宋樹杰，趙武奇，張清安

（陜西師范大學食品工程與營養(yǎng)科學學院，陜西西安 710119）

0 引言

“食品工程原理”涉及知識面廣，是食品科學與工程專業(yè)一門重要的基礎課程。其實驗課程是連接食品工程原理理論知識與實踐應用環(huán)節(jié)的紐帶。與其他食品類課程實驗不同，“食品工程原理”實驗課程屬于工程試驗范疇，具有顯著的工程應用特點[1]。其基本任務是加深學生對食品加工單元操作的理論知識掌握，提高其綜合分析能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維、工程素養(yǎng)及動手操作能力。傳統(tǒng)教學模式下，實驗教學通常依附于課程理論教學，存在著實驗內(nèi)容簡單無系統(tǒng)、教學形式單一、學生按部就班完成既定實驗操作及報告、學生缺乏實驗興趣和創(chuàng)新動力等問題，學生的綜合分析能力、創(chuàng)新思維及工程素養(yǎng)培養(yǎng)方面存在明顯不足[2]。針對以上問題，如何在“食品工程原理”實驗課程教學過程中，實現(xiàn)提高學生學習的主動性、重視創(chuàng)新與實踐能力、提高工程素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新型專業(yè)人才的目標，成為其實驗課程教學改革成敗的關鍵。

據(jù)此，在結(jié)合“食品工程原理”課程特征及教學實例的基礎上，從任務驅(qū)動式教學設計、項目模塊化教學、強調(diào)結(jié)果分析與討論、探索多樣結(jié)果、合理的成績評價體系等方面進行探索和實踐，為提高“食品工程原理”實驗教學質(zhì)量和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)奠定基礎，滿足“新工科”背景下工科專業(yè)學生全面發(fā)展的要求。

1 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“食品工程原理”實驗教學改革

1.1 設計任務驅(qū)動式實驗教學

任務驅(qū)動式教學模式是以學生為中心，將一個相對獨立的任務項目交給學生，強調(diào)培養(yǎng)學生獨立完成任務的能力[3]，可激發(fā)學生的學習動力及興趣，培養(yǎng)其獨立思考及綜合分析能力。任務驅(qū)動式教學模式的關鍵在于任務的設置與完成，以任務的完成結(jié)果檢驗和總結(jié)學習過程。例如，干燥速率曲線的測定實驗中，傳統(tǒng)的干燥實驗只進行某一種物料的干燥，缺乏不同干燥類型間的比較與分析。利用任務驅(qū)動式實驗教學設計的方法，教師選擇不同的物料，分配于不同學生組別，完成不同干燥方式（恒速干燥、降速干燥、升速+降速干燥）的測定，學生需要根據(jù)不同食品物料的速率曲線，對實驗數(shù)據(jù)進行綜合分析。實驗結(jié)束后學生需要回答2 個問題：①相同干燥方法不同物料間的干燥速率曲線有何差異，如何解釋；②同種物料、不同干燥方法的干燥速率曲線是否有差異，如何解釋。在問題啟發(fā)情境下各種問題也會隨之而來，如“物料的狀態(tài)是否影響干燥速率曲線”“不同干燥方式是否可聯(lián)合干燥”等。以問題作為啟發(fā)點，設計任務探究驅(qū)動式實驗教學模式，適當增加實驗的靈活度、難度和挑戰(zhàn)度，激發(fā)學生學習興趣，可強化創(chuàng)新思維及工程素養(yǎng)，提高復雜問題的分析與解決能力。

1.2 模塊化實驗項目

“食品工程原理”實驗內(nèi)容緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際，具有典型食品生產(chǎn)過程中“單元操作”特點[4]。因此，可以將“食品工程原理”實驗的“單元操作”整合為工程項目，將學生分成不同的項目組，讓每個項目組學生自行查閱相關資料，然后組內(nèi)溝通合作完成項目，包括實驗項目選擇、實驗方案設計、實驗步驟給出、獨立完成實驗操作、現(xiàn)象觀察及數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果分析與討論，最后獲得研究結(jié)論及報告。例如，精餾塔實驗中，模塊化“酒精蒸餾單元項目”。學生分組后，根據(jù)“食品工程原理”精餾塔知識的掌握，自主設計精餾塔的結(jié)構(gòu)及操作流程，并計算部分回流或者全回流條件下的總板效率，并進行組別之間的比較，分析不同總板效率間的差異原因。

