糧油食品機(jī)械與設(shè)備課程教學(xué)改革

沈飛

摘要：食品機(jī)械與設(shè)備是各個高校食品科學(xué)與工程的核心必修課，是一門理論與實踐相結(jié)合的工程類課程。文章針對糧油食品機(jī)械與設(shè)備課程教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題，基于教學(xué)工程認(rèn)證的理念，提出食品機(jī)械與設(shè)備課程教學(xué)改革，以此來提升學(xué)生對食品機(jī)械與設(shè)備課程的學(xué)習(xí)興趣，從而幫助學(xué)生更好的理解食品機(jī)械的結(jié)構(gòu)、原理及工作原理。

關(guān)鍵詞：食品機(jī)械與設(shè)備；工程認(rèn)證；教學(xué)改革

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20220413

Teaching Reform of Grain & Oil Machinery and Equipment Course

Shen Fei

（ College of Food Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics， Nanjing， Jiangsu 210023 ）

Abstract： Food machinery and equipment are the core compulsory courses of Food Science and Engineering in colleges and universities， and it is an engineering course combining theory and practice. In view of the current situation and existing problems of the course teaching of grain， oil and food machinery and equipment， based on the concept of teaching engineering certification， this paper proposes the teaching reform of grain & oil machinery and equipment course in order to improve students interest in food machinery and equipment courses， so as to help students better understand the structure， principle and working principle of food machinery.

Key words： food machinery and equipment， engineering certification， reform in education

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的快速變革，食品加工行業(yè)已經(jīng)發(fā)生了、正在發(fā)生著并還將發(fā)生巨大的變化，食品生產(chǎn)的工業(yè)化是其顯著特征之一，而食品機(jī)械與設(shè)備在變革中扮演重要的角色。通過應(yīng)用食品機(jī)械與設(shè)備，除了可以完成工人無法完成的工作外，還可規(guī)范生產(chǎn)程序，保證產(chǎn)品質(zhì)量。通過設(shè)定規(guī)定的操作程序，利用機(jī)械設(shè)備自動完成生產(chǎn)工作，可減少傳統(tǒng)食品加工過程中人的直接參與污染產(chǎn)品及操作的隨意性，并使產(chǎn)品質(zhì)量更好、衛(wèi)生質(zhì)量更高；可以降低成本，提高勞動生產(chǎn)率；有助于改善勞動環(huán)境。

糧油食品機(jī)械是食品工業(yè)的重要組成部分，同食品工業(yè)一樣，也在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。在食品工業(yè)化生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備是工藝實現(xiàn)的最終保證手段之一，因此培養(yǎng)在食品機(jī)械專業(yè)方面具有開發(fā)設(shè)計與運用能力的專業(yè)技術(shù)人才是必要條件。

1 課程特點及教學(xué)現(xiàn)狀

食品機(jī)械與設(shè)備是食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全以及相關(guān)研究人員、工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)的核心課之一。通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代食品工業(yè)常見機(jī)械設(shè)備的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、性能特點、選型及操作要點，可以系統(tǒng)地掌握食品機(jī)械與設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用方面的知識和技能。

糧油食品機(jī)械與設(shè)備教學(xué)需要借助各種復(fù)雜大型的機(jī)械設(shè)備才能完成，比如輸送機(jī)械設(shè)備、分選機(jī)械、粉碎機(jī)械、攪拌及均質(zhì)機(jī)械與設(shè)備、分離機(jī)械與設(shè)備、蒸發(fā)濃縮設(shè)備、干燥機(jī)械與設(shè)備、殺菌機(jī)械與設(shè)備、冷凍機(jī)械與設(shè)備、食品包裝機(jī)械與設(shè)備等。這些設(shè)備大多尺寸較大，零部件裝配復(fù)雜，管道連接交錯，控制對象涉及溫度、流量和壓力等多個變量，控制點繁多，實驗操作容錯率較低。另外，這些設(shè)備通常價格昂貴，如果操作不當(dāng)容易損壞，且設(shè)備維修費用高。這就要求人們在接觸這些設(shè)備之前，充分掌握食品機(jī)械與設(shè)備的理論知識，在真正操作時才能得心應(yīng)手。雖然最近20年來，食品機(jī)械實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，取得了很多成果。但總體來說食品機(jī)械工業(yè)起步較晚，還不能很好地適應(yīng)現(xiàn)代食品工業(yè)發(fā)展的需求。而且該課程在我國各高等院校開辦得還不夠完善，存在一些問題需要解決。

