盛建國(guó) 劉 暢 孔德昭 李雅琪 史巧巧

（江蘇科技大學(xué)糧食學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212100）

國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃是高等學(xué)校本科教學(xué)“質(zhì)量工程”的重要組成部分，旨在探索并建立以問(wèn)題和課題為核心的教學(xué)模式，倡導(dǎo)以本科學(xué)生為主體的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)改革，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。“食品工程原理”課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在大學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)中處于重要的地位，是培養(yǎng)食品質(zhì)量與安全專業(yè)學(xué)生理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能和綜合素質(zhì)的重要組成部分。對(duì)此課程進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要途徑[1]。根據(jù)食品質(zhì)量與安全專業(yè)綜合發(fā)展要求，我校在“食品工程原理”課程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入U(xiǎn)SRP（Undergraduated Student Research Program）創(chuàng)新教學(xué)法[2]，在提高“食品工程原理”課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的方法和途徑上取得了較好效果。

1 “食品工程原理”課程教學(xué)指導(dǎo)思想及USRP創(chuàng)新活動(dòng)內(nèi)涵

“食品工程原理”課程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)思想是：與社會(huì)發(fā)展需求相適應(yīng)，以現(xiàn)代教育理念為依據(jù)，全面貫徹“新工科”和工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，采用USRP創(chuàng)新教學(xué)法，以線上和線下相結(jié)合的方式，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)、思考和解決問(wèn)題的能力[3]。

為鼓勵(lì)大學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，一些高校開(kāi)展了課余實(shí)驗(yàn)研究創(chuàng)新活動(dòng)（USRP創(chuàng)新活動(dòng)）。USRP創(chuàng)新活動(dòng)是指大學(xué)生在課余時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，在教師的指導(dǎo)下，用2～3個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行一個(gè)課題的實(shí)驗(yàn)研究[4]。USRP創(chuàng)新活動(dòng)的項(xiàng)目將課程教學(xué)內(nèi)容與創(chuàng)新活動(dòng)結(jié)合起來(lái)，不僅能使學(xué)生加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，而且還能使食品工程實(shí)驗(yàn)室更有效地服務(wù)于教學(xué)活動(dòng)。

2 結(jié)合USRP創(chuàng)新活動(dòng)的“食品工程原理”教學(xué)方法探索

2.1 教師教學(xué)由主導(dǎo)變引導(dǎo) 學(xué)生學(xué)習(xí)由被動(dòng)變主動(dòng)

USRP創(chuàng)新活動(dòng)的引入，使教師變成組織者，在教學(xué)中由主導(dǎo)變引導(dǎo)，學(xué)生學(xué)習(xí)由被動(dòng)變主動(dòng)，這也是因“新工科”和工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求所決定的。

2019年開(kāi)始，我校食品工程原理實(shí)驗(yàn)室對(duì)二、三年級(jí)學(xué)生開(kāi)放，以便學(xué)生進(jìn)行USRP創(chuàng)新活動(dòng)。創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目來(lái)源于教師的科研和企業(yè)的需求，給學(xué)生留有充分的、發(fā)揮主觀能動(dòng)性的余地[5]。USRP創(chuàng)新活動(dòng)側(cè)重于對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用，是課內(nèi)教學(xué)活動(dòng)的重要補(bǔ)充，是對(duì)學(xué)生培養(yǎng)模式的創(chuàng)新。USRP創(chuàng)新活動(dòng)的良好經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)在兄弟院校傳播，形成了一定的影響[6]。學(xué)生在“食品工程原理”實(shí)驗(yàn)中提出的一些創(chuàng)新思路，教師都會(huì)積極鼓勵(lì)并創(chuàng)造條件開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。我院實(shí)驗(yàn)中心有多種設(shè)備，從學(xué)生一年級(jí)起，教師就鼓勵(lì)學(xué)生自主結(jié)合參與USRP創(chuàng)新項(xiàng)目。目前，我院各年級(jí)都有二、三十個(gè)創(chuàng)新小組、近百名學(xué)生參加，創(chuàng)新小組的指導(dǎo)教師部分來(lái)自學(xué)生家長(zhǎng)，部分則來(lái)自往屆畢業(yè)生。

在學(xué)生USRP創(chuàng)新活動(dòng)過(guò)程中，教師積極引導(dǎo)，及時(shí)糾正錯(cuò)誤操作，引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤操作產(chǎn)生的原因，讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用食品工程原理解釋遇到的問(wèn)題，然后采用正確的方法，從而獲得實(shí)驗(yàn)技能。對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)操作中發(fā)現(xiàn)的疑難問(wèn)題，多采用討論、研究的方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)工作能力。教師通過(guò)引入各種實(shí)例，結(jié)合食品工程原理基本知識(shí)進(jìn)行分析，可以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培育，拓寬學(xué)生的知識(shí)面和學(xué)術(shù)視野，全面提升其綜合素質(zhì)。USRP創(chuàng)新活動(dòng)中的部分任務(wù)由學(xué)生家長(zhǎng)或企業(yè)工程技術(shù)人員擔(dān)任，某些任務(wù)可由學(xué)生在家或者工廠車間完成，教師也可以變?yōu)閷W(xué)習(xí)和討論者中的一員。

