《計(jì)算機(jī)在食品科學(xué)中的應(yīng)用》教學(xué)改革研究

邱春江

摘 要： 計(jì)算機(jī)技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，本文針對(duì)食品行業(yè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用需求，對(duì)食品類專業(yè)《計(jì)算機(jī)在食品科學(xué)中的應(yīng)用》課程進(jìn)行了教學(xué)改革研究。首先介紹教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和課程體系的構(gòu)建，其次詳細(xì)闡述在教學(xué)方法、教學(xué)手段和實(shí)踐環(huán)節(jié)、教學(xué)考核方法等方面進(jìn)行的探索。

關(guān)鍵詞： 食品科學(xué) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 教學(xué)改革

引言

以計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的信息技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)自動(dòng)化、食品企業(yè)信息化、食品工程輔助設(shè)計(jì)、食品研究數(shù)據(jù)處理、食品安全質(zhì)量檢測(cè)與追蹤等食品行業(yè)的方方面面[1]。在食品工程中計(jì)算機(jī)輔助工程的廣泛應(yīng)用，可以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)試過程的自動(dòng)化水平，在未來食品工業(yè)的研究和生產(chǎn)實(shí)踐中必然會(huì)越來越多地用到計(jì)算機(jī)。以食品信息處理能力為中心的信息素質(zhì)是當(dāng)代食品人才創(chuàng)新能力的基本要素，食品專業(yè)學(xué)生對(duì)食品信息接收、處理和利用轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)弱是衡量其將來能否更好地開展食品研究的重要標(biāo)志，更是其將來終身學(xué)習(xí)能力和可持續(xù)創(chuàng)新能力強(qiáng)弱的決定性因素。

我院食品類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的應(yīng)用型工程技術(shù)人才，這就要求計(jì)算機(jī)在食品科學(xué)與工程中的應(yīng)用既能滿足食品專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用技術(shù)的要求，又能滿足食品信息教育要求，從而促進(jìn)食品專業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。然而，計(jì)算機(jī)在食品科學(xué)與工程中的應(yīng)用屬于交叉型課程，存在教材尚不夠完善，教學(xué)內(nèi)容廣泛，難度較大的問題，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有畏難情緒，影響學(xué)習(xí)效果。因此，有必要對(duì)該門課程的內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法、考核辦法等方面進(jìn)行改革和探索，強(qiáng)化教學(xué)效果。

1.教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

1.1課程體系構(gòu)建

計(jì)算機(jī)在食品工程中的應(yīng)用作為食品專業(yè)的一門課程，是以計(jì)算機(jī)科學(xué)和食品工程為基礎(chǔ)的課程。目前該門課程選用的教材是趙思明主編的《食品科學(xué)與工程中的計(jì)算機(jī)應(yīng)用》（化學(xué)工業(yè)出版社，2005.1），主要介紹使用MicrosoftExcel、SAS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和用AutoCAD軟件進(jìn)行食品工程圖紙的繪制的技巧和方法、Internet食品信息檢索、食品加工過程的計(jì)算機(jī)模擬、工藝優(yōu)化及優(yōu)化軟件進(jìn)行食品工藝過程的參數(shù)優(yōu)化等。

Excel通常被稱為電子表格軟件，它不僅具有一般電子表格軟件所包含的數(shù)據(jù)處理、制表和圖形功能，而且內(nèi)裝數(shù)學(xué)、財(cái)務(wù)、統(tǒng)計(jì)、工程等10類300多種函數(shù)，具有強(qiáng)大的智能計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理功能，實(shí)用性強(qiáng)。特別適合于食品科學(xué)實(shí)踐和生產(chǎn)過程控制的模擬。食品工業(yè)的每一過程都與計(jì)算機(jī)有密切聯(lián)系，其中質(zhì)量控制從頭到尾都起重要作用，食品質(zhì)量控制方法要求通過食品質(zhì)量數(shù)據(jù)的搜集和數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析，強(qiáng)化對(duì)食品生產(chǎn)過程的控制，所以質(zhì)量控制可采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)理數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理，利用Excel等的數(shù)理圖表功能繪出相應(yīng)的質(zhì)量控制圖[2]。AutoCAD是目前世界上最流行的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件之一，計(jì)算機(jī)繪圖的趨勢(shì)要求奠定了AutoCAD在食品工程設(shè)計(jì)中的重要性和便捷性。在食品工程設(shè)計(jì)中能夠減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

