應用型高水平大學“食品工程原理”教學探討

段騰飛，郭志華，高貴珍，張興桃，徐禮生，張東京，王海潮

（宿州學院生物與食品工程學院，安徽宿州 234000）

0 引言

食品工程原理是一門典型的工程學科，是一門以傳動學、傳熱學和傳質學等為理論基礎的學科，主要涉及食品加工過程中的單元操作、各單元操作的原理及聯系。食品工程原理對于生產設備的產能選型和計算是食品機械和工廠設計的基礎，正確的食品工程原理是食品加工過程能準確實施的前提。

食品工程是在化學工程基礎上發展而來的，因此二者具有相同的理論基礎和相似的單元操作，如流體輸送、攪拌、熱交換、沉降、過濾等[1-2]。雖然二者具有許多相似之處，但是由于食品原料的特殊性，有些操作與化工操作有所不同，如冷凍和真空在食品工程中運用較多，而傳質相關的單元在化工過程中運用較多，因此在食品工藝過程中的單元操作中除了要達到目的以外，還要關注食品過程中的衛生，以及食品的色、香、味、形等方面。

1 理論教學

1.1 上好緒論課

緒論課是所有課程的開場白，“食品工程原理”課程也不例外，也是學習食品工程原理的第一步?？梢杂谩?W”來概括為“why，how，what”，即為什么學、怎么學、學什么，是教師通過緒論課要告訴學生的?！毒w論》是激發學生學習興趣的關鍵一節課，同時也是理論課教學過程中最困難的一節課。

因為“食品工程原理”課程是起源于化工原理課程的，因此在講《緒論》的過程中要講清楚它們之間的區別與聯系。在緒論課上可以以一個完整的食品工藝流程來介紹各個環節是哪種單元操作，然后再把單元操作歸類，不同的單元操作用的是什么樣的原理，從而進一步引入食品工程原理的主線——“傳動、傳熱和傳質”，在此基礎上可以再次引入每個章節的單元操作，為后續的學習奠定基礎。該課程的學習也分為3部分，第1部分為理論基礎，主要介紹三傳理論；第2部分為混合操作，主要介紹攪拌、均質和乳化等；第3部分為分離操作，主要包括非均相物系和均相物系分離。然后，再從食品工程原理的發展史引入，介紹現代食品工業的發展。通過介紹可以讓學生對食品工程原理基本的概念及其在現代食品工業中所起的重要作用有所了解，最后介紹食品工程的發展現狀和趨勢。

1.2 教學內容

食品工程原理作為一門工程學科，課程內容是比較枯燥，而且學習起來也具有一定難度，不少學生感覺像是回到了高中學習物理。因此，在日常的教學過程中可以從現象到本質進行一步步剖析。例如，在學習流體力學相關內容時可以舉些例子：牛奶和蜂蜜在加工輸送過程中的不同，為什么蜂蜜從瓶子里面這么難倒出來，以及在這些現象背后所隱藏的原理。每章節的教學應該有章節脈絡圖，因為每個章節都是圍繞同一個單元操作進行學習，在每章節的學習前告訴學生要學什么、怎么學。例如，在學習傳熱相關內容時，傳熱有3種方式：熱傳導、對流傳熱和輻射傳熱，除此之外還有傳熱過程的計算、換熱器的基本類型和構造。首先，講解傳熱方式之間的聯系，這樣知識點之間的聯系就比較容易把握。例如，在傳熱計算小節中，可以先指出一般的傳熱過程有哪些基本過程組成，然后再分別計算，最后算總傳熱速率方程。在每章節的內容講完之后，要把每章節的內容整理一下，對重要知識點做總結，讓學生把握每個章節的重點在哪，學習的過程是先從現象到本質再到現象。每個單元操作過程的學習過程基本相同，除此之外針對每個章節的學習要有重點和非重點。因為“食品工程原理”課程包含的內容非常多，如果每個章節都展開詳細學習的話，需要很多課時，但是一般高校在安排“食品工程原理”課程時都在70～80學時，時間有限，所以學習必需要有重點。

1.3 教學手段

1.3.1 課堂教學

食品工程原理研究的內容有宏觀也有微觀，有的內容單純的從文字上理解比較抽象，因此需要把抽象的東西具體，便于學生理解。研究表明，人類在從外界獲得信息時候，視覺所占的比例要遠大于聽覺和觸覺[3]。因此，學生在平時課程學習過程中通過視覺所獲得的信息是非常多的，所以在上課的過程中針對這個特點，充分發揮視覺獲取信息的比例，所以在上課的過程中可以充分利用多媒體和板書來講解課程內容?！笆称饭こ淘怼闭n程是一門對理論性、邏輯性要求很高的工科課程，食品專業的學生在“高等數學”和“大學物理”等課程的基礎相對薄弱，而且由于課程學時較少，因此在平時課堂教學的過程中，邏輯性比較強的內容可以相對弱化，主要講解在食品生產過程中的內在機理，從現象到原理，再從原理到一般過程，由于食品加工過程大部分都是宏觀內容，因此學生在理解過程中相對來說比較容易。

1.3.2 充分運用多媒體

由于多媒體可以圖文并茂地進行講解，因此引入多媒體教學可以改變學生的學習方式，幫助學生更快地獲得大量知識，提高學生學習效率?！笆称饭こ淘怼闭n程關于原理這方面的內容非常抽象、晦澀，因此如何化抽象為具體是長期以來講授“食品工程原理”課程的教師苦心鉆研的一個課題。利用多媒體教學可以使這個問題得到改善。例如，在講解離心泵的過程中，利用動畫等比較形象的東西，可以使課本上的“死”的東西活起來，由于內容比較直觀，學生就比較容易理解。

