一流本科课程建设背景下“食品工程原理实验”课程建设的探索与实践

严志明，李长城，林震山，吴春华，庞 杰

（福建农林大学食品科学学院，福建福州 350002）

2019 年10 月，教育部印发《关于一流本科课程建设的实施意见》，要求全面开展一流本科课程建设，树立课程建设新理念，推进课程改革创新，并就一流课程建设的总体要求的建设内容提出了具体的实施意见[1]。“食品工程原理实验”是高校食品科学与工程类专业开设的一门专业基础课，也是专业培养方案中极为重要的实践环节。以福建农林大学“食品工程原理实验”课程为例，浅谈“食品工程原理实验”线下一流本科课程建设的探索与实践。

1 课程定位与课程目标

福建农林大学由农村农业部、国家林草局与福建省政府共建高校，属于福建省一流大学建设高校[2]。“食品工程原理实验”课程所属的福建农林大学食品科学与工程专业是国家一流本科专业。该课程源于2002 年开设的“化工原理实验”，为了更好地契合食品科学与工程专业人才培养的需求，课程的学分、学时数和实验项目数分别由1 学分、20 学时和7 个实验项目提高至1.5 学分、30 学时和10 个实验项目，并于2013 年更名为“食品工程原理实验”。在学生已掌握“高等数学”“物理”“物理化学”及“食品工程原理”等课程的基础上，食品科学与工程专业于大二下学期开设“食品工程原理实验”课程。同时，该课程也是“食品工艺学”“食品机械与设备”“食品工厂设计”等课程的先修课程。结合学校建设区域一流大学的办学定位，该课程致力于为培养专业素养高的复合型、应用型食品工程人才打下坚实的工程基础。

依据以产出为导向的理念，学生在学习“食品工程原理实验”课程后应达到以下几个目标：

（1） 巩固和加深对动量传递、热量传递和质量传递的理论知识、概念和公示的认识[3]。

（2） 掌握典型单元操作装置的构造与操作。

（3） 具备工程实验的设计、实施、数据处理和撰写报告的能力。

（4） 具备分析和解决复杂工程问题的能力。

2 课程团队建设

高素质的课程团队是课程建设的重要保障。多年来，福建农林大学食品科学学院极为重视“食品工程原理实验”课程团队的建设，并出台多项政策和措施鼓励课程团队建设：

（1） 鼓励学院有一线食品工程经验的教师加入“食品工程原理实验”课程团队。目前，课程团队成员由创建伊始的2 人扩充至5 人，其中教授1 人，讲师4 人，博士研究生导师1 人，硕士研究生导师3 人。

（2） 鼓励课程团队成员读博深造。目前，课程团队有4 位教师具有博士学位，1 人正在攻读博士学位。

（3） 支持课程团队成员参加国内教学会议。近年来，课程团队成员积极参加教育部工程教育专业认证培训会、国家虚拟仿真实验教学项目研讨会、食品科学与工程类专业指导委员会会议等，增进与国内同行的交流与学习，明确课程的建设方向与内容。

（4） 组织课程团队申报各级教学项目和教学成果奖。

（5） 组织团队青年教师参与专业实践锻炼。目前，课程团队成员均有1 年以上食品工程实践经验，有助于提高教师的专业水平及实验教学质量。

3 课程资源建设

3.1 实验条件建设

良好的实验条件是开展“食品工程原理实验”教学的有力保障。学校食品工程原理实验室面积近500 m2，近年来实验室投入300 余万元用于更新原有的老旧实验设备。目前，学校食品工程原理实验室的空间和实验设备的台（套） 数可以保证实验教学的顺利开展。此外，学校已建含固体酸奶生产线、果蔬汁生产线和啤酒生产线的食品中试车间，给学生提供了真实的食品工程实践场所，有利于培养学生的多学科综合实践能力。

3.2 信息化教育资源建设

在信息化时代，通过建设信息化教学资源进而推动教育教学改革和提高教学质量已是教育界的共识。近年来，学校“食品工程原理实验”课程在信息化资源建设方面也取得了一些成效，具体内容如下：