興趣是最好的老師，學(xué)生學(xué)習(xí)最主要的動(dòng)力往往來(lái)自他們的興趣。教師在課堂上講解“食品工程原理”理論知識(shí)時(shí)，可以與自己的科研項(xiàng)目結(jié)合，以真實(shí)案例闡明這門課程在實(shí)際中的應(yīng)用，甚至可讓學(xué)生參與到科研中。由此，不僅可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，而且能更有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)食品工程原理知識(shí)的積極性。學(xué)生在相應(yīng)的學(xué)習(xí)情境中，利用科學(xué)的方法來(lái)理解和解決實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)和能力辯證統(tǒng)一的目標(biāo)[7]。同時(shí)，在未知科學(xué)的探索研究中，教師鑄就的優(yōu)秀學(xué)術(shù)品德和創(chuàng)新精神會(huì)給學(xué)生留下深刻的影響，教師將成為學(xué)生永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。

受疫情影響，2020年上半年，學(xué)校不能進(jìn)行課堂集中教學(xué)，而采用學(xué)生在家就地學(xué)習(xí)，老師網(wǎng)上進(jìn)行指導(dǎo)的方式。在“食品工程原理”學(xué)習(xí)方面，老師布置了很多小任務(wù)，要求學(xué)生在日常生活中，結(jié)合課程理論知識(shí)點(diǎn)，自己在家或附近的工廠、車間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和理論驗(yàn)證。例如：通過(guò)燒煮開(kāi)水可以驗(yàn)證傳熱單元操作中熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流的理論和實(shí)驗(yàn)知識(shí)；晾曬衣服可以驗(yàn)證干燥單元操作中濕度、焓的理論和實(shí)驗(yàn)知識(shí)；擠壓水果取汁可以驗(yàn)證過(guò)濾單元操作中濾餅、濾液產(chǎn)生的理論和實(shí)驗(yàn)知識(shí)等。通過(guò)實(shí)際操作，學(xué)生理解了“食品工程原理”課程中的很多理論知識(shí)點(diǎn)，提高了自己的實(shí)際動(dòng)手能力。

2.2 完善理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生成績(jī)的評(píng)定方法

（1）提高獨(dú)立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成績(jī)比重。受重理論輕實(shí)驗(yàn)的影響，過(guò)去實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少，考核方法也較簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)考試所占分值比例偏低。為改變這種狀況，對(duì)“食品工程原理”理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績(jī)?cè)u(píng)定方式進(jìn)行了改革，著重考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解能力和獨(dú)立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的工作能力，把獨(dú)立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的比重由原來(lái)的20 %提高到60 %，從而激勵(lì)學(xué)生重視創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

（2）采用多元化的考核評(píng)價(jià)方式。利用課堂提問(wèn)、開(kāi)放性小測(cè)試、設(shè)計(jì)型作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和期末考試等考核方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，探尋和構(gòu)建既能體現(xiàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度，又能促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力和個(gè)性化發(fā)展的考試方式。另外，利用實(shí)驗(yàn)技能大賽、食品科學(xué)和工程類學(xué)術(shù)創(chuàng)新成果大賽、食品工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等多種競(jìng)賽資源，以賽促學(xué)、以賽促教，適當(dāng)?shù)貙⒏?jìng)賽成果納入食品工程原理課程考核成績(jī)的評(píng)定，多方面有效地推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的改革。

2.3 利用虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)

利用網(wǎng)上慕課平臺(tái)進(jìn)行“食品工程原理”理論遠(yuǎn)程教學(xué)，并開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，由此學(xué)生在家就可以利用電腦學(xué)習(xí)理論知識(shí)、模擬實(shí)驗(yàn)操作，并能在網(wǎng)上進(jìn)行研討。我校研制的“食品工程原理”仿真技術(shù)，是食品工程系統(tǒng)的數(shù)字虛擬仿真，在計(jì)算機(jī)上建立的虛擬操作場(chǎng)景與現(xiàn)代化食品生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制過(guò)程極其相似。學(xué)生通過(guò)“食品工程原理”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作，提高了對(duì)連續(xù)生產(chǎn)食品生產(chǎn)過(guò)程的工藝、控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的了解，拓展了思維。

在仿真實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)立體的模型和流體動(dòng)態(tài)的流動(dòng)，可以讓學(xué)生更直觀地看到一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，以及生產(chǎn)過(guò)程中所需設(shè)備。讓學(xué)生運(yùn)用模擬軟件操作與控制設(shè)備，可以更好地理解這些設(shè)備的工作原理。學(xué)生在這種模擬實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中還會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題并會(huì)設(shè)法解決，從而激發(fā)其思考和認(rèn)知。此外，在“食品工程原理”操作實(shí)驗(yàn)中教會(huì)學(xué)生用Excel軟件工具繪制各種曲線，不僅能使學(xué)生更清晰地理解所學(xué)內(nèi)容，而且還能增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新性與創(chuàng)造性。

近幾年，我院引進(jìn)了很多博士、專家，有的來(lái)自企業(yè)，有的來(lái)自國(guó)外，具有年紀(jì)輕、外語(yǔ)水平高等優(yōu)勢(shì)。在“食品工程原理”教學(xué)中，這些年輕教師會(huì)使用外語(yǔ)講解一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)，同時(shí)要求學(xué)生采用外語(yǔ)完成作業(yè)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不僅提高了學(xué)生的專業(yè)外語(yǔ)水平，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

“食品工程原理”的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要途徑。目前，“新工科”和工程教學(xué)認(rèn)證都要求加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在“食品工程原理”教學(xué)中，USRP創(chuàng)新活動(dòng)的引入，不僅可以彌補(bǔ)“食品工程原理”理論授課的不足，更有利于學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)興趣，對(duì)滿足建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的需要，培養(yǎng)21世紀(jì)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才具有著重要意義。