2 實驗教學

“食品工程原理”實驗課程屬于工程實驗的范疇，與基礎的課程實驗不同，基礎課程實驗室對已知的現象或者結論進行驗證，采用的方法比較嚴謹，實驗的對象也較為簡單，在實驗過程中影響因素較少或大多可控，而對于工程實驗其研究對象往往是系統性的，是基于實際的工程問題簡化或者縮小而來，其影響因素較多，實驗對象也容易受到外界因素的影響。例如，流體阻力測定實驗，水的溫度、黏度、外界氣壓等都會影響到實驗結果。由于影響因素多，所以在實驗過程中所采用的方法也和普通實驗不同，量綱分析法和數學模型法是食品工程原理實驗常用的方法。在研究對流傳熱系數時，其影響因素有流體密度、黏度、比熱容、熱導率等十幾個變量，如果想要分別對每個因素進行試驗工作量是非常大的，也不容易控制，利用量綱分析法把影響因素歸為三類：雷諾準數、普朗特數和格拉曉夫數，分別表示流體流動狀態、物性和自然對流對傳熱系數的影響，在研究過程中可以大大減小工作量。

2.1 實驗前準備

實驗前首先要闡明實驗目的、實驗原理、實驗方法和數據處理方法。典型的實驗項目包括傳動、傳熱和傳質，其中流體阻力測定、離心泵性能測定、傳熱系數測定、填料吸收塔實驗和干燥特性曲線測定等。在實驗之前首先要學生學習相關理論知識，其次要求學生閱讀實驗指導書并查閱相關資料，熟悉實驗原理，掌握實驗目的并知曉本次實驗流程，在實驗之前以小組為單位寫出預習報告，報告的內容包括實驗目的、原理、方法以及擬采用的數據處理方法等。除此之外，開始實驗之前應該對學生進行安全教育，讓學生了解儀器和設備的原理和操作流程，注意自身和設備的安全。

2.2 實驗操作

在實驗的過程中，第1步是實驗的準備，包括熟悉實驗裝置、檢查實驗裝置和實驗過程中需要注意的問題；第2步是實驗操作過程，由于實驗過程中有很多電動機和閥門等部件，如果隨意操作可能會危害人身安全和損壞實驗設備。

“食品工程原理”課程實驗中所用到的儀器設備基本都是工廠生產中的設備的縮小版，許多學生在操作過程中很容易出現問題。例如，在離心泵實驗過程中，要先進行灌泵，防止出現氣縛現象，另外在開啟離心泵之前要將出口閥關閉使離心泵在啟動時處于最小功率，防止損壞電動機[4]；在進行洞道干燥實驗過程中，要等干燥室溫度降低到60℃以下再關閉，防止損壞儀器。

2.3 數據的記錄與處理

在實驗過程中，對于數據的記錄要盡可能準確，避免人為造成的誤差。記錄實驗數據要求實事求是，經過分析之后對于明顯誤差或者錯誤的實驗數據要及時舍去。另外，對于實驗過程中的外界影響因素，如溫度、壓力、濕度等方面的數據要盡可能多的記錄下來。對于容易出現波動的數據，記錄多組數據，取平均值來減小實驗的誤差，對于實驗數據的處理要盡量要求學生使用相關軟件進行處理，一是處理結果相對準確，二是在處理數據的過程中可以鍛煉學生使用相關軟件的能力，對于學生以后走上工作崗位是非常有幫助的。

2.4 實驗報告的撰寫

實驗結束之后，要求學生及時撰寫實驗報告，實驗報告的書寫不是簡單地把預習報告或者書上的內容抄一遍，而是通過學生自身的記錄和學習到的內容進行書寫，在寫的過程中要能通過實驗報告體現出學生從本次試驗中學到了什么，還有哪些內容存在疑問，以便于開展后面的教學工作[5]。

對于實驗過程中所出現的實驗誤差是不可避免的，讓學生自己找出誤差的原因和解決辦法有利于培養學生分析和解決問題的能力，也可以通過這部分內容反映出學生的學習效果。

3 注重實習

不管是在課堂上還是實驗室中，學生所能見到的、學習到的內容是有限的，因此除了課堂和實驗室的學習之外，還要盡量增加課程實習[6]。無論在理論課還是實驗課上，所見所學都是獨立的，而到了工廠以后，各種單元操作聯系起來。通過實習，可以讓學生學習到許多課本中學習不到的內容。除此之外，學生進入到工廠里進行實習之后，還可以學習到除“食品工程原理”課程之外的其他內容，如工廠設計、電子電工學等。通過實習教學，讓學生從學校到工廠，在理論和實踐之間架起一座橋梁，也能加深學生對于課程內容的理解。

4 結語

對于課程的教學改革，不是一蹴而就的，而是在教學過程中不斷完善和不斷發展的，只有在“教”的過程中不斷“學”，才能逐步提高自己的教學水平和能力。

參考文獻：

[1]李云飛，葛克山.食品工程原理 [M].北京中國農業大學出版社，2014：152-160.

[2]王志魁，劉麗英，劉偉.化工原理 [M].北京：化學工業出版社，2010：32-35.

[3]蔡任燕.視覺刺激對聽覺響度判斷影響的研究 [D].上海：上海交通大學，2008.

[4]紀俊敏.食品工程原理實驗教學方法改進初探 [J].大學教育，2014（12）：126-127.

[5]范明明.食品工程原理實驗的教學方法探討 [J].廣東化工，2011（6）：256-261.

[6]胡仲秋，李忠宏，傅虹飛，等.食品科學專業實習教學模式的探索與創新 [J].安徽農業科學，2015（35）：364-366.◇