關于《食品工程原理》課程教學改革的幾點建議

張 欣，王 彤，于殿宇

(東北農業大學 食品學院，哈爾濱 150030)

《食品工程原理》課程作為食品專業的一門基礎性課程，是食品科學與工程專業課程培養體系中理論性和實踐性都很強的主干課程，是一門以力學、動力學、熱力學、傳熱學和傳質學等為基礎的課程。這門課程主要講述的是生產加工中經常能見到的多種食品原料在其加工過程中以及各加工單元之間的相互關系，如質量守恒和能量守恒的關系，以及可能對這些產生影響的因素，在整個食品類專業的課程學習中起到了承上啟下的作用。與其他所學的基礎課程有所不同，該課程的教學內容與其他多門學科緊密相關、內容復雜難懂、涉及到的基本理論知識很多，且與實際生產工程結合緊密。這門課的研究對象是現實并且相對復雜的生產過程，是研究食品加工中一切工程技術的基本理論和實踐方法，講述了食品加工和制造過程中的各種工藝概念及單元操作。《食品工程原理》課程涉及的概念很多，如流體流動形態的層流、湍流，傳熱方式的熱傳導、熱對流、熱輻射等。該課程其主要研究內容包括單元操作和三傳理論。所謂的單元操作是指食品加工工藝共有的一種基本步驟；而三傳理論是三大傳遞過程，包括動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞[1]。該課程在教學中有以下特點：其一，課程涉及到的大部分為基礎理論知識，理論性較強，計算過程中大量應用經驗公式，需要牢記的理論、公式太多，難以掌握；其二，課程涉及到的知識面較為廣泛，需要學生同時具有工程制圖、物理化學及計算機技術等先導課程的基礎知識；其三，每個單元的操作過程是相互獨立的，因此遵循的原理和法則都不盡相同，并且每一個單元操作的知識，教師都可以獨立講授、單獨使用，相關設備類型多種多樣，且結構復雜。《食品工程原理》一直都是食品科學與工程專業的主干課程，其中的各種知識點對其他專業課的學習起到了奠定基礎的作用。開設有食品專業的高校在《食品工程原理》課程的師資配備、實驗室資源、教學方式上都有較高的標準，注重教學的實際質量。該課程的主要目的是由教師向學生介紹在實際加工生產的過程中需要用到的主要單元操作的原理知識、常用的設備和計算公式及方法。通過基礎的理論知識學習，使學生們能夠掌握并運用所學到的知識來解決實際食品工業加工生產過程中的工藝技術流程、清洗除垢，設備的選型配套、維修及其他常見問題。因此，針對該課程的教學任務和內容，教師選擇什么樣的教學方法來提高學生的積極主動性，提高學生的自主學習能力，培養學生食品工程設計和實踐操作動手能力，引導學生從理論課程學習到實際生產應用，讓學生能夠更直觀明了地理解并應用《食品工程原理》的相關學習內容，是學生學習好這門課的關鍵所在，也是提高這門課程教學質量的關鍵[2]。

本文結合《食品工程原理》課程的教學任務和內容，結合高校對于《食品工程原理》課程的培養方案，根據學生的常見基本訴求，提出了對該課程進行教學改革的幾點建議，以期能夠提高學生學習該課程的效率。

一、從緒論部分打好基礎

緒論部分是學生接觸《食品工程原理》課程的第一印象，主要包括《食品工程原理》的研究內容、基本概念、單位與單位換算等等，然而現有的《食品工程原理》課本中的緒論講解學生通常難以理解，導致在學習的開頭就出現畏懼抵觸心理。緒論中的部分內容與實際聯系缺少相關性，并且大部分初次接觸《食品工程原理》課程的學生都不擅長從工程實踐的角度出發來綜合考慮問題，這就使得學生在學習該課程時不得要領，很多學生在第一課就失去了學習的興趣和動力。因此，要想使學生能夠有信心地學習這門課程，就應當對緒論部分進行適當調整，加入與課程相關的生活中常見的原理性知識和相關圖片，包括學生普遍了解的知名企業生產的產品和相關產品的部分生產流程的知識及圖片；在講課過程中，教師要充分引導和激發學生的好奇心與想象力，從生活現象出發，將《食品工程原理》的理論知識與實際相結合，通過列舉生活中常見的食品加工生產方式，比如哈爾濱知名的紅腸加工生產過程、哈爾濱啤酒的釀造生產工藝流程等，將學生在生活中常見到的多種實例引入課堂，引起學生的共鳴，激發學生學習該課程的興趣，使課堂的氣氛變得更加活躍，從而提高學生學習的主動性和積極性。通過教師的引導，在最初的緒論部分消除了畏懼情緒，幫助學生消化難以理解的各種原理性知識，這樣一來，晦澀難懂的原理知識，學生也能輕松掌握[3]。

