食品工程原理課程在創(chuàng)新型教學(xué)實(shí)踐中的探索

目前，培養(yǎng)創(chuàng)新人才已成為世界高等教育改革的趨勢，各高等教育機(jī)構(gòu)都在積極促進(jìn)教研相融、培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新是推動(dòng)國家進(jìn)步的重要力量。高校教師作為高等教育人才培養(yǎng)的直接參與者，更應(yīng)主動(dòng)應(yīng)對新一輪科技變革、培養(yǎng)創(chuàng)新性人才。食品類專業(yè)作為關(guān)系國計(jì)民生的應(yīng)用型特色工科專業(yè)，更加需要建立符合食品類專業(yè)特色的創(chuàng)新性教學(xué)運(yùn)行機(jī)制，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升，保障食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，我校食品專業(yè)在教學(xué)中旨在強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)具有較強(qiáng)的社會責(zé)任感與職業(yè)道德，具有能解決復(fù)雜問題的創(chuàng)新型人才。

1.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的意義

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)社會對食品工程的機(jī)械化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化的要求，奠定了食品工程原理等工程類專業(yè)課程在食品專業(yè)課程設(shè)計(jì)中的地位。以食品工程原理課程為例，該課程是食品專業(yè)重要的必修課程之一，課程包括理論課、實(shí)驗(yàn)課及課程設(shè)計(jì)，共三個(gè)環(huán)節(jié)。理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重在使學(xué)生掌握食品工業(yè)中各單元操作的基本理論知識和計(jì)算方法，課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)則是運(yùn)用這些理論知識去解決工程中的問題，是學(xué)生在校期間第一次設(shè)計(jì)，要求學(xué)生獨(dú)立完成一箱生產(chǎn)裝置的計(jì)算、繪圖及編寫說明書。該課程是一次理論聯(lián)系實(shí)際、樹立工程觀念、培養(yǎng)獨(dú)立工作能力的有效訓(xùn)練課程，更是承前啟后、由“理”及“工”的橋梁，是學(xué)生從大學(xué)學(xué)府走向社會崗位的壁壘/橋梁，是理想和現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵課程。

1.1 創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求

目前食品加工不再是簡單的向餐廚食品提供糧、油、糖等基本原料，而是廚師的調(diào)味技術(shù)逐漸被調(diào)味醬汁和預(yù)制調(diào)味包取代，而面包師傅的核心的手工技藝也逐漸被發(fā)展的冷凍面團(tuán)所取代。與此同時(shí)，工業(yè)化的餐廚設(shè)備也越來越多樣，這使得日常餐廚加工的食品也越來越多地表現(xiàn)出食品加工的屬性。因此，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，迫使我們在專業(yè)教學(xué)中，急需在專業(yè)知識掌握、能力綜合運(yùn)用、創(chuàng)新型能力培養(yǎng)等方面做出改革和調(diào)整，才能更好的適應(yīng)和推動(dòng)食品工業(yè)的快速發(fā)展。

1.2 高效化、自動(dòng)化是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對食品科學(xué)與工程專業(yè)的要求

食品科學(xué)與工程專業(yè)課程的教學(xué)改革與實(shí)施，是“食品專業(yè)知識和工藝”轉(zhuǎn)化為“專業(yè)生產(chǎn)力”的橋梁和紐帶，將直接反映一個(gè)行業(yè)的現(xiàn)代化水平。一個(gè)高效化自動(dòng)化的工程，必須要經(jīng)過食品科學(xué)與工程專業(yè)人才對各個(gè)工藝設(shè)備的選型、以及在車間的平面布置中，通過他們的精確的計(jì)算來實(shí)現(xiàn)最高效的空間利用，以及最流暢的人流和物流，這些都是保證高效和自動(dòng)化的一個(gè)最基本的前提。簡單來說，食品工廠的高效化自動(dòng)化生產(chǎn)，實(shí)際上是食品科學(xué)與工程專業(yè)創(chuàng)新型人才智慧的結(jié)晶。食品工程原理等工程類專業(yè)課程作為專業(yè)主干課程，不僅承擔(dān)設(shè)傳授專業(yè)知識的重要使命，也承擔(dān)著培養(yǎng)一代優(yōu)秀青年的重任。經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對創(chuàng)新型人才的需求，對食品加工高效化和自動(dòng)化的要求，迫切需要我們在專業(yè)課程教學(xué)中也需要進(jìn)行改革和調(diào)整。

2.創(chuàng)新型教學(xué)在教學(xué)實(shí)踐中的探索與舉措

2.1 由“傳統(tǒng)教學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)學(xué)”

深入貫徹以學(xué)生為中心，能力為目的的成果導(dǎo)向OBE（Outcomes-based Education）工程教育理念。教學(xué)理念強(qiáng)調(diào)“融洽民主、輕松愉快的環(huán)境中，更能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能”。因此，我們在教學(xué)中，教師僅作為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，增加探索、研究、討論環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的思辨能力。

