基于“卓越工程師”計(jì)劃的“食品工程原理”實(shí)踐教學(xué)改革

沈瑞敏

（武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院食品與生物科技學(xué)院，湖北武漢 430205）

為適應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略需求和滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，湖北省教育廳深入實(shí)施系列“卓越計(jì)劃”項(xiàng)目，其中包括“荊楚卓越工程師”計(jì)劃[1]。旨在與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要緊密對(duì)接，改革人才培養(yǎng)模式，推動(dòng)高校與行業(yè)企業(yè)、科研院所、實(shí)務(wù)部門建立戰(zhàn)略聯(lián)盟，形成科教結(jié)合、產(chǎn)教融合、校企合作協(xié)同育人的長(zhǎng)效機(jī)制，引導(dǎo)合作雙方共同制定人才培養(yǎng)目標(biāo)和質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，共同設(shè)計(jì)培養(yǎng)方案和課程體系，共同組織教學(xué)團(tuán)隊(duì)，共同建設(shè)實(shí)踐平臺(tái)，促進(jìn)專業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈、課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)過(guò)程與實(shí)踐環(huán)節(jié)融合發(fā)展，培養(yǎng)一批高素質(zhì)應(yīng)用型人才，為打造湖北經(jīng)濟(jì)升級(jí)版提供人才保障[2]。學(xué)校食品科學(xué)與工程專業(yè)于2016年獲批湖北省普通本科高?！扒G楚卓越工程師”協(xié)同育人計(jì)劃項(xiàng)目。為促進(jìn)該計(jì)劃的順利進(jìn)行，滿足現(xiàn)階段人才培養(yǎng)的需求，課題組對(duì)“食品工程原理”課程體系特別是實(shí)踐課程的教學(xué)模式進(jìn)行了改革與探索。

1 “食品工程原理”實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革

“食品工程原理”實(shí)驗(yàn)是“食品工程原理”實(shí)踐課程體系的第一個(gè)環(huán)節(jié)。其教學(xué)目標(biāo)是為了鞏固和加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解[3]；初步掌握一些有關(guān)食品工程單元操作的實(shí)驗(yàn)研究方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，重視實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練，掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析方法，更深刻地理解經(jīng)驗(yàn)公式的由來(lái)和應(yīng)用。開設(shè)流體流動(dòng)阻力的測(cè)定、離心泵性能參數(shù)的測(cè)定、恒壓過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定、空氣-蒸汽對(duì)流傳熱系數(shù)的測(cè)定、篩板精餾實(shí)驗(yàn)和干燥實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，一改“實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)原理-實(shí)驗(yàn)步驟-注意事項(xiàng)”這樣按部就班的教學(xué)方法，嘗試讓學(xué)生主動(dòng)參與，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。教師先提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，由學(xué)生分組討論得出各組的設(shè)計(jì)方案，再上臺(tái)展示自己的設(shè)計(jì)方案，最后教師和學(xué)生一起集思廣益，完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理方法都得到了更深刻的理解。繪制簡(jiǎn)略裝備圖時(shí)，還能將“工程制圖”和“食品機(jī)械”等先修課程進(jìn)行應(yīng)用，將培養(yǎng)工程師的基本素養(yǎng)落到實(shí)處。改革后，學(xué)習(xí)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，學(xué)生更有成就感，自然也提高了學(xué)習(xí)的積極性。

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)物料時(shí)，更貼近專業(yè)需求。比如，過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定，常規(guī)教學(xué)用碳酸鈣溶液作為原料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)很失望。因?yàn)楹褪称飞a(chǎn)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，容易讓學(xué)生產(chǎn)生為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)的無(wú)力感，覺(jué)得沒(méi)什么實(shí)際意義。改革后，利用校園內(nèi)的自然資源，讓學(xué)生自己收集銀杏葉，經(jīng)粉碎后浸提，用粗濾液做過(guò)濾常數(shù)的實(shí)驗(yàn)。能激發(fā)學(xué)生探索知識(shí)的欲望，更能通過(guò)結(jié)果對(duì)食品加工過(guò)程中的加工參數(shù)有一個(gè)具體的經(jīng)驗(yàn)概念。讓學(xué)生能更直觀地體會(huì)到，“食品工程原理”課程的學(xué)習(xí)對(duì)食品生產(chǎn)的重要性。

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排上，結(jié)合“食品工程原理”緒論課程，特意新增一次參觀實(shí)驗(yàn)，去到食品工廠和中試車間實(shí)地參觀果汁果醬的生產(chǎn)線。中試生產(chǎn)線可以讓學(xué)生更形象地理解“單元操作”，和“食品工程原理”理論課程有機(jī)結(jié)合，學(xué)生更能從全局把握“食品工程原理”課程的脈絡(luò)。同時(shí)，學(xué)生親歷生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，更能感受食品加工的魅力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)該課程體系的意義所在。

