基于OBE理念的食品机械与设备课程教学实践

郑茂强，蔡洪芳，朱颖越，邢广良

常熟理工学院生物与食品工程学院（常熟 215500）

2016年，我国正式成为《华盛顿协议》会员国，标志着我国工程教育和质量保证体系实施进入新阶段。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，其成果导向教育（Outcome Based Education，OBE）核心理念以学生为中心，成果导向，持续改进，尽可能把工程实践与素质教育结合起来，突出学生综合能力和创新能力的培养[1-2]。工程教育专业认证成为我国高校专业学科建设的推动力，也是高校课程教学改革的指挥棒。

食品机械与设备是食品专业工程教育认证要求中必须开设的一门工程基础课，与食品工艺学、食品工程原理等其他课程构成食品专业的主干课程体系，其教学质量和教学效果日益受到重视。食品机械与设备课程主要介绍食品加工过程中常用的机械设备的分类、工作原理、结构特点、使用性能、适用范围等内容，是一门专业性和实践性较强的课程。该课程是培养学生认识食品机械、应用食品机械和开发食品机械的重要基础，课程的教学效果直接关系到学生毕业设计完成质量，也决定了学生食品工程综合能力培养的高度和深度[3]。在中国工程教育认证快速发展的背景下，以OBE理念为指引，对食品机械与设备的课程目标、课程设置、教学实践措施及考核方式进行探讨，旨在提升该课程的教学质量和效果，并为教学活动的持续性改进提供参考。

1 课程目标

工程教育认证对学生工程素养的要求体现在人才培养方案中，如工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具等，每一项又细分为不同具体要求。食品机械与设备课程也结合常熟理工学院食品专业毕业要求，制定了具体的课程目标。

1.1 课程目标1：体现在工程知识方面

了解机械设备的运动构件组成和运动特性，掌握食品机械的分类、工作原理、适用范围等工程知识，理解食品机械与食品品质、单元操作的关联性，提升学生的食品加工工程化意识，充分发挥机械设备在食品加工过程中的价值。

1.2 课程目标2：体现在问题分析方面

培养学生根据食品加工需求分析问题能力，结合食品机械特性和我国食品机械现状进行设备选型、多方案优选，提升学生对国产食品机械设备的认同意识。

1.3 课程目标3：体现在设计/开发解决方案方面

提升对食品加工生产线设备方案设计、单机设备开发能力，结合影响食品加工设计成败的因素，提升学生食品加工设计细节关注能力，增强对食品加工生产设计的大局意识。

1.4 课程目标4：体现在使用现代工具方面

理解食品品质提升追求与食品加工机械局限性之间的差距认知，培养学生利用现代工具对食品加工工艺进行创新和对生产工程解决方案进行变通的意识。

食品加工特点决定食品加工机械设备的多样性，造就课程知识点繁杂、内容抽象枯燥、学习难度较高的特点。教学实践过程中需要根据课程目标的指引，不断优化教和学实践过程，达到课程育人目的。

2 教学实践

2.1 课程设置依据专业特点

以常熟理工学院为例，食品科学与工程和食品质量与安全专业均开设食品机械与设备课程，但课程设置侧重点有所不同。对于食品质量与安全专业，该课程为考查课、非学位课，共32学时。其教学内容主要为食品机械与设备的分类、结构、工作原理、功能特点、适用场景、注意事项等。对于食品科学与工程专业，该课程考试课、学位课，共64学时。教学内容在食品机械与设备基本教学内容的基础上，增加机械基础和实验教学内容，旨在提升学生对机械运作特性的理解，增强学生对食品机械结构认知和动手实践能力，满足学生毕业后参与食品企业生产活动的需求。

2.2 授课形式动态调整

2.2.1 授课内容梳理重构

由于食品原料种类丰富、加工方式迥异、产品形式多样等因素，食品加工机械种类繁多、功能特点及适用场景千差万别，造成食品机械课程内容繁杂，使得学生学习难度极大，授课内容需要根据课程目标重新进行梳理重构。

授课内容应与企业生产培训相区别。企业生产培训更强调具体特定的加工机械、生产线的生产流程、规范操作、应急处理等相关操作实践能力培训，从而服务于企业生产活动。大学教学更加强调通识教育，更侧重于食品机械的分类、工作原理、适用场景、功能特点等工程知识的教学。当然两者之间不是割裂的，课程授课内容可以结合地区的食品加工行业特点选取具有代表性的加工机械设备进行精讲，如稻米加工行业碾米设备、油脂行业浸出设备和精炼设备、奶制品行业瞬时杀菌系统、饮料行业灌装设备等，其他机械设备略讲，这样安排有利于学生在有限时间内接触更多种类机械设备，使得学生进入工作岗位后能够更快适应不同类型食品加工机械的工作场合，更好服务于当地社会生产需求。

授课内容应注重不同类型机械设备异同性。食品加工机械设备种类繁多，结构组成不同，但机械设备间存在一定关联性。如清洗机械、干燥机械、杀菌机械、冷冻机械中的隧道式机型中都涉及输送机构，其工作原理、结构形式多与物料输送机械雷同，可以为学生打通相关知识隔阂。切片机、切丁机、绞肉机、斩拌机、果蔬碎解机、打浆机等设备同属于切割碎解机械，由于原料特性差异、加工目的不同等因素影响，相关设备的关键结构形态各异，适用范围不同。通过食品加工机械设备的异同点对比分析，能够有效提升学生在工程实际过程中的问题分析能力，为毕业设计和企业生产线设计的设备选型奠定良好基础。

