基于工程能力的“農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)”實踐教學改革與應(yīng)用

喻麗華，張富貴，吳雪梅，趙 津

(貴州大學 機械工程學院，貴州 貴陽 550025)

農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)是農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)的一門綜合性、技術(shù)性及實踐性很強的專業(yè)主干課程，也是一門理工農(nóng)相結(jié)合的交叉型、應(yīng)用型學科。長期以來，農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)實踐教學在教學內(nèi)容上過分強調(diào)專業(yè)化、學科化；在教學理念上，奉行“以教師為中心，教材為中心”的教學文化。加之受到實驗項目、實驗時間、實驗條件等因素的影響，使得我們的實際教學效果與培養(yǎng)實踐性、創(chuàng)新性和創(chuàng)業(yè)型高素質(zhì)人才要求差距較大[1-2]。面對當今科學技術(shù)日新月異、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展、高等工程教育的國際化趨勢，如何在充分利用現(xiàn)有實踐教學平臺的基礎(chǔ)上，通過引入現(xiàn)代的教育理念、教育方法、教育手段來促進教育模式創(chuàng)新、教學過程優(yōu)化，實現(xiàn)實踐教學、工程能力培養(yǎng)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，使學生在掌握實驗室現(xiàn)有農(nóng)產(chǎn)品加工機械結(jié)構(gòu)特點與加工性能的基礎(chǔ)上，進一步深入理解典型農(nóng)產(chǎn)品加工機械的加工原理、設(shè)計理論及設(shè)計方法，已經(jīng)成為當前深化“農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)”實踐教學改革的迫切要求[3-4]。

本文結(jié)合貴州大學農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，探討基于工程能力的農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)實踐教學改革與應(yīng)用。

1 農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)實踐教學存在的問題

根據(jù)貴州大學農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)的農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)實驗教學大綱，農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)實驗?zāi)康暮突疽笫牵簩W生了解掌握本學科的基本知識系統(tǒng)和常用農(nóng)產(chǎn)品加工機械的基本構(gòu)造、工作原理、基本理論和性能參數(shù)，以及典型零部件的設(shè)計方法、機械設(shè)備的選型比較。培養(yǎng)學生的觀察能力、分析和解決問題的能力，以提高其綜合素質(zhì)。實驗教學內(nèi)容與學時分配如表1所示。

表1 實驗教學內(nèi)容與學時分配表

根據(jù)多年采用“農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)”實驗教學大綱實施教學，總結(jié)發(fā)現(xiàn)本門課程的實踐教學主要存在如下3個方面的問題。

1.1 實驗項目有限，學生感性認識不足

因農(nóng)產(chǎn)品的多樣性，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)備、加工條件及加工要求形式多樣、復(fù)雜多變，然而受限于實驗項目、實驗時間、實驗條件等因素的影響，使得學生在完成教學大綱規(guī)定的實驗項目后，普遍存在感性認識不足、設(shè)計理論認識不清等問題。

1.2 實踐教學內(nèi)容單一，課程間的有機聯(lián)系被割裂

長期以來，農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)實踐課由任課教師根據(jù)課程教學需要進行獨立設(shè)置，實踐教學內(nèi)容單一，課程間幾乎不存在相互交叉、滲透與協(xié)作，這種“各自為政”的孤立式教學模式，割裂了課程間的有機聯(lián)系，使得學生對知識體系的掌握缺乏系統(tǒng)性和有機性。當學生面對課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計題等綜合性實踐環(huán)節(jié)及實際工程問題時，往往無法將所學的農(nóng)產(chǎn)品加工機械的設(shè)計理論運用其中，也即我們“培養(yǎng)了工程師，卻沒有教工程”。

1.3 教育理念落后，教學形式單一

實踐教學方法是實踐能力培養(yǎng)質(zhì)量得以保證的方式，不同的教學組織形式和教學方式對學生工程實踐能力培養(yǎng)將產(chǎn)生截然不同的效果。目前農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)主要沿用“教師為中心，教材為中心”的傳統(tǒng)實驗教學方法。這種單一的、被動接受式的實踐教學方法忽視了學生的個性需求，忽略了學生的主體地位，禁錮了學生的主觀能動性和創(chuàng)造性思維，教學中教師與學生之間缺乏互動和溝通，學生間缺乏必要的協(xié)作，不利于學生創(chuàng)新意識、溝通能力及綜合實踐能力的全面培養(yǎng)。

2 基于工程能力的農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)實踐教學體系的構(gòu)建

2.1 實踐教學體系的框架

針對當前“農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)”實踐教學內(nèi)容與形式單一，教學理念落后，教學體系不完善，實際教學效果與預(yù)期教學效果差距較大，甚至影響到后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計及實際工程設(shè)計等問題，構(gòu)建如圖1所示面向工程能力的“農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)”實踐教學體系的基本框架，該實踐教學體系框架由實踐教學支撐層、基本訓(xùn)練層、綜合拓展訓(xùn)練層和培養(yǎng)目標層組成[5-9]。

