食品工程原理課程教學(xué) 在工程教育認(rèn)證下的探索

張艷杰 林順順 張劍 程李琳 王銀平 牛斌 梁棟

食品工程原理課程是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的專業(yè)課，在食品工程體系中的基礎(chǔ)課程中占據(jù)舉足輕重的地位，并在整個(gè)食品類專業(yè)課程教學(xué)中起著承上啟下的作用。該課程以食品加工生產(chǎn)過程中的理論基礎(chǔ)以及在單元操作中常見的基礎(chǔ)和經(jīng)典設(shè)備的工作原理、構(gòu)造以及設(shè)計(jì)等方面知識(shí)的講述為主，目的是培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)到的理論知識(shí)和技術(shù)運(yùn)用食品加工的具體實(shí)踐中，并運(yùn)用知識(shí)分析解決工程設(shè)計(jì)及生產(chǎn)操作中的各類問題的能力。該課程是食品科學(xué)與工程專業(yè)的基礎(chǔ)性技術(shù)課程之一，將力學(xué)、熱力學(xué)、傳質(zhì)學(xué)方面的理論結(jié)合，綜合了數(shù)學(xué)、化學(xué)、機(jī)械制圖等基礎(chǔ)性課程，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)食品工程技術(shù)的學(xué)習(xí)和掌握，為學(xué)生后期學(xué)習(xí)食品機(jī)械、工藝學(xué)以及工廠設(shè)計(jì)等多門食品專業(yè)課程奠定了基礎(chǔ)。這就需要學(xué)生在充分掌握基本理論知識(shí)的前提下，從工程實(shí)踐的需要進(jìn)行分析和考慮，極大加大了食品工程原理課程的學(xué)習(xí)難度，學(xué)生常常抓不住重點(diǎn)，特別是一些數(shù)理基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，在學(xué)習(xí)該課程時(shí)候往往需要花費(fèi)較多的時(shí)間和精力。

20世紀(jì)30年代，美國發(fā)起了工程教育認(rèn)證，并成為最具權(quán)威性的工程教育本科學(xué)位互認(rèn)協(xié)議之一。工程教育認(rèn)證的核心理念是學(xué)生，以教育產(chǎn)出為導(dǎo)向，將持續(xù)提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量作為目標(biāo)，使我國的教育特色在工程教育體系中得以充分融入，對(duì)于全面深化教育體系改革、提升課程教學(xué)質(zhì)量、增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性具有重要的作用和意義。

隨著工程認(rèn)證工作在各個(gè)高校的展開，食品工程原理課程的教學(xué)要求也進(jìn)一步提高，不僅教師在課程教學(xué)等方面需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善，學(xué)生也需要提高自身的學(xué)習(xí)素質(zhì)。如何適應(yīng)新環(huán)境、新要求是目前食品工程原理課程教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)，把挑戰(zhàn)變成機(jī)遇，進(jìn)行專業(yè)的人才建設(shè)和人才培養(yǎng)，是當(dāng)前的首要目標(biāo)。為此，本文從改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件、優(yōu)化課程內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和融入OBE教學(xué)理念等方面進(jìn)行了討論，以期提高食品工程原理課程的教學(xué)質(zhì)量和水平，更好地為國家培養(yǎng)優(yōu)秀的人才。

一、改善實(shí)驗(yàn)條件

食品工程原理課程課程強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和理論相結(jié)合，當(dāng)學(xué)生在課堂上進(jìn)行了長時(shí)間的理論學(xué)習(xí)后，具備了較為豐富的理論知識(shí)時(shí)，就需要通過實(shí)際操作將課堂上所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)效果，加深學(xué)習(xí)印象。然而，教學(xué)設(shè)施簡(jiǎn)陋陳舊、與先進(jìn)的設(shè)備差距較遠(yuǎn)，教學(xué)設(shè)備不足、數(shù)名學(xué)生共用一臺(tái)設(shè)備等問題，卻在極大程度上降低了學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的主動(dòng)性和積極性，無法滿足學(xué)生日益增長的求知欲，不但阻礙食品工程原理課程的教學(xué)質(zhì)量和水平進(jìn)步，而且不利于工程認(rèn)證工作的開展。因此，學(xué)校及相關(guān)部門應(yīng)以工程教育工作的落實(shí)為契機(jī)，科學(xué)地投入資金改善教學(xué)條件，使得日益增長的教學(xué)需求和實(shí)驗(yàn)條件相適應(yīng)，滿足教師的教學(xué)訴求，也滿足學(xué)生對(duì)知識(shí)和學(xué)習(xí)的渴求。

在整個(gè)教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)是食品工程原理課程的一個(gè)重要且不可或缺的環(huán)節(jié)，既有利于推進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證和深化，又能訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力。因此，提升教育硬件條件，可以確保每個(gè)學(xué)生都能夠充分體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的過程，并通過實(shí)踐來檢驗(yàn)所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，大幅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，還可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性，從而有利于教學(xué)工作的開展和學(xué)生的進(jìn)步。此外，改進(jìn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施還能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全性，對(duì)提高學(xué)生在教學(xué)過程中的安全以及建設(shè)和諧校園具有促進(jìn)作用。