1.1 理論知識傳授不足

（1）學(xué)生重視度不夠。因我國食品機(jī)械工業(yè)企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)裝備差、管理水平比較落后、自我開發(fā)能力弱，與國外市場競爭能力低，所以該很難吸引高等院校學(xué)生的重視[1]。大多數(shù)學(xué)生只要求最終考核合格或只想混個學(xué)分。因此，該課程的重要性常常被學(xué)生忽視。

（2）教學(xué)模式單一。許多高校目前針對此課程采取的形式還是單純的課堂授課模式，這種模式通常較枯燥無味，缺乏啟發(fā)式和差異化教學(xué)，無法吸引學(xué)生的注意力和興趣，特別是食品機(jī)械這種需要理論與實踐相結(jié)合的課程。

1.2 線下實踐環(huán)節(jié)薄弱

（1）實踐場地和設(shè)備有限。因一些高校并不重視此課程的教育，甚至這門課被設(shè)為選修課，因此建設(shè)的實驗室和引進(jìn)的機(jī)械設(shè)備嚴(yán)重不足。于是在教學(xué)過程中很難保證每個學(xué)生都有操作的機(jī)會，還有一些本科學(xué)校會組織學(xué)生去外面的食品工廠學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)備的具體操作，這種方法當(dāng)然是可行的，但新冠疫情的爆發(fā)不利于這種方法的實施。

（2）學(xué)生實踐經(jīng)驗不足。因一些食品機(jī)械設(shè)備操作起來較復(fù)雜，且易引發(fā)一系列安全問題，為防止出現(xiàn)教學(xué)事故，教師大部分只能做演示講解，學(xué)生的動手能力嚴(yán)重不足，也就無法真正掌握食品機(jī)械的精髓[2]。因此，課程教學(xué)效率低、學(xué)習(xí)效果不明顯，難以達(dá)到此課程的教學(xué)目的。

1.3 單一的教學(xué)模式

食品機(jī)械與設(shè)備課程作為一門理論與實踐并重的核心課程，具有知識體系復(fù)雜、理論抽象難懂和工程應(yīng)用性強(qiáng)的特點。由于某些食品機(jī)械具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法通過語言或圖片的形式表達(dá)清楚，無法清晰地展示機(jī)械內(nèi)部深層次的工作原理。一些教師仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，與工程教育專業(yè)認(rèn)證“學(xué)生中心”的理念相悖，限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性。雖然隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，線上課程得到廣泛推廣，但是單一的線上教學(xué)模式缺乏教師監(jiān)督，學(xué)生無法及時反饋問題，特別是食品機(jī)械與設(shè)備這一實踐操作能力要求極高的課程，教學(xué)效果更是無法得到保障。

1.4 缺乏與校企交流機(jī)會

許多高校目前還沒有與校外企業(yè)達(dá)成長期合作的協(xié)議，導(dǎo)致學(xué)生無法利用課堂以外的實踐去外面實習(xí)和參觀，所以就很難讓學(xué)生真正理解食品機(jī)械與設(shè)備這門課開設(shè)的意義。特別是新冠疫情的爆發(fā)，高校的學(xué)生根本出不去的情況下，如果沒有與校外企業(yè)達(dá)成良好的合作，很容易形成固步自封的局面。

1.5 考核方式單一

糧油食品機(jī)械與設(shè)備這門課程大多采用傳統(tǒng)的期末閉卷考核的方式，就結(jié)合自身經(jīng)驗而言，南京財經(jīng)大學(xué)是采用期末卷面成績的70%+平時成績的30%來計算最后的總成績的，有些學(xué)?？赡芫蛦渭兊挠米詈笃谀┑木砻娉煽儊碜鳛樽罱K成績。這種閉卷考試很容易讓學(xué)生產(chǎn)生單純背書的局面，而固定答案式的解題方法又間接弱化了學(xué)生的創(chuàng)新思維，這與國家要求培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才是相違背的。例如，學(xué)生能默寫出真空濃縮設(shè)備的原理，卻不會具體操作等[3]。所以單一的卷面成績無法真實反映學(xué)生對食品機(jī)械與設(shè)備的掌握程度。

針對以上問題，各個高校應(yīng)對此課程進(jìn)行教學(xué)改革的探索，在現(xiàn)有的教學(xué)模式下，充分利用網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)、宣傳等手段將食品機(jī)械與設(shè)備的課程理念直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維，推動現(xiàn)代食品機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，為食品工業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀的創(chuàng)新型人才。

