糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革與探索實(shí)踐

蔡吉祥，蘇 龍，蔣才云，趙海燕*

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

糖作為我國重要的戰(zhàn)略儲(chǔ)備物資，是關(guān)系國計(jì)民生的重要大宗農(nóng)產(chǎn)品，是我國糧食安全的重要組成部分。我國繼巴西、印度之后是目前世界第三大產(chǎn)糖國，食糖中主要是以甘蔗糖為主，其中以廣西種植面積最大，約占全國產(chǎn)量的三分之二，有“中國糖都”之稱［1］。制糖業(yè)作為廣西的支柱產(chǎn)業(yè)及優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，其有效促進(jìn)了當(dāng)?shù)卦旒?、酒精、發(fā)酵、養(yǎng)殖等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展［2-3］。但廣西的制糖行業(yè)也面臨著生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)普遍落后、機(jī)械化水平偏低、制糖成本過高及制糖人才嚴(yán)重不足等問題，嚴(yán)重制約了廣西糖業(yè)的發(fā)展［4］。廣西科技師范學(xué)院食品科學(xué)與工程專業(yè)自2015年開始采取分流的方式培養(yǎng)制糖方向的本科人才，其目的主要是立足地方特色，服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)，為廣西糖業(yè)發(fā)展提供應(yīng)用型制糖人才。

糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是廣西科技師范學(xué)院食品科學(xué)與工程（制糖方向）專業(yè)的必修課程之一，其內(nèi)容涉及制糖機(jī)械、制糖工藝、公用工程（供排水、供汽、供電、土建和環(huán)保）、組織機(jī)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)等方面的知識(shí)，是一門綜合性、應(yīng)用性極強(qiáng)的課程。本文結(jié)合學(xué)校對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，對(duì)糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程體系存在的問題進(jìn)行剖析并采取了措施對(duì)相應(yīng)問題進(jìn)行了改革與探索。

1 課程教學(xué)中存在的問題

1.1 教材種類匱乏和知識(shí)點(diǎn)陳舊

目前與該課程相關(guān)的教材還是1987年輕工業(yè)出版社出版的由陳維鈞和李天義主編的《甘蔗糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，可選教材極少，同時(shí)隨著制糖行業(yè)技術(shù)的發(fā)展及制糖工藝的更新，該教材內(nèi)容比較陳舊，且知識(shí)點(diǎn)跟不上糖廠的改進(jìn)步伐，已不能滿足培養(yǎng)現(xiàn)代應(yīng)用型制糖人才的要求。

1.2 師資力量不足和教學(xué)方式單一

糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程不但要求教師擁有制糖工藝相關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備，同時(shí)還應(yīng)掌握糖廠的生產(chǎn)實(shí)際、機(jī)械制圖及設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，但由于全國開設(shè)制糖專業(yè)的高校較少，所以制糖師資力量匱乏，并且部分教師缺乏制糖生產(chǎn)及設(shè)計(jì)糖廠的經(jīng)驗(yàn)。另外，教學(xué)方式也主要以傳統(tǒng)的多媒體理論教學(xué)為主，教學(xué)方式單一，而且該課程教學(xué)內(nèi)容較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，積極性不強(qiáng)，并且對(duì)設(shè)計(jì)的理解也不夠深入。

1.3 課程內(nèi)容過時(shí)和課時(shí)設(shè)置不合理

傳統(tǒng)的糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程內(nèi)容中的制糖工藝還是七八十年代的工藝流程，缺少新增加和改進(jìn)后的制糖工藝流程，特別是制糖自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)和安裝，其次公用工程部分的內(nèi)容也跟不上現(xiàn)代糖廠的改進(jìn)步伐，已不符合設(shè)計(jì)要求，組織機(jī)構(gòu)也與現(xiàn)代企業(yè)管理制度相差較遠(yuǎn)。同時(shí)，課程內(nèi)容只有理論教學(xué)部分，缺少實(shí)踐（實(shí)訓(xùn)）部分，與此相對(duì)應(yīng)的課時(shí)較少，理論教學(xué)才有32個(gè)課時(shí)，沒有實(shí)踐（實(shí)訓(xùn)）課時(shí)，因此不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合及應(yīng)用的能力。

1.4 課程考核不全面

由于傳統(tǒng)的課程只有理論部分，所以考核方式也主要是以閉卷考試的試卷形式加平時(shí)表現(xiàn)。缺乏了對(duì)實(shí)踐（實(shí)訓(xùn)）的考核部分，因此對(duì)學(xué)生綜合及應(yīng)用的能力考核不到位，考核結(jié)果不夠全面、客觀、科學(xué)。

