工程教育認(rèn)證背景下“食品工程原理”課程問題導(dǎo)向教學(xué)法的應(yīng)用

常云鶴 ， 馮紅霞 ，馬立志 ，王 瑞 ，陳海江 ，趙治兵

（1.貴陽學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院，貴州貴陽 550005；2.貴州省果品加工工程技術(shù)中心，貴州貴陽 550008）

0 引言

食品加工的歷史伴隨著人類文明的起源和進(jìn)步，對人類文明的繁榮昌盛起到重要作用，我國食品加工歷史悠久，食品加工雛形在青蓮崗文化時期（約公元前4500-前4000年） 就已形成[1]，但食品加工教育直到工業(yè)革命初期才形成一定規(guī)模。20世紀(jì)后半葉，食品科學(xué)與工程專業(yè)作為一門獨(dú)立的專業(yè)出現(xiàn)于大學(xué)中，作為一門綜合應(yīng)用型學(xué)科，與現(xiàn)代工業(yè)的貼合性一直是教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中培養(yǎng)能夠解決工業(yè)工程問題的應(yīng)用型人才。所以，2016年我國簽署加入《華盛頓協(xié)議》正式開展與國際接軌的工程教育專業(yè)認(rèn)證（Outcome Based Education）[2-3]?！笆称饭こ淘怼弊鳛槭称房茖W(xué)與工程專業(yè)中的專業(yè)基礎(chǔ)科目，教學(xué)成果的好壞對食品科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生影響較大，傳統(tǒng)教學(xué)方式往往以教師為中心，忽略了學(xué)生的工程實(shí)踐培養(yǎng)，學(xué)生被動生硬地接受食品工程原理中的單元操作模 塊[4]，不能理解單元操作在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用情境，知識結(jié)構(gòu)混亂；同時填鴨式的課堂教學(xué)，造成理論與工業(yè)生產(chǎn)需求內(nèi)容脫節(jié)，教學(xué)目標(biāo)不明確，所學(xué)所思脫離食品工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)際，嚴(yán)重削弱了學(xué)生求知的積極性，難以培養(yǎng)學(xué)生探索知識的主動性。

基于OBE教育背景教育理念，把食品工程原理中的單元操作分解為完整工業(yè)生產(chǎn)線下的各個問題模塊，根據(jù)整個產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)結(jié)果的需求轉(zhuǎn)化為一個個工業(yè)化設(shè)計問題；在課堂中要求學(xué)生根據(jù)問題，找出單元化操作的模塊進(jìn)行填充，并計算其合理性，提高學(xué)生的積極性。在工程教育認(rèn)證背景下探討問題導(dǎo)向型教學(xué)在“食品工程原理”課程中的運(yùn)用，針對食品工程原理中的傳動、傳熱、傳質(zhì)理論與食品加工中的單元操作內(nèi)容，基于OBE成果導(dǎo)向型的教育理念探討其教學(xué)方法，從而提升“食品工程原理”的教學(xué)質(zhì)量。

1 工程教育認(rèn)證對“食品工程原理”課程改革的要求

OBE的核心就是確認(rèn)工科類專業(yè)畢業(yè)生通過本科學(xué)習(xí)滿足行業(yè)對工程類人才培養(yǎng)的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、以工業(yè)技能產(chǎn)出為導(dǎo)向，通過持續(xù)教學(xué)實(shí)踐的改進(jìn)提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，旨在為相關(guān)工程技術(shù)人才進(jìn)入工業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育質(zhì)量保證的教育認(rèn)證活動[5]。食品科學(xué)與工程專業(yè)作為一個典型的工程類專業(yè)，更應(yīng)該在教學(xué)人才配備、課程體系搭配、教學(xué)條件配置等方面進(jìn)行改革以符合OBE的要求，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型畢業(yè)生。

