农业院校食品工程原理课程改革探讨

丁轲+伍军

摘要：针对农业院校食品工程原理课程目前存在的主要问题，文章分别从课程教学、课程实验和课程设置以及课程改革与卓越工程师培养计划的结合等四个方面有针对性地提出了改革的措施。针对教学环节，从教学内容、教学模式和教学方法三个方面提出了改革措施；针对实验环节，从课程设置、实验方法和实验内容三个方面提出了改革措施；针对设计环节，从课程设置、设计手段和考核方式提出了改革措施。这些措施的实施能够有效地提高学生的专业素质和能力，并能更好地促进卓越工程师培养计划的实施。

关键词：食品工程原理；改革；教学；实验；设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）05-0130-03

食品工程原理是农业院校食品科学与工程本科专业的一门主干课程。通过本课程将系统地学习食品加工过程中的工程概念和各种单元操作的物理原理。从食品工程原理课程开始，学生的学习将转向工程科学，研究的对象是真实而又复杂的生产过程，思维方法也与以往所学的基础课程有很大差异。因此，学习并掌握该门课程对食品科学与工程专业学生的重要性不言而喻。但是，随着技术的进步和知识的更新，食品工程原理课程的改革也变得愈发紧迫，主要有以下三个方面的原因：①食品加工新技术的不断涌现以及在原料性质上与化工生产的显著差异使得食品科学与工程专业通常采用的源自化工原理的食品工程原理教材已经与实际应用有严重的脱节；②以多媒体和网络技术为基础的新的教育技术为食品工程原理的教学提供了丰富的教学素材和有效的教学手段；③大学教育更加注重人才质量的提高和能力的培养，对课程实践教学环节的重视与日俱增，已经达到和理论课并重的程度。以上三种原因都对该课程提出了改革的迫切要求，作为从事本课程一线教学的教师，在这里探讨一下针对这门课进行改革的几个思路。

一、课程教学改革的探讨

前面已经提到，现在对于工科学生的培养模式将更加注重实践环节，在培养方案中体现出的结果就是增加了实验课课时的同时压缩了理论课的课时。如何能让学生在理论课时减少的情况下还能掌握足够的理论知识，是摆在食品工程原理课教师面前的一道难题。要解决这个难题需要从教学过程的每一个环节寻求破解之道。

1.采用新主线，使教学内容的安排更加系统化和简化。食品工程原理的单元操作统一于“三传”原理，即动量、热量和质量传递原理，“三传”原理可以用统一的形式进行表述：三种物理量的传递速率都等于物理量传递过程的推动力与阻力的比值。在安排教学内容的时候，可以根据食品物料的加工特性，围绕上述主线进行安排。针对一种物理量的传递过程，选择一种代表性的单元操作为示例，阐述清楚在该单元操作及其相关生产设备的计算中物理量传递过程的计算，其他单元操作类比介绍，这样既可以教给学生与食品加工过程相关的食品工程基础知识，又能锻炼学生的思维能力，达到事半功倍的效果。

2.引入发展性评价，创新教学模式。食品工程原理课程传统的讲授是靠“老师讲、学生记”这种填鸭式的教学模式，在这种教学模式中，学生的学习缺少主动性，特别是基础差的学生很容易产生厌倦情绪。因此，对于这门课程教学模式的改革主张引入发展性评价。发展性评价作为一种“过程和结果并重、教学与评价紧密结合”的评价新理念，它以促进评价对象的发展为根本目的。具体实施可以在每个单元操作的学习完成之后，布置学生自行总结该单元的知识点，教师抽一到两节课的时间，让学生以小组为单位，互相讨论完善，再派代表上台进行讲解。同组的其余学生则负责对其他组的代表评分，实现学生之间的相互评价。老师也为每一位学生建立一份学习档案记录其每次的表现。这样可以充分调动学生的积极性，实现以学生为主体的多向性评价。

