王永輝，張曉華，魏泉增，馮紫艷

(許昌學院食品與生物工程學院，河南 許昌 461000)

2016年6月，中國加入《華盛頓協(xié)議》，成為該協(xié)議簽約成員，這標志著具有國際實質(zhì)等效的專業(yè)認證的帷幕在中國拉開[1]。為提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，開展與國際接軌的工程教育專業(yè)認證工作己勢在必行。根據(jù)中國工程教育認證協(xié)會公布結(jié)論，申請認證的專業(yè)數(shù)量逐年增加，證明工程教育認證被越來越多的高校認可并積極參與其中[2]。許昌學院是開設(shè)食品科學與工程專業(yè)相對比較早的高校之一，經(jīng)過十余年的發(fā)展，當前對食品工程專業(yè)人才的培養(yǎng)積累了很多經(jīng)驗。但是我校食品工程專業(yè)人才的培養(yǎng)也同樣面臨著學生的工程實踐能力不能滿足社會需求的現(xiàn)狀。因此，我校食品科學與工程學院以提升專業(yè)工程教育質(zhì)量為主旨，從實踐層面上深化專業(yè)建設(shè)，正在積極推進食品科學與工程專業(yè)的認證工作。

“食品工程原理”作為食品科學與工程專業(yè)課程培養(yǎng)體系中一門理論性和實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在整個食品類專業(yè)的教學中起承上啟下的重要作用[3]。課程內(nèi)容與多門學科聯(lián)系緊密、內(nèi)容繁雜、基本理論多、理論性強、課程難度大，且與工程實踐結(jié)合緊密，但大部分學生不善于從工程實踐出發(fā)綜合考慮問題，在學習該課程時不得要領(lǐng)[4]。每年的課程考核結(jié)果表明，本課程的不及格率普遍較高，學生反映課程的理論學習過于枯燥，缺乏學習興趣。因此，過于注重理論學習的傳統(tǒng)教學模式，在學生工程能力的培養(yǎng)方面面臨巨大挑戰(zhàn)。在當前工程教育認證背景下，以工程素質(zhì)和工程能力為導向的“食品工程原理”課程教學改革勢在必行。筆者根據(jù)“食品工程原理”的課程特點，結(jié)合自己的教學體會，對基于工程能力培養(yǎng)的課程教學改革進行了分析。

1 當前教學中存在的主要問題

“食品工程原理”該課程內(nèi)容與多門學科聯(lián)系緊密、內(nèi)容繁雜、基本理論多、理論性強、課程難度大，且與工程實踐結(jié)合緊密[4]。因此在教與學的過程中往往存在很大困難，學生普遍感到枯燥乏味，信心不足。實踐教學表明，傳統(tǒng)教學模式對課程教學帶來了一些問題， 主要表現(xiàn)在以下幾方面:

1.1 課程實踐內(nèi)容較少，學習的時效性不強

本課程的實驗及課程設(shè)計環(huán)節(jié)作為理論教學的重要補充，對于學生實踐能力和工程能力的培養(yǎng)具有重要作用。盡管近年來各高校相繼調(diào)整培養(yǎng)方案、教學計劃及大綱，增加實踐教學比例，加大實驗室建設(shè)投入與管理力度，實驗教學質(zhì)量有所提高，但仍未改變“重理論、輕實踐，重知識、輕能力”的傳統(tǒng)教育觀念[5]。實驗課內(nèi)容及學時的設(shè)置上不合理，通常只是對課程中的幾個典型設(shè)備設(shè)置實驗課程。以許昌學院為例，對本門課程的實驗課僅開設(shè)了流體流動、傳熱、干燥以及精餾的實驗內(nèi)容。此外，很多高校的“食工原理”實驗課程是依托化工學院開設(shè)的，在課程的安排上往往是在完成所有理論課學習后再集中開展實驗。這種方式會造成理論學習和實踐教學的脫節(jié)。在某一單元操作的理論學習結(jié)束很長一段時間后再進行相關(guān)的實驗教學，不能夠及時地將實踐學習同理論知識的學習相結(jié)合，造成學生對實驗現(xiàn)象以及結(jié)果理解不夠深入。

1.2 教學內(nèi)容同行業(yè)需求脫節(jié)

教學內(nèi)容相對滯后，不能與時俱進，阻礙了教學效果?！笆称饭こ淘怼笔窃从凇盎ぴ怼钡囊婚T專業(yè)基礎(chǔ)課程，與“化工原理”有多相似之處，但因其授課對象主要是食品類專業(yè)的本科生，所以各單元操作的設(shè)計、授課內(nèi)容的側(cè)重、課后練習題的選擇等方面應(yīng)與“化工原理”有所區(qū)別[2]。但據(jù)筆者了解，現(xiàn)在很多開設(shè)食品工程類專業(yè)的高校，在講授本門課程時仍然具有很濃的化工味。一方面原因在于很多承擔本門課程教學任務(wù)的教師之前學習的內(nèi)容本身就是“化工原理”。另一方面的原因在于現(xiàn)在的“食品工程原理”的相關(guān)教材在編寫的過程中大多沿用了化工方面的案例。此外，在授課章節(jié)的選擇上也不盡合理。當前，有部分高校仍然將精餾、萃取等單元操作作為重要章節(jié)，安排了比較多的學時。實際上，同食品生產(chǎn)過程密切聯(lián)系的基本理論知識主要包括：流體流動、物料輸送、過濾、傳熱、制冷、蒸發(fā)、吸收、干燥等，而對于精餾、萃取等單元操作在食品加工中則很少涉及。

