基于“卓越工程師”計劃的“食品工程原理”實踐教學改革

沈瑞敏

（武漢設計工程學院食品與生物科技學院，湖北武漢 430205）

為適應國家戰略需求和滿足區域經濟社會發展的需要，湖北省教育廳深入實施系列“卓越計劃”項目，其中包括“荊楚卓越工程師”計劃[1]。旨在與經濟社會發展需要緊密對接，改革人才培養模式，推動高校與行業企業、科研院所、實務部門建立戰略聯盟，形成科教結合、產教融合、校企合作協同育人的長效機制，引導合作雙方共同制定人才培養目標和質量評價標準，共同設計培養方案和課程體系，共同組織教學團隊，共同建設實踐平臺，促進專業鏈與創新鏈、課程內容與職業標準、教學過程與實踐環節融合發展，培養一批高素質應用型人才，為打造湖北經濟升級版提供人才保障[2]。學校食品科學與工程專業于2016年獲批湖北省普通本科高校“荊楚卓越工程師”協同育人計劃項目。為促進該計劃的順利進行，滿足現階段人才培養的需求，課題組對“食品工程原理”課程體系特別是實踐課程的教學模式進行了改革與探索。

1 “食品工程原理”實驗課程的教學改革

“食品工程原理”實驗是“食品工程原理”實踐課程體系的第一個環節。其教學目標是為了鞏固和加深對課堂教學內容的理解[3]；初步掌握一些有關食品工程單元操作的實驗研究方法和實驗技術；培養學生運用所學理論，分析和解決實際問題的能力；培養學生嚴謹認真的科學態度，重視實驗操作技能的訓練，掌握實驗數據的整理和分析方法，更深刻地理解經驗公式的由來和應用。開設流體流動阻力的測定、離心泵性能參數的測定、恒壓過濾常數的測定、空氣-蒸汽對流傳熱系數的測定、篩板精餾實驗和干燥實驗。

在實驗課程教學中，一改“實驗目的-實驗原理-實驗步驟-注意事項”這樣按部就班的教學方法，嘗試讓學生主動參與，自己設計實驗方案。教師先提出實驗目的，由學生分組討論得出各組的設計方案，再上臺展示自己的設計方案，最后教師和學生一起集思廣益，完善實驗設計方案。在方案設計過程中，實驗原理、實驗步驟和數據處理方法都得到了更深刻的理解。繪制簡略裝備圖時，還能將“工程制圖”和“食品機械”等先修課程進行應用，將培養工程師的基本素養落到實處。改革后，學習由被動變為主動，學生更有成就感，自然也提高了學習的積極性。

在設計實驗物料時，更貼近專業需求。比如，過濾常數的測定，常規教學用碳酸鈣溶液作為原料進行實驗，學生會很失望。因為和食品生產關聯性不強，容易讓學生產生為了實驗而實驗的無力感，覺得沒什么實際意義。改革后，利用校園內的自然資源，讓學生自己收集銀杏葉，經粉碎后浸提，用粗濾液做過濾常數的實驗。能激發學生探索知識的欲望，更能通過結果對食品加工過程中的加工參數有一個具體的經驗概念。讓學生能更直觀地體會到，“食品工程原理”課程的學習對食品生產的重要性。

在實驗項目安排上，結合“食品工程原理”緒論課程，特意新增一次參觀實驗，去到食品工廠和中試車間實地參觀果汁果醬的生產線。中試生產線可以讓學生更形象地理解“單元操作”，和“食品工程原理”理論課程有機結合，學生更能從全局把握“食品工程原理”課程的脈絡。同時，學生親歷生產現場，更能感受食品加工的魅力，從而激發學生的學習興趣，明確學習該課程體系的意義所在。

