現(xiàn)代食品工程原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)剖析及改革探索*

陳燕萌，蔡吉祥，趙海燕，張春艷

(廣西科技師范學(xué)院食品與生化工程學(xué)院，廣西 來賓 546199)

食品工程原理是食品類專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)專業(yè)課，有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，且與食品工業(yè)生產(chǎn)密切聯(lián)系，在課程體系中起著承前啟后和由理及工的重要紐帶作用[1-2]。食品工程原理實(shí)驗(yàn)課程是食品工程原理課程的重要補(bǔ)充和實(shí)踐，是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的重要途徑，對(duì)學(xué)生工程意識(shí)和工程思維的培養(yǎng)起著重要作用。筆者圍繞現(xiàn)代應(yīng)用型本科院校食品類專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，結(jié)合四年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，對(duì)廣西科技師范學(xué)院的食品工程原理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)進(jìn)行了改革探索，取得了一定的認(rèn)識(shí)。

1 當(dāng)前食品類專業(yè)食品工程原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的主要問題

1.1 學(xué)生對(duì)該課程的重視度不夠，缺乏學(xué)習(xí)興趣

食品工程原理實(shí)驗(yàn)旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)分析并解決食品工業(yè)生產(chǎn)過程中各單元操作工程問題的意識(shí)和能力[3-4]。由于食品工程原理理論課程抽象難懂、繁雜枯燥，加上學(xué)生本身不理解該專業(yè)課程的性質(zhì)和重要性，學(xué)生很難全面掌握課程知識(shí)要點(diǎn)，認(rèn)為所學(xué)知識(shí)在以后就業(yè)崗位用不上，缺乏學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力，不夠重視。故對(duì)于食品工程原理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生都只是停留在表面，未能深入系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。

1.2 學(xué)生欠缺理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力

食品工程原理實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對(duì)獨(dú)立，且一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般需要綜合運(yùn)用一類單元操作的綜合知識(shí)，再加上實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作步驟及注意事項(xiàng)較多等原因，通常學(xué)生只能對(duì)著老師講的操作規(guī)程依樣化瓢，卻缺乏自身對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、不清楚各步操作步驟的作用，甚至對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程中所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，大部分學(xué)生不懂其意義，更缺乏用理論知識(shí)處理和分析實(shí)際問題的能力，造成理論與實(shí)踐脫節(jié)的局面。

1.3 教學(xué)設(shè)備陳舊，且每套設(shè)備實(shí)驗(yàn)工位擁擠

食品工程原理涉及的單元操作與化工原理的大體相同，因而現(xiàn)在高校現(xiàn)存的食品工程原理實(shí)驗(yàn)的儀器設(shè)備較多偏向化工方向，且大多是一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這讓學(xué)生有種內(nèi)容與食品行業(yè)不相關(guān)的錯(cuò)覺。此外，由于食品工程原理實(shí)驗(yàn)相關(guān)儀器設(shè)備價(jià)格較高，體積也大，因此對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的更新?lián)Q代具有一定困難，導(dǎo)致教學(xué)設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足，學(xué)生實(shí)驗(yàn)工位緊缺，通常為8～10人次/套設(shè)備，故學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)較少，缺乏積極主動(dòng)性，這是很多高校面臨的問題。

1.4 教學(xué)方法及教學(xué)內(nèi)容過于傳統(tǒng)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)現(xiàn)代應(yīng)用型人才的新需求和高等教育發(fā)展的新形勢，都對(duì)應(yīng)用型院校實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)提出了新要求[5]，固有的教學(xué)內(nèi)容和方法已難以滿足現(xiàn)代應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。目前食品工程原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師大多以傳統(tǒng)教學(xué)方式對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、操作過程及注意事項(xiàng)進(jìn)行“填鴨式”講解，并親自演示實(shí)驗(yàn)步驟，這種教學(xué)模式不僅不能激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，反而限制了學(xué)生的求知欲和探索精神，沒有達(dá)到實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 食品工程原理實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)代教學(xué)改革創(chuàng)新

2.1 引入微課課堂，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果

微課，是指運(yùn)用信息技術(shù)按照認(rèn)知規(guī)律，呈現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容、過程及拓展素材的結(jié)構(gòu)化教學(xué)資源[6-7]。在食品工程原理實(shí)驗(yàn)中，制作了設(shè)備操作視頻，用于課前通過網(wǎng)絡(luò)途徑提供給學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后鞏固使用。在預(yù)習(xí)這個(gè)環(huán)節(jié)中，目前學(xué)生只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、基本原理，但由于食品工程原理?shí)驗(yàn)操作步驟繁多，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅靠閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書很難將具體實(shí)驗(yàn)步驟等做到熟悉于心，沒有真正意義上做到課前預(yù)習(xí)，只是應(yīng)付了事。由于預(yù)習(xí)不到位，學(xué)生在實(shí)際操作中就會(huì)不知所措、一臉茫然，甚至?xí)霈F(xiàn)操作錯(cuò)誤，影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有時(shí)還會(huì)引發(fā)安全事故。如在篩板精餾實(shí)驗(yàn)中，需要求取全回流和部分回流時(shí)的理論塔板數(shù)NP及全塔效率ET和單板效率EM，整個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)繁重，涉及的原理抽象，精餾塔的結(jié)構(gòu)及操作步驟也很繁瑣，若在課前可通過微課的形式，將精餾實(shí)驗(yàn)的相關(guān)視頻發(fā)給學(xué)生，學(xué)生于課前閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，并按微課視頻的操作步驟進(jìn)行觀摩學(xué)習(xí)，熟悉設(shè)備構(gòu)造、管路、閥門等，領(lǐng)會(huì)操作要點(diǎn)，這大大提高了預(yù)習(xí)的作用和效果。在此基礎(chǔ)上，課堂中教師就可利用更多的時(shí)間和學(xué)生一起討論問題，凸顯學(xué)生的主導(dǎo)地位，增強(qiáng)了整體學(xué)習(xí)氛圍。

