基于工程教育認(rèn)證背景下“食品工程原理”課程的教學(xué)改革探索

盧艷敏，曲靜然

（齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟(jì)南 250353）

0 引言

2013年6月，國際工程聯(lián)盟大會正式接納我國加入《華盛頓協(xié)議》，成為該協(xié)議的預(yù)備會員，2016年6月2日，我國成為正式會員，這必將對我國工程教育改革與發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。工程教育認(rèn)證的核心理念是以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向，通過持續(xù)改進(jìn)提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量。構(gòu)建我國工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，推進(jìn)工程教育改革方法，對于促進(jìn)我國工程教育的國際互認(rèn)、提升工程技術(shù)人才的國際競爭力具有重要意義[1]。中國高等教育將以此為契機(jī)，重新走向世界，真正與國際接軌。根據(jù)中國工程教育認(rèn)證協(xié)會公布結(jié)論，申請認(rèn)證的專業(yè)數(shù)量逐年增加，證明工程教育認(rèn)證被越來越多的高校認(rèn)可并積極參與其中。齊魯工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院以提升專業(yè)工程教育質(zhì)量為主旨，從實踐層面上深化專業(yè)建設(shè)，正在推進(jìn)食品科學(xué)與工程專業(yè)的認(rèn)證工作。

“食品工程原理”作為食品科學(xué)與工程專業(yè)課程培養(yǎng)體系中一門理論性和實踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個食品類專業(yè)的教學(xué)中起承上啟下的作用[2]。然而，該課程內(nèi)容與多門學(xué)科聯(lián)系緊密、內(nèi)容繁雜、基本理論多、理論性強(qiáng)、課程難度大，且與工程實踐結(jié)合緊密，而大部分學(xué)生不善于從工程實踐出發(fā)綜合考慮問題，這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時不得要領(lǐng)[3]。在工程教育認(rèn)證背景下，以工程素質(zhì)和工程能力為導(dǎo)向的“食品工程原理”課程教學(xué)改革也勢在必行。而教學(xué)改革最大的難點在于如何讓學(xué)生在枯燥的理論學(xué)習(xí)中激發(fā)對“食品工程原理”的學(xué)習(xí)興趣，并培養(yǎng)理論與實踐結(jié)合的融會貫通的能力。從“食品工程原理”的課程特點出發(fā)，結(jié)合多年教學(xué)實踐和教學(xué)體會，對工程認(rèn)證背景下“食品工程原理”教學(xué)中存在的問題和教學(xué)改革進(jìn)行了分析和探索。

1 工程認(rèn)證背景下食品專業(yè)“食品工程原理”教學(xué)中存在的主要問題

1.1 關(guān)聯(lián)課程理論知識的不足

由于課程涉及大量的公式推導(dǎo)與計算，因此必須在“高等數(shù)學(xué)”“大學(xué)物理”“物理化學(xué)”“工程制圖”等課程的基礎(chǔ)上開設(shè)。而培養(yǎng)方案中部分課程沒有開設(shè)，如“物理化學(xué)”和“工程制圖”。因此，講課過程中需要將本該在“物理化學(xué)”中所講的理論先講明白，但講授時間短且并不系統(tǒng)，學(xué)生接受效果差，直接導(dǎo)致了課程學(xué)習(xí)效果不理想。再如，“工程制圖”能夠培養(yǎng)學(xué)生的空間思維和想象，未開設(shè)此課程，直接導(dǎo)致課程設(shè)計部分難以開展，學(xué)生很多設(shè)備的繪制部分只能是照葫蘆畫瓢，甚至學(xué)生完成課程設(shè)計后也不理解自己做的是什么，因此建立學(xué)生的工程思維、培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力這一教學(xué)目標(biāo)不能達(dá)到。總之，如果基礎(chǔ)知識不牢固，學(xué)習(xí)過程中的理解、運(yùn)用會比較困難，在學(xué)習(xí)和理解相關(guān)理論的時候理解不透徹，影響教學(xué)效果和學(xué)習(xí)興趣。

