張艷杰 林順順 艾志錄 祝超智 李真
食品工程原理課程以不同食品生產(chǎn)加工過程中的物理加工過程為主要內(nèi)容,這些物理加工過程按照操作原理,可以歸結成數(shù)個基本操作過程,比如沉降、制冷、蒸發(fā)、流體輸送、攪拌、萃取、干燥、過濾、結晶、蒸餾、粉碎等,又被稱之為單元操作。該課程還對有關單元操作的基本概念、原理以及經(jīng)典設備的結構、性能、相關注意事項等進行著重介紹。作為一門專業(yè)基礎課程,食品工程原理在食品科學與工程專業(yè)的課程學習中是十分重要且不可或缺的,學生要充分掌握食品工程原理課程的理論知識,并能夠?qū)⑵涫炀氝\用到實際中。
隨著科技的進步和時代的發(fā)展,各類食品加工企業(yè)或相關領域的公司對技能人才的需求量越來越大,對人才的素質(zhì)要求也日趨提高。在培養(yǎng)應用型人才的背景下,食品工程原理課程設計是培養(yǎng)學生實踐操作、學以致用的重要環(huán)節(jié),通過課程設計的參與和學習,能夠使學生更加深刻地認識單元操作的流程和原理,深入強化所學知識的掌握程度,提升學生的綜合素質(zhì)。因此,食品工程原理課程設計的研究與優(yōu)化,對于學生專業(yè)技能的提升和工程思維的培養(yǎng)有著積極的作用。本文分析了食品工程原理課程設計過程中存在的問題,并有針對性地提出了提高該課程質(zhì)量的方案,以期提高學生的學習效果,達到為國家輸送高質(zhì)量人才的目的。
一、存在問題
1.學習時長不足。作為食品科學與工程專業(yè)的基礎性技術課程之一,食品工程原理課程將力學、熱力學、動力學、傳質(zhì)學、傳熱學等多個課程的理論基礎內(nèi)容結合并糅合在一起,學生還需要熟練掌握數(shù)理化、機械、制圖等基礎課程,這就為后期學習食品工藝學、機械、工廠設計等多門食品專業(yè)課程奠定了基礎。此外,食品工程原理課程需要在掌握基礎知識的基礎上,針對實際問題進行分析考慮,這就極大增加了食品工程原理課程的難度。特別是對于一些數(shù)理化基礎薄弱的學生來說,只有花費更多的時間和精力,才能真正理解和實踐,但現(xiàn)有的課程時長不能使學生全面掌握這些知識。
2.實踐教學缺乏,創(chuàng)新意識不足。實踐教學是培養(yǎng)應用型人才的基本環(huán)節(jié),為了提高食品工程原理課程在培養(yǎng)應用型人才方面的價值和作用,必須將理論和實踐這兩種教學方式有機地結合在一起。傳統(tǒng)的食品工程原理課程教學未將理論和實踐緊密結合,暴露了傳統(tǒng)教學的弊端,即太過重視理論模塊的教學,對實踐教學方面的重視程度遠遠不夠,導致高校培養(yǎng)的人才無法滿足新時代的企業(yè)需求。
除了不斷加強和提高對食品科學與工程專業(yè)的知識教育以及食品實際加工生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)設備設施的直觀認識,還要將培養(yǎng)學生的實踐、操作、動手能力以及創(chuàng)新意識,提升學生的食品專業(yè)綜合素質(zhì),作為重要且不可或缺的教學部分。加強食品工程原理課程中的實踐教學部分,可以有效改善和優(yōu)化該課程的結構體系,并將課堂上講解的理論知識和實際中的實踐部分有機地結合到一起。在此基礎上可以適當增加實踐教學的學時,在保證學生掌握和熟知課程基礎理論知識的前提下,利用實踐課程進行動手操作并不斷驗證。同時,運用理論知識對實踐和實驗中的過程進行分析,進一步對理論知識進行理解和鞏固。
為了提高學生分析和解決實際問題的能力,使學生的知識結構跟上新時代的發(fā)展要求,教師在教學過程中要及時將學科相關的前沿加工技術和食品工程原理課程結合在一起,將符合該課程的前沿知識提取出來,再以簡單通俗的方式教授給學生,以此培養(yǎng)學生的動手創(chuàng)新能力。為了更好地滿足應用型人才培養(yǎng)的需求,還要注重更新教學內(nèi)容和設備,保持先進性、多樣性和綜合性,以此提升學生的實踐和動手能力,使學生真正地將理論知識和實踐有機結合在一起。
