“食品工程原理”課程設(shè)計教學改革的研究

金麗梅，楊宏志，張春芝，李大鵬，劉海軍，胡亞光

（黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院，黑龍江大慶 163319）

“食品工程原理”課程設(shè)計教學改革的研究

金麗梅，楊宏志，張春芝，李大鵬，劉海軍，胡亞光

（黑龍江八一農(nóng)墾大學食品學院，黑龍江大慶 163319）

“食品工程原理”課程設(shè)計是培養(yǎng)學生工程素質(zhì)和實踐能力的重要教學環(huán)節(jié)之一。在討論“食品工程原理”課程設(shè)計教學過程中存在主要問題的基礎(chǔ)上，提出了提高課程設(shè)計質(zhì)量具體的改革辦法，并取得了較好的教學效果。

食品工程原理；課程設(shè)計；教學改革

0 引言

隨著現(xiàn)代食品工業(yè)的迅猛發(fā)展，各種食品加工企業(yè)對“懂工藝、會生產(chǎn)”的新型工程技術(shù)人員的需求也在逐年增加。因此，在本科教學階段加強學生的工程意識，提高其工程素養(yǎng)顯得尤其必要?！笆称饭こ淘怼敝饕榻B食品加工過程中具有共性的單元操作。一般來說，任何一個食品生產(chǎn)過程都是一系列單元操作的組合，任何一個食品加工生產(chǎn)流程設(shè)計都離不開裝置的工作原理和計算規(guī)律，因此“食品工程原理”是培養(yǎng)食品專業(yè)學生實踐能力與工程思維非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。但是，由于該門課程需要大量用到前期基礎(chǔ)課程，如高等數(shù)學、有機化學、物理化學等相關(guān)知識，因此歷來都被學生視為“最難”課程之一，特別是隨著高校擴招以來，食品相關(guān)專業(yè)學生的數(shù)學計算能力普遍較差，給該課程教學帶來一定的困難。為加快實現(xiàn)黑龍江八一農(nóng)墾大學提出的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，在“食品工程原理”實踐教學中進行教學改革，對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維、提高學生理論聯(lián)系實際的能力及實踐技能具有重要的意義。

“食品工程原理”課程設(shè)計是指學生獨立對某一單元操作過程進行工程設(shè)計，在這一教學實踐環(huán)節(jié)中，使學生初步掌握食品工程單元操作設(shè)計的基本程序與方法，熟悉查閱各種文獻資料和國家技術(shù)標準的步驟和方法，正確選用計算公式和數(shù)據(jù)，鞏固機械制圖的相關(guān)知識[1]。通過該項訓練，可以使學生更深入地理解單元操作的基本原理、食品加工工藝參數(shù)控制以及工藝計算的步驟，對輔助設(shè)備的配置有更加深入認識。同時，也加深了學生對所學知識的理解，培養(yǎng)其獨立思考能力，在分析解決實際問題方面進行了一次綜合訓練?？傮w上看，課程設(shè)計是建立工程的思維、培養(yǎng)學生工程實踐能力的一個非常重要途徑，為后續(xù)的“食品工藝學”“食品工廠設(shè)計”“畢業(yè)設(shè)計”等課程打下一個良好的基礎(chǔ)[2-3]。