二、鼓勵學生強化動手能力

《食品工程原理》課堂的教學重點是知識講解、公式記憶和習題解答。但是單純的理論知識必然會使學生感到公式太多、枯燥乏味，而且學生很難完全掌握，通常只是短時記憶[4]。由于該課程會講到大量的公式和圖表，對學生的邏輯思維能力要求較高，造成了課程講解難度大、課堂秩序不好等現象。《食品工程原理》也是實踐性較強的一門課程，其培養目標之一是增強學生的動手能力和實踐能力，親手操作會使學生加深對所學知識點的理解，因此教師可以采用多種方式教學，如利用計算機仿真教學技術。計算機仿真技術是基于信息化的綜合型技術，通過專業性的軟件用三維或多維的形式將實驗設備的圖像、試驗流程的聲音及動畫等模擬出來，再通過數字媒介提供給學生瀏覽，使其身臨其境。通過給學生觀看與《食品工程原理》課程內容相關的機械設備運轉工作原理視頻、產生現象的動畫圖片等等，以此來引起學生對該課程的學習興趣。比如離心泵的內部結構、榨油機的工作原理、汽蝕現象、氣縛現象、過濾機的結構等都可以通過視頻及PPT的方式展示給學生，使學生加深對這些知識的理解認識。此外，在原有的理論課程講解基礎上還應該進行實體實驗室和虛擬實驗室教學的相互結合，使學生的知識結構更加豐富合理，從而為社會培養出專業基礎扎實、知識面廣、實踐動手能力強，具有創新精神的復合型人才[5]。同時，教師在上課的時候向學生介紹課程有關的儀器設備，《食品工程原理》涉及到的生產設備很多，應該積極鼓勵學生加入科研團隊，探索各種設備的型號、種類、原理及使用方法，在實踐中加強理論知識學習。學校也應該引進相關實驗設備，讓學生動手操作，加深對理論知識的理解和掌握[6]。

三、轉換教學方式

傳統的教學課堂中，學生被灌輸知識，教師的教學過程通常顯得較為枯燥抽象，該課程中的大部分內容都涉及到許多公式定律、圖表計算等原理性知識。在講課的過程中，教師們很難將每個知識點所包含的內容都講解得生動有趣，盡管他們在課堂上講得細致清晰，但是對于生活中不常見到的一些抽象且難以理解的知識點，學生們很難跟上教師的講授思路，因此往往只能通過重復講解重難點來讓學生記住。但是這種死記硬背的教學方式，學生只能靠套公式達到機械性解題的目的，從而會導致當考試題目與平時做的原題稍有不同，學生們就很難準確地找到解題思路。同時，正是因為學生們沒有充分理解該課程部分知識點的主要內容，就使得他們更加難以做到理論與實踐相結合，因此基礎差的學生往往會產生逆反心理，不易接受；中等學生往往在不斷深入的知識學習中，掉隊并產生厭惡心理，不能達到較好的教學效果，大部分學生不能完全掌握重要的原理知識。因此，教師在自身能力范圍內，應該轉變思維模式，帶動每一名學生深入理解課程原理，增強學生自主學習能力，可以從以下幾點做起。

(一)實驗設備與理論和實際結合

涉及到食品加工過程的設備大多結構復雜，各種操作現象學生很難理解，所以在教學過程中，學生通常感到學習該課程極其困難。在傳統的教學過程中，學生習慣了“填鴨式”的教學方式，但是這種教學方式培養出來的學生往往都缺乏主動性和動手能力，特別是那些基礎相對較差的學生，會因此產生厭學情緒，對培養學生的創新意識和自主學習能力不利，無法使學生成為社會需要的應用型人才。因此，在實驗課的操作基礎上，應該不斷提高學生的實踐能力，提高學生的知識回顧能力。在實驗原理的講述中，不僅要讓學生掌握實驗設備的操作，還應該播放該設備在工廠中實際生產的流程動畫，讓學生更能理解和領悟多種復雜的實驗設備在生產中的應用，在提高學生的互動能力和實踐能力的同時，牢記相關專業知識。教師應該教會學生熟悉實驗設備的操作步驟，并在學生了解實驗的基礎上，提高學生利用理論知識解決問題的能力[7]。