3.教學內(nèi)容不新穎,考核標準單一。食品工程原理課程將自然科學和工業(yè)生產(chǎn)結合在一起,成為一門交叉學科和兩者之間聯(lián)系的橋梁學科。但目前在授課內(nèi)容上還存在內(nèi)容老舊、無法和時代的新產(chǎn)物結合等現(xiàn)象,很難提起學生對于這門課程的學習興趣,甚至使學生產(chǎn)生恐難情緒,陷入惡性循環(huán)。食品工程原理課程設計的知識面較為廣泛,需要貫通和融合理論分析、計算、設計、實驗和工程等多個方面的能力,對創(chuàng)新能力的要求也比較高。因此,要對現(xiàn)有的“滿堂灌”以及“填鴨式”的教學方式進行改善,這樣才能在提高教學質(zhì)量的同時,培養(yǎng)出符合新時代要求的應用型本科人才。
此外,食品工程原理課程的考核標準以圖紙和說明書等簡單理論為主,考核手段單一,難以充分調(diào)動學生的主動性和積極性,部分學生還會投機取巧,在課程講解過程中不認真地學習各種理論知識,在實踐操作中也不積極鍛煉自己的操作和動手能力等,僅僅為了完成圖紙和說明書就模仿別人已經(jīng)設計好的圖紙,從而導致一些不利于學生能力建設、能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的不良現(xiàn)象的發(fā)生。因此,設置的食品工程原理課程考核評價體系是不完善、不科學的,也難以對學生的知識掌握情況進行精確把握。
二、解決方案
1.調(diào)動學生學習的積極性。在設計課程之前,要對學生進行充分的學前教育。教師要盡可能將學生在課堂中的主動權發(fā)揮出來,并調(diào)動學生的積極性,不斷激發(fā)學生的學習潛力,這樣才能確保教學效果達到預期的目標,也能夠有效幫助學生提升實驗設計和學習技能。教師在課程之前的備課過程中應該對所要講述和傳授的內(nèi)容進行全方面的剖析,再根據(jù)教學內(nèi)容設計更加合理的教學環(huán)節(jié),引導學生在課堂中討論和學習一些工程問題,使學生在學習過程中養(yǎng)成自主思考的好習慣,鼓勵學生根據(jù)所學內(nèi)容大膽地提出自己獨特的見解。同時,教師也可以進行一些分組分類的教學,讓學生思維能夠在課堂上碰撞,從而對實驗課程設計的學習有一個更加立體化的認識。
學習興趣是學生學習過程中的最大推動力,只要將學生對食品工程原理課程的興趣培養(yǎng)起來,才會達到事半功倍的效果。在食品工程原理課程中可以增加一些實際生產(chǎn)中的典型案例以及周邊的生活案例作為教學素材,引導學生主動思考和相互交流,豐富教學的目的性和導向性。還可以通過多媒體的方式,將難以理解和想象的單元操作通過動畫和3D效果呈現(xiàn)出來,以便學生理解,為后續(xù)學習打好基礎。這些方式將極大地提高學生對于食品工程原理課程的學習興趣,也能加深學生對于對應單元操作的印象,加深記憶。
在食品工程原理課程的教學過程中,教師不僅要讓學生充分學習和理解理論知識,更要幫助學生在實踐過程中培養(yǎng)想象力以及實際操作能力。一系列科學合理的教學手段能夠保障學生的課程設計超越理論層面,向著提升學生綜合素養(yǎng)以及實際操作能力方面轉(zhuǎn)型,從而最大化地體現(xiàn)出學前教育的實際意義。
2.合理規(guī)劃課程,增加實踐機會。食品工程原理課程是一門實踐要求很高的工程類課程,需要制訂合理的課程計劃,增加實習活動。在有限的課程中盡量優(yōu)化課時的配比,保證學生既有充分的時間掌握理論知識,又有足夠的時間進行實際操作。在實際授課中,要擺正理論學習和實踐操作之間的關系,將理論教學和實踐操作融合在一起,使理論服務于實踐操作的同時,又能通過實踐操作更好地理解相應的理論知識。在理論知識和實踐操作的不斷提升和共同提高中,培養(yǎng)和提高學生的思維、動手操作以及分析解決問題的能力。
