工程教育專業(yè)認證背景下《食品加工機械設備》教學改革探討

夏秋瑜，陳建平，宋文奎，劉書成

（廣東海洋大學 食品科技學院，廣東 湛江 524088）

工程教育專業(yè)認證，是指由學術(shù)認可組織（高校專業(yè)認證機構(gòu)）對高等教育機構(gòu)所開設的機械工程類及有關學科專業(yè)進行全面系統(tǒng)的專業(yè)性評價和權(quán)威性認證[1]，以確保各普通高等院校相關專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)普遍認可的質(zhì)量標準[2]。作為世界通用的高等工程教育質(zhì)量保證機制，工程教育專業(yè)認證為高等教育機構(gòu)相關專業(yè)培養(yǎng)全球化的工程技術(shù)人才提供質(zhì)量保證，從而為實現(xiàn)工程教育和工程師資格證書的國際互認提供了必備條件[3-4]。工程教育專業(yè)認證以“以學生為中心，以產(chǎn)出為導向，持續(xù)改進”為3個基本理念，要求高等教學機構(gòu)嚴格按照工程教育專業(yè)認證的標準來規(guī)范整個教學過程，因此也是高校加強教學水平和完善學科建設的重要舉措[5]。

我國于2016年6月正式加入《華盛頓協(xié)議》（國際本科工程學位互認協(xié)議），并得到專業(yè)認證國際組織的認可，開始按照國際同行標準實施工程教育專業(yè)認證工作，獲得了各高校的高度重視。自進入21世紀來，我國大學教育開始由“精英教育”向“普及教育”轉(zhuǎn)變，各高校在新專業(yè)開設和各專業(yè)招生人數(shù)方面都大幅度上升，促使高校如何在“擴招”的同時保證人才培養(yǎng)的質(zhì)量，為我國“產(chǎn)業(yè)強國、實業(yè)興邦”輸送合格的工程技術(shù)人才備受關注。因此，我國實施工程教育專業(yè)認證工作的終極目的是為了保證高等工程教育的質(zhì)量，進一步推動我國工程教育改革與高質(zhì)量發(fā)展，同時鼓勵高等教育機構(gòu)加強培養(yǎng)學生處理復雜工程問題的能力，提高大學生工程設計水平[6]。

工程教育專業(yè)認證的產(chǎn)出導向理念強調(diào)課程目標對本專業(yè)培養(yǎng)目標的匹配和支撐。食品科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標是重點培養(yǎng)學生掌握本學科基礎知識、基本理論和專業(yè)技能，具有自主學習能力、工程實驗和科學研究技能、團隊協(xié)作與溝通能力、創(chuàng)新精神和國際視野，并可以在食品科學與工程及相關領域從事食品生產(chǎn)技術(shù)控制、質(zhì)量管理、檢驗檢疫、產(chǎn)品研發(fā)、市場營銷、教學培訓和科研設計等方面工作的高素質(zhì)應用型人才。《食品加工機械設備》是食品科學與工程專業(yè)的一門專業(yè)教育核心課程，主要給學生講授食品生產(chǎn)流通過程中所使用的系列機械與設備的基本構(gòu)造、工作原理及其相關應用。通過本課程的學習，使學生具備在實際生產(chǎn)中按照食品工藝、經(jīng)濟效益和環(huán)保等要求解決機械設備相關的工程問題的能力。