在食品工程原理課程教學(xué)中，我們鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)手，勇于探索的教學(xué)思想。例如，在第二章傳熱章節(jié)的授課中，在上課前，先學(xué)習(xí)通上在線發(fā)布了有關(guān)“熱傳導(dǎo)相關(guān)知識點(diǎn)”的調(diào)查問卷，根據(jù)學(xué)生在線填寫結(jié)果匯總，上課中提出一些問題，由簡入深，逐步引導(dǎo)學(xué)生接受新的知識，并做出自己的思考。問題1：早上著急出門，用哪種材質(zhì)的碗盛熱湯能更快縮短早餐時(shí)間？供選項(xiàng)有木碗、瓷碗、玻璃碗、不銹鋼碗。從而引出不同材質(zhì)影響熱傳到速率。問題2：單層不銹鋼碗和雙層不銹鋼碗，在熱量傳遞上有什么差異？從而引出加工工藝影響熱傳導(dǎo)速率。以及其他問題，如為什么越蓬松的羽絨服越暖和？保溫杯的保溫原理？北方地區(qū)建房為什么多選擇用空心磚？熱力水管道保溫材料的包裹問題、以及冷庫建設(shè)問題等等。由淺入深，引導(dǎo)學(xué)生思考，并發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象背后的本質(zhì)問題，由此用專業(yè)科學(xué)公式方程解決工程問題。總之，就是充分留給學(xué)生思考，讓學(xué)生積極參與，大膽發(fā)言，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和閃光點(diǎn)。這樣才能徹底屏棄那種教師占有整個(gè)課堂，生硬機(jī)械地講課。傳統(tǒng)的教學(xué)模式影響著我們的教師，更束縛著我們的學(xué)生。在教學(xué)中，鼓勵(lì)學(xué)生大膽想大膽說，大膽地發(fā)表自己的見解，是保證創(chuàng)新型教學(xué)的前提。

此外，在課后班級討論區(qū)中發(fā)布的有關(guān)“你想從這節(jié)課里收獲什么”的主題討論中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們對“我能學(xué)到什么、我都會了什么、我能用于什么”等問題頗為關(guān)心。因此，我們在教學(xué)中還需重視學(xué)生內(nèi)心的此類情感需求問題，在上課的過程中結(jié)合自己的學(xué)習(xí)、工作體會，給學(xué)生答疑解惑。

2.2 由“日常問題”到“工程案例”的多元拓展

堅(jiān)持以“成果導(dǎo)向?qū)W生中心”“問題導(dǎo)向”理念，通過將原本枯燥的工程原理知識，通過具體化、形象化的語言來解釋，從而減少專業(yè)化解釋帶來的乏味與厭倦。靈活運(yùn)用講授法、討論法、演示法、項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主動(dòng)性，使課堂“以學(xué)為中心”。通過生活實(shí)際問題引入，再經(jīng)形象化語言講解原理，再通過個(gè)性化、具體化，化繁為簡式的知識提問導(dǎo)出問題；開展知識點(diǎn)介紹、重難點(diǎn)剖析，采用講授法；設(shè)置有關(guān)專業(yè)問題，引發(fā)并組織學(xué)生討論；再通過恰當(dāng)案例分析引發(fā)思考，并發(fā)布任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生積極動(dòng)腦動(dòng)手。在懸疑及任務(wù)驅(qū)動(dòng)下使問題得以解決等環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)思索、自主學(xué)習(xí)的實(shí)踐鍛煉。逐步引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，并能舉一反三，融會貫通，最終使學(xué)生真正掌握。

例如，在食品工程原理課程教學(xué)中，針對“蒸餾”章節(jié)的授課，傳統(tǒng)授課難免使學(xué)生感到枯燥乏味，很難激發(fā)學(xué)生的潛在興趣和創(chuàng)造性思維。創(chuàng)新型教學(xué)中，從中國傳統(tǒng)故事“三碗不過崗”引入，引出中國博大精深的歷史文化和傳統(tǒng)釀酒工藝。繼而引導(dǎo)學(xué)生，如何釀造高濃度的酒？學(xué)生各發(fā)奇想，熱烈討論。最后引出現(xiàn)代加工技術(shù)—精餾塔，人類社會發(fā)展智慧的結(jié)晶。學(xué)生無比感嘆智慧的力量，進(jìn)而介紹精餾塔的計(jì)算問題。