1.2 課程實踐內(nèi)容較少，理論聯(lián)系實際不足

在工程認(rèn)證背景下，工程素質(zhì)的培養(yǎng)和強(qiáng)化成為該課程教學(xué)的首要任務(wù)，通過課程學(xué)習(xí)，必須使學(xué)生盡早建立工程意識，并會靈活運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決食品生產(chǎn)中各種工程實際問題，這也是課程教學(xué)改革關(guān)鍵所在。學(xué)校食品專業(yè)的“食品工程原理”課程在教學(xué)大綱中理論教學(xué)64學(xué)時，實踐教學(xué)（課程設(shè)計） 為16學(xué)時?？偟膩碚f，總學(xué)時偏少，尤其是實踐學(xué)時太少。課程設(shè)計一般安排在學(xué)期末，從學(xué)生拿到任務(wù)書開始，需要查閱大量的資料，在1周的時間里一邊準(zhǔn)備期末考試，一邊進(jìn)行課程設(shè)計。要完成設(shè)計任務(wù)，總體難度很大，因此抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。即使學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計任務(wù)，也只是對設(shè)計各環(huán)節(jié)有個模糊的認(rèn)識，而對細(xì)節(jié)問題不能把握。另一方面，一般情況下各高校的學(xué)生真正在企業(yè)鍛煉少，接觸食品工藝設(shè)備的機(jī)會較少，而實踐教學(xué)中又沒有相對應(yīng)的課程實驗。因此，學(xué)生對知識的掌握不牢固，知識遷移能力不夠，視野不開闊。

1.3 教師能力的限制

由于課程難度大，教師會出現(xiàn)雖然自己理解，由于缺乏一線的工程實踐，但無法用準(zhǔn)確的語言向?qū)W生講授課程，使“教與學(xué)”脫節(jié)。

2 “食品工程原理”課程教學(xué)的改革

2.1 彌補(bǔ)關(guān)聯(lián)課程理論知識

為彌補(bǔ)關(guān)聯(lián)課程理論的缺失，在推進(jìn)工程認(rèn)證的工作中，學(xué)校重新修訂了培養(yǎng)方案，增設(shè)了“物理化學(xué)”和“工程制圖”課程。另一方面，授課教師在開課之前對與之相關(guān)課程進(jìn)行說明，引導(dǎo)學(xué)生主動對相關(guān)基礎(chǔ)課程——“高等數(shù)學(xué)”“物理化學(xué)”“工程制圖”等進(jìn)行彌補(bǔ)學(xué)習(xí)，將關(guān)聯(lián)課程理論知識不足的現(xiàn)狀得到最大限度的改善，以促進(jìn)教學(xué)效果的提高。

2.2 更新教學(xué)大綱，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

“食品工程原理”課程涉及眾多單元操作，受目前課時少現(xiàn)狀的限制和專業(yè)方向的要求，對該課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了一定的調(diào)整和濃縮。趙學(xué)偉等人[4]通過比較發(fā)現(xiàn)，不論是理論教學(xué)還是實驗教學(xué)，國內(nèi)外大學(xué)都將流體流動與輸送、傳熱原理與干燥操作作為課程重點。根據(jù)工程認(rèn)證的要求，結(jié)合專業(yè)辦學(xué)定位、人才培養(yǎng)目標(biāo)，確定課程教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，選擇性開設(shè)與食品專業(yè)生產(chǎn)單元操作緊密相關(guān)的基本理論知識。課程重點講述流體流動、物料輸送、過濾、傳熱、制冷、蒸發(fā)、吸收、干燥等幾個緊密相關(guān)的單元操作。此外，還要隨時更新教學(xué)內(nèi)容，如傳熱過程中補(bǔ)充紅外加熱技術(shù)、在場協(xié)同理論基礎(chǔ)上所發(fā)展的傳熱強(qiáng)化技術(shù)、輻射傳熱技術(shù)等。再如干燥部分添加真空冷凍、紅外熱輻射、微波、噴霧等幾種新型干燥技術(shù)的基本原理、應(yīng)用現(xiàn)狀及特點的講解，使課堂與時俱進(jìn)。這能使學(xué)生了解開設(shè)課程的現(xiàn)實意義，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)和興趣。另一方面，“食品工程原理”是源于“化工原理”的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，與“化工原理”有相似之處，但因其授課對象主要是食品類專業(yè)的本科生，所以各單元操作的設(shè)計、授課內(nèi)容的側(cè)重、課后練習(xí)題的選擇等方面均與“化工原理”有所區(qū)別[5]。

總之，無論如何調(diào)整和濃縮教學(xué)內(nèi)容，都要以食品專業(yè)的學(xué)生為中心確定授課內(nèi)容的側(cè)重點，而不能為了降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度而特意去刪減必修內(nèi)容。對于與食品專業(yè)密切相關(guān)的重點的內(nèi)容，如流體流動、傳熱、干燥等，需要更加重視。