(二)用實驗原理分析實際問題

加深對實驗原理的理解，提高學生對解決實驗步驟的自主動手能力。教師的實驗原理講述應該提高實用性，列舉實驗相關的生活知識，增強學生對實驗原理的自主理解能力，提高學生利用所學知識主動解決實際問題的能力。例如，在《食品工程原理》課本中的第二部分三傳理論、熱量傳遞的三大傳熱方式，可以列舉相關的實際例子[8]，如熱輻射是一種物體由于具有溫度而輻射電磁波的現象，既不依靠分子之間的碰撞，也不依靠氣體或液體的流動，一切溫度高于絕對零度的物體都能產生熱輻射，溫度越高則輻射出的總能量也就越大，短波成分越多。熱輻射的光譜是連續譜，由于電磁波的傳播不需要任何介質，所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。生活中熱輻射處處可見，最典型的例子就是熱輻射以光的速度把熱量從一個物體傳給另一個物體，并能穿過真空。太陽傳給地球的熱量就是以熱輻射方式經過宇宙空間傳遞的[9]。

(三)實驗原理的類比

《食品工程原理》把單元操作按理論分為三種傳遞過程，包括動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞，三傳理論的類比就是對流體流動中的三大傳遞過程采用類比進行研究分析，這是《食品工程原理》課程常用的教學方式。

動量傳遞是由于流體層之間的速度不相等，動量將從速度大的地方向速度小的地方傳遞；熱量傳遞是因為流體內部各處的溫度不同，熱量從高溫處向低溫處傳遞；質量傳遞是因為物質在流體內存在濃度差，物質將從濃度高的地方向濃度低的地方傳遞。流體流動的這三種傳遞現象，常常是由于質點的不同運動造成的，物料在傳熱的過程中，流體內存在著溫度差，當有動量傳遞時就必然會有熱量傳遞。同樣的，如果流體內部有濃度差存在時，也會有質量傳遞。由于分子的隨機運動產生的熱量傳遞和質量傳遞，傳遞速率比較慢，因此在實際應用中，常常需要對流體施加外力來增大傳遞速率。動量傳遞影響到流動空間中速度分布的狀況和流動阻力的大小，進而影響熱量和質量的傳遞。

(四)單元操作的結合

《食品工程原理》課程重點講述粉碎、篩分、乳化、過濾、壓榨、離心分離、物流輸送、過濾、傳熱、制冷、干燥等多個相關的單元操作。此外，還介紹了各種新型的加工技術，如輻射加熱技術、真空冷凍技術、噴霧干燥技術等。該課程在講述的過程中，常常涉及多個實驗單元操作原理。需要從實際出發，講述每個單元操作的實驗原理、實驗目的，耗費時間長，而且會讓學生產生各種無聊、厭惡的情緒。這就需要改變教學模式，將各種單元操作結合起來。如，在制備巴氏殺菌乳的過程中，包括物料加熱、采用的板式換熱器、離心分離采用的離心機、物流輸送、均質機、過濾等很多操作單元。引導學生從產品的工藝流程中學會各種單元操作。這需要教師應該積極鼓勵學生，理解并表達工藝流程的操作要點，介紹每一工藝所涉及的單元操作。這能使學生深刻理解該課程的現實意義，進一步熟悉、掌握《食品工程原理》基本知識，激發學生產生濃厚的學習興趣，為今后的食品工程設計積累經驗。總之，在《食品工程原理》課程的教學過程中要采用恰當的理論知識和實驗技能，培養科研能力和協作動手能力的同時調動學生的學習積極性和主動性，讓學生學得輕松愉快，易于理解、便于記憶，以期收到良好的教學效果并提高學生的綜合能力。

四、結束語

總之，《食品工程原理》作為食品專業的綜合應用型課程，這種注重學生工程能力培養的教學改革模式，能夠提高學生實際工程操作水平，樹立工程意識，培養學生的創新思維能力、工程實踐能力、獨立工作以及團隊合作能力，深化并升華所學到的知識，提高學生綜合能力，從而實現《食品工程原理》課堂教學的優質與高效。

SuggestionsontheTeachingReformofPrinciplesofFoodEngineering

ZHANG Xin, WANG Tong, YU Dian-yu

(School of Food, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

Abstract:The Principles of Food Engineering is one of the major basic courses of various disciplines of food science and engineering. As a basic course of engineering major, the aim of the course is to accumulate the principle knowledge and cultivate the quality of engineering discipline. Based on the actual learning situation of professional students, this paper puts forward some suggestions on the teaching reform of the course according to the food science and engineering specialty’s course training requirements for the students, in order to enable students to fully grasp the course knowledge while cultivating innovative ability, practical ability and thinking ability, improve students’ ability to comprehensively use relevant knowledge to solve food-related problems in real life, and give full play to the role of teachers in guidance and education to improve the teaching quality of the course of The Principles of Food Engineering.

Keywords:principles of food engineering; course teaching; reform suggestion