理論課程結(jié)束后新增選修實(shí)驗(yàn)：牛奶工廠的參觀和食品生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)。校企結(jié)合，參觀生產(chǎn)中的牛奶工廠，給學(xué)生講解各種牛奶產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及工藝參數(shù)的同時(shí)，實(shí)地介紹不同牛奶產(chǎn)品的不同工藝過(guò)程、涉及的不同單元操作和對(duì)應(yīng)的不同設(shè)備，讓學(xué)生將所學(xué)專業(yè)知識(shí)和貼近每個(gè)人生活的工程實(shí)際結(jié)合起來(lái)，強(qiáng)化工程觀念。參觀結(jié)束后，可將工業(yè)生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問(wèn)題拋出來(lái)，引導(dǎo)大家結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識(shí)，系統(tǒng)性地分析問(wèn)題，并提出解決問(wèn)題的方案。比如，酸奶的生產(chǎn)中偶爾會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品味道奇怪的不合格的情況，怎么找出原因并解決問(wèn)題？學(xué)生通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)了解結(jié)合“食品微生物”“食品化學(xué)”“食品工藝學(xué)”“發(fā)酵工藝學(xué)”和“食品工程原理”的理論知識(shí)，列出可能的原因，并與工程師交流怎樣一一排除。該過(guò)程中學(xué)生表現(xiàn)出了很高的積極性，分析和解決問(wèn)題的能力也得到了較好的鍛煉，很好地將培養(yǎng)工程師的素養(yǎng)滲透進(jìn)了參觀過(guò)程中。最后在理論和參觀的基礎(chǔ)上分小組協(xié)作設(shè)計(jì)一個(gè)食品加工的生產(chǎn)線，簡(jiǎn)要核算經(jīng)濟(jì)效益，評(píng)比出最合理的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)從工藝工程師到設(shè)計(jì)工程師的全面培訓(xùn)。

2 “食品工程原理”課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革

在“食品工程原理”課程設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)教學(xué)方式是教師定好一個(gè)課程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目、分好生產(chǎn)任務(wù)、講解設(shè)計(jì)步驟，最后在教師的引導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立完成單元操作設(shè)備的設(shè)計(jì)。對(duì)于應(yīng)用技術(shù)型本科院校來(lái)說(shuō)，該課程對(duì)學(xué)生有一定的難度。從選題開始，鼓勵(lì)學(xué)生從食品加工常用的幾個(gè)單元操作中選取一個(gè)感興趣的項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目分成多個(gè)小組。這樣設(shè)計(jì)氛圍活躍，組與組之間形成良好的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境；教師分組進(jìn)行指導(dǎo)，互動(dòng)更有效，課堂效果優(yōu)于大課堂；提倡團(tuán)隊(duì)合作，除了技能得到訓(xùn)練以外，溝通能力、思辨能力也能在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到有效的鍛煉；貼近實(shí)際工作環(huán)境，提高了學(xué)生的責(zé)任心。設(shè)計(jì)過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生利用Excel和MATLAB程序?qū)Q熱器的傳熱系數(shù)的選取進(jìn)行核算，將計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用到設(shè)計(jì)過(guò)程中，培養(yǎng)卓越工程師與時(shí)俱進(jìn)的能力。設(shè)計(jì)完成后對(duì)同一產(chǎn)品小組，領(lǐng)取的不同任務(wù)的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行答辯評(píng)比，討論工藝參數(shù)對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸的影響，最終評(píng)比出最經(jīng)濟(jì)、最合理的設(shè)計(jì)方案。這比傳統(tǒng)教學(xué)方式中生硬的套例題更有說(shuō)服力，學(xué)生也更容易接受，讓設(shè)計(jì)更貼近實(shí)際工作。

3 結(jié)合其他課程體系新增綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

為了更系統(tǒng)地支持“卓越工程師”計(jì)劃，申請(qǐng)開設(shè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。結(jié)合學(xué)校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的硬件條件和專業(yè)發(fā)展方向，課題組教師利用周末開設(shè)《啤酒的中試生產(chǎn)》 《減肥茶飲料的中試生產(chǎn)》等學(xué)生感興趣的綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，教師下發(fā)任務(wù)書并指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐操作。項(xiàng)目組成員共同根據(jù)設(shè)備型號(hào)或產(chǎn)品需求計(jì)算投料量，完成中試生產(chǎn)工藝過(guò)程，核算成本，最后形成規(guī)范的實(shí)習(xí)報(bào)告并進(jìn)行總結(jié)匯報(bào)。其中，啤酒產(chǎn)品還多次供給學(xué)校其他部門活動(dòng)使用。綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目不僅是對(duì)“食品工程原理”實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)綜合應(yīng)用，更是需要運(yùn)用食品科學(xué)與工程專業(yè)大部分的課程知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。比如，減肥茶飲料的中試生產(chǎn)中還需要用到食品工藝學(xué)、食品原料學(xué)、食品添加劑等專業(yè)知識(shí)；啤酒的中試生產(chǎn)中涉及到食品發(fā)酵工藝學(xué)等專業(yè)知識(shí)。通過(guò)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，全面培養(yǎng)了學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，更契合應(yīng)用型人才和卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

“食品工程原理”課程體系是實(shí)現(xiàn)從理論到生產(chǎn)的橋梁和紐帶，其實(shí)踐課程部分具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性[4-5]。從“食品工程原理”實(shí)驗(yàn)到“食品工程原理”課程設(shè)計(jì)再到綜合實(shí)訓(xùn)，考慮企業(yè)需求，層層遞進(jìn)的改革，逐步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、工程觀念、創(chuàng)新思維和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。實(shí)踐證明，改革后的實(shí)踐教學(xué)模式更能促進(jìn)學(xué)生對(duì)“食品工程原理”相應(yīng)“單元操作”的全面理解，提高學(xué)生的操作能力、設(shè)計(jì)能力和解決生產(chǎn)問(wèn)題的能力。學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了提高，更能培養(yǎng)出企業(yè)需要的卓越工程師。