2.3 加強(qiáng)實踐教學(xué)，提升工程能力

首先，增設(shè)了仿真實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。3D仿真實驗?zāi)芾脛討B(tài)數(shù)學(xué)模型實時模擬真實實驗現(xiàn)象和過程，在“食品工程原理”教學(xué)過程中，針對典型的操作單元設(shè)置了相應(yīng)的仿真實驗。比如“流體流動阻力測定”“離心泵特性曲線的測定”“過濾常數(shù)測定”“對流傳熱系數(shù)的測定”“填料吸收塔吸收傳質(zhì)系數(shù)的測定”“干燥速率曲線測定”等。學(xué)生能夠利用3D仿真實驗裝置進(jìn)行互動操作，并清楚地觀察到和真實實驗一致的實驗現(xiàn)象和結(jié)論，從而達(dá)到鞏固相關(guān)理論知識的效果。另外，學(xué)校工程實訓(xùn)中心同時開設(shè)了飲料和乳制品加工、焙烤食品加工、肉制品加工等中試規(guī)模實驗和啤酒生產(chǎn)線，同時，還有離心、分離、干燥等多種單元操作設(shè)備。這些都有利于學(xué)生進(jìn)一步理解各單元操作的基本理論，并及時將理論知識應(yīng)用于實踐，加強(qiáng)學(xué)生知識遷移能力和創(chuàng)新意識。

其次，在課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)上，為學(xué)生搭建自由的設(shè)計平臺，調(diào)動學(xué)生的積極性。課程設(shè)計的宗旨在于通過這一教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)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(xiàn)資料和國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的步驟與方法，正確選用計算公式和數(shù)據(jù)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立解決實際問題的能力[6]。課程設(shè)計部分一直都是學(xué)生感到壓力最大的教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生首先要有充足的時間才能保質(zhì)保量地完成相關(guān)工作，學(xué)院教研組擬將課程設(shè)計時間延長至2周。以培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新意識和獨(dú)立思考及解決問題的能力為導(dǎo)向，打破以往“食品工程原理”課程設(shè)計的選題模式，考慮采取“一小組一課題”的課程設(shè)計方式。學(xué)生自由組合4～5人為一個設(shè)計小組，以小組為單位完成給定的課程設(shè)計題目。教師負(fù)責(zé)小組內(nèi)的課題分工。對于不同的小組，分別給出果汁、牛奶、飲料等不同食品的換熱任務(wù)，要求學(xué)生自行選定冷流體并設(shè)計出完成各自生產(chǎn)任務(wù)的列管式換熱器，做到每隊一題。課程設(shè)計結(jié)束后，每個學(xué)生需要提交設(shè)計圖紙和設(shè)計說明書。

在課程設(shè)計中，引導(dǎo)和督促學(xué)生了解不同食品生產(chǎn)工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)和原理；熟悉生產(chǎn)線的主要單元操作，掌握典型設(shè)備的設(shè)計計算方法。

2.4 加強(qiáng)師資建設(shè)，提升教師素質(zhì)

教師在教學(xué)過程中起引導(dǎo)和主導(dǎo)作用，只有教師具備認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求的能力，才能給予學(xué)生正確的指導(dǎo)。加強(qiáng)教師隊伍建設(shè)，尤其是加強(qiáng)教師隊伍的工程化鍛煉是“食品工程原理”課程教學(xué)改革和發(fā)展規(guī)劃中一個十分重要的方面。采取主講教師定期參與到認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)課程中，以使自身的工程實踐能力得到鍛煉，教學(xué)中理論聯(lián)系實際水平提高，有利于書本知識到生產(chǎn)實踐的跨越，服務(wù)于工程教育與教學(xué)。另一方面，依托學(xué)校師資隊伍建設(shè)規(guī)劃，每年有計劃地選送中青年優(yōu)秀教師到國內(nèi)外高?；蚺c之科研方向相關(guān)的科研院所進(jìn)行訪學(xué)和進(jìn)修，開拓國際視野，使教師的綜合素質(zhì)得以全面提升。

3 結(jié)語

在學(xué)校食品科學(xué)與工程專業(yè)申請工程教育認(rèn)證背景下，教研組擬從多個方面對“食品工程原理”課程進(jìn)行教學(xué)改革和探索，通過加強(qiáng)專業(yè)課程體系中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)實踐教學(xué)，提升工程能力，以產(chǎn)出為導(dǎo)向完善教學(xué)方法與體系。這種注重學(xué)生工程能力培養(yǎng)的教學(xué)改革模式，有利于學(xué)生樹立工程意識，并能為學(xué)生以后從事食品相關(guān)行業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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