糖廠設計基礎課程的教學改革與探索實踐

蔡吉祥，蘇 龍，蔣才云，趙海燕*

（廣西科技師范學院食品與生化工程學院，廣西 來賓 546199）

糖作為我國重要的戰略儲備物資，是關系國計民生的重要大宗農產品，是我國糧食安全的重要組成部分。我國繼巴西、印度之后是目前世界第三大產糖國，食糖中主要是以甘蔗糖為主，其中以廣西種植面積最大，約占全國產量的三分之二，有“中國糖都”之稱［1］。制糖業作為廣西的支柱產業及優勢產業，其有效促進了當地造紙、酒精、發酵、養殖等相關產業的發展［2-3］。但廣西的制糖行業也面臨著生產設備和工藝技術普遍落后、機械化水平偏低、制糖成本過高及制糖人才嚴重不足等問題，嚴重制約了廣西糖業的發展［4］。廣西科技師范學院食品科學與工程專業自2015年開始采取分流的方式培養制糖方向的本科人才，其目的主要是立足地方特色，服務地方產業，為廣西糖業發展提供應用型制糖人才。

糖廠設計基礎課程是廣西科技師范學院食品科學與工程（制糖方向）專業的必修課程之一，其內容涉及制糖機械、制糖工藝、公用工程（供排水、供汽、供電、土建和環保）、組織機構、經濟技術等方面的知識，是一門綜合性、應用性極強的課程。本文結合學校對應用型人才培養目標的定位，對糖廠設計基礎課程體系存在的問題進行剖析并采取了措施對相應問題進行了改革與探索。

1 課程教學中存在的問題

1.1 教材種類匱乏和知識點陳舊

目前與該課程相關的教材還是1987年輕工業出版社出版的由陳維鈞和李天義主編的《甘蔗糖廠設計基礎》，可選教材極少，同時隨著制糖行業技術的發展及制糖工藝的更新，該教材內容比較陳舊，且知識點跟不上糖廠的改進步伐，已不能滿足培養現代應用型制糖人才的要求。

1.2 師資力量不足和教學方式單一

糖廠設計基礎課程不但要求教師擁有制糖工藝相關的知識儲備，同時還應掌握糖廠的生產實際、機械制圖及設計的相關知識，但由于全國開設制糖專業的高校較少，所以制糖師資力量匱乏，并且部分教師缺乏制糖生產及設計糖廠的經驗。另外，教學方式也主要以傳統的多媒體理論教學為主，教學方式單一，而且該課程教學內容較抽象，學生學習興趣不高，積極性不強，并且對設計的理解也不夠深入。

1.3 課程內容過時和課時設置不合理

傳統的糖廠設計基礎課程內容中的制糖工藝還是七八十年代的工藝流程，缺少新增加和改進后的制糖工藝流程，特別是制糖自動化設備的設計和安裝，其次公用工程部分的內容也跟不上現代糖廠的改進步伐，已不符合設計要求，組織機構也與現代企業管理制度相差較遠。同時，課程內容只有理論教學部分，缺少實踐（實訓）部分，與此相對應的課時較少，理論教學才有32個課時，沒有實踐（實訓）課時，因此不利于培養學生的綜合及應用的能力。

1.4 課程考核不全面

由于傳統的課程只有理論部分，所以考核方式也主要是以閉卷考試的試卷形式加平時表現。缺乏了對實踐（實訓）的考核部分，因此對學生綜合及應用的能力考核不到位，考核結果不夠全面、客觀、科學。

2 改革及實踐

2.1 更新及完善課程教材

教材不但是教學活動的參考和載體也是實現人才培養的重要保證［5］，因此編制出與人才培養方案相匹配及與現代制糖業相適應的教材顯得極為重要。首先，學校“制糖工程應用型人才協同培養基地”及“理實一體化”建設項目對教材編制提供了“人、財、物”的支持；其次，利用政、校、企合作的基礎，邀請行業專家、學者與本校教師一起根據人才培養目標，結合當今糖廠設計發展的實際情況共同修改，更新教材，并反映現代制糖工廠的最新動態，使其與時俱進；最后，加強與教材配套的教學仿真軟件、綜合實訓軟件等的同步建設，為實踐教學提供基本保障。

2.2 加強師資隊伍建設

教師作為教學過程中的重要組成部分，對教學效果的影響至關重要，因此為加強師資隊伍建設可從以下這幾方面入手。首先，從企業引進實踐經驗豐富的教師，其中包括1名制糖博士，2名有設計企業經驗的制糖碩士；再次，根據學校教師素質能力提升計劃選派任課教師到企業、設計院所等企事業單位進行掛職學習鍛煉，熟悉行業的新技術、新工藝及新標準，以及派送現有3名任課教師赴精煉糖廠及甘蔗糖廠進行半年以上的掛職學習鍛煉；最后，發揮優秀的課程團隊優勢，形成傳幫帶的良好氛圍，通過多手段豐富教師的知識體系、努力提升教師的授課水平，最終保證教學質量。