（1） 建设了一个食品工程原理实验常用设备的三维素材库，包括螺旋绕管式换热器、旋风分离器、单级离心泵、往复泵、孔板流量计、转子流量计、压滤机、蝶阀、截止阀和球阀等。通过视频的形式对设备进行三维展示，利用动画、特效等形式展示设备的内外部各个结构和工作原理，有助于学生更清晰地学习食品工程原理实验设备。

（2） 依托福建农林大学的食品工程虚拟仿真实验中心（福建省虚拟仿真实验教学中心），学校“食品工程原理实验”课程建设了15 项食品工程原理虚拟仿真实验项目，内容涵盖线下开设的食品工程原理实验项目及一些线下无法开展的实验项目。虚拟仿真实验项目在充实实验教学内容的同时也不会大幅增加实验室建设的投入，是一种极为有效的教学资源[4]。此外，学生在虚拟操作环境中可以多次、自主完成虚拟仿真实验，有利于培养学生的学习自主性并提高学生的实践能力。

（3） 录制了10 个实验教学项目的实验操作视频，便于学生课前预习和课后复习。实验操作视频有助于学生有效掌握食品工程原理实验中的关键操作步骤，如流体流动阻力实验中的管路排气、恒压过滤实验中板框的安装和阿贝折光仪的使用等。

3.3 实验知识库的建设

“食品工程原理实验”课程建有1 个涉及动量传递实验模块、热量传递实验模块和质量传递实验模块的实验知识库。实验知识库内容涵盖实验目的、实验原理、设备结构、操作步骤、注意事项和数据处理等部分。实验知识库的建立可以有效强化学生的理论知识，有助于学生的课前预习、实验操作及实验报告的撰写。

4 课程组织实施

课程采取实施项目式、团队合作、问题式等教学方式，注重发挥学生的主观能动性及培养学生的自主学习、归纳知识、分析问题、表达思想的能力，课程的具体实施如下：

（1） 实验课前，学生结合实验指导书、实验设备三维素材库、虚拟仿真实验和实验操作视频等教学资源自主完成实验课预习并完成实验预习报告。

（2） 实验课中，教师通过问题式教学方式考核学生的预习情况，并且强化学生的理论知识水平。同组实验学生通过团队合作方式制定实验方案、实验分工，共同讨论和解决实验过程中遇到的问题。

（3） 实验课后，同组实验学生共同完成实验数据整理及实验报告的撰写。

5 课程特色

5.1 以专业培养目标为导向，重塑形成“源于生产、融入科研、贴近产业”的教学内容

课程以食品科学与工程专业学生的培养目标为导向，基于成果为导向的认证标准，改革教学内容，注重专业契合、科研融入、对接食品产业需求，使来源于化工原理实验的食品工程原理实验真正贴近食品科学与工程专业。教学内容重塑体现在：

（1） 丰富实验内容，实验原料取材于食品工业实际生产资料，契合学生专业实践内容，提高学生的参与度，增加学生的学习热情。

（2） 引入科研课题内容，提高“食品工程原理实验”课程内容的高阶性、创新性及挑战度。通过降低教学内容中验证性实验的占比，提高综合性、设计性和创新性实验的占比，从而更有效地培养学生的工程思维、分析和解决工程问题的能力。

（3） 增设食品中试车间生产实践内容，让学生更直接地理解单元操作、熟悉生产线上每个设备结构、工作原理及用途，让学生理解不同加工环节涉及的单元操作和同一单元操作应用于不同设备中的相互联系。

5.2 以学生为中心，创新“虚实结合、分组合作”的实验教学模式

（1） 虚实结合实验教学模式。学生借助食品工程虚拟仿真中心在实验课前完成虚拟仿真实验，从而熟悉实验目的、掌握实验基本原理知识、具备基本实验操作能力。教师在教学中采用线上线下相结合的方式，在线统计学生在虚拟仿真实验中出现的问题，在课堂或实验现场中进行深入讲解，实现虚拟仿真教学与现实实验教学之间的良性互动和互相促进。

