創(chuàng)新方法提高食品工程原理的教學(xué)效果*

任迪峰 陳 林 魯 軍 王建中

北京林業(yè)大學(xué) 北京 100083

創(chuàng)新方法提高食品工程原理的教學(xué)效果*

任迪峰 陳 林 魯 軍 王建中

北京林業(yè)大學(xué) 北京 100083

從創(chuàng)新教學(xué)形式、增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、加強(qiáng)考核評(píng)價(jià)及反饋機(jī)制等方面，對(duì)食品工程原理的課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。

食品工程原理；教學(xué)改革；教學(xué)效果

食品工程原理(Principles of food engineering)是食品科學(xué)與工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，也可作為生物工程、環(huán)境工程、農(nóng)業(yè)工程等專業(yè)的學(xué)習(xí)課程。該課程主要介紹食品生產(chǎn)加工過程中的“三傳理論”(熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和動(dòng)量傳遞)及常用單元操作中典型設(shè)備的工作原理、基本構(gòu)造和設(shè)計(jì)計(jì)算等知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐操作能力，引導(dǎo)學(xué)生從基礎(chǔ)課轉(zhuǎn)入專業(yè)課學(xué)習(xí)，從抽象理論引入食品生產(chǎn)加工涉及的工程實(shí)際問題。

食品工程原理的教學(xué)是以各種食品加工和制造工藝所共有的基本環(huán)節(jié)或步驟(單元操作)為核心的，培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握食品生產(chǎn)過程里各項(xiàng)單元操作并將這些操作有效結(jié)合成一個(gè)整體，是教學(xué)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。此外，食品工程原理難度大的主要原因還在于具有很高的理論性和實(shí)踐性，其內(nèi)容涉及食品工程、食品工藝、食品機(jī)械與設(shè)備、食品工廠設(shè)計(jì)等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，需要學(xué)生在較短的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)結(jié)合所學(xué)專業(yè)做整體把握，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的理論聯(lián)系實(shí)踐和抽象思維能力。因此，靈活運(yùn)用各種教學(xué)手段，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生掌握、消化相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)并轉(zhuǎn)化為自身的知識(shí)儲(chǔ)備是這門課程教學(xué)改革的關(guān)鍵所在。

一、靈活創(chuàng)新教學(xué)形式，增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.采用多媒體教學(xué)，構(gòu)建整體知識(shí)框架

食品工程原理涉及食品生產(chǎn)加工過程中的基本原理、相關(guān)設(shè)備及結(jié)構(gòu)示意圖，依靠課本上的黑白圖示并不能達(dá)到很好的教學(xué)效果。這門課開設(shè)的時(shí)候正是學(xué)生逐漸接觸專業(yè)課程之時(shí)，在思維上尚未形成對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和加工流程的感性認(rèn)識(shí)，單憑口頭傳授也不便于學(xué)生理解和掌握。目前高校的多媒體教學(xué)基本上已經(jīng)普及，其直觀、明快的特點(diǎn)受到廣大師生的歡迎。結(jié)合多媒體教學(xué)，食品加工過程中相關(guān)單元操作的各類設(shè)備及其輔助結(jié)構(gòu)可以通過立體圖形或動(dòng)畫等多媒體手段演示，既清楚又逼真，學(xué)生感性認(rèn)識(shí)可得到加強(qiáng)。教師在教學(xué)過程中可根據(jù)學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的掌握情況，重演或反復(fù)播放。這樣，學(xué)生面對(duì)的再也不是枯燥的課本、抽象的理論，而能通過視覺聽覺的雙向灌輸，加強(qiáng)理解，提高學(xué)習(xí)效率。

另外，在食品工程原理的教學(xué)中結(jié)合計(jì)算機(jī)和多媒體技術(shù)，可以從食品加工和生產(chǎn)過程的整個(gè)流程增強(qiáng)學(xué)生的整體認(rèn)識(shí)，構(gòu)建食品生產(chǎn)加工全流程的整體知識(shí)框架，還可以通過信息技術(shù)在課堂教學(xué)中的開發(fā)與應(yīng)用，觸類旁通，從而改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和思維方式，提高學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和工作中運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。然而，多媒體教學(xué)只是為教師提供了一種便捷、高效的教學(xué)方式，在教學(xué)中不能忽視講授過程的重要性。教師可以在教學(xué)中利用黑板演算重要的公式，并及時(shí)與臺(tái)下同學(xué)互動(dòng)，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生注意力。