2.3 課程體系的構建與優化

課程體系作為教學活動的主要媒介，是完成人才培養目標的主要組成部分，因此合理的課程體系是人才培養質量的重要保障。結合制糖工業的發展及學校應用型人才培養目標的要求，將糖廠設計基礎課程分為三大模塊和三個層次，三大模塊即理論教學模塊、實訓教學模塊和實踐教學模塊，以對應培養學生的基礎能力、綜合應用能力及創新能力這三個層次的能力要求，其中學時由原來32個學時提高至48個學時，整合后的課程體系，如圖1所示。

圖1 糖廠設計基礎課程體系的構建

由于糖廠設計基礎課程內容包含設計程序、廠址選擇及總平面布置、糖廠工藝設計、公用工程設計、組織架構和經濟概算等，內容較多，所以在理論教學部分需要進一步整合優化，其中重點突出總平面布置、糖廠工藝設計、工藝衡算和設備衡算等章節的講解，縮減設計程序及公用工程部分章節的課時，同時對于部分簡單的知識點可以設置在線上課程，讓學生自行學習。實訓教學作為理論教學部分的綜合應用，是判定學生對知識的掌握和運用情況，為更好達到實訓效果的目的，該部分增加CAD軟件教學部分，以鍛煉學生熟練掌握糖廠總平面布局、生產車間及輔助車間的設計等實訓基礎技能。實踐教學模塊指導學生開展創新創業設計大賽、畢業設計的科研活動，培養學生主動探索，解決問題的創新思維和動手能力。

2.4 改進教學方法

糖廠設計基礎是一門綜合復雜的課程，傳統的“填鴨式”教學模式學生處于被動學習狀態，枯燥、抽象的傳統授課方式導致學生學習積極性、主動性不強，因此需要改進教學方法來激發學生的主動性及創造性。

2.4.1 線上線下混合式教學

線上線下混合式教學是將在線教學與面對面教學揉合起來的教學模式，即一定比例的教學內容為面對面教學，部分比例教學內容為在線學習［6］。課程中重點部分面對面教學，基礎知識部分課件及問題放在雨課堂平臺上讓學生在線學習并回答，定期檢查學習情況。這樣不但能節省課程授課課時還能提高學生學習的積極性和主動性。

2.4.2 CBL（case study-based learning）的教學法

CBL由哈佛商學院于1920年提出，在PBL（problem-based learning）的基礎上發展而來，該方法鼓勵學生在老師的引導下圍繞經典案例展開討論［7］。在糖廠設計基礎課程教學過程中，以大豐英茂糖業有限公司制糖生產線為教學模板，提出若干問題，讓學生從該案例的設計文件中尋找答案，該方法有助于激發學生的學習興趣，培養學生自主思考、分析問題的能力，同時能夠很好的對糖廠設計和工藝內容有更深的了解和掌握。

2.4.3 任務驅動式的教學方法

任務驅動式教學模式是指將一個相對獨立的任務項目交給學生獨立完成，重點培養學生獨立完成任務的能力的方法，是一種以學生為中心的先進教學模式［8］。在實訓教學環節多采用該方法，讓2~3名學生組成一個團隊，給學生設定一個已知生產能力的糖廠，讓學生結合CAD軟件及機房仿真軟件完成糖廠總平面布置、產品方案制定、工藝衡算、設備的選型和設備管路設計的綜合實訓任務，通過該方法激發學生的創造性和團隊合作精神，從而提高學生解決實際應用問題的能力。

2.5 改革考核體系

課程考核是教學活動中的一個重要環節，合理、有效的考核方式不僅能激發學生的學習興趣還能反饋學生的學習效果。現行30%的平時成績＋70%的理論考試成績不能客觀反映學生對課程的掌握和運用情況，根據構建的課程體系，制定相應的考核方式，如圖2所示。

圖2 課程考核體系

3 改革效果

根據課程教學改革思路，分別對2017級和2018級的課堂表現、課程成績及畢業設計開展情況進行調查分析，其中2017級為改革前的教學班級，2018級為改革后的教學班級。調查發現，改革后的教學班級在學生出勤率、作業完成率和課堂參與度等都有明顯的改善，課堂學習氛圍更好，積極性更高，學生自主思考和分析問題的能力明顯提高，同時學生之間的團隊協作也更好；由圖3可知，相較于2017級的學生，2018級學生課程成績在80~90分及90~100分的占比都有明顯的提高，60~70分及70~80分的占比明顯降低，說明改革對學生成績有明顯的促進作用；另外通過調查兩個班開展畢業論文的情況，發現2017級選擇設計的比例僅占總人數的5%，而2018級選擇畢業設計的人數已經占到總人數的20%。

圖3 2017級和2018級學生課程成績對比

4 結語

通過本次課程改革可以看出學生的積極性、主動性和創造性得到了加強，綜合能力有明顯的提高，課程改革效果明顯，但糖廠設計基礎是一門多學科交叉融合的綜合性課程，隨著科技的發展，課程教學需要不斷的更新與完善，課程的改革任務任重道遠，特別是2021年中央對廣西提出要沉下心，不惜重金時間在蔗糖相關研究領域實現突破口號的提出，更要在人才培養方面花心思，下力氣，不斷與時俱進努力為社會及地區培養高素質應用型制糖人才奠定堅實的基礎。