李 波,孔德昭,李珍妮,李奕璇,劉冠卉,賈俊強
(江蘇科技大學糧食學院,江蘇,鎮江 212003)
近年來,隨著糧食產業經濟的持續向好發展,糧食行業對糧食專業人才需求強勁,但掌握扎實糧食專業理論知識、具有豐富專業實踐經驗和工程設計能力的復合型專業人才十分短缺,難以滿足糧食行業高質量發展的需要。然而,當前我國本科院校開設糧食工程專業的較少。2018年,全國共有16所高等院校設置了糧食工程專業,僅占全國高校數量的2.11%[1]。在當前“互聯網+”、大數據、人工智能技術迅猛發展的時代背景下,高等院校糧食專業課程教學應該結合新形勢,挖掘人才培養短板,探索新手段,切實提高學生的工程應用能力。
江蘇科技大學糧食學院源于1979年建立的江蘇省鎮江糧食學校,后在江蘇省糧食行業主管部門的大力支持下,整合學校已有工學、農學、生物學等學科優勢和原有糧油加工、儲藏等傳統資源,吸收杰出校友捐資,恢復糧食工程專業招生。該專業旨在培養能夠在糧食領域從事科學研究、技術開發、工程設計、生產技術管理、質量檢驗與品質控制等方面工作的應用型高級技術人才。恢復辦學以來,不斷總結在糧食專業核心專業課程教學中存在的問題,并在借鑒河南工業大學、南京財經大學等知名行業院校“糧油加工工藝學”課程體系設置、改革經驗的基礎上,提出了針對性的課程改革對策。
“糧油加工工藝與設備”是糧食工程專業的核心課程,要求學生能夠掌握稻谷、小麥、常見油料的加工技術原理、工藝流程、常見工藝設備等基礎知識,了解糧食加工技術新動態,具備從事糧食工程專業的生產、研究開發及技術管理的初步能力。
該課程囊括了“谷物化學”“食品化學”“食品工程原理”“油脂加工工藝與設備”“食品機械與設備”等課程知識的應用性學科,該課程主要內容有糧油原料清理工藝與設備、稻谷碾米工藝與設備、小麥制粉工藝與設備、油脂制取與加工工藝、雜糧加工工藝與設備等。部分高校甚至將糧油初加工和糧食食品深加工兩大塊內容統一安排在課程體系中,這就進一步增加了課程知識體量和教學難度。
學校“糧油加工工藝與設備”建議總課時為64學時,其中課堂講授32學時,學生自主學習32學時,課堂教學時間的不足,必然會導致教學中對于某些難點或者拓展性知識難以講深、展開。從而可能會導致學生對知識的把握流于表面,缺乏實際的工程實踐能力。
糧油加工工藝的瞬息實施離不開機械設備,課程的教學內容中除了基礎理論,還包括一些常見加工設備分類、結構和工作原理[2]。雖然,涉糧高校基本都開設了“機械制圖”課程,但對從未接觸或未實際操作過糧油生產設備的本科學生而言,“糧油加工工藝與設備”教材中所展示的機械設備平面圖,其核心工作結構和設備原理仍然是十分晦澀難懂的,這就直接導致學生對于設備部分內容理解不透徹,并最終限制了學生的工作設計能力。
習近平總書記曾經指出:“人才培養,關鍵在教師。教師隊伍素質直接決定著大學辦學能力和水平。”當前,我國本科院校專任教師招聘主要面向高校和知名研究機構畢業博士生中進行的,新進教師理論水平高、科研能力強。但對于糧食工程這些實踐性極強的傳統行業而言,新進應屆博士畢業生多數缺乏糧食行業背景和企業實踐經歷,這就導致新進教師對倉儲和加工工藝和設備缺乏足夠的理解,因此在課堂教學中只能照本宣科,對于加工設備部分的知識講授缺乏深度。