1 課程目標優(yōu)化設計

課程目標優(yōu)化設計是高等教育教學改革和工程教育專業(yè)認證的重要內(nèi)容。根據(jù)食品科學與工程專業(yè)培養(yǎng)目標，融合工程教育專業(yè)認證的3個基本理念及相關標準，優(yōu)化設計了《食品加工機械設備》的課程目標。通過本課程的學習，使學生掌握食品機械與設備的結(jié)構(gòu)、工作原理及應用的知識，并能夠在實際生產(chǎn)中，具備按照食品加工工藝選用合適的機械設備并配制生產(chǎn)線的能力，為后續(xù)課程的學習及從事食品領域的相關工作提供基礎。在設置《食品加工機械設備》的課程目標時，要特別注意體現(xiàn)食品科學與工程專業(yè)學生在工程化能力培養(yǎng)和系統(tǒng)工程思維訓練等方面的特點，幫助學生掌握食品領域相關工程基礎理論和知識，還要有助于學生進行綜合技能訓練、專業(yè)實習、畢業(yè)設計、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學科競賽和其他創(chuàng)新能力培養(yǎng)活動[7]。食品加工機械的發(fā)展趨勢與現(xiàn)代科技水平、工程化科學技術(shù)及系統(tǒng)化管理水平密切相關，本課程在塑造學生科學倫理、工程倫理及大國工匠精神方面具有重要作用，因此在課程目標設定上應特別注重邏輯思維能力、創(chuàng)新研究能力和工程化系統(tǒng)化思維能力等能力的培養(yǎng)。因此，綜合食品科學與工程專業(yè)培養(yǎng)目標和專業(yè)認證的理念和標準，《食品加工機械設備》的課程目標及其涉及的《中國工程教育專業(yè)認證標準(試行)》中的畢業(yè)要求指標點如表1所示，其中下表右側(cè)為該畢業(yè)要求指標點[8-9]。

表1 《食品加工機械設備》課程目標及涉及的畢業(yè)要求Table 1 Course objectives of “Food Processing Machinery and Equipment” and related graduation requirements

2 課程目標達成度分析

以作者所在單位食品科學與工程專業(yè)2018級學生共6個自然班168位學生的《食品加工機械設備》課程考核成績?yōu)榻y(tǒng)計對象，課程考核主要教學活動包括作業(yè)、隨堂測試（包括隨堂問答）和期末考試。根據(jù)教學大綱中的課程目標及各目標權(quán)重設計考核內(nèi)容，綜合分析各課程目標對應的考核項目完成情況，得到該教學班的課程目標達成度如圖1所示。其中課程目標1～3的權(quán)重分別為0.1、0.6和0.3，進而得到該課程的總體課程達成度為0.75。

從圖1可見，該課程目標1～3均已達成，教學效果良好。課程目標1主要考核食品加工機械設備的基礎知識，絕大部分同學目標達成度在0.80以上，最高達成度為0.99，0.90以上58人，最低達成度為0.63，說明學生對課程目標1涉及的內(nèi)容學習效果良好。課程目標2主要考核食品加工機械設備的選型及知識運用能力，該目標達成度0.9以上12位同學，達成度低于0.6的有19位同學(占總?cè)藬?shù)的11.31%)，個別學生達成度低，主要是由于期末考試時2個問答題得分低，可能是學生對不同類型的機械設備的基本結(jié)構(gòu)組成、原理及應用方面的知識點掌握不牢，學生的理解與應用能力不足，今后要加強學生對不同類別機械設備的辨識能力及設備選型能力的培養(yǎng)。課程目標3主要考核學生綜合運用本課程知識與原理選擇合理的干燥、殺菌和包裝方式滿足工藝和節(jié)能環(huán)保要求，考核內(nèi)容中也包含了2個問答題，該目標3的平均達成度為0.71，達成度高于0.9的有7位同學，達成度低于0.6的有31位同學(占總?cè)藬?shù)的18.45%)，其中低于0.55的有14位同學，這14位同學也是問答題得分低，其中1道有關油水分離設備（碟片式離心機）的選型及工作原理的問答題，個別同學存在零得分的情況，主要原因在于食品機械種類繁多，容易混淆不同設備的特征參數(shù)及應用范圍，部分學生對相關基礎知識掌握不牢、專業(yè)運用能力不足，難以準確區(qū)別各機械設備在工藝和節(jié)能環(huán)保方面差異，因此今后教學中要加強相關訓練。

圖1 《食品加工機械設備》課程目標達成度Fig.1 Achievement degree of course objectives of“Food Processing Machinery and Equipment”