實踐課的內(nèi)容不能局限在對平時實驗課教學的重復上,因為實習內(nèi)容的單一會導致學生無法形成整體化的概念,也會使學生覺得課程實習太枯燥無味,甚至是浪費時間。因此,在實踐課上要豐富實踐內(nèi)容,調(diào)動學生的積極性,可以將科研中的部分實驗引進到課程實習中,并將課程內(nèi)容和相關的研究課題結合在一起,進而利用研究課題對學生的思維進行啟發(fā),讓學生系統(tǒng)化地進行資料收集、整理、課程設計等,引導學生形成系統(tǒng)的科研思路,增強學生的自信心等。這樣增加的課程實習環(huán)節(jié),才是科學的、有效的。
3.自主設計,培養(yǎng)創(chuàng)新。在實踐課上開設自主實驗設計,對于提高學生的創(chuàng)新能力具有一定的促進作用。在傳統(tǒng)的實踐課程中,常常是通過教材或是教師將詳細的實驗步驟、原理以及路線圖等列出,然后學生按照列出的內(nèi)容進行逐步操作。這種按部就班的實驗限定了學生的實驗思路,限制了學生主觀能動性的發(fā)揮,而自主設計實驗作為一種新型教學模式,以學生為主體,使學生在不斷實踐中提高自主學習和創(chuàng)新能力。通過翻閱資料,自主針對性地設計實驗方案、實驗操作步驟,并在一定的時間中完成實驗,并對其進行整理,學生可以經(jīng)歷一次完整實踐的全過程。學生在獨立完成實驗設計的過程中,可以不斷開闊實驗思路,活躍實驗思維,從而提高創(chuàng)新和解決問題的能力。
4.優(yōu)化考核制度。課程設計的考核制度需要優(yōu)化和革新,除了要求學生上交說明書、設計圖紙,教師還需要組織學生進行答辯,現(xiàn)場聆聽學生的發(fā)揮和思路,深入了解學生,進一步深化考核。學生可以將設計成果整理匯總,通過多媒體形式進行匯報,減少設計的任務、思路、計算要點、設備尺寸以及對設計參數(shù)的驗證說明等。如果是分組設計,最終要選舉1名學生代表進行匯報,但同組的其他學生也要對自己設計的部分進行補充說明,以便教師了解每位學生的掌握情況。
5.將OBE教學理念融入實際教學。食品工程原理課程設計具有重要的實踐性、綜合性以及知識體系復雜性等特點,是學生對本門課程深入了解并將其運用到解決具體工程設計任務的綜合性考核,是深化學生對書本理論知識的理解與掌握的必要手段。在整個教學體系和學習計劃中,課程設計成為培養(yǎng)學生動手操作、自主學習、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力和檢驗學生綜合素質(zhì)與實踐素養(yǎng)的重要手段。
OBE(Outcome based education,OBE)教育理念,即成果導向教育理念。因此,食品工程原理課程的實踐設計與教學環(huán)節(jié)要充分考慮學生之間的個體差異和學習速度的不同,從時間和資源上對每位學生達到的成果進行保障。學校和教師應該通過更加人性化和綜合化的方式來滿足每位學生在學習成長中的不同需求,制訂個性化的方案,而不是以相同的模式對所有學生提供類似以及相同的學習方式和機會,讓學生有機會證明自己的知識積累達到了一定的效果,并能夠充分展示學生的學習成果和心得體會。
學習成果代表了學生學習的能力,而這種能力需要通過豐富多樣的課程教學手段來完成。因此,食品工程原理課程體系的構建是達成學習成果的必要而不可或缺的條件。能力結構和課程體系結構應該有一種清晰的前后順序的邏輯關系,每種能力結構的能力要素都要有明確且實際的課程設定。換言之,課程體系中設定的課程要對實現(xiàn)對應能力有明確的貢獻。課程體系和能力結構關系也對學生有著一定的要求,即學生完成對應課程體系的學習后,就要有預期的學習成果。