3.多媒体的合理运用及其与板书的有效结合。多媒体清晰的画面、生动的视频，能变抽象为直观，变复杂为简明，变枯燥为生动，在讲解抽象、复杂的单元操作过程中多媒体的运用能起到很好的辅助作用，多媒体动画可以演示各种单元操作过程的原理和设备的工作情况，非常直观，能产生一点即通的教学效果，加深了学生对基本原理的理解和相关设备构造的认识，提高学习效果。然而，传统的板书在黑板上从无到有的推演过程，是学生自己的参与过程，更是培养学生分析问题能力的有效方法，有利于学生理解和掌握所学内容，开拓思维，启迪智慧。同时，在目前的多媒体课件条件下，在课堂教学过程中，仍有许多内容是信息技术手段所不能呈现的，仍有许多功能是信息技术手段所不能达到的。因此多媒体技术与传统的板书教学两者更多的是互补关系而不是替代关系。

二、课程实验改革的探讨

实验教学是食品工程原理课程的十分重要的教学环节，其基本任务是使学生加深理解和巩固食品工程原理课程中阐述的理论，培养学生解决工程问题的能力并掌握一定的实验操作技能，通过对实验现象的观察、分析和讨论培养学生独立思考问题和解决问题的能力。

1.独立设置食品工程原理实验课。把食品工程原理课的实验部分设置为独立的课程，一方面可以增加实验教学课时，提高课程实践在整个课程中所占的比重，另一方面可以为设置多种形式的实验课程内容创造条件。这个举措从根本上改变了实验教学在整个课程中的地位，为把学生培养成为从事第一线生产服务和管理的“工程师和技师”类人才提供充分的理论联系实际的机会，为今后走入工作岗位奠定基础。

2.引入计算机仿真实验作为实验预习方式。食品工程原理的每个课程实验都相当于食品工业生产中的一个操作单元。由于实验综合性较强，容易造成学生对教师过分依赖。在实验操作中，教师怎么讲，学生就怎么做，学生的独立思考能力和独立操作能力得不到提高，实验效果不好。因此，实验课一定要采取先预习后操作的模式进行教学。仿真实验具有低成本、安全可靠、节省操作时间等优点，便于运行和调试，把完成仿真实验作为实验预习的主要形式具有十分好的应用效果，可以加强学生在实验预习的过程中对实验流程和设备的认识，使学生在实验之前基本了解其操作过程，根据所学的理论知识预测实验结果。endprint

3.基础实验与综合实验结合的课程内容设置。食品工程原理基础实验都是针对单一的单元操作设置的，因为缺乏研究性而难以开展创新性实验项目。针对这一问题，选择一些简单的食品生产工艺将其设置为综合实验，这样做的好处是把若干个单元操作联系起来，学生在完成实验的过程中一定会考虑设备的处理能力、原料的用量、不同单元操作之间的衔接以及操作参数如何影响生产效果等问题，因而主动地进行探索和学习，能很好地培养学生的工程能力和创新能力。引入综合实验不但将食品工程原理实验的教学内容贯穿在一起，还对传统的实验内容进行了扩充和更新，跟实际生产更接近，最好还能与学生的“挑战杯”项目，学科竞赛或者教师的科研有机地结合在一起，使学生在获取基础知识的同时还培养了科研的能力。

三、课程设计改革的探讨

食品工程原理课程设计是教学和实践的衔接环节，是在讲完食品工程原理的基本理论、过程计算以及设备的结构与操作的基础上进行的综合性提高训练，要求学生能进行单元操作设备的设计。为期两周的食品工程原理课程设计需要学生灵活运用所学的知识，全面分析设计过程，完成设备工艺尺寸的设计计算以及设备工艺条件图的绘制工作。食品工程原理课程设计能够让学生从理论走向实践，培养学生解决工程问题的能力。