1.3 強調(diào)實驗結(jié)果分析與討論

課前的實驗預習并撰寫報告是實驗按時、高質(zhì)量完成的關鍵。理解“食品工程原理”實驗的目的與意義，掌握實驗基礎技能與方法，分析實驗成敗的關鍵點等，是學生實驗前必須搞清楚的方面。因此，實驗前安排學生輪流講解此次實驗的內(nèi)容與關鍵點，然后進行簡單討論及教師必要提示與補充，并做出點評。通過實驗前的預習準備，可有效減少實驗盲目性，亦可強化思維訓練。通過實驗實踐表明，課前預習越充分，實驗越不易出錯，操作越順利，實驗結(jié)果也更加符合預期。即使由于偶然因素等原因，學生的試驗結(jié)果與預期有差異，由于前期準備充分，也可以做出較為合理的解釋。同時，在實驗教學過程中，教師需巡回糾正學生的錯誤操作，并提醒學生觀察并及時記錄實驗中遇到的各種問題及操作細節(jié)，為實驗結(jié)果分析和判斷提供依據(jù)。

“食品工程原理”實驗通常具有的不確定性，如氣列管換熱實驗的實驗結(jié)果通常會出現(xiàn)傳熱系數(shù)隨著天氣變化的情況，其具體原因為何？按照常規(guī)實驗安排，相同的實驗條件得到的結(jié)果應該相同。因此，在實驗完成后開展課堂討論，讓學生判斷實驗結(jié)果出現(xiàn)差異的原因。實驗后的課堂討論激發(fā)了學生深入探討實驗問題的興趣，培養(yǎng)了細致嚴謹?shù)膶嶒灹晳T，鍛煉了分析問題和解決問題的能力，也讓學生深入思考了實驗操作、實驗現(xiàn)象及結(jié)果間的因果關系。實驗報告中也要求學生要重點寫作結(jié)果與討論部分，挖掘?qū)嶒灁?shù)據(jù)的規(guī)律和特點，實現(xiàn)實驗現(xiàn)象到理論的提升，對理論知識的掌握得到升華。

1.4 探索“試錯法”實驗教學

“食品工程原理”實驗緊密聯(lián)系食品工業(yè)生產(chǎn)實際，因此操作相對復雜，常出現(xiàn)實驗結(jié)果不符合預期，甚至出現(xiàn)無結(jié)果實驗失敗的情況。這種情況會造成學生出現(xiàn)心理挫敗感，嚴重影響學生參與實驗的積極性。例如，恒壓過濾實驗中，由于濾液影響因素較多，導致濾餅無法形成，最終導致恒壓過濾失敗。傳統(tǒng)教學模式中，多提倡“正確結(jié)果”的理念，導致學生不能認識實驗過程中“不正確”“不正?！钡膶嶒灲Y(jié)果及數(shù)據(jù)。對此，教師應鼓勵學生勇于接受“不正常”的實驗結(jié)果，如實記錄實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)。根據(jù)“不符合預期”的實驗結(jié)果，只要給出科學合理的解釋，不會影響成績，甚至得到更高的成績。因此，培養(yǎng)學生實事求是、嚴謹?shù)目茖W研究態(tài)度。通過這種類似“試錯法”的實驗教學模式，加深了“不符合預期”的實驗印象，從深層次激發(fā)了學生的實驗興趣。而正確面對“不正常”的實驗結(jié)果也是培養(yǎng)學生獨立思考、自主創(chuàng)新的有效途徑。

1.5 建立合理的成績評價體系

學生實驗課程的成績評價是課程模式改革的重要組成部分。成績評價體系需客觀反映學生的綜合實驗能力，還要與教學模式結(jié)合發(fā)揮考試的導向作用。“食品工程原理”實驗由平時成績（60%）和實驗報告成績（40%）2 個部分組成。平時成績主要包括3 個部分：①實驗預習及講解情況（10%）；②實驗操作（20%），包括實驗操作熟練程度及態(tài)度；③課堂表現(xiàn)（30%），包括簽到情況、課堂參與度及實驗問題的發(fā)現(xiàn)及分析情況等。實驗報告，包括報告寫作的規(guī)范性、實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的真實性、結(jié)果討論分析的科學性及獨立性、實驗問題及其解決的針對性，還包括課程總結(jié)，學生按照分組總結(jié)全部實驗，并于課上進行匯報展示，重點講解問題及解決方法、心得等內(nèi)容。成績評價采用多元化過程性評價制度，監(jiān)督指導學生嚴謹認真地做好每一個實驗，形成良好的實驗習慣及工程素養(yǎng)。

2 結(jié)語

分析傳統(tǒng)“食品工程原理”實驗教學在激發(fā)學生實驗動力、提高其綜合分析能力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維、工程素養(yǎng)等方面存在問題的基礎上，在結(jié)合“食品工程原理”實驗教學課程特征及教學實例，從任務驅(qū)動式教學設計、項目模塊化教學、強調(diào)結(jié)果分析與討論、探索“試錯法”教學、建立合理的成績評價體系等方面進行探索和實踐，為提高“食品工程原理”實驗教學質(zhì)量和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)奠定基礎，滿足“新工科”背景下工科專業(yè)學生的全面發(fā)展的要求，促進創(chuàng)新型工程人才的培養(yǎng)。