3 課程教學改革思考

《食品加工機械設備》是一門實踐性很強的學科，主要講授不同類型食品加工機械的結(jié)構(gòu)、特點、作用及工作原理，參數(shù)的確定與選擇等內(nèi)容，由于對工業(yè)化的食品加工機械設備接觸不多或者對機械類課程缺乏興趣，教材知識點繁雜，部分學生在學習該門課程時可能會覺得單調(diào)乏味，有些內(nèi)容太抽象難于理解，存在側(cè)重理論教學，實驗教學資源匱乏、實訓設備難以與產(chǎn)業(yè)發(fā)展同步更新、教師實踐經(jīng)驗不足等問題[10]，這些問題可能導致課堂教學效果一般，部分學生課程目標達成度低。因此，在工程教育專業(yè)認證背景下，可以從課程教學內(nèi)容、教學方式方法和成績考核方式這三方面進行課程教學改革，提高教學效果。

3.1 基于目標達成和以學生為中心改善教學內(nèi)容

食品加工機械設備種類繁多，相關知識點繁雜，在梳理教材各章節(jié)內(nèi)容基礎上，根據(jù)課程目標對關鍵知識點進行細化分解，明確具體教學內(nèi)容和關鍵知識點對課程目標達成的支撐作用?！妒称芳庸C械設備》課程內(nèi)容按照不同的操作單元進行章節(jié)分類，部分食品機械的原理及應用上存在諸多異同點，同學們很容易把各相似知識點混淆，要多用比較歸納的方法教學，使龐雜易混淆的食品機械內(nèi)容具有更好的連貫性。在課題教學中，可穿插模塊化、主題化的教學方式，如學生在學了清洗設備、切割設備和食品加工速凍設備后，穿插一節(jié)有關冷凍水產(chǎn)品、果蔬、魚糜加工或者油料油脂加工生產(chǎn)線的介紹，配置從原料預處理、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品生產(chǎn)和產(chǎn)品包裝等各環(huán)節(jié)所需的設備組成配套生產(chǎn)線，通過探討生產(chǎn)線中各機械設備的協(xié)調(diào)、選型以及生產(chǎn)效益和節(jié)能減排等問題，以增加課程教學連貫性和生動性，并訓練學生協(xié)作精神和工程化、系統(tǒng)化的科學思維，促進學生相關能力的培養(yǎng)。

隨著科技進步和智能工廠的建設，食品機械發(fā)展迅速，授課教師應積極關注食品機械的發(fā)展趨勢和科技發(fā)展動態(tài)，介紹我國關鍵食品機械設備突破卡脖子技術(shù)的科技攻關歷程，講授食品機械行業(yè)的“大國工匠”事跡，這些也可以作為課程思政素材，將思想政治教育融入專業(yè)課程教學，培養(yǎng)學生的科學思維、科學倫理、工程倫理及大國工匠精神，實現(xiàn)全員全程全方位育人。此外，正確使用機械設備是保障工廠穩(wěn)定運轉(zhuǎn)和安全生產(chǎn)的重要途徑，所以在課堂教學中，要強調(diào)現(xiàn)代機械設備的工程化能力，通過強調(diào)機械設備的安全操作加強學生安全意識的培養(yǎng)。

3.2 基于以學生為中心改進教學方式方法

以學生為中心改進課堂教學方法，采取“線上+線下”的混合式課堂教學，同時也積極引入其他的教學方法和技術(shù)手段，如案例教學、分組研討、問答教學、PBL教學法、模具教學、動畫視頻教學等。運用線上教學平臺，如超星學習通平臺，將課件、思考題和其他學習資料提前導入到平臺上，方便學生根據(jù)需要進行預習、自學、回復和復習，并對學生學習時間進行統(tǒng)計。為了加強學生對易混淆機械的認知與識別，在課堂講解的同時穿插設備視頻、演示動畫或設備宣傳廣告等網(wǎng)絡教學資源，讓學生分析討論視頻演示設備的基本構(gòu)成（動力部分、傳動部分、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、支撐機構(gòu)、連接和控制機構(gòu)），并對該設備的工藝性、衛(wèi)生性、密封性和可靠性及優(yōu)缺點等方面進行點評；線上抽取學生參加課堂互動，在課堂講解后布置隨堂練習；同時通過線上平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，了解學生對本課程知識點的掌握程度以及課程目標達成程度，并對學生掌握得不牢、達成度不高的知識點再重點講解和練習。