理論課程結束后新增選修實驗：牛奶工廠的參觀和食品生產線的設計。校企結合，參觀生產中的牛奶工廠，給學生講解各種牛奶產品生產工藝及工藝參數的同時，實地介紹不同牛奶產品的不同工藝過程、涉及的不同單元操作和對應的不同設備，讓學生將所學專業知識和貼近每個人生活的工程實際結合起來，強化工程觀念。參觀結束后，可將工業生產中遇到的實際問題拋出來，引導大家結合所學專業知識，系統性地分析問題，并提出解決問題的方案。比如，酸奶的生產中偶爾會出現產品味道奇怪的不合格的情況，怎么找出原因并解決問題？學生通過現場了解結合“食品微生物”“食品化學”“食品工藝學”“發酵工藝學”和“食品工程原理”的理論知識，列出可能的原因，并與工程師交流怎樣一一排除。該過程中學生表現出了很高的積極性，分析和解決問題的能力也得到了較好的鍛煉，很好地將培養工程師的素養滲透進了參觀過程中。最后在理論和參觀的基礎上分小組協作設計一個食品加工的生產線，簡要核算經濟效益，評比出最合理的設計方案，實現從工藝工程師到設計工程師的全面培訓。

2 “食品工程原理”課程設計的教學改革

在“食品工程原理”課程設計中，傳統教學方式是教師定好一個課程設計的項目、分好生產任務、講解設計步驟，最后在教師的引導下由學生獨立完成單元操作設備的設計。對于應用技術型本科院校來說，該課程對學生有一定的難度。從選題開始，鼓勵學生從食品加工常用的幾個單元操作中選取一個感興趣的項目進行設計，根據設計項目分成多個小組。這樣設計氛圍活躍，組與組之間形成良好的競爭環境；教師分組進行指導，互動更有效，課堂效果優于大課堂；提倡團隊合作，除了技能得到訓練以外，溝通能力、思辨能力也能在設計過程中得到有效的鍛煉；貼近實際工作環境，提高了學生的責任心。設計過程中鼓勵學生利用Excel和MATLAB程序對換熱器的傳熱系數的選取進行核算，將計算機技術運用到設計過程中，培養卓越工程師與時俱進的能力。設計完成后對同一產品小組，領取的不同任務的設計結果進行答辯評比，討論工藝參數對設備的結構尺寸的影響，最終評比出最經濟、最合理的設計方案。這比傳統教學方式中生硬的套例題更有說服力，學生也更容易接受，讓設計更貼近實際工作。

3 結合其他課程體系新增綜合實訓項目

為了更系統地支持“卓越工程師”計劃，申請開設綜合實訓項目。結合學校實驗室現有的硬件條件和專業發展方向，課題組教師利用周末開設《啤酒的中試生產》 《減肥茶飲料的中試生產》等學生感興趣的綜合實訓項目。實訓過程中，教師下發任務書并指導學生實踐操作。項目組成員共同根據設備型號或產品需求計算投料量，完成中試生產工藝過程，核算成本，最后形成規范的實習報告并進行總結匯報。其中，啤酒產品還多次供給學校其他部門活動使用。綜合實訓項目不僅是對“食品工程原理”實踐教學的一個綜合應用，更是需要運用食品科學與工程專業大部分的課程知識來解決實際問題。比如，減肥茶飲料的中試生產中還需要用到食品工藝學、食品原料學、食品添加劑等專業知識；啤酒的中試生產中涉及到食品發酵工藝學等專業知識。通過綜合實訓項目，全面培養了學生分析和解決實際問題的能力，更契合應用型人才和卓越工程師的培養目標。

4 結語

“食品工程原理”課程體系是實現從理論到生產的橋梁和紐帶，其實踐課程部分具有很強的工程實踐性[4-5]。從“食品工程原理”實驗到“食品工程原理”課程設計再到綜合實訓，考慮企業需求，層層遞進的改革，逐步培養學生的實驗技能、工程觀念、創新思維和分析解決實際問題的能力。實踐證明，改革后的實踐教學模式更能促進學生對“食品工程原理”相應“單元操作”的全面理解，提高學生的操作能力、設計能力和解決生產問題的能力。學生的綜合素質得到了提高，更能培養出企業需要的卓越工程師。