糖厂设计基础课程的教学改革与探索实践

蔡吉祥，苏 龙，蒋才云，赵海燕*

（广西科技师范学院食品与生化工程学院，广西 来宾 546199）

糖作为我国重要的战略储备物资，是关系国计民生的重要大宗农产品，是我国粮食安全的重要组成部分。我国继巴西、印度之后是目前世界第三大产糖国，食糖中主要是以甘蔗糖为主，其中以广西种植面积最大，约占全国产量的三分之二，有“中国糖都”之称［1］。制糖业作为广西的支柱产业及优势产业，其有效促进了当地造纸、酒精、发酵、养殖等相关产业的发展［2-3］。但广西的制糖行业也面临着生产设备和工艺技术普遍落后、机械化水平偏低、制糖成本过高及制糖人才严重不足等问题，严重制约了广西糖业的发展［4］。广西科技师范学院食品科学与工程专业自2015年开始采取分流的方式培养制糖方向的本科人才，其目的主要是立足地方特色，服务地方产业，为广西糖业发展提供应用型制糖人才。

糖厂设计基础课程是广西科技师范学院食品科学与工程（制糖方向）专业的必修课程之一，其内容涉及制糖机械、制糖工艺、公用工程（供排水、供汽、供电、土建和环保）、组织机构、经济技术等方面的知识，是一门综合性、应用性极强的课程。本文结合学校对应用型人才培养目标的定位，对糖厂设计基础课程体系存在的问题进行剖析并采取了措施对相应问题进行了改革与探索。

1 课程教学中存在的问题

1.1 教材种类匮乏和知识点陈旧

目前与该课程相关的教材还是1987年轻工业出版社出版的由陈维钧和李天义主编的《甘蔗糖厂设计基础》，可选教材极少，同时随着制糖行业技术的发展及制糖工艺的更新，该教材内容比较陈旧，且知识点跟不上糖厂的改进步伐，已不能满足培养现代应用型制糖人才的要求。

1.2 师资力量不足和教学方式单一

糖厂设计基础课程不但要求教师拥有制糖工艺相关的知识储备，同时还应掌握糖厂的生产实际、机械制图及设计的相关知识，但由于全国开设制糖专业的高校较少，所以制糖师资力量匮乏，并且部分教师缺乏制糖生产及设计糖厂的经验。另外，教学方式也主要以传统的多媒体理论教学为主，教学方式单一，而且该课程教学内容较抽象，学生学习兴趣不高，积极性不强，并且对设计的理解也不够深入。

1.3 课程内容过时和课时设置不合理

传统的糖厂设计基础课程内容中的制糖工艺还是七八十年代的工艺流程，缺少新增加和改进后的制糖工艺流程，特别是制糖自动化设备的设计和安装，其次公用工程部分的内容也跟不上现代糖厂的改进步伐，已不符合设计要求，组织机构也与现代企业管理制度相差较远。同时，课程内容只有理论教学部分，缺少实践（实训）部分，与此相对应的课时较少，理论教学才有32个课时，没有实践（实训）课时，因此不利于培养学生的综合及应用的能力。

1.4 课程考核不全面

由于传统的课程只有理论部分，所以考核方式也主要是以闭卷考试的试卷形式加平时表现。缺乏了对实践（实训）的考核部分，因此对学生综合及应用的能力考核不到位，考核结果不够全面、客观、科学。

2 改革及实践

2.1 更新及完善课程教材

教材不但是教学活动的参考和载体也是实现人才培养的重要保证［5］，因此编制出与人才培养方案相匹配及与现代制糖业相适应的教材显得极为重要。首先，学校“制糖工程应用型人才协同培养基地”及“理实一体化”建设项目对教材编制提供了“人、财、物”的支持；其次，利用政、校、企合作的基础，邀请行业专家、学者与本校教师一起根据人才培养目标，结合当今糖厂设计发展的实际情况共同修改，更新教材，并反映现代制糖工厂的最新动态，使其与时俱进；最后，加强与教材配套的教学仿真软件、综合实训软件等的同步建设，为实践教学提供基本保障。

2.2 加强师资队伍建设

教师作为教学过程中的重要组成部分，对教学效果的影响至关重要，因此为加强师资队伍建设可从以下这几方面入手。首先，从企业引进实践经验丰富的教师，其中包括1名制糖博士，2名有设计企业经验的制糖硕士；再次，根据学校教师素质能力提升计划选派任课教师到企业、设计院所等企事业单位进行挂职学习锻炼，熟悉行业的新技术、新工艺及新标准，以及派送现有3名任课教师赴精炼糖厂及甘蔗糖厂进行半年以上的挂职学习锻炼；最后，发挥优秀的课程团队优势，形成传帮带的良好氛围，通过多手段丰富教师的知识体系、努力提升教师的授课水平，最终保证教学质量。