目前,“糧油加工工藝與設備”的課程教學主要以教師講授為主,講課手段基本上還是以傳統的“多媒體+板書”的形式為主[3]。傳統的課堂教學缺乏互動,難以激發學生對于“糧油加工工藝與設備”的課程學習興趣。另一方面,課程實踐環節多數集中安排在暑期實踐或者第四學年,且多為走馬觀花式的糧油生產線參觀實習,輔之以部分工藝實驗,如油脂精煉實驗等。實際操作的不足不利于學生將“糧油加工工藝與設備”的專業理論轉化為實際工程應用能力。
首先,做到課程知識點分工明確,學院“糧油加工工藝與設備”課程聚焦于糧油原料初加工,而淀粉提取、蛋白加工等深加工技術納入到“糧油食品加工工藝學”知識體系中。其次,為了進一步增加必要課時,探索將“糧油加工工藝與設備”拆分為“糧油加工工藝學”和“糧油加工設備”,其中“糧油加工工藝學”建議總課時為80學時,其中課堂講授40學時,學生自主學習40學時,“糧油加工設備”建議總課時為64學時,其中課堂講授32學時,學生自主學習32學時,增加總課時和課程結構的調整,有利于任課教師將小麥制粉、油脂精煉工藝與設備等重難點知識講深、講透。
2019年,中科怡海高新技術發展公司與江蘇科技大學糧食學院簽訂了戰略合作協議,并向學院捐贈了“智慧糧食軟件系統”,雙方將進一步合作共建中科怡海智慧糧食實驗室。模擬仿真“虛實結合、相互補充”的教學方式,有助于加強學生的學習參與度,幫助學生深入理解糧油加工工藝過程。
以油脂的制取與加工工藝為例,構建與真實工廠布局一致的3D虛擬油脂加工生產線,虛擬生產線模擬從壓榨到精煉的完整工藝過程。學生通過虛擬生產線學習主要設備在車間中的分布、車間管道的設計與布置,掌握油脂生產的生產操作規范及重要指標控制方式。
作為傳統的工科院校,江蘇科技大學一向重視青年教師工程實踐能力培訓,學校頒布了“江蘇科技大學青年教師工程實訓管理暫行辦法”。近年來,學院建立了中儲糧油脂鎮江基地、江蘇永友糧油集團和蘇州佳禾食品有限公司等多家就業實習基地,并先后選派多名年輕教師參加工程實訓,其中赴國家糧食和物資儲備局掛職鍛煉3人,赴無錫糧食和物質儲備系統掛職工作4人次,赴中儲糧油脂鎮江基地、蘇三零面粉海安有限公司等大型糧食加工企業實習多人次。廣大青年教師通過深入糧油生產車間及各類儲備倉房,對米面油的加工工藝和常用設備有了更加直觀的認識,從而有助于年輕教師在講課過程中更加自信從容、言之有物。尤其是在講解糧油加工設備過程中,不再是照本宣科,比如講解糧油原料清理設備部分,在課件中大量使用在企業實訓期間接觸到的比重去石機、平面回轉篩、洗麥機等設備的實際圖片和視頻,甚至是設備維護時的內部結構照片,更能加深學生對設備結構和技術原理的把握。
以小麥制粉為例,在講解高方篩的結構、篩路流向和組合這個知識點時,先組織學生去小麥制粉工廠參觀,并邀請一線技術員作為企業導師,為學生講解小麥制粉的篩路流向和組合配置。在課堂教學中,借助瑞士布勒的平篩3D動畫,動畫短片詳細演示了小麥加工在制品從入料到篩框分流進入內外通道,最后由底格出料的全過程。這就脫離了填鴨式的理論說教,建立機械設備的畫面感,有助于學生更直觀、更快地掌握小麥制粉過程中的篩理流程和設備這個難點。此外,通過設立獨立實驗課,讓學生在動手操作的過程中進一步加深對理論知識的理解。
總之,“糧油加工工藝與設備”是一門實踐性極強的工程專業課,特別強調對學生理解能力和工程實踐能力的培養。為了高質量地達成教學目標,在剖析了現有教學中存在的幾點問題基礎上,有必要及時調整授課內容和計劃,不斷提升教師自身的工程技術水平,發揮虛擬仿真技術在糧油加工設備演示教學上的優勢,豐富教學手段和生產實踐方式,激發學生的學習興趣和勇于探索的精神,切實提高學生的工程應用能力,助力“人才興糧”“科技興糧”戰略順利實施。