2 教學(xué)實踐改革方法

2.1 注重教材編寫

首先，應(yīng)完善書本知識。由于我國食品機(jī)械工業(yè)近幾年發(fā)展迅速，一些教材還沒有來得及更新，所以授課時學(xué)生無法接觸到最新的食品機(jī)械與設(shè)備的知識，影響學(xué)生就業(yè)及未來發(fā)展。所以，應(yīng)及時更新課本知識，刪去已經(jīng)過時的知識點，比如電子鼻、電子喉等等新型食品檢測設(shè)備。也可以采用圖文并茂的方式讓書本枯燥的理論知識變得更加形象，增強(qiáng)學(xué)生對此課程的興趣。

其次，要改進(jìn)知識結(jié)構(gòu)。由于此課程在授課前學(xué)生并不了解食品生產(chǎn)加工的完整過程，所以，教師在講授過程中有必要按工廠加工食品的順序進(jìn)行講解[4]。

2.2 采用豐富的現(xiàn)代化教學(xué)手段

應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展和社會發(fā)展的需要，推動教育變革和創(chuàng)新，建設(shè)“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時時可學(xué)”的學(xué)習(xí)型社會，培養(yǎng)大批創(chuàng)新型人才成了當(dāng)代教育改革的必然趨勢。因此，除繼續(xù)發(fā)揮傳統(tǒng)的課堂教學(xué)的作用外，還要利用現(xiàn)代教育技術(shù)，進(jìn)行立體化教材建設(shè)。近幾年，特別是新冠疫情爆發(fā)時，線上課程發(fā)展得十分迅速，比如中國大學(xué)MOOC、超新星學(xué)習(xí)通、智慧樹、知到等平臺上都開設(shè)了食品機(jī)械與設(shè)備的在線課程。課程資源應(yīng)包括課程介紹、負(fù)責(zé)人介紹、教學(xué)大綱、授課視頻、教學(xué)課件、課程公告、測驗與作業(yè)、考試等教學(xué)活動必須的資源，滿足教學(xué)需求的參考資料[5]。通過這些線上平臺，教師為學(xué)習(xí)者提供課堂測試、作業(yè)、考試、答疑、討論等教學(xué)任務(wù)，及時開展在線指導(dǎo)與測評，這樣大大節(jié)省了老師和同學(xué)們的時間。同時，系統(tǒng)可以既快速又準(zhǔn)確地計算出學(xué)生的平時成績和期末成績，使教師能夠直觀地了解每個學(xué)生的情況。

2.3 強(qiáng)化線下實習(xí)實踐

糧油食品機(jī)械與設(shè)備是一門應(yīng)用型很強(qiáng)的課程，為了達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，各高校必須加強(qiáng)學(xué)生實習(xí)實踐的要求。根據(jù)調(diào)研報告顯示，超過60%的高校開設(shè)了畢業(yè)實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、畢業(yè)論文、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等實習(xí)實踐課程；實踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)分設(shè)置在10～40學(xué)分，但不同高校相差較大，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)及實驗實訓(xùn)課程均以校內(nèi)為主[6]。針對這種情況，可以實施下面幾種方案。

實踐實習(xí)環(huán)節(jié)循序漸進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣。先進(jìn)行2周的金工實習(xí)，通過食品機(jī)械基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)，掌握機(jī)械部件的設(shè)計與制作，增加對機(jī)械設(shè)備的認(rèn)知與認(rèn)識；之后可以進(jìn)行1周以上的見習(xí)實習(xí)，通過參觀各種食品企業(yè)，保障學(xué)生對食品行業(yè)的認(rèn)識，從而引起對食品機(jī)械行業(yè)的興趣；最后進(jìn)行3周以上的生產(chǎn)實習(xí)，通過實習(xí)提高對機(jī)械加工設(shè)備、生產(chǎn)過程、工廠管理等認(rèn)識。通過實施完整的實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生對食品機(jī)械與設(shè)備這門課程深刻的認(rèn)識，積累工程經(jīng)驗，從而培養(yǎng)出合格的機(jī)械工程師。

加強(qiáng)實踐設(shè)計課程訓(xùn)練。需要在已有課程的基礎(chǔ)上適當(dāng)延長食品機(jī)械設(shè)計、食工原理設(shè)計、食品工廠設(shè)計等課程的教學(xué)時數(shù)（例如增加機(jī)械設(shè)計課程2周等），通過強(qiáng)化課程設(shè)計學(xué)習(xí)提升學(xué)生實踐操作的能力。

2.4 構(gòu)建虛擬仿真實驗教學(xué)