2 改革及實(shí)踐

2.1 更新及完善課程教材

教材不但是教學(xué)活動(dòng)的參考和載體也是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的重要保證［5］，因此編制出與人才培養(yǎng)方案相匹配及與現(xiàn)代制糖業(yè)相適應(yīng)的教材顯得極為重要。首先，學(xué)校“制糖工程應(yīng)用型人才協(xié)同培養(yǎng)基地”及“理實(shí)一體化”建設(shè)項(xiàng)目對(duì)教材編制提供了“人、財(cái)、物”的支持；其次，利用政、校、企合作的基礎(chǔ)，邀請(qǐng)行業(yè)專家、學(xué)者與本校教師一起根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合當(dāng)今糖廠設(shè)計(jì)發(fā)展的實(shí)際情況共同修改，更新教材，并反映現(xiàn)代制糖工廠的最新動(dòng)態(tài)，使其與時(shí)俱進(jìn)；最后，加強(qiáng)與教材配套的教學(xué)仿真軟件、綜合實(shí)訓(xùn)軟件等的同步建設(shè)，為實(shí)踐教學(xué)提供基本保障。

2.2 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

教師作為教學(xué)過程中的重要組成部分，對(duì)教學(xué)效果的影響至關(guān)重要，因此為加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)可從以下這幾方面入手。首先，從企業(yè)引進(jìn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師，其中包括1名制糖博士，2名有設(shè)計(jì)企業(yè)經(jīng)驗(yàn)的制糖碩士；再次，根據(jù)學(xué)校教師素質(zhì)能力提升計(jì)劃選派任課教師到企業(yè)、設(shè)計(jì)院所等企事業(yè)單位進(jìn)行掛職學(xué)習(xí)鍛煉，熟悉行業(yè)的新技術(shù)、新工藝及新標(biāo)準(zhǔn)，以及派送現(xiàn)有3名任課教師赴精煉糖廠及甘蔗糖廠進(jìn)行半年以上的掛職學(xué)習(xí)鍛煉；最后，發(fā)揮優(yōu)秀的課程團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢，形成傳幫帶的良好氛圍，通過多手段豐富教師的知識(shí)體系、努力提升教師的授課水平，最終保證教學(xué)質(zhì)量。

2.3 課程體系的構(gòu)建與優(yōu)化

課程體系作為教學(xué)活動(dòng)的主要媒介，是完成人才培養(yǎng)目標(biāo)的主要組成部分，因此合理的課程體系是人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保障。結(jié)合制糖工業(yè)的發(fā)展及學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，將糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程分為三大模塊和三個(gè)層次，三大模塊即理論教學(xué)模塊、實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊和實(shí)踐教學(xué)模塊，以對(duì)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)能力、綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力這三個(gè)層次的能力要求，其中學(xué)時(shí)由原來32個(gè)學(xué)時(shí)提高至48個(gè)學(xué)時(shí)，整合后的課程體系，如圖1所示。

圖1 糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程體系的構(gòu)建

由于糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程內(nèi)容包含設(shè)計(jì)程序、廠址選擇及總平面布置、糖廠工藝設(shè)計(jì)、公用工程設(shè)計(jì)、組織架構(gòu)和經(jīng)濟(jì)概算等，內(nèi)容較多，所以在理論教學(xué)部分需要進(jìn)一步整合優(yōu)化，其中重點(diǎn)突出總平面布置、糖廠工藝設(shè)計(jì)、工藝衡算和設(shè)備衡算等章節(jié)的講解，縮減設(shè)計(jì)程序及公用工程部分章節(jié)的課時(shí)，同時(shí)對(duì)于部分簡單的知識(shí)點(diǎn)可以設(shè)置在線上課程，讓學(xué)生自行學(xué)習(xí)。實(shí)訓(xùn)教學(xué)作為理論教學(xué)部分的綜合應(yīng)用，是判定學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和運(yùn)用情況，為更好達(dá)到實(shí)訓(xùn)效果的目的，該部分增加CAD軟件教學(xué)部分，以鍛煉學(xué)生熟練掌握糖廠總平面布局、生產(chǎn)車間及輔助車間的設(shè)計(jì)等實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)技能。實(shí)踐教學(xué)模塊指導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)大賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)的科研活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索，解決問題的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力。

2.4 改進(jìn)教學(xué)方法

糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是一門綜合復(fù)雜的課程，傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)模式學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，枯燥、抽象的傳統(tǒng)授課方式導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性不強(qiáng)，因此需要改進(jìn)教學(xué)方法來激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性及創(chuàng)造性。