2.引用生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在學(xué)習(xí)過程中，除了培養(yǎng)抽象思維能力之外，我們更要注重學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐和解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。在課程講解過程中，我們結(jié)合食品企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程大量穿插實(shí)例，將理論知識(shí)與實(shí)踐生產(chǎn)結(jié)合在一起，讓學(xué)生有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。例如，在對(duì)某奶粉生產(chǎn)廠的介紹中，我們按照該廠家的實(shí)際生產(chǎn)流程(原料乳驗(yàn)收→預(yù)處理→預(yù)熱殺菌→濃縮→噴霧干燥→冷卻→篩粉→包裝→裝箱→檢驗(yàn)→成品)依次展示、講解相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備和理論知識(shí)。這些工序涵蓋的單元操作和基本知識(shí)貫穿了食品工程原理的大部分內(nèi)容，如流體的輸送、過濾等單元操作涉及流體力學(xué)基礎(chǔ)，濃縮、干燥、殺菌等單元操作中熱量、水分的傳遞也都涉及課本中的傳熱、傳質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)等。因此，靈活結(jié)合生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例極大程度地方便了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和運(yùn)用，也增強(qiáng)了學(xué)習(xí)熱情。

我們還注重在日常生活和學(xué)習(xí)研究過程中收集、記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)、圖片或影像資料。在國(guó)外交流和留學(xué)期間，我們廣泛聯(lián)系相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的大型企業(yè)和科研單位，觀摩、學(xué)習(xí)對(duì)方的先進(jìn)工藝和設(shè)備，對(duì)于自身研究過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)也都認(rèn)真地加以記錄。這些資料很好地豐富了食品工程原理的解決內(nèi)容，尤其是對(duì)于歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)先進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)模式和流程的圖片和多媒體介紹，令學(xué)生真切地感受到當(dāng)前食品生產(chǎn)的前沿動(dòng)態(tài)和趨勢(shì)，對(duì)于學(xué)生將來的工作生產(chǎn)和科研創(chuàng)新也是一種很大的幫助。

3.開展校外專家講座，加強(qiáng)企業(yè)合作交流

邀請(qǐng)校外工廠(企業(yè))技術(shù)人員進(jìn)入課堂向?qū)W生介紹相關(guān)生產(chǎn)，目的是促進(jìn)學(xué)生把課本知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系起來，一是可彌補(bǔ)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生訓(xùn)練的不足，二是可堅(jiān)定學(xué)習(xí)目標(biāo)，鼓勵(lì)學(xué)生積極學(xué)習(xí)，符合食品科學(xué)與工程專業(yè)對(duì)實(shí)踐型、技術(shù)型人才教育的注重，強(qiáng)調(diào)了綜合性、實(shí)用性人才的培養(yǎng)要求。我們?cè)谑称饭こ淘淼慕虒W(xué)中定期邀請(qǐng)同領(lǐng)域內(nèi)的校外企業(yè)知名專家來校舉辦講座，從生產(chǎn)企業(yè)的角度結(jié)合實(shí)際問題闡釋相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用情況。

此外,我們還注重校外專家講座和企業(yè)交流的形式多種化,不僅讓校外企業(yè)專家走進(jìn)來,還讓我們的學(xué)生走出去,深入相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)參觀學(xué)習(xí),請(qǐng)校外專家現(xiàn)場(chǎng)為同學(xué)介紹產(chǎn)品生產(chǎn)流程以及開發(fā)情況。這些與生產(chǎn)一線專家的直接互動(dòng)激勵(lì)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、積極思考、主動(dòng)討論的熱情,不僅可以使學(xué)生近距離、直觀地接觸生產(chǎn)活動(dòng),加深了對(duì)本課程理解,還可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)將來工作的認(rèn)識(shí)，幫助拓寬就業(yè)渠道。

