宋云云，劉偉民，陸道禮

（江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013）

0 引言

作為食品專業(yè)的必修課程，“食品工程原理”以食品加工生產(chǎn)過程中的單元操作為基礎(chǔ)，研究各單元操作的原理、設(shè)備設(shè)計及操作和開發(fā)過程[1]，是一門工程應(yīng)用性和實踐性較強的課程。該課程是食品專業(yè)的本科生初次接觸理論性和工程性較強的課程[2-3]，涉及大量的公式推導(dǎo)和理論計算，學(xué)生不易理解，學(xué)習(xí)起來困難較大。此外，傳統(tǒng)的“填鴨式”講授模式和考核形式不利于完全展現(xiàn)該課程對現(xiàn)代應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，且難以反映學(xué)生的真實水平。因此，針對“食品工程原理”課程學(xué)習(xí)的難點，結(jié)合理論教學(xué)與實踐教學(xué)，通過案例教學(xué)、情景模擬和工廠實習(xí)引導(dǎo)學(xué)生通過實際應(yīng)用進行“食品工程原理”課程學(xué)習(xí)，從生活出發(fā)，立足于工程應(yīng)用，使學(xué)生由淺入深地了解單元操作的原理和設(shè)備設(shè)計，為培養(yǎng)現(xiàn)代社會所需要的食品專業(yè)型人才奠定基礎(chǔ)。

1 以實際應(yīng)用為導(dǎo)向的教學(xué)方法

1.1 教學(xué)方法概述

“食品工程原理”是一門工程應(yīng)用性及實踐性較強的課程，該課程內(nèi)容包含大量的物理單元操作原理、食品加工設(shè)備設(shè)計及選型計算等，但在學(xué)校教學(xué)中難以還原具有大型生產(chǎn)設(shè)備的車間和流水線，教師可以通過工廠實習(xí)帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場教學(xué)。例如，果汁、乳品生產(chǎn)企業(yè)中流體機械運輸產(chǎn)品真空泵的選用，釀酒過程中蒸發(fā)、蒸餾原理的利用等，通過生產(chǎn)實踐加深學(xué)生對單元操作過程原理的理解，結(jié)合課堂教學(xué)使學(xué)生能夠更好地掌握理論知識，目的在于更合理地設(shè)計生產(chǎn)設(shè)備，提高學(xué)生的綜合能力。此外，教師可以借助多媒體手段播放教學(xué)視頻，或者帶領(lǐng)學(xué)生參觀食品類科研小試或中試流程及裝置，以生動形象的案例引導(dǎo)學(xué)生進行課程學(xué)習(xí)。例如，在學(xué)習(xí)流體輸送機械相關(guān)內(nèi)容前，利用如何將質(zhì)量為1 000 kg的水輸送到食品學(xué)院6樓的案例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)流體輸送原理和離心泵的選用及為后續(xù)的實驗做準備；再如，課前要求學(xué)生調(diào)查超市食品，記錄芒果干、草莓干和干制蔬菜等各類不同的食品及思考其是如何生產(chǎn)的，課上討論再引出干燥的概念及不同的干燥方式；利用食品加工生產(chǎn)線的蒸煮、烘焙等不同食品加工方式視頻，引出三傳中的熱量傳遞；通過列舉空調(diào)和冰箱等實際應(yīng)用中出現(xiàn)問題的引導(dǎo)，引出制冷循環(huán)理論的學(xué)習(xí)和計算。以實際生活案例為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生將實際應(yīng)用與單元操作原理聯(lián)系起來，拉近課程與現(xiàn)實的距離，理論教學(xué)和實踐教學(xué)的有機結(jié)合在學(xué)習(xí)過程中將起到事半功倍的效果[4]。

1.2 理論教學(xué)中實際應(yīng)用的引導(dǎo)

