工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下《食品加工機(jī)械設(shè)備》教學(xué)改革探討

夏秋瑜，陳建平，宋文奎，劉書(shū)成

（廣東海洋大學(xué) 食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524088）

工程教育專業(yè)認(rèn)證，是指由學(xué)術(shù)認(rèn)可組織（高校專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)）對(duì)高等教育機(jī)構(gòu)所開(kāi)設(shè)的機(jī)械工程類及有關(guān)學(xué)科專業(yè)進(jìn)行全面系統(tǒng)的專業(yè)性評(píng)價(jià)和權(quán)威性認(rèn)證[1]，以確保各普通高等院校相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)普遍認(rèn)可的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[2]。作為世界通用的高等工程教育質(zhì)量保證機(jī)制，工程教育專業(yè)認(rèn)證為高等教育機(jī)構(gòu)相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)全球化的工程技術(shù)人才提供質(zhì)量保證，從而為實(shí)現(xiàn)工程教育和工程師資格證書(shū)的國(guó)際互認(rèn)提供了必備條件[3-4]。工程教育專業(yè)認(rèn)證以“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”為3個(gè)基本理念，要求高等教學(xué)機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范整個(gè)教學(xué)過(guò)程，因此也是高校加強(qiáng)教學(xué)水平和完善學(xué)科建設(shè)的重要舉措[5]。

我國(guó)于2016年6月正式加入《華盛頓協(xié)議》（國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議），并得到專業(yè)認(rèn)證國(guó)際組織的認(rèn)可，開(kāi)始按照國(guó)際同行標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，獲得了各高校的高度重視。自進(jìn)入21世紀(jì)來(lái)，我國(guó)大學(xué)教育開(kāi)始由“精英教育”向“普及教育”轉(zhuǎn)變，各高校在新專業(yè)開(kāi)設(shè)和各專業(yè)招生人數(shù)方面都大幅度上升，促使高校如何在“擴(kuò)招”的同時(shí)保證人才培養(yǎng)的質(zhì)量，為我國(guó)“產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)、實(shí)業(yè)興邦”輸送合格的工程技術(shù)人才備受關(guān)注。因此，我國(guó)實(shí)施工程教育專業(yè)認(rèn)證工作的終極目的是為了保證高等工程教育的質(zhì)量，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)工程教育改革與高質(zhì)量發(fā)展，同時(shí)鼓勵(lì)高等教育機(jī)構(gòu)加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生處理復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，提高大學(xué)生工程設(shè)計(jì)水平[6]。

工程教育專業(yè)認(rèn)證的產(chǎn)出導(dǎo)向理念強(qiáng)調(diào)課程目標(biāo)對(duì)本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的匹配和支撐。食品科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生掌握本學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和專業(yè)技能，具有自主學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力、創(chuàng)新精神和國(guó)際視野，并可以在食品科學(xué)與工程及相關(guān)領(lǐng)域從事食品生產(chǎn)技術(shù)控制、質(zhì)量管理、檢驗(yàn)檢疫、產(chǎn)品研發(fā)、市場(chǎng)營(yíng)銷、教學(xué)培訓(xùn)和科研設(shè)計(jì)等方面工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才?！妒称芳庸C(jī)械設(shè)備》是食品科學(xué)與工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)教育核心課程，主要給學(xué)生講授食品生產(chǎn)流通過(guò)程中所使用的系列機(jī)械與設(shè)備的基本構(gòu)造、工作原理及其相關(guān)應(yīng)用。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備在實(shí)際生產(chǎn)中按照食品工藝、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保等要求解決機(jī)械設(shè)備相關(guān)的工程問(wèn)題的能力。

1 課程目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)

課程目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)是高等教育教學(xué)改革和工程教育專業(yè)認(rèn)證的重要內(nèi)容。根據(jù)食品科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，融合工程教育專業(yè)認(rèn)證的3個(gè)基本理念及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了《食品加工機(jī)械設(shè)備》的課程目標(biāo)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握食品機(jī)械與設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用的知識(shí)，并能夠在實(shí)際生產(chǎn)中，具備按照食品加工工藝選用合適的機(jī)械設(shè)備并配制生產(chǎn)線的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及從事食品領(lǐng)域的相關(guān)工作提供基礎(chǔ)。在設(shè)置《食品加工機(jī)械設(shè)備》的課程目標(biāo)時(shí)，要特別注意體現(xiàn)食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生在工程化能力培養(yǎng)和系統(tǒng)工程思維訓(xùn)練等方面的特點(diǎn)，幫助學(xué)生掌握食品領(lǐng)域相關(guān)工程基礎(chǔ)理論和知識(shí)，還要有助于學(xué)生進(jìn)行綜合技能訓(xùn)練、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)科競(jìng)賽和其他創(chuàng)新能力培養(yǎng)活動(dòng)[7]。食品加工機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)與現(xiàn)代科技水平、工程化科學(xué)技術(shù)及系統(tǒng)化管理水平密切相關(guān)，本課程在塑造學(xué)生科學(xué)倫理、工程倫理及大國(guó)工匠精神方面具有重要作用，因此在課程目標(biāo)設(shè)定上應(yīng)特別注重邏輯思維能力、創(chuàng)新研究能力和工程化系統(tǒng)化思維能力等能力的培養(yǎng)。因此，綜合食品科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)認(rèn)證的理念和標(biāo)準(zhǔn)，《食品加工機(jī)械設(shè)備》的課程目標(biāo)及其涉及的《中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)如表1所示，其中下表右側(cè)為該畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)[8-9]。