“食品工程原理”作為食品科學(xué)類專業(yè)課程培養(yǎng)體系中一門理論性和實(shí)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[6]。然而，該課程內(nèi)容與多門學(xué)科聯(lián)系緊密、內(nèi)容繁雜、基本原理多、理論性強(qiáng)、課程難度大，且與工程實(shí)踐結(jié)合緊密，而大部分學(xué)生不善于從工程實(shí)踐角度出發(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)。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)改革勢在必行。而教學(xué)改革最大的難點(diǎn)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(shí)踐結(jié)合的融會貫通的能力。從“食品工程原理”的課程特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合多年工業(yè)工程經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)體會，對工程認(rèn)證背景下探索問題導(dǎo)向型教學(xué)在“食品工程原理”教學(xué)中的運(yùn)用。

2 如何把“食品工程原理”中的單元操作分解為完整工業(yè)生產(chǎn)線下的各個問題模塊

“食品工程原理”主要是介紹工業(yè)生產(chǎn)中的“三傳”理論，以及制冷、蒸發(fā)、結(jié)晶、蒸餾、食品干燥、萃取等單元操作，理論和應(yīng)用性強(qiáng)，對于沒有接受過工業(yè)化操作培訓(xùn)的學(xué)生來說，難以接受和理解。按傳統(tǒng)食品工程原理教學(xué)方法，大多讓學(xué)生記憶公式，然后講解例題；再則按照數(shù)學(xué)練習(xí)的方法練習(xí)習(xí)題，往往造成學(xué)生只會機(jī)械地記憶知識，不能夠靈活運(yùn)用于實(shí)際，使得學(xué)生的知識點(diǎn)斷層、知識結(jié)構(gòu)混亂，對基礎(chǔ)理論的掌握缺乏系統(tǒng)性。不能利用理論解決實(shí)際工業(yè)需求問題。這就要求教師在授課過程中善于發(fā)掘?qū)W生的興趣點(diǎn)，使學(xué)生自主地提出問題，然后產(chǎn)生去解決問題的沖動；改被動灌輸為主動求解，在求解真相的過程中掌握單元操作的理論知識。

問題導(dǎo)向型教學(xué)方法就是首先提出學(xué)生生活中必須而又常見的工業(yè)產(chǎn)品，然后引出產(chǎn)品的完整生產(chǎn)過程，提出生產(chǎn)過程中需要解決的工業(yè)問題，再引申課本中的單元操作過程進(jìn)行解決。例如，舉例學(xué)生每天都會飲用的酸奶產(chǎn)品，引導(dǎo)學(xué)生思考酸奶的生產(chǎn)過程，在學(xué)生的初步思維中酸奶有以下步驟生成：

牛奶→殺菌→接種→酸奶。

這時需要提問，只是這簡單的幾步，能否做出好喝的酸奶呢？引導(dǎo)學(xué)生主動去思考，結(jié)合之前講過的“食品工程原理”知識點(diǎn)，腦中就會浮現(xiàn)，做酸奶的原料要如何去收集，用鮮奶應(yīng)該怎么保存、怎么保證產(chǎn)品口味一致？酸奶是要長期售賣的，該怎么去保證其保質(zhì)期？在生產(chǎn)中該怎樣去解決這些原料的傳送及混合問題，應(yīng)該怎么保證生產(chǎn)的產(chǎn)品符合國家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該用多少水去配比，用什么單元操作的方法去實(shí)現(xiàn)它？學(xué)生自然就會沉浸在課堂之中，帶著問題模塊去學(xué)習(xí)知識，再聯(lián)想到實(shí)踐參觀中了解的食品生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)線，從而加深學(xué)生對枯燥的食品工程原理單元操作的理解和運(yùn)用。

3 以學(xué)生學(xué)習(xí)為核心的OBE教育理念在“食品工程原理”教學(xué)中的實(shí)踐化需求

食品科學(xué)與工程專業(yè)是一門實(shí)踐性、工程性要求很嚴(yán)格的工學(xué)學(xué)科，該專業(yè)培養(yǎng)的是工程能力強(qiáng)、實(shí)踐意識高的應(yīng)用型人才[7]?！笆称饭こ淘怼闭n程是筑牢食品專業(yè)工科實(shí)踐的基石，如何在食品工程原理學(xué)習(xí)中傳承工程精神，培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型食品人才需要做好2點(diǎn)：