2.3 現(xiàn)代化教學(xué)平臺豐富教學(xué)資源和教學(xué)形式

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)成為一個(gè)大趨勢，隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟，影視作品運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)方法，對大數(shù)據(jù)的研究，借助多學(xué)科融合的知識組織、內(nèi)容管理和智能處理技術(shù)，將語言很難描述的問題圖聲并茂、形象生動(dòng)地展示出來，使枯燥的教學(xué)內(nèi)容直觀易懂，提高高效的教學(xué)效率和效果。食品工程原理課程在教學(xué)過程中，重點(diǎn)借助愛課程、國家精品資源課程、學(xué)習(xí)通等平臺，一方面，學(xué)生自身深化學(xué)習(xí)、扎實(shí)專業(yè)素養(yǎng)，提升復(fù)合型人才的能力；另一方面，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的寬度和廣度，養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2.4 課堂思政的適時(shí)開展 激發(fā)學(xué)生愛國情懷

食品類專業(yè)作為關(guān)系國計(jì)民生的應(yīng)用型特色工科專業(yè)，更加需要加強(qiáng)課堂思政內(nèi)容的開展，使學(xué)生在未來食品相關(guān)領(lǐng)域工作中，具備較強(qiáng)的社會責(zé)任感與職業(yè)道德。

在教學(xué)設(shè)計(jì)中，我團(tuán)隊(duì)教師根據(jù)實(shí)際食品傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝設(shè)備案例，積極挖掘思政元素并將其融入到課程教學(xué)過程中，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。引發(fā)學(xué)生思考，提升民族自豪感，然后由淺入深，逐漸映射出現(xiàn)代工程案例，進(jìn)一步完成“由實(shí)踐→理論→實(shí)踐”的探索，提升探索和創(chuàng)新精神。

例如，在蒸餾章節(jié)“雙組分氣液平衡圖”的講解中，通過對雙組分的蒸餾過程，引出人生也是一場蒸餾。雙組分液體，經(jīng)過多次部分冷凝后，氣相中易揮發(fā)組分逐漸升高，越來越接近1。經(jīng)過多次部分汽化后，液相中易揮發(fā)組分越來越接近于0，從而實(shí)現(xiàn)液體混合物高純度分離的目的。這就是精餾的原理。

3. 未來教學(xué)實(shí)踐的展望

3.1 繼續(xù)強(qiáng)化數(shù)據(jù)賦能 開展更多新形態(tài)教學(xué)方法

強(qiáng)化多媒體教學(xué)豐富課程內(nèi)容，運(yùn)用適合該課程的生動(dòng)、直觀、形象的現(xiàn)代化教學(xué)方式更容易被現(xiàn)代大學(xué)生接受。因此，強(qiáng)化數(shù)據(jù)賦能，開展基于知識圖譜和人工智能的新形態(tài)教學(xué)方法，使其成為是現(xiàn)代化的教學(xué)手段，有助于在教學(xué)中利用圖片、視頻、動(dòng)畫、具有代表性的工廠設(shè)計(jì)圖紙等資料，加強(qiáng)重點(diǎn)知識點(diǎn)的詳盡分析，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生深入理解課程內(nèi)容。

3.2 進(jìn)一步推動(dòng)在線開放課程建設(shè)

在國家建設(shè)精品開放課程、在線課程等政策的指導(dǎo)下，高校網(wǎng)絡(luò)課程蓬勃發(fā)展。這打破了傳統(tǒng)教育的時(shí)空界限，更重要的是，當(dāng)今大學(xué)生作更善于運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)的方式學(xué)習(xí)知識、捕捉信息，因此探索在線開放課程建設(shè)意義重大。目前存在問題，如不同網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)學(xué)分如何認(rèn)定？因此，在未來教學(xué)改革中，積極推進(jìn)學(xué)科交叉、學(xué)科前沿、國際化課程等的引入，積極推進(jìn)與知名高校聯(lián)合對接學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)分互認(rèn)，增強(qiáng)校級聯(lián)合互助合作，強(qiáng)化對課程進(jìn)行持續(xù)建設(shè)，促進(jìn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

結(jié)語

高校教師作為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的直接參與者，擔(dān)任著培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要使命。緊跟社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐，食品工程原理課程在創(chuàng)新型教學(xué)改革的實(shí)踐過程中，由“傳統(tǒng)教學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)學(xué)”，促進(jìn)多元思維能力的培養(yǎng)；由“日常問題“到”工程案例”的多元拓展，促進(jìn)教學(xué)形式的創(chuàng)新；同時(shí)，借助現(xiàn)代化教學(xué)平臺豐富教學(xué)資源和教學(xué)形式，借助課堂思政的適時(shí)開展激發(fā)學(xué)生愛國情懷。“食品工程原理”課程在創(chuàng)新型教學(xué)改革中的探索與舉措，為食品科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)學(xué)生奠定了良好的基礎(chǔ)，為推進(jìn)我國食品行業(yè)的快速發(fā)展提供參考。

基金項(xiàng)目

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目：基于復(fù)合型人才培養(yǎng)的工程類課程教學(xué)改革與實(shí)施（2023XJGLX117）；2024年河南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科教學(xué)工程課程類項(xiàng)目：線上、線下混合式課程《食品工程原理課程》。

第一作者

林順順（1985-），女，副教授，博士；研究方向：糧食精深加工。