二、優(yōu)化課程內(nèi)容

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要通過更高層次的技術(shù)手段豐富和完善傳統(tǒng)的教學(xué)模式和手段。在疫情中，食品工程原理課程也應(yīng)該以線上和線下相結(jié)合的混合模式為主要教學(xué)方式。第一，相較于其他課程，食品工程原理課程的理論部分具有較大的難度，內(nèi)容較多且任務(wù)繁重，應(yīng)在混合式教學(xué)中根據(jù)實(shí)際情況權(quán)衡線上和線下的安排比例。第二，在完成基礎(chǔ)大綱的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)該依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的完成度，并結(jié)合實(shí)際情況不斷挖掘和開發(fā)該課程的網(wǎng)絡(luò)資源。根據(jù)本課程的特色，教師還需要篩選多樣的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，將慕課等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和線下教學(xué)有機(jī)地結(jié)合到一起，便于學(xué)生獲取課外相關(guān)知識(shí)。第三，由于食品工程原理課程包括較多的實(shí)用單元操作，因此可將這些單元操作和實(shí)際生活結(jié)合在一起，利用各種視頻將理論知識(shí)通過趣味實(shí)驗(yàn)的形式呈現(xiàn)出來，以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第四，線上線下的授課模式要貼合教學(xué)實(shí)際和教學(xué)目標(biāo)，比如對(duì)于萃取、精餾等理論要求不高的內(nèi)容，采用線上教學(xué)可以極大地提升趣味性，而對(duì)于恒壓過濾方程、柏努利方程等深?yuàn)W的理論知識(shí)，采用線下教學(xué)則可以講授得更加透徹。

在線上結(jié)下相結(jié)合的基礎(chǔ)上，將虛擬仿真教學(xué)作為重要的載體，可以立體地展示教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，充分提高教學(xué)的質(zhì)量和趣味性，是一項(xiàng)優(yōu)化課程內(nèi)容以及教育改革的重要舉措。2018年，為學(xué)習(xí)貫徹黨的十九大精神，適應(yīng)信息化條件下知識(shí)獲取方式和傳授方式、教和學(xué)關(guān)系等發(fā)生革命性變化的要求，深化信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，教育部發(fā)布通知，決定開展國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作。

隨著近些年虛擬實(shí)驗(yàn)的迅速發(fā)展，其在食品工程原理課程中的運(yùn)用也日漸普遍。在一些比較抽象的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，可以引入虛擬仿真教學(xué)的授課手段，讓學(xué)生能夠充分且具體地了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和過程，更加立體地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)難度大、成本高或者存在安全風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以通過虛擬仿真教學(xué)的手段預(yù)習(xí)甚至完成，幫助學(xué)生在較為溫和的條件下進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)和驗(yàn)證。虛擬仿真教學(xué)不受地點(diǎn)的限制，在新冠疫情的影響下，可以通過線上教學(xué)，利用虛擬仿真軟件讓學(xué)生足不出戶地學(xué)習(xí)到生動(dòng)具體的實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)原理。特別是在食品工程原理課程中運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可以將食品加工生產(chǎn)過程中重要的單元操作聯(lián)系起來，全面理解食品工程原理的相關(guān)知識(shí)，以此來彌補(bǔ)和完善現(xiàn)有教學(xué)資源的不足。

三、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神

創(chuàng)新精神是當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的素質(zhì)之一，而培養(yǎng)當(dāng)代學(xué)生創(chuàng)新精神的主要途徑之一就是實(shí)驗(yàn)課程的開展。目前，一些陳舊固化以及循規(guī)蹈矩等不利于教育發(fā)展的教育模式仍然存在，使得部分學(xué)生存在思想僵化的現(xiàn)象，難以適應(yīng)當(dāng)今的時(shí)代潮流，也與國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施以及創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)等是相悖的，與工程認(rèn)證的精神也是不符的。學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和學(xué)校教育制度的不斷創(chuàng)新是一脈相承的，只有學(xué)校勇于改變滯后的教育制度，將老師的創(chuàng)新潛能激發(fā)出來，才能有利于學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，高校也才能真正成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主要陣地，為國家不斷輸出符合時(shí)代要求的創(chuàng)新型人才。因此，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神也需要學(xué)校不斷提升自己教學(xué)模式，與時(shí)俱進(jìn)，這樣才能達(dá)到真正意義上對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，涌現(xiàn)出了大量的交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科，學(xué)科之間的界限不斷模糊，發(fā)展也日新月異，而創(chuàng)新型人才具有思想觀念開放、學(xué)術(shù)視野廣闊、知識(shí)結(jié)構(gòu)個(gè)性化、心理素質(zhì)健全、人文素養(yǎng)良好等特征，因此，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才還需要對(duì)課程體系進(jìn)行創(chuàng)新，奠定創(chuàng)新型人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。食品工程原理課程更加注重培養(yǎng)應(yīng)用能力和工程意識(shí)，應(yīng)該將基礎(chǔ)性、綜合性、研究性和適應(yīng)性等課程緊密結(jié)合在一起，開設(shè)相關(guān)的學(xué)科講座課程，將最新研究成果和專業(yè)課程結(jié)合在一起，激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，進(jìn)而增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。

