張 欣，王 彤，于殿宇

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，哈爾濱 150030)

《食品工程原理》課程作為食品專業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)性課程，是食品科學(xué)與工程專業(yè)課程培養(yǎng)體系中理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的主干課程，是一門(mén)以力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、傳熱學(xué)和傳質(zhì)學(xué)等為基礎(chǔ)的課程。這門(mén)課程主要講述的是生產(chǎn)加工中經(jīng)常能見(jiàn)到的多種食品原料在其加工過(guò)程中以及各加工單元之間的相互關(guān)系，如質(zhì)量守恒和能量守恒的關(guān)系，以及可能對(duì)這些產(chǎn)生影響的因素，在整個(gè)食品類專業(yè)的課程學(xué)習(xí)中起到了承上啟下的作用。與其他所學(xué)的基礎(chǔ)課程有所不同，該課程的教學(xué)內(nèi)容與其他多門(mén)學(xué)科緊密相關(guān)、內(nèi)容復(fù)雜難懂、涉及到的基本理論知識(shí)很多，且與實(shí)際生產(chǎn)工程結(jié)合緊密。這門(mén)課的研究對(duì)象是現(xiàn)實(shí)并且相對(duì)復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，是研究食品加工中一切工程技術(shù)的基本理論和實(shí)踐方法，講述了食品加工和制造過(guò)程中的各種工藝概念及單元操作?！妒称饭こ淘怼氛n程涉及的概念很多，如流體流動(dòng)形態(tài)的層流、湍流，傳熱方式的熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射等。該課程其主要研究?jī)?nèi)容包括單元操作和三傳理論。所謂的單元操作是指食品加工工藝共有的一種基本步驟；而三傳理論是三大傳遞過(guò)程，包括動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞[1]。該課程在教學(xué)中有以下特點(diǎn)：其一，課程涉及到的大部分為基礎(chǔ)理論知識(shí)，理論性較強(qiáng)，計(jì)算過(guò)程中大量應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式，需要牢記的理論、公式太多，難以掌握；其二，課程涉及到的知識(shí)面較為廣泛，需要學(xué)生同時(shí)具有工程制圖、物理化學(xué)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等先導(dǎo)課程的基礎(chǔ)知識(shí)；其三，每個(gè)單元的操作過(guò)程是相互獨(dú)立的，因此遵循的原理和法則都不盡相同，并且每一個(gè)單元操作的知識(shí)，教師都可以獨(dú)立講授、單獨(dú)使用，相關(guān)設(shè)備類型多種多樣，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。《食品工程原理》一直都是食品科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程，其中的各種知識(shí)點(diǎn)對(duì)其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)起到了奠定基礎(chǔ)的作用。開(kāi)設(shè)有食品專業(yè)的高校在《食品工程原理》課程的師資配備、實(shí)驗(yàn)室資源、教學(xué)方式上都有較高的標(biāo)準(zhǔn)，注重教學(xué)的實(shí)際質(zhì)量。該課程的主要目的是由教師向?qū)W生介紹在實(shí)際加工生產(chǎn)的過(guò)程中需要用到的主要單元操作的原理知識(shí)、常用的設(shè)備和計(jì)算公式及方法。通過(guò)基礎(chǔ)的理論知識(shí)學(xué)習(xí)，使學(xué)生們能夠掌握并運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際食品工業(yè)加工生產(chǎn)過(guò)程中的工藝技術(shù)流程、清洗除垢，設(shè)備的選型配套、維修及其他常見(jiàn)問(wèn)題。因此，針對(duì)該課程的教學(xué)任務(wù)和內(nèi)容，教師選擇什么樣的教學(xué)方法來(lái)提高學(xué)生的積極主動(dòng)性，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生食品工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐操作動(dòng)手能力，引導(dǎo)學(xué)生從理論課程學(xué)習(xí)到實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，讓學(xué)生能夠更直觀明了地理解并應(yīng)用《食品工程原理》的相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，是學(xué)生學(xué)習(xí)好這門(mén)課的關(guān)鍵所在，也是提高這門(mén)課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵[2]。

本文結(jié)合《食品工程原理》課程的教學(xué)任務(wù)和內(nèi)容，結(jié)合高校對(duì)于《食品工程原理》課程的培養(yǎng)方案，根據(jù)學(xué)生的常見(jiàn)基本訴求，提出了對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革的幾點(diǎn)建議，以期能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的效率。

一、從緒論部分打好基礎(chǔ)