食品研發(fā)過程中往往需要大量實(shí)驗(yàn)，首先需要針對(duì)實(shí)驗(yàn)的全過程認(rèn)真考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問題，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)過程的依據(jù)，是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的前提，一個(gè)周密而完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能合理安排各種實(shí)驗(yàn)因素，大大提高科研質(zhì)量。本課程中，選取正交設(shè)計(jì)軟件、均勻設(shè)計(jì)軟件作為試驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行講解。其次，如果能建立實(shí)驗(yàn)條件與結(jié)果間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，就可以節(jié)省時(shí)間、減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)尋找出最佳化的組合。多元回歸是比較好的建模方法，Excel，SAS，Origin及Design-Expert響應(yīng)面分析軟件均可使用；但是在多因子、非線性的條件下多元回歸法并不適用，可考慮用計(jì)算機(jī)模擬人工智能則能有效地解決這一問題。

當(dāng)今食品高新技術(shù)迅猛發(fā)展，競爭日趨白熱化，而Internet上蘊(yùn)藏著極為豐富的食品工業(yè)信息，且檢索方式便捷，充分利用好這些資源，及時(shí)準(zhǔn)確地獲得所需信息，實(shí)現(xiàn)食品信息資源的網(wǎng)絡(luò)化共享是十分有益且必要的。本課程中，以搜索引擎百度、google學(xué)術(shù)搜索作為講解對(duì)象，同時(shí)講解中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫等的使用方法。另外，適當(dāng)安排部分常用軟件的使用，如：Endnote文獻(xiàn)管理、office化學(xué)繪圖等。

1.2教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

根據(jù)食品企業(yè)應(yīng)用需求，為增強(qiáng)學(xué)生繪制圖表、分析數(shù)據(jù)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)和搜集信息能力，將課程劃分為數(shù)據(jù)分析與處理模塊、試驗(yàn)設(shè)計(jì)模塊和網(wǎng)絡(luò)信息查詢模塊，模塊化教學(xué)模式，滿足食品類專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)和技術(shù)的需求。編寫適合食品專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際情況的課件、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書、實(shí)例參考等。內(nèi)容的組織以基礎(chǔ)性、先進(jìn)性、應(yīng)用性為主導(dǎo)。

2.改進(jìn)教學(xué)手段

2.1多媒體教學(xué)

在教學(xué)實(shí)踐中以課堂教授為主，課堂教學(xué)模式靈活，力爭做到教學(xué)做合一，同時(shí)輔以課外作業(yè)、答疑、上機(jī)實(shí)踐操作，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)該課程知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。在傳統(tǒng)教學(xué)中，師生互動(dòng)性強(qiáng)，并且學(xué)生有充分的時(shí)間做課堂筆記和消化所學(xué)的知識(shí)，但存在教學(xué)手段單一、課堂效率低等缺點(diǎn)。多媒體教學(xué)是集文字、聲音、動(dòng)畫、圖像等多種信息媒體功能于一身的現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，它不僅能使抽象概念形象化，微觀圖像宏觀化，而且能加大課堂信息量，提高教學(xué)效率，但存在過于依賴視覺技術(shù)、減少老師與學(xué)生交流的機(jī)會(huì)、尤其是對(duì)于需用數(shù)學(xué)嚴(yán)密地推導(dǎo)和論證的理論內(nèi)容使學(xué)生產(chǎn)生一種知其然而不知其所以然的感覺。所以在計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程教學(xué)中，應(yīng)充分利用教學(xué)課件，注重多媒體技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)方法的有機(jī)結(jié)合[3]。