食品工程原理實(shí)驗(yàn)課有著比較完整的體系，理論課和實(shí)踐課之間相互補(bǔ)充，相互完善，使得課程內(nèi)容豐富多彩，便于學(xué)生理解和掌握。理論課內(nèi)容是基礎(chǔ)，實(shí)踐課內(nèi)容是升華，通過實(shí)驗(yàn)課程對(duì)理論課程進(jìn)行深入理解和驗(yàn)證，使理論課程形象化、具體化、趣味化，學(xué)生也可以對(duì)實(shí)踐課中的操作有更深的理解。為了提高學(xué)生對(duì)食品工程原理課程的重視程度，一定要及時(shí)向?qū)W生介紹實(shí)踐課的重要性以及必要性，并在基礎(chǔ)課程的講解中，通過多種手段來激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)踐課的興趣。在實(shí)踐課中，要鼓勵(lì)學(xué)生利用理論課上的基礎(chǔ)知識(shí)，多動(dòng)手、勤思考，并支持在實(shí)踐過程中積極思考“異?，F(xiàn)象”，幫助學(xué)生探究其真正機(jī)理。與此同時(shí)，對(duì)教師教學(xué)觀念的改變也迫在眉睫，要把培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的新時(shí)代人才作為教學(xué)改革的重要目標(biāo)。

四、融入OBE教學(xué)理念

OBE（Outcome based education，OBE）教育理念，又稱為成果導(dǎo)向教育、能力導(dǎo)向教育、目標(biāo)導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育，這是一種以學(xué)生為本，以成果目標(biāo)為導(dǎo)向，運(yùn)用逆向思維對(duì)課程體系進(jìn)行改革的先進(jìn)教育理念，也是工程教育認(rèn)證背景下的主流方向。

中國特色社會(huì)主義進(jìn)入了新時(shí)代，中國高等教育也進(jìn)入了新的發(fā)展階段。在這樣的背景下，本科教育引起了廣泛的社會(huì)關(guān)注，必須采用堅(jiān)強(qiáng)有力的措施將高等教育推向新的臺(tái)階。為了使高等教育更好地適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和迎接挑戰(zhàn)，需要在工程認(rèn)證背景下，積極推進(jìn)教學(xué)改革，順應(yīng)OBE理念，從學(xué)科導(dǎo)向、教師中心、質(zhì)量監(jiān)控向目標(biāo)導(dǎo)向、學(xué)生中心、持續(xù)改進(jìn)轉(zhuǎn)變，突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式。

食品工程原理課程具有非常強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性，要求學(xué)生具備對(duì)食品企業(yè)以及工廠、食品單元操作以及加工工藝等進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算的能力，以及對(duì)食品安全以及工廠正常運(yùn)行等常見問題的解決能力。OBE教學(xué)理念的中心思想是強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果，而不是以教師教學(xué)具體內(nèi)容為評(píng)判指標(biāo)，強(qiáng)調(diào)輸出而非輸入，以研究型教學(xué)模式和個(gè)性化教學(xué)為特色。個(gè)性化教學(xué)對(duì)教師的要求也特別高，需要教師準(zhǔn)確把握學(xué)生的不同學(xué)習(xí)狀態(tài)，根據(jù)每個(gè)學(xué)生對(duì)課程的不同要求，有針對(duì)性地給予對(duì)應(yīng)的幫助。OBE教學(xué)考評(píng)改變了原有的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)時(shí)間以及學(xué)習(xí)方式，將考評(píng)的中心點(diǎn)轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)成果上，而且評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)多元融合、梯次漸進(jìn)，不強(qiáng)調(diào)學(xué)生之間的橫向比較，而是將重點(diǎn)放在達(dá)成學(xué)習(xí)成果和個(gè)人縱向的學(xué)習(xí)進(jìn)步上。按照每位學(xué)生達(dá)到程度的不同，從不熟練到優(yōu)秀進(jìn)行有針對(duì)性的評(píng)價(jià)，最終為學(xué)校和教師的教學(xué)改進(jìn)提供參考。

綜上所述，在工程教育認(rèn)證的背景下，要加強(qiáng)對(duì)食品工程原理課程的研究和探索，在授課過程中注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的激發(fā)和培養(yǎng)，提升學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)過程中的動(dòng)手及動(dòng)腦能力，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，完善教學(xué)方法與體系，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，并能夠?yàn)閷W(xué)生以后從事食品工程的相關(guān)行業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。