二、精心開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力

1.借助綜合性大型實(shí)驗(yàn)，貫通食品加工環(huán)節(jié)和流程

食品工程原理這門課程相對(duì)其他專業(yè)課而言較為枯燥繁瑣，要求學(xué)生掌握基本原理和扎實(shí)的計(jì)算能力。如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作技能是這門課程教學(xué)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的食品工程原理教學(xué)主要以課堂教學(xué)為主，教學(xué)計(jì)劃中雖然安排有一定時(shí)間的實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，但主要是對(duì)分散的單元操作或環(huán)節(jié)做一些簡(jiǎn)單的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，很少具有培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)造性的大型綜合性實(shí)驗(yàn)?？紤]到學(xué)校實(shí)驗(yàn)不能為學(xué)生提供工廠生產(chǎn)所用的大型設(shè)備的局限，培養(yǎng)應(yīng)重點(diǎn)放在學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力的提高方面。

針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，我們精心設(shè)計(jì)了一些涵蓋單元操作環(huán)節(jié)多、能夠較好地反映實(shí)際生產(chǎn)流程的大型綜合性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。在學(xué)生完成各單元操作和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，基本掌握食品加工過程的工程原理和知識(shí)之后，就會(huì)通過若干綜合性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，整合、融會(huì)前期分散的單元操作知識(shí)。作為培養(yǎng)食品科技人才對(duì)食品工學(xué)知識(shí)應(yīng)用能力的重要實(shí)踐平臺(tái)，綜合性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)涵蓋食品工程原理、食品工藝、食品機(jī)械與設(shè)備、食品工廠設(shè)計(jì)等相關(guān)課程知識(shí)，具有綜合性和整體性，能夠鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)感興趣的課題有目的有效率地將所學(xué)專業(yè)知識(shí)應(yīng)運(yùn)于生產(chǎn)實(shí)際，提高學(xué)生融會(huì)貫通、綜合運(yùn)用理論知識(shí)及分析解決工程實(shí)際問題的能力。

2.采用計(jì)算機(jī)模擬軟件，提高學(xué)生動(dòng)手能力

隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)在高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用日益普遍。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)是利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的一個(gè)可視化實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，其中的每一個(gè)可視化仿真物體代表實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備，通過操作這些虛擬的實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備可以進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，達(dá)到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)室一致的教學(xué)要求和目的。在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中適當(dāng)?shù)夭捎糜?jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)，讓學(xué)生通過仿真軟件模擬真實(shí)生產(chǎn)過程進(jìn)行操作，可以充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力，接受知識(shí)的效率也明顯提高。

在食品工程原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們結(jié)合本系教學(xué)條件，在一些大型綜合性實(shí)驗(yàn)中引入計(jì)算機(jī)仿真模擬軟件讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。先用仿真軟件進(jìn)行練習(xí)，熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備原理、實(shí)驗(yàn)流程，有了一定的感性認(rèn)識(shí)后，再根據(jù)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。計(jì)算機(jī)仿真模擬實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作的有機(jī)結(jié)合增強(qiáng)了學(xué)生的理解能力和分析能力，加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)的了解，實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)效率大為提高，在2年教學(xué)中獲得很好的成效。另外，計(jì)算機(jī)仿真模擬還具有成本低、安全性高和重復(fù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)生在課后可以用仿真軟件反復(fù)進(jìn)行練習(xí)，加深對(duì)相關(guān)操作環(huán)節(jié)的理解，這一優(yōu)點(diǎn)是真實(shí)條件下的實(shí)驗(yàn)操作所不具備的。

三、加強(qiáng)考核評(píng)價(jià)反饋機(jī)制，持續(xù)深化教學(xué)改革效果

1.針對(duì)能力因素優(yōu)化考核方式，科學(xué)評(píng)價(jià)學(xué)生知識(shí)掌握程度

課程考核是對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握程度的一種評(píng)價(jià)方式。傳統(tǒng)的考核方式是在課程結(jié)束后就課程重點(diǎn)內(nèi)容出卷筆試，這種方式的評(píng)價(jià)結(jié)果一定程度地反映了學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解以及解決問題的能力，但由于評(píng)價(jià)方式的單一，也往往容易造成“高分低能”的現(xiàn)象，評(píng)價(jià)成績(jī)不能客觀地反映學(xué)生的真實(shí)水平。根據(jù)食品工程原理的課程特點(diǎn)，我們?cè)诳己朔绞缴吓?shí)現(xiàn)多樣化，以便全面科學(xué)地評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)掌握程度和知識(shí)運(yùn)用能力。