1 “食品工程原理”課程設(shè)計存在的問題

一直以來，“食品工程原理”課程設(shè)計都是學生感到壓力最大的一個教學環(huán)節(jié)。目前，該課程教學存在的問題主要表現(xiàn)在以下4個方面：①設(shè)計題目單一。在過去的教學中常采用的設(shè)計題目有乙醇-水板式精餾塔的設(shè)計，以及牛乳（番茄醬）雙效蒸發(fā)裝置的設(shè)計等。為避免學生之間設(shè)計題目上的重復，通常采取改變?nèi)仗幚砹?、進料及產(chǎn)品濃度等，基本做到學生人手一題。盡管如此，學生相互之間的抄襲仍很嚴重，特別是要求上交打印稿以來，偶爾還會出現(xiàn)設(shè)計題目和正文中的數(shù)據(jù)參數(shù)嚴重不一致。②課程設(shè)計題目偏大。無論是精餾塔還是蒸發(fā)裝置的設(shè)計，都是先通過物料衡算和熱量衡算計算主要工藝參數(shù)，然后再反復修正計算生產(chǎn)裝置的主要尺寸，最后還要進行輔助設(shè)備的配套選型及工藝計算，一個課程設(shè)計總共需要打印20多頁A4紙，要求學生從拿到任務(wù)開始，在2周左右的時間里大量查閱資料，完成工作量甚至與本科畢業(yè)設(shè)計持平的課程設(shè)計，總體上看確實難度不小。即使完成任務(wù)，也容易使學生對設(shè)計整體只是有個大致的了解，細節(jié)問題還不能很好地把握。③沒有感性認識基礎(chǔ)。該課程的開課階段是大二下學期，學生的認識實習以及專業(yè)實習尚未開始，他們對于食品加工生產(chǎn)車間以及生產(chǎn)裝置沒有一點感性認識，做如此龐大的課程設(shè)計只會和眾多數(shù)字計算打交道，很難提起興趣，這更增加了課程設(shè)計的難度。④課程設(shè)計的考核方式簡單。目前，課程設(shè)計的考核多采取上交課程設(shè)計說明書的形式，教師與學生的交流只是通過說明書上的寥寥數(shù)語進行交流，在期末的這段時間里學生也不會有太多的時間按照評語進行修正計算，對于學生而言，也沒有給他們留出當面匯報設(shè)計結(jié)果的機會，不能就課程設(shè)計過程中所遇到的問題及時溝通，影響課程設(shè)計的總體設(shè)計水平。

2 課程設(shè)計的改革措施

課程設(shè)計的宗旨在于通過這一教學實踐環(huán)節(jié)，使學生初步掌握食品工程單元操作設(shè)計的基本程序和方法，熟悉查閱各種文獻資料和國家技術(shù)標準的步驟與方法，正確選用計算公式和數(shù)據(jù)，提高學生綜合運用所學知識，獨立解決實際問題的能力[4]。為了更好地實現(xiàn)開設(shè)課程設(shè)計的目的，教研組在課程設(shè)計過程中首先從聯(lián)系生產(chǎn)實際出發(fā)，進行一系列的改革。

2.1 課程設(shè)計題目的確定

首先，從實習基地的生產(chǎn)線上挖掘設(shè)計題目。目前，食品學院的學生實習實訓基地主要有附近的大慶乳品廠、大豆日月星蛋白廠、嵩山淀粉廠等企業(yè)。通過對這些生產(chǎn)企業(yè)進行考察，結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)線中的某一正常生產(chǎn)工段，或者企業(yè)擬進行技術(shù)改造的項目等確定課程設(shè)計題目，這樣不但有利于學生了解現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，同時也可以將課程設(shè)計的結(jié)果與實際生產(chǎn)工藝參數(shù)進行比較，對比設(shè)計值與實際參數(shù)之間的偏差，同時對課程設(shè)計的結(jié)果也可以檢驗和驗證。目前，已確定的課程設(shè)計題目包括液態(tài)乳生產(chǎn)線上板式殺菌換熱工段的設(shè)計、牛乳雙效蒸發(fā)器的設(shè)計，以及噴霧干燥塔的設(shè)計、淀粉生產(chǎn)沉降器的設(shè)計等。這些設(shè)計題目都具體到某一具體工段，完成這一任務(wù)均需要查閱設(shè)計資料、物性參數(shù)、設(shè)計標準等，也均用到“食品工程原理”課程教學中單元操作的計算規(guī)律，體現(xiàn)出了設(shè)計題目“小而精”的特點，從而克服了過去“大而全”的設(shè)計題目，并能通過課程設(shè)計鍛煉學生的實踐能力。