表1 《食品加工機(jī)械設(shè)備》課程目標(biāo)及涉及的畢業(yè)要求Table 1 Course objectives of “Food Processing Machinery and Equipment” and related graduation requirements

2 課程目標(biāo)達(dá)成度分析

以作者所在單位食品科學(xué)與工程專業(yè)2018級(jí)學(xué)生共6個(gè)自然班168位學(xué)生的《食品加工機(jī)械設(shè)備》課程考核成績(jī)?yōu)榻y(tǒng)計(jì)對(duì)象，課程考核主要教學(xué)活動(dòng)包括作業(yè)、隨堂測(cè)試（包括隨堂問(wèn)答）和期末考試。根據(jù)教學(xué)大綱中的課程目標(biāo)及各目標(biāo)權(quán)重設(shè)計(jì)考核內(nèi)容，綜合分析各課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)的考核項(xiàng)目完成情況，得到該教學(xué)班的課程目標(biāo)達(dá)成度如圖1所示。其中課程目標(biāo)1～3的權(quán)重分別為0.1、0.6和0.3，進(jìn)而得到該課程的總體課程達(dá)成度為0.75。

從圖1可見(jiàn)，該課程目標(biāo)1～3均已達(dá)成，教學(xué)效果良好。課程目標(biāo)1主要考核食品加工機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)知識(shí)，絕大部分同學(xué)目標(biāo)達(dá)成度在0.80以上，最高達(dá)成度為0.99，0.90以上58人，最低達(dá)成度為0.63，說(shuō)明學(xué)生對(duì)課程目標(biāo)1涉及的內(nèi)容學(xué)習(xí)效果良好。課程目標(biāo)2主要考核食品加工機(jī)械設(shè)備的選型及知識(shí)運(yùn)用能力，該目標(biāo)達(dá)成度0.9以上12位同學(xué)，達(dá)成度低于0.6的有19位同學(xué)(占總?cè)藬?shù)的11.31%)，個(gè)別學(xué)生達(dá)成度低，主要是由于期末考試時(shí)2個(gè)問(wèn)答題得分低，可能是學(xué)生對(duì)不同類型的機(jī)械設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)組成、原理及應(yīng)用方面的知識(shí)點(diǎn)掌握不牢，學(xué)生的理解與應(yīng)用能力不足，今后要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)不同類別機(jī)械設(shè)備的辨識(shí)能力及設(shè)備選型能力的培養(yǎng)。課程目標(biāo)3主要考核學(xué)生綜合運(yùn)用本課程知識(shí)與原理選擇合理的干燥、殺菌和包裝方式滿足工藝和節(jié)能環(huán)保要求，考核內(nèi)容中也包含了2個(gè)問(wèn)答題，該目標(biāo)3的平均達(dá)成度為0.71，達(dá)成度高于0.9的有7位同學(xué)，達(dá)成度低于0.6的有31位同學(xué)(占總?cè)藬?shù)的18.45%)，其中低于0.55的有14位同學(xué)，這14位同學(xué)也是問(wèn)答題得分低，其中1道有關(guān)油水分離設(shè)備（碟片式離心機(jī)）的選型及工作原理的問(wèn)答題，個(gè)別同學(xué)存在零得分的情況，主要原因在于食品機(jī)械種類繁多，容易混淆不同設(shè)備的特征參數(shù)及應(yīng)用范圍，部分學(xué)生對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢、專業(yè)運(yùn)用能力不足，難以準(zhǔn)確區(qū)別各機(jī)械設(shè)備在工藝和節(jié)能環(huán)保方面差異，因此今后教學(xué)中要加強(qiáng)相關(guān)訓(xùn)練。

圖1 《食品加工機(jī)械設(shè)備》課程目標(biāo)達(dá)成度Fig.1 Achievement degree of course objectives of“Food Processing Machinery and Equipment”