實踐教學支撐層主要包括學?，F(xiàn)有的6個實踐教學平臺，這些實踐教學平臺為基于工程能力的農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)實踐教學活動的開展提供了良好的軟硬件支撐。基本技能訓(xùn)練層主要包括實踐教學大綱所規(guī)定的3個實驗項目，即青狀物料加工機械性能分析、加工廠輸送設(shè)備類型與調(diào)試、糧油加工機械的認識與測試。學生在完成基本訓(xùn)練后，綜合訓(xùn)練層主要以各種典型農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)備為研究對象，開展一種探究式、討論式、協(xié)作式的綜合拓展實踐，實現(xiàn)一種面向工程能力的農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)綜合拓展實踐教學模式，并最終達成人才培養(yǎng)目標，提高學生的設(shè)計能力、工程實踐能力、創(chuàng)新能力、溝通能力、團隊合作能力及面向復(fù)雜工程問題的解決能力。

2.2 實踐教學的設(shè)計思路與運行模式

1)實踐教學設(shè)計思路。

農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)的教學目標主要是培養(yǎng)學生掌握常用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后加工機械的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)分析及維護保養(yǎng)等相關(guān)知識。CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用要求學生在完成該課程學習后，能獨立完成一般復(fù)雜程度的產(chǎn)品造型、三維裝配以及零件計算機輔助制造。測量技術(shù)主要涉及常見典型幾何量的測量方法、量儀選用原則等。介于CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用與測量技術(shù)兩門課均在農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)課程之前開設(shè)。為此，可以實驗室現(xiàn)有典型農(nóng)產(chǎn)品加工機械為研究對象，將綜合拓展實踐課設(shè)計成農(nóng)產(chǎn)品加工機械結(jié)構(gòu)與性能分析、機構(gòu)拆裝、零部件測量、三維與二維數(shù)字建模、加工過程動畫制作等綜合實踐訓(xùn)練，從而實現(xiàn)以工程為主線，以“農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)”為引領(lǐng)，融合“測量技術(shù)”和“CAD與CAM技術(shù)及應(yīng)用”的綜合拓展式實踐教學。

圖1 基于工程能力的實踐教學體系的基本框架

2)實踐教學的運行模式。

為了充分調(diào)動學生的探索欲、主動性、能動性與協(xié)作性，切實提高學生的工程意識與工程素養(yǎng)，在綜合拓展實踐教學中，實施一種“以工程問題為主線，以研究小組為教學主體，組長負責、組內(nèi)分工、組員協(xié)作、組間競爭，師生間基于問題的互動式學習”的運行模式[10]。如圖2所示為農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)綜合拓展實踐教學的運行模式圖。

圖2 拓展實踐教學的運行模式

3 綜合拓展實踐教學的實施

3.1 實踐教學分組情況

根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品加工機械的典型加工單元及實驗室現(xiàn)有設(shè)備情況，將一個自然班分成8個研究小組，即青飼料切碎機研究組、顆粒飼料機研究組、錐式磨粉機研究組、自分離磨漿機研究組、組合米粉機研究組、分離式碾米機研究組、粉碎機研究組、螺旋式榨油機研究組。研究小組的人數(shù)由教師根據(jù)設(shè)備的復(fù)雜程度初步確定，研究小組具體成員由學生自由組合，組長由小組內(nèi)部自行產(chǎn)生。

3.2 實踐教學計劃

農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)綜合拓展實踐教學共計26學時，其中課內(nèi)6學時，課外20學時，教學計劃安排如表2所示。

表2 綜合拓展實踐教學計劃

表2(續(xù)表)

本次實踐教學活動的部分場面如圖3所示。

(a)錐式磨粉機拆卸

(b)齒爪式粉碎機拆卸

3.3 實踐成果展現(xiàn)與成果匯報

以小組為單位的實踐成果的展現(xiàn)形式包括：PPT、視頻、三維模型與爆炸圖、二維CAD圖、加工過程動畫、實踐總結(jié)報告等。成果匯報形式是在實驗室由各小組分別對實踐成果進行以PPT為主的匯報發(fā)言，激發(fā)大討論，使學生不但對本小組的研究有進一步的認識，而且同時也對其他組的研究有一定的學習。本次實踐教學活動的部分成果如圖4所示。

(a)青飼料切碎機三維模型圖

(b)青飼料切碎機動刀部件二維圖

3.4 成績評定

農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)綜合拓展實踐成績評定包括：出勤率、教師定期檢查與學生互動的情況、成果資料收集情況、成果匯報情況、小組自我評價、小組互評6項，前4項由指導(dǎo)教師打分，后兩項分是由學生給出，6項平均分即為小組最終得分。

4 結(jié)束語

貴州大學農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)在農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)實踐教學改革方面取得了一些成果和經(jīng)驗，可歸結(jié)為：構(gòu)建了基于工程能力的農(nóng)副產(chǎn)品加工技術(shù)實踐教學體系的基本框架。在綜合拓展實踐教學中，實施了一種“以工程問題為主線，以研究小組為教學主體，師生間基于問題的互動式學習”的運行模式，取得了良好的教學效果，實現(xiàn)了實踐教學、工程能力培養(yǎng)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有機融合。