為了改善機械類課程枯燥乏味的狀況，在教學方式中要特別注重案例教學與課程討論的融合，從而加強學生相關工程化能力和科學素質(zhì)的培養(yǎng)。如通過大型機械設備的案例教學，討論工程設備的運用、選型及其對工廠效益和企業(yè)競爭力的影響，培養(yǎng)工程化思維和實踐能力，激發(fā)學生學習興趣和潛能；通過現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)線和環(huán)保設施的升級改造的案例教學加強學生相關能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，特別是培養(yǎng)嚴謹務實的科學思維和創(chuàng)新精神，并增強學生的社會責任感和環(huán)保意識。

3.3 基于持續(xù)改進優(yōu)化考核方式

課程考核不僅能及時了解學生學習情況，還能反應教師的課堂教學效果。對學生實際學習效果進行客觀、全面的評價, 有助于教師及時獲取學生真實的反饋信息，從而幫助教師及時調(diào)整教學重點和教學方式，并調(diào)動學生主觀能動性，為進一步提高教學效果提供依據(jù)[11]。為改善課程考核體系單一及其不能系統(tǒng)體現(xiàn)學生實際學習效果，特別是相關能力培養(yǎng)情況的狀況，建立過程性和結(jié)果性考核相結(jié)合的多元化的課程考核方式[9]。除了期末考試外，建議將平時成績比重增加到40%甚至50%，除了課堂討論、課堂練習、作業(yè)、章節(jié)思考題和虛擬仿真練習等項目外，作為加分項，可鼓勵學生設計與設備相關的專利發(fā)明或相關學科競賽作品。課程目標的完成不僅僅是知識的掌握，更在于能力的培養(yǎng)，因此要加強實踐教學，走出課堂，鼓勵學生利用實習、展會、試驗等機會現(xiàn)場考察設備，讓學生親身體會工業(yè)化、機械化、智能化的場景，并錄制相關解說視頻；也可以嘗試讓學生與在工廠的工程師視頻連線，讓學生向工程師提出設備相關問題，并針對相關訪談和答疑情況進行打分?！笆谥贼~，不如授之以漁”，引導學生理論聯(lián)系實踐，運用所學機械知識去解讀或解決工業(yè)化生產(chǎn)中的問題，引導學生發(fā)揮主觀能動性，運用發(fā)散思維和批判性思維進行設備創(chuàng)新和升級改造相關活動。

4 總結(jié)

根據(jù)工程教育專業(yè)認證的理念和標準，食品科學與工程專業(yè)的專業(yè)核心課程《食品加工機械設備》以產(chǎn)出為導向、以學生為中心制訂課程目標，進一步完善課程教學體系，優(yōu)化教學內(nèi)容；以學生為中心持續(xù)改進教學方式方法，實行“線上+線下”的混合式教學方法，綜合運用多種教學模式，從而加強培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力；實行多元化的課程考核評價方式，利用評價結(jié)果持續(xù)改進教學模式，有效增強了教學效果。但目前也存在缺乏高質(zhì)量教學資源、現(xiàn)場實踐教學設備及學生對設備創(chuàng)新活動不積極，課后實踐活動開展不夠深入等問題。因此，在未來課程教學中，還需逐步充實教學資源、收集整理有關的課程案例素材，引導學生參與有關發(fā)明創(chuàng)造、科技創(chuàng)業(yè)等競賽活動，積極參與展會、工廠實習等活動，從而持續(xù)改進教學模式，提高教學效果，為培養(yǎng)高質(zhì)量的食品學科工程技術(shù)人才提供支撐。