1.3 教師個人工程實踐能力的限制

雖然從事本課程教學的一線教師基本都是科班出身，自身曾學習過“食品工程原理”的相關(guān)課程，但絕大部分教師都缺乏食品企業(yè)一線的工程實踐經(jīng)歷。經(jīng)常會出現(xiàn)教師自己理解，但因缺乏一線的工程實踐，無法用準確的語言向?qū)W生講授課程的問題，使“教與學”產(chǎn)生脫節(jié)。

2 基于工程能力培養(yǎng)的教學改革建議

2.1 采用更為靈活多樣的教學方法

本課程作為一門內(nèi)容較深的理論課，在學習的過程中較為抽象。通過傳統(tǒng)的講授教學方法，會使學生感覺到課程的枯燥，直接影響到學生學習的積極性。針對課程的特點應(yīng)采用靈活多樣的教學方法和教學手段，激發(fā)學生學習的積極性。

2.1.1 案例形象化教學法

通過借助于多媒體，設(shè)計動畫，能夠?qū)⒈容^抽象的理論知識圖文并茂地展示出來，使其更加生動、直觀。因此，要充分利用現(xiàn)代化的教學模式。其中，案例教學法在“食品工程原理”教學中得到普遍肯定[6]。講授一些典型的食品加工單元操作時，通過形象化的實際應(yīng)用舉例，提高課程的實用性和學生的感性認識。例如在進行講授“吸收與解吸”這一單元操作時，可以引入碳酸飲料的加工的例子來學習相關(guān)原理。再如在講授傳熱的過程中，可以舉出保溫瓶保溫的例子進行相關(guān)理論的講解。典型案例的列舉，能夠讓學生真切的感受到理論的學習不僅有助于理解現(xiàn)象，還能夠指導實踐應(yīng)用。對于一些食品加工相關(guān)的案例，不僅能夠有利于理論的學習，還能夠增強學生對食品專業(yè)的認同感。

2.1.2 互動式教學法

互動式教學法是基于現(xiàn)實問題以學生為中心的教學模式，通過設(shè)計問題引導學生自主學習。互動式教學法按照“教師提出問題-引導學生分析問題-指導學生研討-學生得出結(jié)論”的教學思路，精心設(shè)計教案[7]。比如在伯努利方程的教學過程中，教師先提出問題 “足球運動員踢出的香蕉球是如何產(chǎn)生的”，然后引導學生去分析思考“球的旋轉(zhuǎn)為什么會改變足球的運動軌跡”，最后老師組織學生討論這一現(xiàn)象同能量守恒之間的聯(lián)系，讓學生提出自己的見解并舉出生活中類似的現(xiàn)象。這種互動式的教學方法能夠引導學生發(fā)揮主觀能動性，增強學生思考問題和解決問題的能力。

2.1.3 實物教學法

實物教學法是以現(xiàn)場實物為教學對象，進行直觀的講解和分析的教學方法。它能將設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作的過程更直觀地展現(xiàn)在學生面前，有助于理解和掌握理論知識。通過實際操作培養(yǎng)學生將理論知識應(yīng)用于工程實踐的能力。在“食工原理的”教學過程中，當條件許可時，可將理論課搬進校內(nèi)的食品加工實訓中心或校外的實訓基地進行現(xiàn)場教學。如在講授流體輸送或傳熱時，我們采用實物教學法，讓學生在現(xiàn)場觀察各種泵或傳熱殺菌設(shè)備的結(jié)構(gòu)，并動手拆卸設(shè)備，讓學生了解該設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其設(shè)計的原理。通過現(xiàn)場教學，提高了學生的感性認識，對理論基礎(chǔ)知識掌握得更加牢固，能夠起到事半功倍的效果。

2.2 引入虛擬仿真實驗教學

食品工程原理涉及到較多的單元操作，需要的實驗設(shè)備較多。另外，還存在學生人數(shù)較多以及設(shè)備陳舊、老化等問題。因此，可以說任何高校都難以滿足本門課程實驗所需的全部設(shè)備。當前，很多高校都是根據(jù)自己的實際情況選擇了少數(shù)幾個實驗進行教學。由于受到實驗內(nèi)容、設(shè)備數(shù)量以及學時數(shù)的限制，在實踐教學過程中往往將學生分組進行實驗，有時可能會有七八名共同使用一臺設(shè)備，有些學生根本就沒有動手的機會。此外，一些設(shè)備的老化及靈敏度下降的問題導致學生難以準確測定實驗數(shù)據(jù)，導致測定結(jié)果和理論差別較大，學生認為是自己操作的問題，打擊了學生學習的自信心。