2.4.1 線上線下混合式教學(xué)

線上線下混合式教學(xué)是將在線教學(xué)與面對(duì)面教學(xué)揉合起來的教學(xué)模式，即一定比例的教學(xué)內(nèi)容為面對(duì)面教學(xué)，部分比例教學(xué)內(nèi)容為在線學(xué)習(xí)［6］。課程中重點(diǎn)部分面對(duì)面教學(xué)，基礎(chǔ)知識(shí)部分課件及問題放在雨課堂平臺(tái)上讓學(xué)生在線學(xué)習(xí)并回答，定期檢查學(xué)習(xí)情況。這樣不但能節(jié)省課程授課課時(shí)還能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

2.4.2 CBL（case study-based learning）的教學(xué)法

CBL由哈佛商學(xué)院于1920年提出，在PBL（problem-based learning）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，該方法鼓勵(lì)學(xué)生在老師的引導(dǎo)下圍繞經(jīng)典案例展開討論［7］。在糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中，以大豐英茂糖業(yè)有限公司制糖生產(chǎn)線為教學(xué)模板，提出若干問題，讓學(xué)生從該案例的設(shè)計(jì)文件中尋找答案，該方法有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主思考、分析問題的能力，同時(shí)能夠很好的對(duì)糖廠設(shè)計(jì)和工藝內(nèi)容有更深的了解和掌握。

2.4.3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方法

任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式是指將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)項(xiàng)目交給學(xué)生獨(dú)立完成，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成任務(wù)的能力的方法，是一種以學(xué)生為中心的先進(jìn)教學(xué)模式［8］。在實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)多采用該方法，讓2~3名學(xué)生組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，給學(xué)生設(shè)定一個(gè)已知生產(chǎn)能力的糖廠，讓學(xué)生結(jié)合CAD軟件及機(jī)房仿真軟件完成糖廠總平面布置、產(chǎn)品方案制定、工藝衡算、設(shè)備的選型和設(shè)備管路設(shè)計(jì)的綜合實(shí)訓(xùn)任務(wù)，通過該方法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和團(tuán)隊(duì)合作精神，從而提高學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力。

2.5 改革考核體系

課程考核是教學(xué)活動(dòng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，合理、有效的考核方式不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣還能反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果?，F(xiàn)行30%的平時(shí)成績＋70%的理論考試成績不能客觀反映學(xué)生對(duì)課程的掌握和運(yùn)用情況，根據(jù)構(gòu)建的課程體系，制定相應(yīng)的考核方式，如圖2所示。

圖2 課程考核體系

3 改革效果

根據(jù)課程教學(xué)改革思路，分別對(duì)2017級(jí)和2018級(jí)的課堂表現(xiàn)、課程成績及畢業(yè)設(shè)計(jì)開展情況進(jìn)行調(diào)查分析，其中2017級(jí)為改革前的教學(xué)班級(jí)，2018級(jí)為改革后的教學(xué)班級(jí)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，改革后的教學(xué)班級(jí)在學(xué)生出勤率、作業(yè)完成率和課堂參與度等都有明顯的改善，課堂學(xué)習(xí)氛圍更好，積極性更高，學(xué)生自主思考和分析問題的能力明顯提高，同時(shí)學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作也更好；由圖3可知，相較于2017級(jí)的學(xué)生，2018級(jí)學(xué)生課程成績?cè)?0~90分及90~100分的占比都有明顯的提高，60~70分及70~80分的占比明顯降低，說明改革對(duì)學(xué)生成績有明顯的促進(jìn)作用；另外通過調(diào)查兩個(gè)班開展畢業(yè)論文的情況，發(fā)現(xiàn)2017級(jí)選擇設(shè)計(jì)的比例僅占總?cè)藬?shù)的5%，而2018級(jí)選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)的人數(shù)已經(jīng)占到總?cè)藬?shù)的20%。

圖3 2017級(jí)和2018級(jí)學(xué)生課程成績對(duì)比

4 結(jié)語

通過本次課程改革可以看出學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性得到了加強(qiáng)，綜合能力有明顯的提高，課程改革效果明顯，但糖廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是一門多學(xué)科交叉融合的綜合性課程，隨著科技的發(fā)展，課程教學(xué)需要不斷的更新與完善，課程的改革任務(wù)任重道遠(yuǎn)，特別是2021年中央對(duì)廣西提出要沉下心，不惜重金時(shí)間在蔗糖相關(guān)研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破口號(hào)的提出，更要在人才培養(yǎng)方面花心思，下力氣，不斷與時(shí)俱進(jìn)努力為社會(huì)及地區(qū)培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型制糖人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。