2.2.2 动画视频资源精选活用

食品机械与设备的知识内容是枯燥抽象的，即便教材有插图、参观过食品企业，但由于认知局限性，部分机械设备对学生的理解掌握仍会造成极大困难。通过模型、动画、视频等多媒体形式教学，能够有效降低课程学习难度。日益丰富的网络多媒体资源为课程多媒体教学提供良好的便捷性和可行性，结合课程目标进行精挑细选，灵活应用于课堂教学及课前自学。机械设备模型的flash动图，如平面四连杆结构、齿轮传动结构等，可以让学生更直观认识机械运动特性。原位清洗（CIP）系统、流化床干燥设备、超高温瞬时杀菌（UHT）设备等的工艺流程动画视频，有助于学生深刻理解食品机械的工作原理。动画视频等多媒体资源的充分利用，有助于激发学生对食品机械设备的学习兴趣，填补学生工程机械认知盲区，获取良好教学效果。

2.2.3 实验教学合理规划

食品机械与设备课程具有较强的理论性和实践性，实验教学对于食品科学与工程专业学生更为重要。食品机械种类繁多、设备体积重量差异大、设备价格高低不一，课程实验室建设需要结合学院现有设备实施实际情况综合考虑，量力而行。以常熟理工学院为例，课程实验教学开设5个教学内容：食品机械材料拉伸性能实验侧重于加深学生对食品机械所用材料的机械性能认识，理解食品机械的选材要求；粉碎机、槽式混合机、干式制粒机3个实验侧重于提升学生对食品加工单机设备的直观认知，通过设备整体观察、设备拆解、关键结构测绘等实训提升学生动手操作能力和工程制图能力，通过视频演示、资料查询、报告撰写加深学生对食品机械操作流程、安全注意事项等知识的理解掌握；小型啤酒发酵生产线实验可让学生认知不同机械设备在食品工艺过程中的协调配合作用，通过啤酒生产线放大设计实训提升工程问题发现和解决能力。通过实验教学强化食品机械与设备工程知识到工程实践的能力转化，提升为社会生产服务能力。

2.2.4 思政育人潜移默化

食品机械与设备课程内容存在枯燥抽象特点，但同样可以挖掘思政元素激发学生爱国主义情感。我国拥有悠久的农业加工历史，石磨石碾等粮食加工设备、传统酿酒设备虽然结构形式与现代食品加工机械存在差异，但其工作原理相通。我国现代食品机械与设备在改革开放后快速发展，张家口磨粉机、扬州油脂浸出器等粮油加工机械达到世界先进水平。通过思政教育，一方面能够活跃该课程的课堂氛围，另一方面有助于提升学生对国产食品加工机械的自信心和自豪感。尽管我国食品加工机械整体水平与世界巨头企业还存在一定差距，但只要年轻一代认同国产机械，积极采用国产机械，认真研发国产机械，在科技强国、中国制造等国家发展战略指引下，我国食品加工机械科技水平将会更上一层楼。

2.3 学习过程调动督促

2.3.1 学习汇报适时安排

食品机械与设备课程不仅要传授工程知识、提升工程实践能力，更要注重学生综合素质的培养，学习汇报则是综合能力的体现之一。相比教师授课，学习汇报更容易激发学生的参与欲、表现欲，更容易得到广大学生的关注和重视。根据授课计划和知识点难度，安排合适的食品机械供学生自主学习。学生按照汇报提纲，通过微课、动画视频、机械厂家网页等资源学习，消化吸收并梳理为汇报内容。学生汇报时由学生和老师共同评分，提升全体学生参与度。

2.3.2 课后作业拓宽视野

食品机械是食品行业快速发展的重要支撑，我国近年来食品加工新技术新机械快速发展，并不断投入到生产实践中。当前食品机械与设备教材内容仍以经典加工机械的介绍为主，课程教学有必要引入新技术、新机械相关内容。通过课后作业形式适当安排，如超临界萃取设备、超高压杀菌设备等新机械自学内容，学生了解相关机械设备的工作原理、结构特点、适用场景等工程知识，拓展学生的认知视野。

2.3.3 测试题库激发动力

食品机械与设备课程为食品专业核心课程，学生对成绩非常重视。同食品工艺学、生物学等课程不同，由于食品机械设备的多样性，造成课程知识点碎片化严重，给学生学习掌握造成难度。通过对每章节知识考点进行梳理归纳，如食品机械与设备的分类、结构特点、适用范围、使用注意事项等，采用单选题、多选题、判断题、填空题等题型建立题库。每章学习结束后，通过蓝墨云平台的云班课进行课堂练习、阶段测试，有利于激发学生的学习动力，掌握巩固所学知识内容。

2.4 考核方式侧重过程

食品机械与设备课程考核要体现以学生为中心、以成果为导向、注重过程管理的理念，强调学生最终学到了什么。课程考核分为平时考核和期末考核，其比重分别占综合成绩的70%和30%，降低期末考核比重有助于改善考前突击现象，提升平时学习过程的重视程度。平时考核方式包括自主学习表现、课堂汇报、课堂练习、阶段测试、实验报告、课后作业、期中考试等内容。每一项课程目标都通过一种或几种考核方式体现，从知识和能力两方面对学生进行综合培养。

3 结语

食品机械与设备课程是食品专业的核心课程，良好的教学氛围有利于学生牢固掌握基本工程知识，提升学生工程问题解决能力和创新能力，全面提升学生综合素质。通过教学实践改进，学生对于该课程的积极参与度明显提升，超过95%的学生达到课程达成度0.70目标。食品机械与设备教学效果提升是一个漫长的持续的渐进过程，教师与学生均需参与到课程的构思—设计—实施—运作的全过程。任课教师应及时关注学生学习状态，适时调整教学方式，认真总结经验教训，从而实现教学质量和效果的螺旋式提升。