針對這一問題，可以通過加強對實體實驗室的建設(shè)來解決，還可以通過虛擬實驗室的建設(shè)來補充完善。虛擬實驗室在時間、空間、經(jīng)費投入等方面表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢，能夠彌補真實實驗室的不足。其特點是自由度大、節(jié)省投入、安全系數(shù)高，虛擬實驗室的建設(shè)還對學院乃至學校起到促進作用，能夠提高學院的教學質(zhì)量，改善教學環(huán)境；有利于提高學生的學習興趣和學習效率；有利于提高教學效果，減輕實驗管理人員的工作負荷[5]。因此，虛擬實驗室的建設(shè)越來越受到各個高校的重視。

2.3 強化課程設(shè)計環(huán)節(jié)

當前，教學內(nèi)容的考核方式不盡完善，主要是以學生期末考試和實驗考查為主，學生的綜合實踐能力得不到體現(xiàn)。真正能夠很好鍛煉學生工程實踐能力的課程設(shè)計環(huán)節(jié)沒有得到足夠重視。在以往的課程設(shè)計中，存在設(shè)計題目過大并且單一的問題，例如在以往的換熱器的設(shè)計中，為了避免學生之間設(shè)計題目的重復(fù)，通常只是改變幾個參數(shù)(如處理量、進出口溫度等)，要求學生完成不同換熱器的設(shè)計。由于換熱器的設(shè)計過程中涉及的問題非常多，要求每個學生要在2周內(nèi)完成所有設(shè)計內(nèi)容，難度很大。導致學生在設(shè)計過程中相互抄襲，提交的設(shè)計報告基本上是大同小異。因此，在課程設(shè)計的題目上要克服過去“大而全”的設(shè)計題目，體現(xiàn)“小而精”的特點[8]。在題目的設(shè)置上應(yīng)盡量立足于實際的食品加工過程中的單元操作，例如果汁雙效蒸發(fā)裝置的設(shè)計、液體乳生產(chǎn)線殺菌設(shè)備的設(shè)計、淀粉生產(chǎn)沉降器的設(shè)計等。另外，在設(shè)計的過程中，指導老師不能完全放手。教師可以在中期進行檢查，發(fā)現(xiàn)學生在設(shè)計中存在的問題并給與一定幫助，最后除了要求學生提交設(shè)計紙質(zhì)報告外，還要要求學生進行答辯。但是這種模式需要較多的時間，存在課時受限的問題。鑒于某些高校存在學生多，學時少的問題，可以嘗試讓學生分組進行設(shè)計，每個學生承擔一部分的設(shè)計內(nèi)容，最終成績小組成員共享。

2.4 加強一線教師的工程素養(yǎng)

教師自身的工程素養(yǎng)對于學生工程能力的培養(yǎng)是潛移默化的。加強“食品工程原理”任課教師的工程素養(yǎng)對于食品工程類專業(yè)學生的實踐教學具有重要意義。為了提高一線教師的工程實踐能力，本課程的任課教師應(yīng)當積極爭取機會到食品生產(chǎn)企業(yè)掛職鍛煉。以許昌學院為例，我校鼓勵一線教師到基層單位進行為期一年的掛職鍛煉，并出臺了相應(yīng)的激勵政策。本課程組老師積極響應(yīng)了學校的這一政策，實施了輪流到相關(guān)的食品加工企業(yè)進行掛職鍛煉的計劃。通過在食品生產(chǎn)車間的鍛煉，教師對食品加工的各個單元以及相關(guān)的加工設(shè)備等有了深入的了解，個人的工程實踐能力有了長足進步。在上課過程中能夠熟練地將本課程的理論知識同食品加工過程緊密聯(lián)系起來，本課程的教學效果明顯提高。

3 結(jié) 語

“食品工程原理”作為食品工程類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，對于本專業(yè)學生后續(xù)專業(yè)課程學習以及今后所從事的專業(yè)技術(shù)崗位工作具有重要指導意義。本課程教學內(nèi)容多，理論復(fù)雜抽象，教學難度大。傳統(tǒng)的理論教學模式過于單一，使得學生學習起來缺乏積極性。實踐教學中因受到諸多條件的限制，學生在學習過程中理論聯(lián)系實際不足，難以完成對學生工程能力培養(yǎng)的要求。如何提高本課程的教學質(zhì)量，提高學生的工程能力是每一位任課教師應(yīng)該深入思考的問題。除了以上幾點建議外，實踐中還要結(jié)合其他一些措施綜合進行改革，如在實驗教學方法、教學內(nèi)容以及考核方式上的改革創(chuàng)新等。