1.与食品机械与设备、食品工厂设计两门课程的设计结合独立设置一门课程。食品机械与设备是专门讲授食品加工机械及设备的结构特点和工作原理的课程；食品工厂设计是讲授食品工厂选址布局、生产流程设计及与之相关的水、电、汽、暖等公用系统设计的课程。这两门课程都设置了相应的课程设计环节，食品机械与设备的课程设计主要是基于测量基础上的食品机械设备零件图以及装配图的绘制，食品工厂的课程设计主要完成工厂的平面布置图、生产工艺的流程图和生产车间设备的工艺布置图，而食品工程原理是在明确了生产任务的前提下，对单元操作设备的工艺尺寸和工艺条件进行设计计算，为设备选型和整个工艺各单元操作设备之间的匹配提供依据。因此，把这几个设计整合成一门单独的设计课程，既避免让学生重复学习和完成相关的内容，又可以通过合理设置设计内容，让学生掌握从选择设备，安排生产流程，工艺计算一直到工厂的设计等一整套设计流程。这样做的好处是避免了原来多门课程多个设计题目之间没有关联，学生很难从中得到真正锻炼的局面。

2.在食品工程原理课程设计中突出VB、AutoCAD、Office等软件的应用。站在增强课程实用性和提高学生综合能力的角度，采用计算机软件进行辅助设计既可以提高设计的效率和水平，又能通过完成设计任务让学生的综合能力得到迅速提高。在设计的每一个环节都可以用到相应的软件，如：设计说明书可以用Office办公软件完成，设计计算可以用VB编程软件完成，设计图纸可以用AutoCAD绘图软件完成。因此，为了能顺利落实这一目标，在课程设计开始之前需要学生掌握相关软件的使用。可以在机械制图课程中加入AutoCAD的内容，在食品工程原理课程中加入VB编程的内容。通过突出各类软件在完成课程设计过程中的应用，使学生既掌握了从查阅资料、设计计算到制图等一系列的设计环节，完成了课程设计的任务，又提高了学生应用软件解决实际问题的能力，增强了学生在就业中的竞争优势。

3.与应用软件完成课程设计相应的课程设计考核方法的改革。计算机软件在课程设计中的应用顺应时代的需要，优点突出，但是其强大的复制功能却让学生在完成课程设计中“抄袭”起来更加简单和直接。因此，与应用软件完成设计过程相应的考核方法也需要重新考虑。主要有以下几种措施：①设置不同难度级别的题目让学生针对自己的能力自由选择，但是完成不同难度题目的最高成绩也是不同的，这样做有利于对不同学习态度的学生进行区分，鼓励那些学习认真的学生选择难度大一些的题目；②不强制要求用软件完成设计题目，但是会视应用软件完成部分占整个题目的比例有不同的加分，并且鼓励学生用软件完成的内容越多越好；③注重过程考核和阶段性检查，对每个学生从学习态度、学习能力等多个角度进行评价。对于提问积极，学习主动，在设计过程中能体现出解决问题的主动性、创造性的学生，都明确表示可以加分。同时加强阶段性检查，让学生做阶段汇报，及时了解学生的设计进度，对表现较差的学生提出口头警告。

四、食品工程原理课程改革与卓越工程师教育培养计划的结合

“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务，对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量，具有十分重要的示范和引导作用。食品工程原理课程改革的探索与实践有助于提升食品工程专业本科生层次卓越工程师培养计划的实施效果。作为培养食品工程专业高级应用型工程技术人才的一门核心专业基础课，是培养学生工程意识的启蒙课，对培养食品工程专业学生的业务素质、工程能力及创新能力具有十分重要的地位。要将食品工程原理从单一的“食品工程专业基础课程”转变为“大工程观、大系统观”为指导的课程架构体系，注重单元操作与环境的关联性，强化教学内容的与时俱进和应用性。同时将食品工程原理实验室建设成为集实验、实习、毕业论文（设计）及科学研究于一体的多功能实践教学平台，努力实现工程素质训练、科研试验与专业技术进步的有机结合。

五、结束语

课程教学、课程实验和课程设计是完成食品工程原理课程教学的三项重要任务，也构成了食品工程专业本科生从理论、实践到应用的专业基础，因此，该门课程的改革需要从这三个方面系统地考虑，科学、合理地提出措施。同时上面提出的各项措施以及卓越工程师计划的实施对教师的素质和能力也提出了更高的要求，教师不仅要具备食品工程原理课程的授课能力，还要具备其他相关课程的相关知识。总之，教师应该在不断地教学改革中寻找合适的教学模式和教学方法，将学生能力的培养渗透到每一个教学实践中。

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