緒論部分是學(xué)生接觸《食品工程原理》課程的第一印象，主要包括《食品工程原理》的研究?jī)?nèi)容、基本概念、單位與單位換算等等，然而現(xiàn)有的《食品工程原理》課本中的緒論講解學(xué)生通常難以理解，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)的開(kāi)頭就出現(xiàn)畏懼抵觸心理。緒論中的部分內(nèi)容與實(shí)際聯(lián)系缺少相關(guān)性，并且大部分初次接觸《食品工程原理》課程的學(xué)生都不擅長(zhǎng)從工程實(shí)踐的角度出發(fā)來(lái)綜合考慮問(wèn)題，這就使得學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)不得要領(lǐng)，很多學(xué)生在第一課就失去了學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。因此，要想使學(xué)生能夠有信心地學(xué)習(xí)這門(mén)課程，就應(yīng)當(dāng)對(duì)緒論部分進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，加入與課程相關(guān)的生活中常見(jiàn)的原理性知識(shí)和相關(guān)圖片，包括學(xué)生普遍了解的知名企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品和相關(guān)產(chǎn)品的部分生產(chǎn)流程的知識(shí)及圖片；在講課過(guò)程中，教師要充分引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的好奇心與想象力，從生活現(xiàn)象出發(fā)，將《食品工程原理》的理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，通過(guò)列舉生活中常見(jiàn)的食品加工生產(chǎn)方式，比如哈爾濱知名的紅腸加工生產(chǎn)過(guò)程、哈爾濱啤酒的釀造生產(chǎn)工藝流程等，將學(xué)生在生活中常見(jiàn)到的多種實(shí)例引入課堂，引起學(xué)生的共鳴，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，使課堂的氣氛變得更加活躍，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。通過(guò)教師的引導(dǎo)，在最初的緒論部分消除了畏懼情緒，幫助學(xué)生消化難以理解的各種原理性知識(shí)，這樣一來(lái)，晦澀難懂的原理知識(shí)，學(xué)生也能輕松掌握[3]。

二、鼓勵(lì)學(xué)生強(qiáng)化動(dòng)手能力

《食品工程原理》課堂的教學(xué)重點(diǎn)是知識(shí)講解、公式記憶和習(xí)題解答。但是單純的理論知識(shí)必然會(huì)使學(xué)生感到公式太多、枯燥乏味，而且學(xué)生很難完全掌握，通常只是短時(shí)記憶[4]。由于該課程會(huì)講到大量的公式和圖表，對(duì)學(xué)生的邏輯思維能力要求較高，造成了課程講解難度大、課堂秩序不好等現(xiàn)象。《食品工程原理》也是實(shí)踐性較強(qiáng)的一門(mén)課程，其培養(yǎng)目標(biāo)之一是增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，親手操作會(huì)使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解，因此教師可以采用多種方式教學(xué)，如利用計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是基于信息化的綜合型技術(shù)，通過(guò)專業(yè)性的軟件用三維或多維的形式將實(shí)驗(yàn)設(shè)備的圖像、試驗(yàn)流程的聲音及動(dòng)畫(huà)等模擬出來(lái)，再通過(guò)數(shù)字媒介提供給學(xué)生瀏覽，使其身臨其境。通過(guò)給學(xué)生觀看與《食品工程原理》課程內(nèi)容相關(guān)的機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)工作原理視頻、產(chǎn)生現(xiàn)象的動(dòng)畫(huà)圖片等等，以此來(lái)引起學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。比如離心泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、榨油機(jī)的工作原理、汽蝕現(xiàn)象、氣縛現(xiàn)象、過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)等都可以通過(guò)視頻及PPT的方式展示給學(xué)生，使學(xué)生加深對(duì)這些知識(shí)的理解認(rèn)識(shí)。此外，在原有的理論課程講解基礎(chǔ)上還應(yīng)該進(jìn)行實(shí)體實(shí)驗(yàn)室和虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的相互結(jié)合，使學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)更加豐富合理，從而為社會(huì)培養(yǎng)出專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面廣、實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)，具有創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才[5]。同時(shí)，教師在上課的時(shí)候向?qū)W生介紹課程有關(guān)的儀器設(shè)備，《食品工程原理》涉及到的生產(chǎn)設(shè)備很多，應(yīng)該積極鼓勵(lì)學(xué)生加入科研團(tuán)隊(duì)，探索各種設(shè)備的型號(hào)、種類、原理及使用方法，在實(shí)踐中加強(qiáng)理論知識(shí)學(xué)習(xí)。學(xué)校也應(yīng)該引進(jìn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，讓學(xué)生動(dòng)手操作，加深對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握[6]。