多媒體技術(shù)能使抽象的概念具體化，枯燥的知識(shí)趣味化，靜態(tài)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)化，可以做到圖文聲并茂、視聽思結(jié)合，具有極強(qiáng)的感染力和知識(shí)的誘惑力，能更好地幫助學(xué)生充分感知教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師在教學(xué)過程中，可以采用播放制作的動(dòng)畫或者直接手動(dòng)演示。課程講解過程中，往往有重難點(diǎn)并不需要太多理論闡述，只需要直觀的動(dòng)畫演示就能達(dá)到很好的教學(xué)效果。在動(dòng)畫演示過程中，可實(shí)現(xiàn)情境創(chuàng)設(shè)、啟發(fā)思考、教學(xué)互動(dòng)、信息獲取、資源共享、多重交互、自主探究、協(xié)同創(chuàng)新等多種教學(xué)方式與方法的應(yīng)用，營造出“自主—互動(dòng)”的教學(xué)環(huán)境，打破傳統(tǒng)的單一教學(xué)模式，既發(fā)揮出教師的主導(dǎo)作用又充分體現(xiàn)學(xué)生“自主、探究、合作”學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，從而把學(xué)生的主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性充分調(diào)動(dòng)起來，使傳統(tǒng)的以教師為中心的課堂教學(xué)模式發(fā)生根本變化，使學(xué)生真正從消極被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極主動(dòng)學(xué)習(xí)。

2.2互動(dòng)教學(xué)

互動(dòng)教學(xué)是指師生互相交流、共同探討、互相促進(jìn)的一種教學(xué)組織形式，是把教學(xué)過程看做是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展著的教與學(xué)統(tǒng)一的交互影響和交互活動(dòng)過程[4]。部分學(xué)生往往羞于向老師請(qǐng)教，教師則應(yīng)充分利用互助教學(xué)打開這部分學(xué)生緊閉的心扉，消除原有的畏懼心理。計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容廣泛，課程中不能一一涉及。鼓勵(lì)學(xué)生利用圖書館、互聯(lián)網(wǎng)資源收集學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)相關(guān)操作，并將自己學(xué)到的新內(nèi)容在課堂上與大家一起分享，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，師生形成合力，做到師生間相互溝通，相互影響，相互補(bǔ)充，教學(xué)過程就成為學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的過程，大大提高課堂教學(xué)效率。

3.注重實(shí)踐教學(xué)

計(jì)算機(jī)在食品科學(xué)與工程中的應(yīng)用旨在讓學(xué)生掌握如何利用計(jì)算機(jī)解決食品工程中的實(shí)際問題，如查詢和檢索食品科學(xué)信息，收集和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)條件，或利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)過程控制的模擬及進(jìn)行食品工程的數(shù)據(jù)計(jì)算，等等。從實(shí)踐來看，計(jì)算機(jī)應(yīng)用是一個(gè)對(duì)操作能力要求性非常強(qiáng)的學(xué)科。操作者不僅要懂理論，更要懂操作。特別對(duì)于涉及企業(yè)信息化和計(jì)算機(jī)控制方面的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)該創(chuàng)造條件讓學(xué)生進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，多利用生產(chǎn)和科研當(dāng)中遇到的實(shí)際情況作為教學(xué)素材，重點(diǎn)把握食品工程的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)，深刻理解食品工程中常用的計(jì)算機(jī)技術(shù)。

4.改革考核方式

考核對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)方式有導(dǎo)向作用，傳統(tǒng)的考核模式基本是以考試定成績，很難全面地衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)情況[5]。該門課程采用平時(shí)考核（10%）、作業(yè)（20%）和理論測(cè)試（70%）相結(jié)合的形式進(jìn)行。對(duì)于平時(shí)成績的考核應(yīng)該在課堂中隨時(shí)記錄學(xué)生的表現(xiàn)，并依據(jù)相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，給予打分；在作業(yè)批改過程中，應(yīng)有相應(yīng)的衡量標(biāo)準(zhǔn)和記錄簿，及時(shí)并如實(shí)地填寫學(xué)生表現(xiàn)；理論測(cè)試采用閉卷上機(jī)考試的方式進(jìn)行，以百分制評(píng)分，60分為及格，滿分為100分。

結(jié)語

掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)是食品行業(yè)對(duì)食品專業(yè)高校畢業(yè)生的基本要求，本文針對(duì)食品企業(yè)需求具有較高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平人才的問題，不斷完善計(jì)算機(jī)在食品科學(xué)與工程中的應(yīng)用教學(xué)內(nèi)容，積極探索教學(xué)模式，改進(jìn)考核方法，可使食品類專業(yè)學(xué)生數(shù)據(jù)分析、試驗(yàn)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)信息查詢等能力大大提高，對(duì)進(jìn)一步培養(yǎng)其應(yīng)用能力、科學(xué)綜合素養(yǎng)和研究開發(fā)能力大有裨益。

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