3 課程教學(xué)改革思考

《食品加工機(jī)械設(shè)備》是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，主要講授不同類型食品加工機(jī)械的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、作用及工作原理，參數(shù)的確定與選擇等內(nèi)容，由于對(duì)工業(yè)化的食品加工機(jī)械設(shè)備接觸不多或者對(duì)機(jī)械類課程缺乏興趣，教材知識(shí)點(diǎn)繁雜，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)該門(mén)課程時(shí)可能會(huì)覺(jué)得單調(diào)乏味，有些內(nèi)容太抽象難于理解，存在側(cè)重理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源匱乏、實(shí)訓(xùn)設(shè)備難以與產(chǎn)業(yè)發(fā)展同步更新、教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足等問(wèn)題[10]，這些問(wèn)題可能導(dǎo)致課堂教學(xué)效果一般，部分學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成度低。因此，在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，可以從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式方法和成績(jī)考核方式這三方面進(jìn)行課程教學(xué)改革，提高教學(xué)效果。

3.1 基于目標(biāo)達(dá)成和以學(xué)生為中心改善教學(xué)內(nèi)容

食品加工機(jī)械設(shè)備種類繁多，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)繁雜，在梳理教材各章節(jié)內(nèi)容基礎(chǔ)上，根據(jù)課程目標(biāo)對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化分解，明確具體教學(xué)內(nèi)容和關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)對(duì)課程目標(biāo)達(dá)成的支撐作用?！妒称芳庸C(jī)械設(shè)備》課程內(nèi)容按照不同的操作單元進(jìn)行章節(jié)分類，部分食品機(jī)械的原理及應(yīng)用上存在諸多異同點(diǎn)，同學(xué)們很容易把各相似知識(shí)點(diǎn)混淆，要多用比較歸納的方法教學(xué)，使龐雜易混淆的食品機(jī)械內(nèi)容具有更好的連貫性。在課題教學(xué)中，可穿插模塊化、主題化的教學(xué)方式，如學(xué)生在學(xué)了清洗設(shè)備、切割設(shè)備和食品加工速凍設(shè)備后，穿插一節(jié)有關(guān)冷凍水產(chǎn)品、果蔬、魚(yú)糜加工或者油料油脂加工生產(chǎn)線的介紹，配置從原料預(yù)處理、中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品生產(chǎn)和產(chǎn)品包裝等各環(huán)節(jié)所需的設(shè)備組成配套生產(chǎn)線，通過(guò)探討生產(chǎn)線中各機(jī)械設(shè)備的協(xié)調(diào)、選型以及生產(chǎn)效益和節(jié)能減排等問(wèn)題，以增加課程教學(xué)連貫性和生動(dòng)性，并訓(xùn)練學(xué)生協(xié)作精神和工程化、系統(tǒng)化的科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)生相關(guān)能力的培養(yǎng)。

隨著科技進(jìn)步和智能工廠的建設(shè)，食品機(jī)械發(fā)展迅速，授課教師應(yīng)積極關(guān)注食品機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)和科技發(fā)展動(dòng)態(tài)，介紹我國(guó)關(guān)鍵食品機(jī)械設(shè)備突破卡脖子技術(shù)的科技攻關(guān)歷程，講授食品機(jī)械行業(yè)的“大國(guó)工匠”事跡，這些也可以作為課程思政素材，將思想政治教育融入專業(yè)課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)倫理、工程倫理及大國(guó)工匠精神，實(shí)現(xiàn)全員全程全方位育人。此外，正確使用機(jī)械設(shè)備是保障工廠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和安全生產(chǎn)的重要途徑，所以在課堂教學(xué)中，要強(qiáng)調(diào)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的工程化能力，通過(guò)強(qiáng)調(diào)機(jī)械設(shè)備的安全操作加強(qiáng)學(xué)生安全意識(shí)的培養(yǎng)。

3.2 基于以學(xué)生為中心改進(jìn)教學(xué)方式方法

以學(xué)生為中心改進(jìn)課堂教學(xué)方法，采取“線上+線下”的混合式課堂教學(xué)，同時(shí)也積極引入其他的教學(xué)方法和技術(shù)手段，如案例教學(xué)、分組研討、問(wèn)答教學(xué)、PBL教學(xué)法、模具教學(xué)、動(dòng)畫(huà)視頻教學(xué)等。運(yùn)用線上教學(xué)平臺(tái)，如超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，將課件、思考題和其他學(xué)習(xí)資料提前導(dǎo)入到平臺(tái)上，方便學(xué)生根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)習(xí)、自學(xué)、回復(fù)和復(fù)習(xí)，并對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)易混淆機(jī)械的認(rèn)知與識(shí)別，在課堂講解的同時(shí)穿插設(shè)備視頻、演示動(dòng)畫(huà)或設(shè)備宣傳廣告等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，讓學(xué)生分析討論視頻演示設(shè)備的基本構(gòu)成（動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、連接和控制機(jī)構(gòu)），并對(duì)該設(shè)備的工藝性、衛(wèi)生性、密封性和可靠性及優(yōu)缺點(diǎn)等方面進(jìn)行點(diǎn)評(píng)；線上抽取學(xué)生參加課堂互動(dòng)，在課堂講解后布置隨堂練習(xí)；同時(shí)通過(guò)線上平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，了解學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)點(diǎn)的掌握程度以及課程目標(biāo)達(dá)成程度，并對(duì)學(xué)生掌握得不牢、達(dá)成度不高的知識(shí)點(diǎn)再重點(diǎn)講解和練習(xí)。