三、轉(zhuǎn)換教學(xué)方式

傳統(tǒng)的教學(xué)課堂中，學(xué)生被灌輸知識(shí)，教師的教學(xué)過(guò)程通常顯得較為枯燥抽象，該課程中的大部分內(nèi)容都涉及到許多公式定律、圖表計(jì)算等原理性知識(shí)。在講課的過(guò)程中，教師們很難將每個(gè)知識(shí)點(diǎn)所包含的內(nèi)容都講解得生動(dòng)有趣，盡管他們?cè)谡n堂上講得細(xì)致清晰，但是對(duì)于生活中不常見(jiàn)到的一些抽象且難以理解的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生們很難跟上教師的講授思路，因此往往只能通過(guò)重復(fù)講解重難點(diǎn)來(lái)讓學(xué)生記住。但是這種死記硬背的教學(xué)方式，學(xué)生只能靠套公式達(dá)到機(jī)械性解題的目的，從而會(huì)導(dǎo)致當(dāng)考試題目與平時(shí)做的原題稍有不同，學(xué)生們就很難準(zhǔn)確地找到解題思路。同時(shí)，正是因?yàn)閷W(xué)生們沒(méi)有充分理解該課程部分知識(shí)點(diǎn)的主要內(nèi)容，就使得他們更加難以做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，因此基礎(chǔ)差的學(xué)生往往會(huì)產(chǎn)生逆反心理，不易接受；中等學(xué)生往往在不斷深入的知識(shí)學(xué)習(xí)中，掉隊(duì)并產(chǎn)生厭惡心理，不能達(dá)到較好的教學(xué)效果，大部分學(xué)生不能完全掌握重要的原理知識(shí)。因此，教師在自身能力范圍內(nèi)，應(yīng)該轉(zhuǎn)變思維模式，帶動(dòng)每一名學(xué)生深入理解課程原理，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，可以從以下幾點(diǎn)做起。

(一)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與理論和實(shí)際結(jié)合

涉及到食品加工過(guò)程的設(shè)備大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各種操作現(xiàn)象學(xué)生很難理解，所以在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生通常感到學(xué)習(xí)該課程極其困難。在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生習(xí)慣了“填鴨式”的教學(xué)方式，但是這種教學(xué)方式培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生往往都缺乏主動(dòng)性和動(dòng)手能力，特別是那些基礎(chǔ)相對(duì)較差的學(xué)生，會(huì)因此產(chǎn)生厭學(xué)情緒，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和自主學(xué)習(xí)能力不利，無(wú)法使學(xué)生成為社會(huì)需要的應(yīng)用型人才。因此，在實(shí)驗(yàn)課的操作基礎(chǔ)上，應(yīng)該不斷提高學(xué)生的實(shí)踐能力，提高學(xué)生的知識(shí)回顧能力。在實(shí)驗(yàn)原理的講述中，不僅要讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作，還應(yīng)該播放該設(shè)備在工廠中實(shí)際生產(chǎn)的流程動(dòng)畫(huà)，讓學(xué)生更能理解和領(lǐng)悟多種復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備在生產(chǎn)中的應(yīng)用，在提高學(xué)生的互動(dòng)能力和實(shí)踐能力的同時(shí)，牢記相關(guān)專業(yè)知識(shí)。教師應(yīng)該教會(huì)學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作步驟，并在學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生利用理論知識(shí)解決問(wèn)題的能力[7]。

(二)用實(shí)驗(yàn)原理分析實(shí)際問(wèn)題

加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，提高學(xué)生對(duì)解決實(shí)驗(yàn)步驟的自主動(dòng)手能力。教師的實(shí)驗(yàn)原理講述應(yīng)該提高實(shí)用性，列舉實(shí)驗(yàn)相關(guān)的生活知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的自主理解能力，提高學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)主動(dòng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如，在《食品工程原理》課本中的第二部分三傳理論、熱量傳遞的三大傳熱方式，可以列舉相關(guān)的實(shí)際例子[8]，如熱輻射是一種物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象，既不依靠分子之間的碰撞，也不依靠氣體或液體的流動(dòng)，一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射，溫度越高則輻射出的總能量也就越大，短波成分越多。熱輻射的光譜是連續(xù)譜，由于電磁波的傳播不需要任何介質(zhì)，所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。生活中熱輻射處處可見(jiàn)，最典型的例子就是熱輻射以光的速度把熱量從一個(gè)物體傳給另一個(gè)物體，并能穿過(guò)真空。太陽(yáng)傳給地球的熱量就是以熱輻射方式經(jīng)過(guò)宇宙空間傳遞的[9]。

(三)實(shí)驗(yàn)原理的類比

《食品工程原理》把單元操作按理論分為三種傳遞過(guò)程，包括動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞，三傳理論的類比就是對(duì)流體流動(dòng)中的三大傳遞過(guò)程采用類比進(jìn)行研究分析，這是《食品工程原理》課程常用的教學(xué)方式。