食品工程原理的教學(xué)大致可以分為理論教學(xué)、單元實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)幾個(gè)模塊。我們針對(duì)各個(gè)模塊所側(cè)重的培養(yǎng)能力因素，分模塊進(jìn)行考核，在考核中納入筆試、回答問題表現(xiàn)、操作熟練程度、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、解決實(shí)際問題能力、創(chuàng)新性、邏輯思維和概括能力等因素，按權(quán)重綜合給分，取得了較好效果。例如，我們?cè)趩卧獙?shí)驗(yàn)中注重學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力、綜合分析和處理問題能力的評(píng)價(jià)，而在課程設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考查學(xué)生掌握設(shè)計(jì)的程序和方法、學(xué)會(huì)查閱資料手冊(cè)、選用數(shù)據(jù)和公式、合理確定工藝流程、正確進(jìn)行工藝計(jì)算、用技術(shù)經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)結(jié)果、用文字圖表和圖紙表達(dá)設(shè)計(jì)思想以及嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度和工作作風(fēng)等諸多能力因素。

2.構(gòu)建學(xué)生互評(píng)和課程評(píng)價(jià)平臺(tái)，持續(xù)推進(jìn)課程教學(xué)改革

傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式是單向的、以教師為主體的評(píng)價(jià)，在評(píng)價(jià)體系中忽視了學(xué)生的作用。針對(duì)這一問題，我們?cè)谑称饭こ淘淼恼n程評(píng)價(jià)中加入學(xué)生互評(píng)的環(huán)節(jié)，包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和課堂展示等過程中的分組互評(píng)和組長(zhǎng)點(diǎn)評(píng)等。這一方式很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，而且在評(píng)價(jià)過程中有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)和改正自身存在的問題。將一部分評(píng)價(jià)權(quán)下放到學(xué)生的手中，使學(xué)生感受到自身的責(zé)任，增強(qiáng)了主人翁意識(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生認(rèn)真、科學(xué)、客觀、公正的工作態(tài)度和作風(fēng)。

此外，一門課程教學(xué)效果的好壞優(yōu)劣僅僅依賴教師自己的評(píng)估還不夠，更主要的是要傾聽學(xué)生的反饋意見，以學(xué)生為主體對(duì)自身的知識(shí)接受和掌握程度以及教學(xué)方式和效果做出評(píng)價(jià)。每次在食品工程原理課程結(jié)束時(shí)，我們都會(huì)通過發(fā)放調(diào)查問卷、課堂討論和網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)等方式，從教學(xué)方式、教學(xué)效果、課堂氣氛等諸多方面，仔細(xì)調(diào)查、收集學(xué)生對(duì)課程和教師的評(píng)價(jià)和建議。對(duì)于每一項(xiàng)意見我們都會(huì)認(rèn)真思考，加以評(píng)估，有益的建議一定會(huì)在下一次的教學(xué)中采納應(yīng)用，這樣也就構(gòu)建了一種良性的、可持續(xù)的課程教學(xué)改革模式。

總之,通過食品工程原理的課程教學(xué)改革,我們摸索出了課堂理論與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合、計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)操作結(jié)合、考核評(píng)價(jià)與學(xué)生反饋結(jié)合的有效路徑,通過師生之間的互動(dòng)交流,不斷地在教學(xué)中改進(jìn)教學(xué)方法,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提高了教學(xué)效果。

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Improvement of the teaching effect for principles of food engineering by innovative methods

Ren Difeng, Chen Lin, Lu Jun, Wang Jianzhong
Beijing forestry university, Beijing, 100083, China

The teaching reform for principles of food engineering was discussed in aspects of innovating teaching methods, improving the practice ability of students, and strengthening assessment and feedback mechanism.

principles of food engineering; teaching reform; teaching effect

2010-06-23

任迪峰，博士，副教授。

*本文系北京林業(yè)大學(xué)優(yōu)秀中青年教師教學(xué)資助項(xiàng)目。