（2） 分组合作实验教学模式。课程注重以学生为中心的教学方式，采用小班教学，分组开展项目式教学、团队合作实验教学方式，培养学生的工程思维、工程实践能力、团队合作精神、创新思维及解决复杂工程问题的能力[5]。

5.3 以赛促学，强化学科竞赛的教学引领作用

依托每年开展的全国大学生食品工程虚拟仿真大赛，根据竞赛的规则和需求，在日常实验教学中，弹性地引入竞赛相关内容，打造“赛事常规化”的实验教学环境，形成一套以学科竞赛与实验教学相结合的教改实施方案，激发学生的学习积极性和主动性，培养学生的拼搏精神、团队合作精神和集体荣誉感。

5.4 着力构建“课程思政”协同育人体系

“知识传授与价值引领相结合”是“食品工程原理实验”课程思政的根本目标。在“食品工程原理实验”课程教学中大胆改革创新，巧妙地进行思政教育，深挖课程中隐含的人文精神和科学精神，强化对学生创新意识和科学素养的培养，帮助学生强化创新能力、职业素养和工匠精神养成。着力构建“课程思政”协同育人体系，搭建好教师党支部、教师、课程思政双循环育人平台，打造出“食品工程原理实验”的课程特色，力争建设成为“思政金课”。

6 课程的建设成效

（1） 近3 年课程团队成功申报了1 项国家虚拟仿真实验项目和2 项教育部产学合作协同育人项目。该课程于2020 年被认定为校级线下一流本科课程。

（2） 课程在实验条件建设、虚拟仿真实验资源建设和教学方式改革等方面受到了国内同行的认可与肯定。2018 年承接了由食品类教指委主办的首届全国大学生食品工程虚拟仿真大赛南部赛区比赛，2019 年承接了第二届全国大学生食品工程虚拟仿真大赛全国总决赛。

（3） 课程的建设和改革也得到了大部分学生的认可，近5 年学生的平均评教结果居于食品科学学院前20%。此外，学生参加全国食品工程原理学科竞赛也取得了较好的成绩，2018 年和2019 年学生参加全国食品工程虚拟仿真大赛，共获得全国总决赛特等奖1 项、二等奖1 项，南部赛区特等奖1 项、一等奖4 项、二等奖1 项。

7 课程的建设规划

课程将根据新工科建设的需要，立足专业培养目标，挖掘优质课程资源，对内推动学科交叉融合，对外推进产教融合，打造符合食品科学与工程专业人才培养需求的新工科课程。

（1） 加强与产业界的合作。学校与海欣食品股份有限公司等福建大中型食品企业建立产学合作关系，建立课程实践基地，推动产教融合。

（2） 不断完善教学内容与资源的建设与开发。依托食品产业需求，持续改进教学内容，注重综合性、设计性、创新性实验教学内容的建设与开发；整合实验教学项目，编写实验教材；建设“食品工程原理实验”教学门户网站，将主要教学资源上网免费开放，在同类课程中不断扩大影响力。

（3） 进一步加强课程团队建设。聘请校外食品工程领域专家授课，剖析学校实验与产业实际之间的差异及食品工程实践的注意事项；鼓励授课教师到食品企业实践并提高自身的工程实践能力，努力打造双师型教师团队。

（4） 课程思政建设。进一步挖掘课程思政元素，建设课程思政示范课，编写实验课程思政教学案例。

8 结语

建设一流本科课程是当前我国高校重要的工作任务。结合学校建设区域一流大学的办学定位及培养复合型、应用型食品工程人才的目标，“食品工程原理实验”课程在线下一流本科课程建设中明确课程目标，加强课程团队建设和课程资源建设，对课程内容和教学方式进行改革，注重学科竞赛的教学引领作用及课程思政的协同育人效应，课程建设获得初步成效，得到学生和同行的认同。