2.3 课程体系的构建与优化

课程体系作为教学活动的主要媒介，是完成人才培养目标的主要组成部分，因此合理的课程体系是人才培养质量的重要保障。结合制糖工业的发展及学校应用型人才培养目标的要求，将糖厂设计基础课程分为三大模块和三个层次，三大模块即理论教学模块、实训教学模块和实践教学模块，以对应培养学生的基础能力、综合应用能力及创新能力这三个层次的能力要求，其中学时由原来32个学时提高至48个学时，整合后的课程体系，如图1所示。

图1 糖厂设计基础课程体系的构建

由于糖厂设计基础课程内容包含设计程序、厂址选择及总平面布置、糖厂工艺设计、公用工程设计、组织架构和经济概算等，内容较多，所以在理论教学部分需要进一步整合优化，其中重点突出总平面布置、糖厂工艺设计、工艺衡算和设备衡算等章节的讲解，缩减设计程序及公用工程部分章节的课时，同时对于部分简单的知识点可以设置在线上课程，让学生自行学习。实训教学作为理论教学部分的综合应用，是判定学生对知识的掌握和运用情况，为更好达到实训效果的目的，该部分增加CAD软件教学部分，以锻炼学生熟练掌握糖厂总平面布局、生产车间及辅助车间的设计等实训基础技能。实践教学模块指导学生开展创新创业设计大赛、毕业设计的科研活动，培养学生主动探索，解决问题的创新思维和动手能力。

2.4 改进教学方法

糖厂设计基础是一门综合复杂的课程，传统的“填鸭式”教学模式学生处于被动学习状态，枯燥、抽象的传统授课方式导致学生学习积极性、主动性不强，因此需要改进教学方法来激发学生的主动性及创造性。

2.4.1 线上线下混合式教学

线上线下混合式教学是将在线教学与面对面教学揉合起来的教学模式，即一定比例的教学内容为面对面教学，部分比例教学内容为在线学习［6］。课程中重点部分面对面教学，基础知识部分课件及问题放在雨课堂平台上让学生在线学习并回答，定期检查学习情况。这样不但能节省课程授课课时还能提高学生学习的积极性和主动性。

2.4.2 CBL（case study-based learning）的教学法

CBL由哈佛商学院于1920年提出，在PBL（problem-based learning）的基础上发展而来，该方法鼓励学生在老师的引导下围绕经典案例展开讨论［7］。在糖厂设计基础课程教学过程中，以大丰英茂糖业有限公司制糖生产线为教学模板，提出若干问题，让学生从该案例的设计文件中寻找答案，该方法有助于激发学生的学习兴趣，培养学生自主思考、分析问题的能力，同时能够很好的对糖厂设计和工艺内容有更深的了解和掌握。

2.4.3 任务驱动式的教学方法

任务驱动式教学模式是指将一个相对独立的任务项目交给学生独立完成，重点培养学生独立完成任务的能力的方法，是一种以学生为中心的先进教学模式［8］。在实训教学环节多采用该方法，让2~3名学生组成一个团队，给学生设定一个已知生产能力的糖厂，让学生结合CAD软件及机房仿真软件完成糖厂总平面布置、产品方案制定、工艺衡算、设备的选型和设备管路设计的综合实训任务，通过该方法激发学生的创造性和团队合作精神，从而提高学生解决实际应用问题的能力。

2.5 改革考核体系

课程考核是教学活动中的一个重要环节，合理、有效的考核方式不仅能激发学生的学习兴趣还能反馈学生的学习效果。现行30%的平时成绩＋70%的理论考试成绩不能客观反映学生对课程的掌握和运用情况，根据构建的课程体系，制定相应的考核方式，如图2所示。

图2 课程考核体系

3 改革效果

根据课程教学改革思路，分别对2017级和2018级的课堂表现、课程成绩及毕业设计开展情况进行调查分析，其中2017级为改革前的教学班级，2018级为改革后的教学班级。调查发现，改革后的教学班级在学生出勤率、作业完成率和课堂参与度等都有明显的改善，课堂学习氛围更好，积极性更高，学生自主思考和分析问题的能力明显提高，同时学生之间的团队协作也更好；由图3可知，相较于2017级的学生，2018级学生课程成绩在80~90分及90~100分的占比都有明显的提高，60~70分及70~80分的占比明显降低，说明改革对学生成绩有明显的促进作用；另外通过调查两个班开展毕业论文的情况，发现2017级选择设计的比例仅占总人数的5%，而2018级选择毕业设计的人数已经占到总人数的20%。

图3 2017级和2018级学生课程成绩对比

4 结语

通过本次课程改革可以看出学生的积极性、主动性和创造性得到了加强，综合能力有明显的提高，课程改革效果明显，但糖厂设计基础是一门多学科交叉融合的综合性课程，随着科技的发展，课程教学需要不断的更新与完善，课程的改革任务任重道远，特别是2021年中央对广西提出要沉下心，不惜重金时间在蔗糖相关研究领域实现突破口号的提出，更要在人才培养方面花心思，下力气，不断与时俱进努力为社会及地区培养高素质应用型制糖人才奠定坚实的基础。