在鼓勵學(xué)生以實際應(yīng)用為導(dǎo)向進入“食品工程原理”課程學(xué)習(xí)之前，教師要做好準備工作確保教學(xué)活動的順利進行。首先，教師要對教學(xué)案例做篩選，案例必須是成功且有典型意義的，必須能給學(xué)生帶來一定的啟示和體會，能夠反映真實的教學(xué)情景，是對當前課堂講授的具體物理單元操作的再現(xiàn)。在此期間，教師必須明確教學(xué)目標，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇教學(xué)案例，所挑選的案例能夠系統(tǒng)概括當前課堂的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)案例、教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合的方式有利于保證教與學(xué)的一致性，大大提高教學(xué)效率；其次，教學(xué)案例的設(shè)計，教師應(yīng)該盡量設(shè)計與現(xiàn)實生活密切相關(guān)的案例，不僅可以引起學(xué)生的共鳴，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，促使其迫切尋求解決問題的方法，還可以通過整合舊的知識開辟學(xué)習(xí)新知識的路徑，構(gòu)建知識框架進一步提高綜合能力[5]。當引入案例教學(xué)時，教師應(yīng)該啟發(fā)學(xué)生提出問題，帶著問題去思考、探索及相互討論，并尋求解決問題的方法。當學(xué)生提出自己的觀點和思考后，教師應(yīng)該進行歸納總結(jié)，結(jié)合具體教學(xué)案例，對問題一一答疑，并再次讓學(xué)生分組討論。所謂“溫故而知新”，通過整合已有知識提出問題并解決問題，結(jié)合新原理新方法構(gòu)建新的知識體系，有助于形成邏輯自洽的知識脈絡(luò)。例如，講授對流傳熱系數(shù)對傳熱過程的影響時，通過精心設(shè)計，結(jié)合學(xué)生未來生活的必然經(jīng)歷，以喂哭鬧嬰兒奶粉為例，由學(xué)生回答在只有開水、不銹鋼杯和自來水的情況下如何才能快速喂好孩子，以利于孩子安靜長身體這個問題，引導(dǎo)學(xué)生理解自然對流（開水倒杯子里放著不動）、強制對流（手晃動不銹鋼杯）、換熱介質(zhì)水和空氣對傳熱的不同影響（又分在水中和空氣分別不動、晃動的情況，水的對流傳熱系數(shù)比空氣的對流傳熱系數(shù)可以大一個數(shù)量級左右，在冷水中晃動最快），學(xué)會了原理，又解決了實際問題，使得學(xué)生記憶深刻。這樣實際引導(dǎo)的案例越多，學(xué)生越容易感興趣和掌握，但需要教師教學(xué)經(jīng)驗的不斷積累。

1.3 實踐教學(xué)中實際問題的引導(dǎo)