動(dòng)量傳遞是由于流體層之間的速度不相等，動(dòng)量將從速度大的地方向速度小的地方傳遞；熱量傳遞是因?yàn)榱黧w內(nèi)部各處的溫度不同，熱量從高溫處向低溫處傳遞；質(zhì)量傳遞是因?yàn)槲镔|(zhì)在流體內(nèi)存在濃度差，物質(zhì)將從濃度高的地方向濃度低的地方傳遞。流體流動(dòng)的這三種傳遞現(xiàn)象，常常是由于質(zhì)點(diǎn)的不同運(yùn)動(dòng)造成的，物料在傳熱的過(guò)程中，流體內(nèi)存在著溫度差，當(dāng)有動(dòng)量傳遞時(shí)就必然會(huì)有熱量傳遞。同樣的，如果流體內(nèi)部有濃度差存在時(shí)，也會(huì)有質(zhì)量傳遞。由于分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量傳遞和質(zhì)量傳遞，傳遞速率比較慢，因此在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要對(duì)流體施加外力來(lái)增大傳遞速率。動(dòng)量傳遞影響到流動(dòng)空間中速度分布的狀況和流動(dòng)阻力的大小，進(jìn)而影響熱量和質(zhì)量的傳遞。

(四)單元操作的結(jié)合

《食品工程原理》課程重點(diǎn)講述粉碎、篩分、乳化、過(guò)濾、壓榨、離心分離、物流輸送、過(guò)濾、傳熱、制冷、干燥等多個(gè)相關(guān)的單元操作。此外，還介紹了各種新型的加工技術(shù)，如輻射加熱技術(shù)、真空冷凍技術(shù)、噴霧干燥技術(shù)等。該課程在講述的過(guò)程中，常常涉及多個(gè)實(shí)驗(yàn)單元操作原理。需要從實(shí)際出發(fā)，講述每個(gè)單元操作的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模馁M(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生各種無(wú)聊、厭惡的情緒。這就需要改變教學(xué)模式，將各種單元操作結(jié)合起來(lái)。如，在制備巴氏殺菌乳的過(guò)程中，包括物料加熱、采用的板式換熱器、離心分離采用的離心機(jī)、物流輸送、均質(zhì)機(jī)、過(guò)濾等很多操作單元。引導(dǎo)學(xué)生從產(chǎn)品的工藝流程中學(xué)會(huì)各種單元操作。這需要教師應(yīng)該積極鼓勵(lì)學(xué)生，理解并表達(dá)工藝流程的操作要點(diǎn)，介紹每一工藝所涉及的單元操作。這能使學(xué)生深刻理解該課程的現(xiàn)實(shí)意義，進(jìn)一步熟悉、掌握《食品工程原理》基本知識(shí)，激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，為今后的食品工程設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)?？傊?，在《食品工程原理》課程的教學(xué)過(guò)程中要采用恰當(dāng)?shù)睦碚撝R(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)科研能力和協(xié)作動(dòng)手能力的同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，讓學(xué)生學(xué)得輕松愉快，易于理解、便于記憶，以期收到良好的教學(xué)效果并提高學(xué)生的綜合能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，《食品工程原理》作為食品專業(yè)的綜合應(yīng)用型課程，這種注重學(xué)生工程能力培養(yǎng)的教學(xué)改革模式，能夠提高學(xué)生實(shí)際工程操作水平，樹(shù)立工程意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、工程實(shí)踐能力、獨(dú)立工作以及團(tuán)隊(duì)合作能力，深化并升華所學(xué)到的知識(shí)，提高學(xué)生綜合能力，從而實(shí)現(xiàn)《食品工程原理》課堂教學(xué)的優(yōu)質(zhì)與高效。

SuggestionsontheTeachingReformofPrinciplesofFoodEngineering

ZHANG Xin, WANG Tong, YU Dian-yu

(School of Food, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

Abstract:The Principles of Food Engineering is one of the major basic courses of various disciplines of food science and engineering. As a basic course of engineering major, the aim of the course is to accumulate the principle knowledge and cultivate the quality of engineering discipline. Based on the actual learning situation of professional students, this paper puts forward some suggestions on the teaching reform of the course according to the food science and engineering specialty’s course training requirements for the students, in order to enable students to fully grasp the course knowledge while cultivating innovative ability, practical ability and thinking ability, improve students’ ability to comprehensively use relevant knowledge to solve food-related problems in real life, and give full play to the role of teachers in guidance and education to improve the teaching quality of the course of The Principles of Food Engineering.

Keywords:principles of food engineering; course teaching; reform suggestion