基于工程教育認證背景下“食品工程原理”課程的教學改革探索

盧艷敏，曲靜然

（齊魯工業大學（山東省科學院）食品科學與工程學院，山東濟南 250353）

0 引言

2013年6月，國際工程聯盟大會正式接納我國加入《華盛頓協議》，成為該協議的預備會員，2016年6月2日，我國成為正式會員，這必將對我國工程教育改革與發展產生深遠影響。工程教育認證的核心理念是以學生為中心、以產出為導向，通過持續改進提高學生培養質量。構建我國工程教育的質量監控體系，推進工程教育改革方法，對于促進我國工程教育的國際互認、提升工程技術人才的國際競爭力具有重要意義[1]。中國高等教育將以此為契機，重新走向世界，真正與國際接軌。根據中國工程教育認證協會公布結論，申請認證的專業數量逐年增加，證明工程教育認證被越來越多的高校認可并積極參與其中。齊魯工業大學食品科學與工程學院以提升專業工程教育質量為主旨，從實踐層面上深化專業建設，正在推進食品科學與工程專業的認證工作。

“食品工程原理”作為食品科學與工程專業課程培養體系中一門理論性和實踐性很強的專業基礎課程，在整個食品類專業的教學中起承上啟下的作用[2]。然而，該課程內容與多門學科聯系緊密、內容繁雜、基本理論多、理論性強、課程難度大，且與工程實踐結合緊密，而大部分學生不善于從工程實踐出發綜合考慮問題，這使得學生在學習該課程時不得要領[3]。在工程教育認證背景下，以工程素質和工程能力為導向的“食品工程原理”課程教學改革也勢在必行。而教學改革最大的難點在于如何讓學生在枯燥的理論學習中激發對“食品工程原理”的學習興趣，并培養理論與實踐結合的融會貫通的能力。從“食品工程原理”的課程特點出發，結合多年教學實踐和教學體會，對工程認證背景下“食品工程原理”教學中存在的問題和教學改革進行了分析和探索。

1 工程認證背景下食品專業“食品工程原理”教學中存在的主要問題

1.1 關聯課程理論知識的不足

由于課程涉及大量的公式推導與計算，因此必須在“高等數學”“大學物理”“物理化學”“工程制圖”等課程的基礎上開設。而培養方案中部分課程沒有開設，如“物理化學”和“工程制圖”。因此，講課過程中需要將本該在“物理化學”中所講的理論先講明白，但講授時間短且并不系統，學生接受效果差，直接導致了課程學習效果不理想。再如，“工程制圖”能夠培養學生的空間思維和想象，未開設此課程，直接導致課程設計部分難以開展，學生很多設備的繪制部分只能是照葫蘆畫瓢，甚至學生完成課程設計后也不理解自己做的是什么，因此建立學生的工程思維、培養學生工程實踐能力這一教學目標不能達到?？傊?，如果基礎知識不牢固，學習過程中的理解、運用會比較困難，在學習和理解相關理論的時候理解不透徹，影響教學效果和學習興趣。

1.2 課程實踐內容較少，理論聯系實際不足

在工程認證背景下，工程素質的培養和強化成為該課程教學的首要任務，通過課程學習，必須使學生盡早建立工程意識，并會靈活運用基礎理論分析和解決食品生產中各種工程實際問題，這也是課程教學改革關鍵所在。學校食品專業的“食品工程原理”課程在教學大綱中理論教學64學時，實踐教學（課程設計） 為16學時?？偟膩碚f，總學時偏少，尤其是實踐學時太少。課程設計一般安排在學期末，從學生拿到任務書開始，需要查閱大量的資料，在1周的時間里一邊準備期末考試，一邊進行課程設計。要完成設計任務，總體難度很大，因此抄襲現象嚴重。即使學生獨立完成設計任務，也只是對設計各環節有個模糊的認識，而對細節問題不能把握。另一方面，一般情況下各高校的學生真正在企業鍛煉少，接觸食品工藝設備的機會較少，而實踐教學中又沒有相對應的課程實驗。因此，學生對知識的掌握不牢固，知識遷移能力不夠，視野不開闊。

1.3 教師能力的限制

由于課程難度大，教師會出現雖然自己理解，由于缺乏一線的工程實踐，但無法用準確的語言向學生講授課程，使“教與學”脫節。

2 “食品工程原理”課程教學的改革

2.1 彌補關聯課程理論知識

為彌補關聯課程理論的缺失，在推進工程認證的工作中，學校重新修訂了培養方案，增設了“物理化學”和“工程制圖”課程。另一方面，授課教師在開課之前對與之相關課程進行說明，引導學生主動對相關基礎課程——“高等數學”“物理化學”“工程制圖”等進行彌補學習，將關聯課程理論知識不足的現狀得到最大限度的改善，以促進教學效果的提高。