2.2 增加課程實習

課程實習是穿插在“食品工程原理”教學過程中的一項社會實踐活動，主要通過學院聯(lián)系實習基地，由任課教師指導所帶班級到某生產(chǎn)車間進行參觀學習，在這一過程中由生產(chǎn)現(xiàn)場的工程師負責介紹車間生產(chǎn)工藝等現(xiàn)狀，任課教師將結(jié)合課堂教學內(nèi)容進行補充，使學生將理論學習與實際生產(chǎn)結(jié)合起來，如乳品生產(chǎn)中的流體輸送、常見輸送設(shè)備的型式及安裝、均質(zhì)和混合方式、蒸發(fā)器的種類及配套輔助設(shè)備等。學生在實習過程中做到認真記錄，回去整理成實習報告。

通過課程實習，使學生第一次接觸到生產(chǎn)裝置，提高了學生的感性認識，不但激發(fā)了學習興趣，也使學生容易聯(lián)系生產(chǎn)實際進行相關(guān)計算。例如，在順流雙效蒸發(fā)器的設(shè)計過程中，學生很容易想到要對換熱面積進行修正，從而得到2個換熱面積一樣的蒸發(fā)器，二次蒸汽冷凝器的形式也會按照現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備確定其類型等。

2.3 課程設(shè)計的組織

過去課程設(shè)計一般都是將設(shè)計題目布置下去之后，由教師集中圍繞課程設(shè)計的任務(wù)、計算思路及注意事項等進行講解，然后由學生自主尋找場所進行設(shè)計。這種方式的好處在于學生根據(jù)個人計劃，自由支配時間和尋找合作的伙伴。但是也存在很多不足，比如不方便教師進行教學管理，學生的設(shè)計進度教師也無法掌控；當學生遇到問題時，總是一個個打電話給教師進行解決，解決問題的效率也不高，且學生不能夠借鑒彼此的設(shè)計經(jīng)驗。也不利于大家的團結(jié)合作，促進資源共享。

因此，對課程設(shè)計的組織形式進行了改進。首先，總體上將設(shè)計內(nèi)容相近的學生分成1組，每組5名同學，1個班級大概分成7～8組，要求他們做到設(shè)計資料資源共享，既發(fā)揮團隊的優(yōu)勢，又在設(shè)計過程中彼此配合，各取所長。另外，課程設(shè)計的時間管理上，做到以自由設(shè)計為主體，同時也有教師的集中管理，即在2周之內(nèi)安排2～3次集中上課時間，重點根據(jù)各組的設(shè)計情況進行點評和指導，同時也給學生集中答疑的機會，指導教師隨時掌握學生的設(shè)計進度，糾正其設(shè)計過程的失誤，避免出現(xiàn)大方向上的錯誤。

2.4 積累設(shè)計資料

一般來說，一所大學的圖書館里面都會有一些設(shè)計資料供學生參考，如《食品工程原理課程設(shè)計指導》、《化工原理課程設(shè)計指導》、《食品物性參數(shù)手冊》等，盡管如此，由于食品物料千差萬別，還是會有一些重要的參數(shù)難以收集，如不同濃度番茄醬的比熱、黏度等，嚴重影響了課程設(shè)計的進度。另外，每屆食品科學與工程專業(yè)、糧食工程專業(yè)的學生大約200人同時開設(shè)“食品工程原理”這門課程，而圖書館里的資料數(shù)量很難同時滿足所有同學的需求。

另外，實習任務(wù)制訂時也會涉及到食品行業(yè)中比較寬泛的領(lǐng)域，如食品壓力容器安全標準、換熱器標準、食品行業(yè)標準等[5]。為此，學院決定在資料室里面購置了一批食品相關(guān)專業(yè)的工具書，方便師生的借閱使用，不但有助于“食品工程原理”課程設(shè)計，同時對于“食品機械”設(shè)計、本科畢業(yè)設(shè)計等都會有很大的幫助。

