基于“卓越工程师”计划的“食品工程原理”实践教学改革

沈瑞敏

（武汉设计工程学院食品与生物科技学院，湖北武汉 430205）

为适应国家战略需求和满足区域经济社会发展的需要，湖北省教育厅深入实施系列“卓越计划”项目，其中包括“荆楚卓越工程师”计划[1]。旨在与经济社会发展需要紧密对接，改革人才培养模式，推动高校与行业企业、科研院所、实务部门建立战略联盟，形成科教结合、产教融合、校企合作协同育人的长效机制，引导合作双方共同制定人才培养目标和质量评价标准，共同设计培养方案和课程体系，共同组织教学团队，共同建设实践平台，促进专业链与创新链、课程内容与职业标准、教学过程与实践环节融合发展，培养一批高素质应用型人才，为打造湖北经济升级版提供人才保障[2]。学校食品科学与工程专业于2016年获批湖北省普通本科高校“荆楚卓越工程师”协同育人计划项目。为促进该计划的顺利进行，满足现阶段人才培养的需求，课题组对“食品工程原理”课程体系特别是实践课程的教学模式进行了改革与探索。

1 “食品工程原理”实验课程的教学改革

“食品工程原理”实验是“食品工程原理”实践课程体系的第一个环节。其教学目标是为了巩固和加深对课堂教学内容的理解[3]；初步掌握一些有关食品工程单元操作的实验研究方法和实验技术；培养学生运用所学理论，分析和解决实际问题的能力；培养学生严谨认真的科学态度，重视实验操作技能的训练，掌握实验数据的整理和分析方法，更深刻地理解经验公式的由来和应用。开设流体流动阻力的测定、离心泵性能参数的测定、恒压过滤常数的测定、空气-蒸汽对流传热系数的测定、筛板精馏实验和干燥实验。

在实验课程教学中，一改“实验目的-实验原理-实验步骤-注意事项”这样按部就班的教学方法，尝试让学生主动参与，自己设计实验方案。教师先提出实验目的，由学生分组讨论得出各组的设计方案，再上台展示自己的设计方案，最后教师和学生一起集思广益，完善实验设计方案。在方案设计过程中，实验原理、实验步骤和数据处理方法都得到了更深刻的理解。绘制简略装备图时，还能将“工程制图”和“食品机械”等先修课程进行应用，将培养工程师的基本素养落到实处。改革后，学习由被动变为主动，学生更有成就感，自然也提高了学习的积极性。

在设计实验物料时，更贴近专业需求。比如，过滤常数的测定，常规教学用碳酸钙溶液作为原料进行实验，学生会很失望。因为和食品生产关联性不强，容易让学生产生为了实验而实验的无力感，觉得没什么实际意义。改革后，利用校园内的自然资源，让学生自己收集银杏叶，经粉碎后浸提，用粗滤液做过滤常数的实验。能激发学生探索知识的欲望，更能通过结果对食品加工过程中的加工参数有一个具体的经验概念。让学生能更直观地体会到，“食品工程原理”课程的学习对食品生产的重要性。

在实验项目安排上，结合“食品工程原理”绪论课程，特意新增一次参观实验，去到食品工厂和中试车间实地参观果汁果酱的生产线。中试生产线可以让学生更形象地理解“单元操作”，和“食品工程原理”理论课程有机结合，学生更能从全局把握“食品工程原理”课程的脉络。同时，学生亲历生产现场，更能感受食品加工的魅力，从而激发学生的学习兴趣，明确学习该课程体系的意义所在。

理论课程结束后新增选修实验：牛奶工厂的参观和食品生产线的设计。校企结合，参观生产中的牛奶工厂，给学生讲解各种牛奶产品生产工艺及工艺参数的同时，实地介绍不同牛奶产品的不同工艺过程、涉及的不同单元操作和对应的不同设备，让学生将所学专业知识和贴近每个人生活的工程实际结合起来，强化工程观念。参观结束后，可将工业生产中遇到的实际问题抛出来，引导大家结合所学专业知识，系统性地分析问题，并提出解决问题的方案。比如，酸奶的生产中偶尔会出现产品味道奇怪的不合格的情况，怎么找出原因并解决问题？学生通过现场了解结合“食品微生物”“食品化学”“食品工艺学”“发酵工艺学”和“食品工程原理”的理论知识，列出可能的原因，并与工程师交流怎样一一排除。该过程中学生表现出了很高的积极性，分析和解决问题的能力也得到了较好的锻炼，很好地将培养工程师的素养渗透进了参观过程中。最后在理论和参观的基础上分小组协作设计一个食品加工的生产线，简要核算经济效益，评比出最合理的设计方案，实现从工艺工程师到设计工程师的全面培训。

2 “食品工程原理”课程设计的教学改革

在“食品工程原理”课程设计中，传统教学方式是教师定好一个课程设计的项目、分好生产任务、讲解设计步骤，最后在教师的引导下由学生独立完成单元操作设备的设计。对于应用技术型本科院校来说，该课程对学生有一定的难度。从选题开始，鼓励学生从食品加工常用的几个单元操作中选取一个感兴趣的项目进行设计，根据设计项目分成多个小组。这样设计氛围活跃，组与组之间形成良好的竞争环境；教师分组进行指导，互动更有效，课堂效果优于大课堂；提倡团队合作，除了技能得到训练以外，沟通能力、思辨能力也能在设计过程中得到有效的锻炼；贴近实际工作环境，提高了学生的责任心。设计过程中鼓励学生利用Excel和MATLAB程序对换热器的传热系数的选取进行核算，将计算机技术运用到设计过程中，培养卓越工程师与时俱进的能力。设计完成后对同一产品小组，领取的不同任务的设计结果进行答辩评比，讨论工艺参数对设备的结构尺寸的影响，最终评比出最经济、最合理的设计方案。这比传统教学方式中生硬的套例题更有说服力，学生也更容易接受，让设计更贴近实际工作。

3 结合其他课程体系新增综合实训项目

为了更系统地支持“卓越工程师”计划，申请开设综合实训项目。结合学校实验室现有的硬件条件和专业发展方向，课题组教师利用周末开设《啤酒的中试生产》 《减肥茶饮料的中试生产》等学生感兴趣的综合实训项目。实训过程中，教师下发任务书并指导学生实践操作。项目组成员共同根据设备型号或产品需求计算投料量，完成中试生产工艺过程，核算成本，最后形成规范的实习报告并进行总结汇报。其中，啤酒产品还多次供给学校其他部门活动使用。综合实训项目不仅是对“食品工程原理”实践教学的一个综合应用，更是需要运用食品科学与工程专业大部分的课程知识来解决实际问题。比如，减肥茶饮料的中试生产中还需要用到食品工艺学、食品原料学、食品添加剂等专业知识；啤酒的中试生产中涉及到食品发酵工艺学等专业知识。通过综合实训项目，全面培养了学生分析和解决实际问题的能力，更契合应用型人才和卓越工程师的培养目标。

4 结语

“食品工程原理”课程体系是实现从理论到生产的桥梁和纽带，其实践课程部分具有很强的工程实践性[4-5]。从“食品工程原理”实验到“食品工程原理”课程设计再到综合实训，考虑企业需求，层层递进的改革，逐步培养学生的实验技能、工程观念、创新思维和分析解决实际问题的能力。实践证明，改革后的实践教学模式更能促进学生对“食品工程原理”相应“单元操作”的全面理解，提高学生的操作能力、设计能力和解决生产问题的能力。学生的综合素质得到了提高，更能培养出企业需要的卓越工程师。