中外合作辦學食品工程原理課程多種教學模式的應用與探索

［摘 要］文章針對中外合作辦學食品工程原理課程難度大、課時少和教學模式單一等問題，探討了多種教學模式的應用。針對復雜的基礎理論部分，采用傳統教學模式完成基礎知識的教學，而對于相對獨立的單元操作部分，分別嘗試翻轉課堂、線上線下混合教學、對分課堂、討論式教學和實例教學等模式。實施結果表明，傳統教學模式保證了基礎理論的傳授效果，非傳統教學模式提高了學生學習的主動性以及教和學的互動頻率，并有效提高了課堂效率，在有限學時下完成了教學任務并實現了課堂教學效果的提升。

［關鍵詞］中外合作辦學；食品工程原理；多種教學模式；應用

［中圖分類號］G642 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2025）02-0083-05

教育部《關于全面提高高等教育質量的若干意見》（教高〔2012〕4號）指出，大力提升人才培養水平以及全面提高高等教育質量需要鞏固本科教學基礎地位，領導精力、師資力量、資源配置、經費安排和工作評價等都要體現以教學為中心。河南工業大學與英國雷丁大學聯合開展食品科學與工程專業中外合作辦學本科教育，但其中的核心課程——食品工程原理課程由于長期采用傳統教學模式，在教學中出現了理論課時不足的問題，致使教學任務難以完成，課堂教學沉悶、缺乏吸引力。因此，亟須開展教學改革，改變教學模式，實現“以教師為主體”向“以學生為主體”轉變，使教師教學角色由主導變引導，提高學生的積極性、主動性和參與度。

一、課程教學存在的問題

（一）理論課時不足

由于食品科學與工程專業本科生培養計劃中生產實習、實驗和課程設計等實踐課時的增加，理論課時相應被壓縮。另外，河南工業大學中外合作辦學對于重點課程如生物化學課程和食品工程原理課程引入了外教全英教學，其中食品工程原理課程總學時64學時，而實驗16學時、外教全英教學16學時，導致課程僅剩32學時的理論課時，對于一門專業基礎課而言，理論課時不足。

（二）學生學習主動性不高

食品工程原理課程屬于專業基礎課，涉及的內容多為傳遞過程和單元操作的基本原理，含有大量的公式推導和工程計算，屬于難度較大的理論課程，不易讓學生產生興趣，導致學生整體的學習主動性不高，部分學生出現課前不預習、課堂不認真聽講、課后不復習的現象。

（三）教學模式較為單一

目前，食品工程原理課程的教學模式仍為傳統的講授式教學。另外，由于網絡技術的發展，線上平臺（如學習通）的使用較為方便，線上線下混合教學被越來越多地使用。除此之外，其他一些教育模式雖有相關研究，但并沒有得到長期廣泛應用。每種教學模都有其優點，然而，單一的教學模式容易使學生失去興趣。因此，需進一步探索多樣化的教學模式。

二、課程特點

（一）食品科學與工程專業的基礎理論課

食品科學與工程專業包含“科學”和“工程”兩個內涵，而食品工程原理課程是“工程”的基礎，支撐專業知識體系的“半邊天”。食品生產加工過程中工程問題的解決需要從業者具備食品專業工程能力，而掌握食品工程原理理論知識則是具備工程能力的必要條件。

（二）知識量大，涉及范圍廣，難度大

作為專業基礎課，食品工程原理課程包含動量、熱量和質量三大傳遞理論，涉及食品生產加工中幾乎所有的操作過程，且每個單元操作有其配套理論，課程內容含有大量的定律、法則、量綱分析得到的特征數方程、經驗關系式和假說等，每章都有幾十甚至上百個公式，涉及大量的公式推導和復雜的計算過程。

三、不同教學模式及其特點

（一）傳統教學模式

傳統教學模式（即講授式教學）中，教師是課堂的主角，要把知識系統地、有邏輯地講給學生聽，學生只需認真聽講便可完成對知識的學習，在傳授知識方面具有簡單、高效的特點，可控性強[1]，因此，傳統教學模式是應用較為廣泛的教學模式之一。然而，大學教育中，學生自主性強、自由度大，傳統講授式教學較為沉悶、枯燥，容易導致學生的課堂學習專注度不夠，從而出現學習動力弱、主動性差、教學效果不佳的問題。

（二）翻轉課堂模式

翻轉課堂是教師提前把課件、視頻等資料發布在教學平臺，學生對相關內容進行課前學習，課堂中，教師對難點進行答疑和討論的教學模式[2-3]。該模式采用先學后教的方式進行教學，可提高學生的自學能力，學生知識的獲得從被傳授變為主動獲取，要求學生在課前花費較多的時間自學新知識。

