課程，學(xué)生對成績非常重視。同食品工藝學(xué)、生物學(xué)等課程不同，由于食品機(jī)械設(shè)備的多樣性，造成課程知識點(diǎn)碎片化嚴(yán)重，給學(xué)生學(xué)習(xí)掌握造成難度。通過對每章節(jié)知識考點(diǎn)進(jìn)行梳理歸納，如食品機(jī)械與設(shè)備的分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、適用范圍、使用注意事項(xiàng)等，采用單選題、多選題、判斷題、填空題等題型建立題庫。每章學(xué)習(xí)結(jié)束后，通過藍(lán)墨云平臺的云班課進(jìn)行課堂練習(xí)、階段測試，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，掌握鞏固所學(xué)知識內(nèi)容。

2.4 考核方式側(cè)重過程

食品機(jī)械與設(shè)備課程考核要體現(xiàn)以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向、注重過程管理的理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生最終學(xué)到了什么。課程考核分為平時(shí)考核和期末考核，其比重分別占綜合成績的70%和30%，降低期末考核比重有助于改善考前突擊現(xiàn)象，提升平時(shí)學(xué)習(xí)過程的重視程度。平時(shí)考核方式包括自主學(xué)習(xí)表現(xiàn)、課堂匯報(bào)、課堂練習(xí)、階段測試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課后作業(yè)、期中考試等內(nèi)容。每一項(xiàng)課程目標(biāo)都通過一種或幾種考核方式體現(xiàn)，從知識和能力兩方面對學(xué)生進(jìn)行綜合培養(yǎng)。

3 結(jié)語

食品機(jī)械與設(shè)備課程是食品專業(yè)的核心課程，良好的教學(xué)氛圍有利于學(xué)生牢固掌握基本工程知識，提升學(xué)生工程問題解決能力和創(chuàng)新能力，全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)。通過教學(xué)實(shí)踐改進(jìn)，學(xué)生對于該課程的積極參與度明顯提升，超過95%的學(xué)生達(dá)到課程達(dá)成度0.70目標(biāo)。食品機(jī)械與設(shè)備教學(xué)效果提升是一個(gè)漫長的持續(xù)的漸進(jìn)過程，教師與學(xué)生均需參與到課程的構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)施—運(yùn)作的全過程。任課教師應(yīng)及時(shí)關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，適時(shí)調(diào)整教學(xué)方式，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量和效果的螺旋式提升。