虛擬仿真技術(shù)是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種高級的仿真技術(shù)[7]。目前，虛擬仿真實驗教學(xué)已嵌入到《食品工程原理》《食品工藝學(xué)》《食品發(fā)酵工藝學(xué)》《專業(yè)基本技能考核》等課程中，累計超過1 000學(xué)時。通過建立現(xiàn)代化食品機(jī)械虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，依托該平臺建立一系列的食品機(jī)械與設(shè)備的實踐課程。比如福建農(nóng)林大學(xué)的“亞熱帶特色果汁真空濃縮”虛擬仿真實驗，遵循“虛實結(jié)合，能實不虛”的原則。該項目以真空濃縮單元為重點，覆蓋橄欖汁生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，從而使學(xué)生了解企業(yè)生產(chǎn)實際場景；熟悉橄欖汁生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備的操作；同時掌握橄欖汁真空濃縮的食品機(jī)械加工工藝。虛擬仿真實驗教學(xué)拓展了實驗教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，有利于實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的兩性一度，即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度；其次，這種教學(xué)方式通過成績反饋刺激反復(fù)學(xué)習(xí)，直到完成目標(biāo)，讓學(xué)生忙起來累起來。有利于促進(jìn)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)，顯著提高學(xué)習(xí)成果；并且，這種方式易于考核，減輕教師工作量[7]。

2.5 基于工程認(rèn)證設(shè)立課程目標(biāo)

教學(xué)工程認(rèn)證是國內(nèi)很多高校工科專業(yè)進(jìn)行的一項人才培養(yǎng)模式的檢驗手段。教學(xué)工程認(rèn)證的理念是以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)。食品機(jī)械與設(shè)備在畢業(yè)要求指標(biāo)中需要3個指標(biāo)點，分別是：使用現(xiàn)代工具即了解食品專業(yè)常用的現(xiàn)代儀器、信息技術(shù)工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性；工程知識即能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識和數(shù)學(xué)模型方法用于復(fù)雜食品工程問題的推演、分析，及其解決方案的比較和綜合；設(shè)計/開發(fā)解決方案即能夠針對食品工程特定需求，完成產(chǎn)品開發(fā)和單元（設(shè)備）的設(shè)計、選型、校核，在設(shè)計中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。根據(jù)這3個指標(biāo)點的要求，確定本課程的課程目標(biāo)。與3個指標(biāo)點相對應(yīng)的3個課程目標(biāo)分別為：掌握食品機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、設(shè)備特點、工作特點以及該機(jī)械設(shè)備所加工的產(chǎn)品的特點，并能夠基于效能、造價、適用性等比較分析設(shè)備的優(yōu)缺點；能夠運用機(jī)械和食品工程相關(guān)知識，基于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境等因素對食品機(jī)械設(shè)備相關(guān)問題進(jìn)行推演、分析，選擇合理的解決方案；能夠運用機(jī)械知識和機(jī)械設(shè)計方法，制定滿足特定食品工程需要的裝備設(shè)計方案[8]。

2.6 考核評價方式改革

根據(jù)一流課程建設(shè)工作的課程目標(biāo)設(shè)置，學(xué)生應(yīng)了解食品在加工過程中用到的機(jī)械設(shè)備及其原理，掌握機(jī)械操作在改善食品品質(zhì)和保證食品安全方面的重要性；培養(yǎng)學(xué)生將食品機(jī)械與設(shè)備知識運用到食品加工過程中，解決食品工程實際問題的能力；能夠具有開放的國際視野，了解專業(yè)領(lǐng)域的國際發(fā)展趨勢、研究熱點，具有國際競爭意識與跨文化交流的初步能力。

考核方式應(yīng)包括平時成績和最終期末成績。其中平時成績可以采用多種考核方式，比如增加平時實踐操作能力的考核，作業(yè)采取分組答辯的形式，不定期開展隨堂測驗等方式[8]。此外，可以適當(dāng)調(diào)整考核成績比例，平時成績提高到40%～50%，期末成績降為60%～50%。具體評價方式見表1。

3 結(jié) 論

糧油食品機(jī)械與設(shè)備在食品科學(xué)與工程類的課程中有著非常重要的意義，因此，必須加強(qiáng)此課程的教學(xué)改革。從深化課程改革、加強(qiáng)實踐教學(xué)、構(gòu)建虛擬仿真實驗教學(xué)、考核方式多元化等幾個方面進(jìn)行改革，充分調(diào)動學(xué)生積極性，使理論知識與實踐操作相結(jié)合，提高學(xué)生的綜合水平，為食品機(jī)械與設(shè)備及其相關(guān)課程的改革提供理論依據(jù)，推動食品機(jī)械加工行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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