為了改善機(jī)械類課程枯燥乏味的狀況，在教學(xué)方式中要特別注重案例教學(xué)與課程討論的融合，從而加強(qiáng)學(xué)生相關(guān)工程化能力和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。如通過(guò)大型機(jī)械設(shè)備的案例教學(xué)，討論工程設(shè)備的運(yùn)用、選型及其對(duì)工廠效益和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的影響，培養(yǎng)工程化思維和實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛能；通過(guò)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)線和環(huán)保設(shè)施的升級(jí)改造的案例教學(xué)加強(qiáng)學(xué)生相關(guān)能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，特別是培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的科學(xué)思維和創(chuàng)新精神，并增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和環(huán)保意識(shí)。

3.3 基于持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化考核方式

課程考核不僅能及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，還能反應(yīng)教師的課堂教學(xué)效果。對(duì)學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)效果進(jìn)行客觀、全面的評(píng)價(jià), 有助于教師及時(shí)獲取學(xué)生真實(shí)的反饋信息，從而幫助教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)方式，并調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，為進(jìn)一步提高教學(xué)效果提供依據(jù)[11]。為改善課程考核體系單一及其不能系統(tǒng)體現(xiàn)學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)效果，特別是相關(guān)能力培養(yǎng)情況的狀況，建立過(guò)程性和結(jié)果性考核相結(jié)合的多元化的課程考核方式[9]。除了期末考試外，建議將平時(shí)成績(jī)比重增加到40%甚至50%，除了課堂討論、課堂練習(xí)、作業(yè)、章節(jié)思考題和虛擬仿真練習(xí)等項(xiàng)目外，作為加分項(xiàng)，可鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)與設(shè)備相關(guān)的專利發(fā)明或相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽作品。課程目標(biāo)的完成不僅僅是知識(shí)的掌握，更在于能力的培養(yǎng)，因此要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，走出課堂，鼓勵(lì)學(xué)生利用實(shí)習(xí)、展會(huì)、試驗(yàn)等機(jī)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)考察設(shè)備，讓學(xué)生親身體會(huì)工業(yè)化、機(jī)械化、智能化的場(chǎng)景，并錄制相關(guān)解說(shuō)視頻；也可以嘗試讓學(xué)生與在工廠的工程師視頻連線，讓學(xué)生向工程師提出設(shè)備相關(guān)問(wèn)題，并針對(duì)相關(guān)訪談和答疑情況進(jìn)行打分。“授之以魚(yú)，不如授之以漁”，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐，運(yùn)用所學(xué)機(jī)械知識(shí)去解讀或解決工業(yè)化生產(chǎn)中的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，運(yùn)用發(fā)散思維和批判性思維進(jìn)行設(shè)備創(chuàng)新和升級(jí)改造相關(guān)活動(dòng)。

4 總結(jié)

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念和標(biāo)準(zhǔn)，食品科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)核心課程《食品加工機(jī)械設(shè)備》以產(chǎn)出為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心制訂課程目標(biāo)，進(jìn)一步完善課程教學(xué)體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容；以學(xué)生為中心持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方式方法，實(shí)行“線上+線下”的混合式教學(xué)方法，綜合運(yùn)用多種教學(xué)模式，從而加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力；實(shí)行多元化的課程考核評(píng)價(jià)方式，利用評(píng)價(jià)結(jié)果持續(xù)改進(jìn)教學(xué)模式，有效增強(qiáng)了教學(xué)效果。但目前也存在缺乏高質(zhì)量教學(xué)資源、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)設(shè)備及學(xué)生對(duì)設(shè)備創(chuàng)新活動(dòng)不積極，課后實(shí)踐活動(dòng)開(kāi)展不夠深入等問(wèn)題。因此，在未來(lái)課程教學(xué)中，還需逐步充實(shí)教學(xué)資源、收集整理有關(guān)的課程案例素材，引導(dǎo)學(xué)生參與有關(guān)發(fā)明創(chuàng)造、科技創(chuàng)業(yè)等競(jìng)賽活動(dòng)，積極參與展會(huì)、工廠實(shí)習(xí)等活動(dòng)，從而持續(xù)改進(jìn)教學(xué)模式，提高教學(xué)效果，為培養(yǎng)高質(zhì)量的食品學(xué)科工程技術(shù)人才提供支撐。