（1）在教學(xué)中要抓好食品工程類問題模塊的通識教育，比如流體力學(xué)、傳熱、制冷等物理化學(xué)問題，流體輸送、熱力傳導(dǎo)等食品設(shè)備選擇問題；都需要打破傳統(tǒng)學(xué)科劃分的人為壁壘，提倡學(xué)生拓寬學(xué)習(xí)視野，自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)食品“工匠精神”，將社會主義核心價值觀貫穿于整個學(xué)習(xí)過程；在開設(shè)專業(yè)課之前對食品大類專業(yè)學(xué)生開設(shè)食品通識課程，設(shè)置實(shí)踐參觀類課外活動，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提前樹立問題點(diǎn)。同時，在“食品工程原理”的學(xué)習(xí)中一一解決，在解決問題的同時給學(xué)生帶來極大的成就感和自豪感，也就培養(yǎng)出了自信的食品“工匠精神”。

（2）拓寬“食品工程原理”的課程廣度，縮減原理公式深度；“食品工程原理”是一門涉及多學(xué)科、綜合性較強(qiáng)的課程，知識點(diǎn)深挖起來難度很大，但是在食品應(yīng)用過程中并不需要太深奧的公式原理，往往只要拿來能用即可；而大多數(shù)教師在教學(xué)過程把一些設(shè)備原理的推導(dǎo)過程也作為重點(diǎn)講解，往往增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。比如：講解《流體流動》一章時會涉及很多測量流量的流量計，如孔板流量計、轉(zhuǎn)子流量計等，它們都是根據(jù)伯努利方程：

推導(dǎo)而來，學(xué)生只需記住流量計使用條件及各自優(yōu)缺點(diǎn)即可，并不用去死記相關(guān)流量計公式。相反，任課教師可以適當(dāng)拓展課程廣度，提出發(fā)散問題，鼓勵學(xué)生思考。比如：食品工程原理中處處要計算壓強(qiáng)，學(xué)生都知道壓強(qiáng)分為表壓強(qiáng)、真空度和絕對壓強(qiáng)。

其中：

大氣壓隨著海拔的升高而下降，學(xué)生都會想到水的沸點(diǎn)會降低。如果此時引入實(shí)際生產(chǎn)問題：乳飲料生產(chǎn)過程中要CIP清洗，要熱水清洗，清洗用熱水溫度要達(dá)到85℃；流體通過管道輸送時要有管道壓力，在高海拔地區(qū)會不會造成熱水在管道中沸騰，沸騰后會不會造成泵的空轉(zhuǎn)損壞？有此類問題引導(dǎo)，學(xué)生就會努力思考；引導(dǎo)他們從課本的原理公式中找到解決辦法，同時也增加了學(xué)習(xí)的熱情。

4 問題導(dǎo)向型教學(xué)基于實(shí)踐的重要意義

OBE教育理念要求學(xué)生要具有對食品工廠、食品單元操作設(shè)備或系統(tǒng)、食品加工工藝流程進(jìn)行計算和設(shè)計的能力，并且能夠提高解決影響食品安全及食品工廠正常運(yùn)行常見問題的能力。

解決問題，首先要找到問題；“食品工程原理”講述的大多是單元操作的原理及簡單設(shè)備運(yùn)用，缺乏工廠設(shè)備的整合能力，解決的是一個個單元操作的問題，對影響食品生產(chǎn)安全、工藝過程、成品品質(zhì)的關(guān)鍵因素不能正確認(rèn)識。所以實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)即是對“食品工程原理”課堂教學(xué)問題連貫性的補(bǔ)充，也是問題導(dǎo)向型教學(xué)的“問題”來源，每個“食品工程原理”教師都要具備并不斷提升自身的實(shí)踐教學(xué)能力，要善于在實(shí)踐中提煉“問題”，并把“問題”解決貫穿整個教學(xué)過程。

5 結(jié)語

新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對傳統(tǒng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新挑戰(zhàn)，遵循OBE理念培養(yǎng)具有“工匠精神”的工程類人才，要求在課堂教學(xué)過程中要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)工程問題、解決問題的能力，通過在“食品工程原理”課堂中問題導(dǎo)向型教學(xué)的改革，使食品大類專業(yè)的課程體系更能符合當(dāng)前社會對人才的需求，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競爭力，滿足新形勢下的人才需求。