課程的實踐教學(xué)首先要理清教什么？其次是探討如何才能用實際應(yīng)用引導(dǎo)課程學(xué)習(xí)的問題。作為一門實踐性和工程性較強的課程，“食品工程原理”要解決的問題是如何以較低的成本設(shè)置參數(shù)或者搭建設(shè)備進行工業(yè)生產(chǎn)。因此，為了加深學(xué)生對單元操作原理的理解，作為該課程教學(xué)的半壁江山，實踐教學(xué)不能被弱化。由于食品加工種類繁多，該課程由大量的單元操作組成，每一個單元操作涉及不同的加工生產(chǎn)設(shè)備，同一設(shè)備在生產(chǎn)過程中又包含不同的單元操作。在實踐教學(xué)中，對每個單元操作進行現(xiàn)場生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)不太現(xiàn)實，所有的“食品工程原理”實踐環(huán)節(jié)，最終要能幫助學(xué)生理解和解決體現(xiàn)在傳統(tǒng)過程通量計算的一條主線的各單元操作的工程問題[1]，即具有過程和設(shè)備的選擇，設(shè)備的操作和設(shè)備的設(shè)計能力。所以，需要根據(jù)這一要求選擇具有一定代表性且符合該課程培養(yǎng)計劃的實踐課程題目，既使學(xué)生在生產(chǎn)實踐中得到了鍛煉的機會，鞏固了理論知識的掌握，提升學(xué)生的綜合能力，也契合應(yīng)用型教育的初衷，為培養(yǎng)現(xiàn)代教育所要求的應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)?！笆称饭こ淘怼睂嵺`教學(xué)的實施應(yīng)該實行逐級的分層管理，首先要推動“食品工程原理”實踐內(nèi)容的課程建設(shè)，在課程建設(shè)的基礎(chǔ)上，把食品加工生產(chǎn)的單元操作理論知識和具體實踐課程和工廠實習(xí)相聯(lián)系。充分利用大學(xué)生綜合實驗室、微型食品加工設(shè)備、實踐教學(xué)視頻及現(xiàn)代的虛擬仿真實踐教學(xué)，對課堂講授的單元操作實現(xiàn)情景再現(xiàn)，將實踐課堂努力搬至實驗室，加深學(xué)生對單元操作原理的理解。并且，在課外號召學(xué)生積極開展食品安全生產(chǎn)的調(diào)研工作，參觀工廠流水線和生產(chǎn)車間，組織學(xué)生參加相關(guān)食品加工設(shè)備設(shè)計的競賽單元。同時，拓展課外活動到工廠車間和實習(xí)基地，以提高學(xué)生的綜合實踐能力。該課程的實踐教學(xué)管理任務(wù)應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力為目標，以學(xué)生為主體、教師為指導(dǎo)，以實際應(yīng)用為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深其對復(fù)雜的單元操作原理的理解。

“食品工程原理”實踐教學(xué)任務(wù)設(shè)計見表1。

表1 “食品工程原理”實踐教學(xué)任務(wù)設(shè)計

例如，江蘇大學(xué)“食品工程原理”課程實踐教學(xué)從實際引導(dǎo)學(xué)生，經(jīng)過精心設(shè)計，多年實踐證明取得了良好的實踐教學(xué)效果。首先，該課程配合理論教學(xué)的實驗設(shè)置了流體流動管路摩擦阻力系數(shù)測定、離心泵性能實驗、過濾、傳熱、吸收、干燥等必做實驗項目。為了從實際引導(dǎo)學(xué)生，從華東理工大學(xué)購買了2套實驗裝置及配套的虛擬仿真軟件，實驗前學(xué)生在電腦上接受仿真軟件的引導(dǎo)和考核，直至過關(guān)才進行具體的裝置實際操作測定數(shù)據(jù)，完成實驗。其次，在后續(xù)的“食品工程原理”課程設(shè)計的實踐教學(xué)中，以乙醇水物系精餾系統(tǒng)設(shè)計為例，學(xué)生一人一題，對三傳的實際問題都進行了考核要求，學(xué)生必須設(shè)計出能夠通過自校驗的精餾塔、換熱器、物料和能量衡算及管路和泵的配置。由于設(shè)計非常綜合，在指導(dǎo)設(shè)計的教學(xué)過程中，教師動用了所能動用的實際引導(dǎo)的資源進行教學(xué)，保質(zhì)保量地完成了實踐教學(xué)任務(wù)，有力支撐了專業(yè)第二次通過工程認證和獲得國家一流本科專業(yè)建設(shè)點。