同時，資料室里面對于往屆的優(yōu)秀課程設(shè)計也進行了部分收藏，并可以對學生提供借閱服務(wù)。這些都為課程設(shè)計的順利開展，提供了很好的輔助作用。促使當前的課程設(shè)計既能借鑒之前的設(shè)計內(nèi)容，又能不斷修正其不足之處，從而提升整體設(shè)計水平。

2.5 課程設(shè)計考核方式的改革

經(jīng)改革后課程設(shè)計的考核方式，除了必須要求上交的說明書、設(shè)計圖紙之外，還組織學生進行答辯環(huán)節(jié)的考核。學生將設(shè)計成果整理成幻燈片按不同的設(shè)計組進行匯報，主要介紹本設(shè)計的任務(wù)、設(shè)計思路、計算要點、設(shè)備尺寸，以及最后對設(shè)計參數(shù)進行匯總。由1名學生進行主匯報工作，同組其他學生則就自己的設(shè)計部分加以補充。

匯報結(jié)束后，指導教師會就設(shè)計中的問題與學生交流并適度指導，根據(jù)設(shè)計完成情況及回答問題情況給予相應(yīng)的分數(shù)。答辯環(huán)節(jié)的設(shè)置，使得學生從最初態(tài)度上對該課程設(shè)計重視起來，徹底改變過去濫竽充數(shù)、應(yīng)付了事的態(tài)度，使每1名學生都積極參與者到課程設(shè)計當中，這一做法收到了良好的教學效果。

3 結(jié)語

“食品工程原理”的課程設(shè)計是食品相關(guān)專業(yè)學生第1次面對的大型設(shè)計，首次接觸到復雜的工程計算。因此，在這一教學環(huán)節(jié)中打下良好的基礎(chǔ)對于提高學生工程思維相關(guān)工科類課程的學習，乃至畢業(yè)設(shè)計都非常重要。課程設(shè)計教學改革，在食品科學與工程專業(yè)2014、2015級本科生中得到實施。通過一系列的改革與探索，培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)墓ぷ髋c學習態(tài)度、全面提高了學生獨立分析與解決工程實際問題的能力，團結(jié)協(xié)作能力也得到了大大提高。特別是在此設(shè)計中，提高了學生的工程素質(zhì)，期待通過“食品工程原理”的課程設(shè)計，能夠促使學生更好地完成其他課程的學習，其工程實踐能力能在將來工作崗位上得到很好的應(yīng)用。

[1]汪學榮，王飛，周玲，等.食品工程原理課程設(shè)計的改革與實踐 [J].中國輕工教育，2007（3）：3-5.

[2]謝毅.提高食品工程原理課程設(shè)計質(zhì)量的研究與實踐[J].廣西大學學報（自然科學版），2008，33（306）：292-293.

[3]李飛，隋新.關(guān)于食品工程原理課程設(shè)計的幾點建議 [J].廣東化工，2015，42（21）：218-219.

[4]鄧開野，劉長海.食品工程原理課程設(shè)計教學模式改革與實踐 [J].廣西輕工業(yè)，2010（5）：129-130.

[5]胡仲秋，李忠宏，傅虹飛.基于荷蘭食品工程教育經(jīng)驗的食品工程實習教學改革研究 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2014，42（13）：4 145－4 147.

Research on Principle ofFood EngineeringCurriculumDesign Educational Reform

JIN Limei，YANG Hongzhi，ZHANG Chunzhi，LI Dapeng，LIU Haijun，HU Yaguang （Food College，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China）

The Principle of Food Engineering curriculum design is one of the important teaching procedure to cultivate students' engineering quality and practice ability.In this study，we discusse the main problems existing in teaching Principle of Food Engineering curriculum design and puts forward the specific reform solutions for improving the curriculum design quality，the better teaching effect is achieved in the end.

Principle of Food Engineering；curriculum design；teaching reform

G642.0

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.11.022

1671-9646（2016）11a-0071-03

2016-09-13

黑龍江省教育廳規(guī)劃課題資助項目（GBC1214010）。

金麗梅（1972—），女，博士，副教授，研究方向為膜法水處理技術(shù)。