（三）線上線下混合教學模式

線上線下混合教學模式是線上教學平臺和線下課堂相結合的教學模式[4]。線上平臺通常用于學生的課前預習、課后復習和測試，輔助線下課堂完成教學過程，是線下教學的補充。該模式允許學生隨時在線上學習教學內容。

（四）討論式教學模式

討論式教學通過討論與單元操作或所講內容相關的案例來實施[5]。學生通過對實際案例的分析和小組討論進行學習；教師通過引導學生對討論問題的思考，調動學生學習的熱情，提高學生解決實際問題的能力。

（五）對分課堂

對分課堂是教師用一半時間講授，將一半時間留給學生，讓學生對知識進行消化和討論的教學模式[2]。該模式下，學生有較多時間進行自主學習，學習的自由度增加，但要求學生有較高的學習積極性和自覺性。

（六）其他新理念教學模式

OBE（Outcome?Based Education）理念[6]，是以教學結果為出發點，通過逆向反推的方式進行教學設計的一種成果導向教育理念，注重教學的產出。任務驅動教學模式[3]是教師把教學內容設置為若干問題，學生針對各問題進行判斷、分析和小組討論，完成教師布置的學習任務的教學模式。實例教學模式[7]通過分析與理論相關的實例，使學生能更好地理解操作原理，使抽象的理論變得更具體。USRP（Undergraduate Student Research Program）[8]將創新活動與課程教學內容結合起來，通過課題的實驗研究，加深學生對課堂理論知識的理解。

教學模式的選擇，應根據教學內容的特點、學生狀況與教學模式的特點有針對性地選擇。理論性強、難度大，特別是需要推導的內容，講授式教學仍是較好的教學模式；屬于應用型內容的單元操作部分，有針對性地選擇翻轉課堂、線上線下混合教學、討論式教學或對分課堂等模式可起到調動學生積極性、提高學生學習主動性和參與性、培養學生獨立思考能力的作用。但再好的教學模式，單一地使用也易使學生失去學習興趣，應合理應用多種教學模式。

四、不同教學模式的應用

食品工程原理課程的主要內容為三大傳遞理論（動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞）以及與食品加工相關的單元操作。教材內容根據三大傳遞理論分為三大部分，每部分都包含基礎理論和相關的單元操作。各單元操作之間相對獨立，具有不同的理論基礎，可以單獨適用不同的教學模式和方法。

（一）動量傳遞

動量傳遞涉及的流體靜力學、流體動力學和流體流動阻力屬于純理論內容，涉及操作壓力、設備功率、流動阻力、管徑和流體流量的計算。根據不同教學模式特點，基礎理論部分適合傳統的講授教學模式。

流體輸送（設備）、粉碎、混合、沉降和過濾為與動量傳遞相關的單元操作。流體輸送方面的教學內容為流體輸送設備、離心泵特性及其安裝高度，該部分內容可采用翻轉課堂的方式。學生課前線上學習輸送設備及其特性后，教師在課堂上重點對離心泵安裝高度及其計算這一難理解問題進行答疑和討論。例如，用泵從水井抽水灌溉農田時，根據地下水位不同，離心泵安裝位置不同。通過對此案例的分析和討論，引導學生掌握離心泵特性及安裝高度內容。粉碎與混合方面的教學內容為粉碎、篩分和混合的概念、基本原理及設備，可以采用線上線下混合教學模式，教師課前把課件和相關視頻上傳至學習通，課堂重點講解粉碎能耗、分離強度、分離尺度、乳液穩定性等若干知識要點。沉降和過濾方面的教學內容為沉降和過濾相關操作的基本理論和設備，可采用對分課堂教學模式，用1學時講授沉降速度、過濾基本方程、離心沉降原理和旋風分離器原理，給學生留1學時消化基本原理并閱讀和了解有關設備知識。

（二）熱量傳遞

熱量傳遞部分的基礎理論包括熱傳導、對流傳熱和輻射傳熱的基本原理，涉及各傳熱方式和總傳熱的相關計算，理論性強、難度大，適合采用傳統教學模式進行講授。

蒸發單元操作的教學內容為蒸發相關概念和基礎知識、蒸發設備以及蒸發量、加熱蒸汽消耗量和換熱面積計算，涉及內容難度不大，適合采用線上線下混合教學模式。制冷操作在食品加工中越來越普遍，學生在掌握制冷基本原理的基礎上，需要重點掌握蒸汽壓縮式制冷設備及其作用，以及速凍、慢凍對食品品質的影響等內容，因此，該章內容適合采用討論式教學模式。干燥是一個重要的單元操作，干燥靜力學和干燥動力學是其基礎理論，噴霧干燥和冷凍干燥是兩種獨特干燥方式。基礎理論部分的內容適合采用講授的方式，而干燥方式部分的內容可以讓學生以自主學習的方式了解。