2.2 實(shí)際教學(xué)與虛擬仿真教學(xué)相結(jié)合

虛擬仿真教學(xué)是一種共享型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心，利用多媒體、人機(jī)交互和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，購建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境[8]?；谏鲜鍪称饭こ淘韺?shí)驗(yàn)設(shè)備套數(shù)少、儀器使用偏向化工方向等因素，廣西科技師范學(xué)院引入了北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司的“食品工程原理實(shí)驗(yàn)仿真軟件”，在實(shí)際教學(xué)中增加虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，“一人一機(jī)”的仿真實(shí)驗(yàn)工位，不僅彌補(bǔ)現(xiàn)存設(shè)備的不足和缺失，從而可增加和完善課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容。如恒壓過濾實(shí)驗(yàn)，要求測量過濾常數(shù)K，虛擬濾液量qe、虛擬過濾時(shí)間τe及壓縮性指數(shù)s，但實(shí)際教學(xué)中常因板框、濾布裝置漏水、壓力不能控制恒定等因素，造成實(shí)驗(yàn)不完整或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)誤差較大，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。若將恒壓過濾實(shí)驗(yàn)與虛擬仿真教學(xué)相結(jié)合，不僅彌補(bǔ)了實(shí)際教學(xué)中因設(shè)備原因造成的不足，學(xué)生還可通過恒壓過濾仿真實(shí)驗(yàn)順利地采集到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。此外，學(xué)生還可通過虛擬軟件平臺(tái)，不受時(shí)間和地點(diǎn)的制約，自由地學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，大幅度提供了學(xué)生的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，且教師也可以通過平臺(tái)適時(shí)檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，多當(dāng)面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.3 跳出傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)格局，增加綜合性實(shí)驗(yàn)

食品工程原理實(shí)驗(yàn)與化學(xué)工程原理實(shí)驗(yàn)有多個(gè)項(xiàng)目相似或者相同，沒能體現(xiàn)出食品工程原理的特色及工程原理在食品中的獨(dú)特應(yīng)用[9]。為了提高工程原理的食品性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，應(yīng)在食工原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中盡可能選用食品類材料，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。如在洞道干燥實(shí)驗(yàn)中，用蘿卜塊或水果塊取代設(shè)備原配的濕毛氈，讓學(xué)生感性地認(rèn)識(shí)在干燥過程中物料的水分、外觀、口感等變化，考查干燥條件和被干燥物料的形貌、大小等對(duì)干燥曲線和干燥速率曲線的影響。如此，即擺脫了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書教學(xué)內(nèi)容的局限，又增加了綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力。

2.4 引入學(xué)生創(chuàng)新課題內(nèi)容，切入畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

食品工程原理是食品類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程中的乳化、均質(zhì)、濃縮、吸附、萃取、干燥等技術(shù)是食品企業(yè)常用的技術(shù)，實(shí)用性很強(qiáng)。如在蛋糕、飲料、面包、酸奶等食品生產(chǎn)中，常通過乳化技術(shù)混合各種原料，進(jìn)而改進(jìn)和提高食品的品質(zhì)和穩(wěn)定性[10]，而均質(zhì)技術(shù)多與乳化技術(shù)配套使用；濃縮技術(shù)在咖啡、果汁、醋和乳品等食品工業(yè)應(yīng)用較為廣泛；吸附、萃取技術(shù)多用于食品安全檢測、食品脫色等領(lǐng)域；干燥技術(shù)較多用于固體類食品的生產(chǎn)等，但在食工原理實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)中，往往缺少這些實(shí)用性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展。在該課程中鼓勵(lì)學(xué)生利用食工原理的知識(shí)，根據(jù)自己的興趣自主設(shè)計(jì)一些單元操作的創(chuàng)新課題，選擇適合的原料考查某種單元操作的影響，以此作為自己的畢業(yè)論文課題研究。此外，將課程內(nèi)容與畢業(yè)論文相結(jié)合，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也豐富了課程的教學(xué)方式，完善了課程內(nèi)容，還緩解了每年學(xué)生畢業(yè)論文課題緊缺的現(xiàn)狀。這是現(xiàn)代化綜合性人才的培養(yǎng)要求，也是高校實(shí)踐教學(xué)發(fā)展為未來趨勢。

3 結(jié) 語

實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要途徑。食品工程原理實(shí)驗(yàn)為學(xué)生擁有獨(dú)立解決復(fù)雜工程問題的能力提供條件[11]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中針對(duì)存在問題進(jìn)行教學(xué)改革，引入混合式、多元化教學(xué)模式，不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，也提高了學(xué)生的主體地位，充分提升了學(xué)生的創(chuàng)造力和綜合素質(zhì)能力，引導(dǎo)學(xué)生自己努力解決實(shí)際問題，此外，新元素教學(xué)的引入也對(duì)我國高等教育的改革、“雙一流”大學(xué)建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)具有積極的影響。