2.2 更新教學大綱，優化教學內容

“食品工程原理”課程涉及眾多單元操作，受目前課時少現狀的限制和專業方向的要求，對該課程的教學內容進行了一定的調整和濃縮。趙學偉等人[4]通過比較發現，不論是理論教學還是實驗教學，國內外大學都將流體流動與輸送、傳熱原理與干燥操作作為課程重點。根據工程認證的要求，結合專業辦學定位、人才培養目標，確定課程教學體系和教學內容，選擇性開設與食品專業生產單元操作緊密相關的基本理論知識。課程重點講述流體流動、物料輸送、過濾、傳熱、制冷、蒸發、吸收、干燥等幾個緊密相關的單元操作。此外，還要隨時更新教學內容，如傳熱過程中補充紅外加熱技術、在場協同理論基礎上所發展的傳熱強化技術、輻射傳熱技術等。再如干燥部分添加真空冷凍、紅外熱輻射、微波、噴霧等幾種新型干燥技術的基本原理、應用現狀及特點的講解，使課堂與時俱進。這能使學生了解開設課程的現實意義，能激發學生的學習動機和興趣。另一方面，“食品工程原理”是源于“化工原理”的一門專業基礎課程，與“化工原理”有相似之處，但因其授課對象主要是食品類專業的本科生，所以各單元操作的設計、授課內容的側重、課后練習題的選擇等方面均與“化工原理”有所區別[5]。

總之，無論如何調整和濃縮教學內容，都要以食品專業的學生為中心確定授課內容的側重點，而不能為了降低學生的學習難度而特意去刪減必修內容。對于與食品專業密切相關的重點的內容，如流體流動、傳熱、干燥等，需要更加重視。

2.3 加強實踐教學，提升工程能力

首先，增設了仿真實驗教學環節。3D仿真實驗能利用動態數學模型實時模擬真實實驗現象和過程，在“食品工程原理”教學過程中，針對典型的操作單元設置了相應的仿真實驗。比如“流體流動阻力測定”“離心泵特性曲線的測定”“過濾常數測定”“對流傳熱系數的測定”“填料吸收塔吸收傳質系數的測定”“干燥速率曲線測定”等。學生能夠利用3D仿真實驗裝置進行互動操作，并清楚地觀察到和真實實驗一致的實驗現象和結論，從而達到鞏固相關理論知識的效果。另外，學校工程實訓中心同時開設了飲料和乳制品加工、焙烤食品加工、肉制品加工等中試規模實驗和啤酒生產線，同時，還有離心、分離、干燥等多種單元操作設備。這些都有利于學生進一步理解各單元操作的基本理論，并及時將理論知識應用于實踐，加強學生知識遷移能力和創新意識。

其次，在課程設計教學環節上，為學生搭建自由的設計平臺，調動學生的積極性。課程設計的宗旨在于通過這一教學實踐環節，使學生初步掌握食品工程單元操作設計的基本程序和方法，熟悉查閱各種文獻資料和國家技術標準的步驟與方法，正確選用計算公式和數據，提高學生綜合運用所學知識獨立解決實際問題的能力[6]。課程設計部分一直都是學生感到壓力最大的教學環節。學生首先要有充足的時間才能保質保量地完成相關工作，學院教研組擬將課程設計時間延長至2周。以培養學生的實踐創新意識和獨立思考及解決問題的能力為導向，打破以往“食品工程原理”課程設計的選題模式，考慮采取“一小組一課題”的課程設計方式。學生自由組合4～5人為一個設計小組，以小組為單位完成給定的課程設計題目。教師負責小組內的課題分工。對于不同的小組，分別給出果汁、牛奶、飲料等不同食品的換熱任務，要求學生自行選定冷流體并設計出完成各自生產任務的列管式換熱器，做到每隊一題。課程設計結束后，每個學生需要提交設計圖紙和設計說明書。

在課程設計中，引導和督促學生了解不同食品生產工藝、設備結構和原理；熟悉生產線的主要單元操作，掌握典型設備的設計計算方法。

2.4 加強師資建設，提升教師素質

教師在教學過程中起引導和主導作用，只有教師具備認證標準要求的能力，才能給予學生正確的指導。加強教師隊伍建設，尤其是加強教師隊伍的工程化鍛煉是“食品工程原理”課程教學改革和發展規劃中一個十分重要的方面。采取主講教師定期參與到認識實習、生產實習和畢業實習課程中，以使自身的工程實踐能力得到鍛煉，教學中理論聯系實際水平提高，有利于書本知識到生產實踐的跨越，服務于工程教育與教學。另一方面，依托學校師資隊伍建設規劃，每年有計劃地選送中青年優秀教師到國內外高?；蚺c之科研方向相關的科研院所進行訪學和進修，開拓國際視野，使教師的綜合素質得以全面提升。

3 結語

在學校食品科學與工程專業申請工程教育認證背景下，教研組擬從多個方面對“食品工程原理”課程進行教學改革和探索，通過加強專業課程體系中學生創新能力的培養，加強實踐教學，提升工程能力，以產出為導向完善教學方法與體系。這種注重學生工程能力培養的教學改革模式，有利于學生樹立工程意識，并能為學生以后從事食品相關行業工作打下良好的基礎。

參考文獻：

[1]王周利，岳田利，袁亞宏，等．基于工程認證教育的“食品工廠設計”課程建設思考 [J].農產品加工，2017（5）：86-88.

[2]任迪峰，歐贅，張琨，等．“食品工程原理”實驗創新性教學 [J]．實驗室科學，2013，16（2）：60-62．

[3]慧春，張件欣．“食品工程原理”課程的教學改革探討[J]．科技信息，2010（25）：145-146．

[4]趙學偉，張培旗，姜春鵬．國內外大學食品工程原理課程教學內容的比較 [J]．農產品加工（學刊），2013（8）：134-137．

[5]劉偉民，趙杰文，馬海樂，等．源于“化工原理”的“食品工程原理”教材編寫創新研究 [J]．化工高等教育，2011（6）：96-99.

[6]鄧開野，劉長海．食品工程原理課程設計教學模式改革與實踐 [J]．廣西輕工業，2010（5）：129-130．◇