2 實際問題引導(dǎo)的考核與評價

舊有的考核機制無法反映學(xué)生的真實水平，基于教學(xué)方式的改革，制定了“食品工程原理”實際問題引導(dǎo)的理論和實踐教學(xué)新的考核與評價方式，各占50%。理論教學(xué)總分值定為100分，考核采用理論知識考核方式與實際問題引導(dǎo)的學(xué)習(xí)技能的考核等2個方面，各占50%。實踐問題引導(dǎo)的學(xué)習(xí)技能考核主要包括課堂有關(guān)的實際問題的討論、在線課程引導(dǎo)的學(xué)習(xí)、英文材料閱讀及視頻學(xué)習(xí)，其中課程討論成績及英文材料閱讀各占25%，視頻學(xué)習(xí)占50%。理論教學(xué)考核主要包括隨堂測驗、線上和線下考試成績、作業(yè)評價，其中72個隨堂測試占20%，15次手寫作業(yè)和互批成績即作業(yè)評價占20%，線上考試成績占30%，線下考試成績占30%。學(xué)習(xí)技能考核主要是為了提醒學(xué)生注意自己的學(xué)習(xí)狀況，遇到問題及時反饋，有利于統(tǒng)一教與學(xué)的一致性，也提醒教師關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。課堂討論的具體形式是學(xué)生以小組形式展開，對于教師提出的實際引導(dǎo)的問題，要求每組學(xué)生通過理論知識學(xué)習(xí)完成相關(guān)題目的解答，并最終由教師給出分數(shù)。實踐教學(xué)總分值也定為100分，主要包括課程設(shè)計、實驗訓(xùn)練和工廠實習(xí)，其中課程設(shè)計占30%，實驗訓(xùn)練占30%，工廠實習(xí)主要是指對食品加工流程或單元操作流程的實物了解和視頻了解，也需要學(xué)生分組進行，需要完成教師給出的學(xué)習(xí)任務(wù)，并以論文或者報告等形式展示自己的調(diào)研成果，占40%。

所選用的教材是教研室劉偉民教授主編的《食品工程原理》，該教材是國家級“十二五”規(guī)劃教材，并且獲得江蘇省優(yōu)秀教材和輕工業(yè)聯(lián)合會優(yōu)秀教材一等獎。同時，開展了線上線下混合教學(xué)，線上課程是江蘇省精品在線課程，正在參評國家一流在線課程和江蘇省首批一流在線課程。將實踐教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合，在新的考核方式下，60～80分合格，80～87分良好，87～100分優(yōu)秀，優(yōu)秀率30%，良好率93.3%，教學(xué)成果顯著。

江蘇大學(xué)某班“食品工程原理”成績見表2。

表2 江蘇大學(xué)某班“食品工程原理”成績

其中，實驗訓(xùn)練成績是統(tǒng)計的學(xué)生利用虛擬仿真訓(xùn)練的預(yù)習(xí)成績，總共6個實驗，包括阻力系數(shù)測定、離心泵性能測定、過濾實驗、傳熱系數(shù)測定、吸收實驗和干燥實驗，每個實驗分為軟件預(yù)測和實驗報告，分別占60%和40%?？偝煽?yōu)?個實驗的平均成績。由此可見，通過虛擬仿真訓(xùn)練，學(xué)生的實驗成績基本都能達到80分。

江蘇大學(xué)某班“食品工程原理”實驗訓(xùn)練成績見表3。

表3 江蘇大學(xué)某班“食品工程原理”實驗訓(xùn)練成績

3 結(jié)語

以實際應(yīng)用為導(dǎo)向，結(jié)合“食品工程原理”課程特點，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，尋找符合培養(yǎng)現(xiàn)代應(yīng)用型人才的教學(xué)方式，將由實際問題引導(dǎo)的理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機結(jié)合起來，再將理論知識應(yīng)用到實踐教學(xué)中，將“食品工程原理”理論課、實驗課和課程設(shè)計課三者有機融合在一起，鼓勵學(xué)生以實際應(yīng)用為導(dǎo)向進行“食品工程原理”課程學(xué)習(xí)。與此同時，基于教學(xué)方式的改革，制定了由實際問題引導(dǎo)課程考核與評價的新機制，通過新的考核方式，學(xué)生成績明顯提高。最后，在實踐教學(xué)中，通過分組協(xié)作，學(xué)生能夠相互學(xué)習(xí)、取長補短，不僅調(diào)動了學(xué)習(xí)氛圍，也提高了學(xué)生綜合實踐能力，為食品產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性地培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才。