（三）質量傳遞

分子擴散、對流傳質和相間傳質是質量傳遞的理論基礎，包含60多個公式，因此，采用傳統講授方式能更高效地把知識傳授給學生。

吸收、吸附和離子交換屬于食品領域常用的單元操作。碳酸飲料、啤酒中的二氧化碳和濃縮果汁風味的回收屬于吸收操作，油脂的脫色、吸附法脫臭、脫苦等屬于吸附操作，蛋白的分離、蔗糖的精制以及水的軟化都用到離子交換操作，實例教學模式有助于這一部分內容的教學。作為一種單元操作，蒸餾是生產上常用的操作，如酒的生產、浸提油脂、分離溶劑等。可運用翻轉課堂教學模式，把課件和相關視頻發布到平臺，并準備有針對性的問題，如“精餾為什么能得到較純的組分？”“進料溫度對上升蒸汽量和下降液相流量有何影響？”等，幫助學生自學，課堂上則重點對難理解的問題進行分析和討論。萃取操作在食品加工中應用較多，每種萃取過程都可以同類的實際萃取例子為基礎講解，如使用三丁基磷酸三丁酯（TBP）從發酵液中萃取檸檬酸的液-液萃取，熱水浸提甜菜制糖的浸取和二氧化碳萃取啤酒花等，從而達到較好教學效果。膜分離主要涉及反滲透、超濾和電滲析等內容，難度較小，適合線上線下混合教學模式。教師在課前把課件和有關反滲透、超濾和電滲析的視頻素材發布在學習平臺，讓學生自學膜分離原理及其在食品工業中的應用，課堂上則重點講授濃差極化現象及其影響因素以及電滲析原理。

食品工程原理課程內容采用的教學模式、實施要點及課時分配見表1。其中，三大傳遞過程的基礎理論部分都采用了傳統教學模式，而各單元操作根據教學內容特點分別采用了翻轉課堂、線上線下混合教學、對分課堂、討論式教學和實例教學等教學模式。另外，不同教學內容教學模式的選擇，特別是應用型的單元操作，并不唯一。

五、結語

針對中外合作辦學食品工程原理課程的理論課時不足、學生學習主動性不高、教學模式單一等問題，根據教學內容及不同教學模式的特點，采用不同的教學模式開展教學，有助于提升教學效果。對于三大傳遞過程基礎理論部分進行傳統教學模式的教學，通過講授的方式幫助學生對基礎理論的掌握；而對于單元操作部分，分別采用翻轉課堂、線上線下混合教學、對分課堂、討論式教學或實例教學等模式進行教學。通過多種教學模式的應用，提升了課堂教學效率，在有限的課時之內完成了教學任務。多種教學模式的應用，避免了單一教學模式教學的弊端，增加了教學模式的多樣性。另外，多種教學模式的應用還提高了學生學習的主動性和教學過程的參與度，各模式取長補短，實現了良好的課程教學效果。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 汪昌保， 程軼群， 孫柯， 等. 國內外食品工程原理課程教學研究發展現狀與思考[J]. 食品工業， 2020，41（5）： 241-245.

[2] 金堃，閆文君，莊遲蕾，等.“對分課堂+翻轉課堂”教學模式在課程教學中的應用：以信號與系統課程為例[J].大學教育，2024（5）：78-80.

[3] 雍雅萍， 李云玲， 蘇靖，等. “任務驅動+翻轉課堂”教學模式在“食品工程原理”教學中的應用與思考[J]. 農產品加工， 2020 （16）： 88-89.

[4] 劉薈萃，陳霞，王樹林，等.“食品工程原理”課程的教學改革探索與實踐[J].食品工業，2024，45（2）：222-225.

[5] 尚宏麗， 孟鑫， 常寶賢， 等. 討論式教學在《食品工程原理課程中的探索與實踐[J]. 微生物雜志， 2021 （41）： 120-123.

[6] 伍軍，孫運金，智秀娟.基于OBE教育理念的“食品工程原理”課程教改與實踐[J].教育教學論壇，2024（10）：141-144.

[7] 鄧愛華， 王云， 賀江， 等. 食品工程原理教學中實例教學模式的實踐分析[J]. 現代食品， 2019 （4）： 12-13.

[8] 盛建國，劉暢，孔德昭，等.結合USRP創新活動的“食品工程原理”教學方法研究[J].現代面粉工業，2021，35（2）：42-44.

［責任編輯：雷 艷］