寶寶化工機械基礎在食品專業學科的課程建設與改革實踐

謝伊莎 趙康妤 黃宇新 陳佳新 袁永俊

摘??要：食品專業人才的專業素養與思想道德品質的培養對食品安全與社會發展至關重要，《化工機械基礎》作為食品專業學科中不可或缺的一部分，對于學生掌握食品制造中的機械原理和工藝流程具有重要作用，傳統的課程建設對食品專業學科人才培養目標的需求來說已遠遠不夠。本文主要探討了化工機械基礎在食品專業學科的課程建設與改革實踐，從課程設置、教學方法等多個方面進行了詳細闡述，并提出了一些改進措施，為食品專業學科教學質量帶來進一步提高，為教學改革的進程提供有力支持。

關鍵詞：化工機械基礎；食品專業學科；課程建設；改革實踐

近年來，食品產業發展迅猛，已成為我國國民經濟的第一大產業[1]，食品工業得到了迅速發展，食品加工制造已成為現代工業中的重要領域之一。在食品制造過程中，機械設備的應用已經成為食品生產過程中不可或缺的一部分，如何在食品專業學科中加強對機械原理和工藝流程的教學，已成為當前亟待解決的問題。化工機械基礎是食品專業學科中的重要課程之一，通過該課程可以讓學生掌握食品制造中的機械原理和工藝流程，為學生今后從事食品制造行業奠定基礎。化工機械基礎課程具有內容范圍廣、涵蓋知識點多、工程實踐性強等特點。在本校食品科學與工程專業教學計劃進度表及課程結構設置時，學生在第四學期同時進行化工機械基礎和食品工程原理課程的學習，可能會有學生出現對分析對象的認知不足，無法靈活運用所學知識解決在食品專業學科中所遇到的機械原理和工藝流程的問題[2]。本文主要探討了在重理論、輕實踐的傳統教育模式下化工機械基礎在食品專業學科的課程建設與改革實踐，從課程設置、教學方法等多個方面進行了詳細闡述，并提出了一些改進措施。

1?課程設置

食品專業是一門集工、農和理學為一體的以生命科學和工程學科為依托的交叉型學科[3]。作為一門食品專業的基礎專業課程，化工機械基礎的教學內容需要根據其在食品領域的應用等需求進行調整，并在此過程中優化教學方法，通過多元化方式教學，實現教學效果的優化。此外，教學內容和教學方式需要結合新興工藝的需求進行改進，結合實踐教學，讓學生進一步理解典型設備設計的原則、方法等，真正做到學以致用[4]。通過建立“學習→練習→實踐”教學體系圈，結合思政優化，基于基礎理論教學和理論結合實際的實踐教學，對學生化工機械基礎知識專業素養和解決問題的實際能力進行深度培養。

在學習完每一章節的知識基礎后，鞏固和加深理解是不可或缺的，學生應對照相應內容進行實際訓練以達到鞏固提升的目的，加強專業能力，提升專業素養。以生產肉糜狀食品為例（如圖1所示），學生可根據興趣自選絞肉機、均質機或高速勻漿機等工具，自行組隊討論完成方案的設計、工程力學與材料焊接，并在此基礎上開展完成容器的設計與材料等，并將自己的方案與市場上所銷售的現有產品進行比較區分。在此過程中，學生需注重實驗的嚴謹性、規范性、真實性和安全性，同時教師在講授中將辯證唯物主義觀點、科學求真等思政元素融合貫穿于整個實踐教學過程[5]。

1.1?課程目標

通過課程教學使學生掌握化工機械基礎中涉及到的重要概念、原理及計算方法，能對機械構件進行受力分析、強度計算，了解食品機械與設備的常用材料性質、特點、應用范圍及材料熱處理的基本知識，了解食品機械與設備中的常用機構、聯接件、傳動件、零部件的組成結構、工作原理及必要的設計計算，了解容器結構、掌握容器設計的基本理論與方法。

1.2?課程內容

化工機械基礎課程的主要內容包括：機械原理、傳動裝置、泵、壓縮機、閥門、輸送機、混合機、干燥機、反應器等。學生應通過學習這些內容，掌握機械原理和工藝流程的基本知識，了解食品制造中的機械設備和工藝流程。

1.3?課程安排

化工機械基礎課程的安排應根據學生的實際情況進行調整，以便更好地達到課程目標。一般來說，該課程應安排在學生的前兩年進行學習，課程時間為64學時，每周4學時。

1.4?課程考核

（1）以考促學，形成過程性考核體系[5]。建立以課前自學、課堂討論交流、課中習題作業、期中測驗和期末測驗組成的多元化過程性考核方案，課程成績評定組成如表?1?所示。將考核結果分為優秀、良好、及格和不及格四個等級，將整本教材分為幾大版塊，根據各個版塊的知識點，結合課程學時考慮，對學生進行平時、期中和期末的檢測；同時引導學生進行自由思考和自主探討學習方法，由被動接受轉化為主動吸收，確保學生全面及正確掌握了工程力學、材料焊接、容器設計、機械傳動四個篇章的知識要點。

（2）建立課程的具體考核及成績評定方式。為了有效評價《化工機械基礎》課程建設和實施效果，建立課程的具體考核及成績評定方式。首先應先確定學生的培養方案與食品專業學科的畢業要求，確定專業對該課程的基本知識要求范圍。在此基礎上，有針對性地改善教學方法、完善教學體系，建立一個持續改進的化工機械基礎課程體系，從而保證教學目標的高質量實現。表?2?將《化工機械基礎》課程的具體考核及成績評定方式制定了具體分工。

2?教學方法

為了在有限的學時內將教學效果最大化，對理論教學和實踐教學等方面進行了改革和創新。化工機械基礎課程的教學方法應以理論和實踐相結合為主，充分發揮學生的主觀能動性，提高課程的實際應用性和適應性。整合理論教學內容和設計實踐內容，采用理論結合實際教學模式，將源于科研成果的工程應用實例引入理論教學，增強理論教學和食品工業設計實踐的聯系，培養學生解決實際問題的能力。

課程在學生的教學計劃表中順序建議調整，化工機械基礎課程安排在在高等數學、大學化學、工程制圖等專業基礎課程之后，并作為化工原理、食品工程原理、工廠設計實踐等課程的前序教導，使課程內部有很好的銜接，便于學生理解與運用。

2.1?理論教學

化工機械基礎課程的理論教學主要是通過課堂講授、課件演示等形式進行。教師應注重理論知識的講解，使學生能夠了解機械原理和工藝流程的基本知識，同時應引導學生積極思考，提高學生的思維能力。在現代教育理念中，從“教師為中心”到“以學生為本”的轉變是確保實現教育改革的關鍵因素[6]。

2.2?實踐教學

實踐教學是化工機械基礎課程的重要組成部分，通過實踐教學可以使學生更好地理解機械原理和工藝流程。實踐教學主要是以實驗的形式理解理論知識。教師應注重實際操作的指導，使學生能夠熟練掌握食品加工制造中的常用設備。

大學生科技創新、競賽是目前食品專業學科下達成專業培養目標及畢業要求的重要手段之一[7]。在完成基礎知識的講授后，應主動鼓勵學生參與到學科競賽中，如“互聯網+”創新創業大賽等。通過競賽來調動學生對學科專業知識的興趣，激發學生的實踐實驗能力，培養學生的團隊合作能力與溝通交流關系。參加賽事活動不僅可以鍛煉專業學科思維能力，拓展學生的專業學科素養，讓學生對有興趣的事情養成主動思考鉆研的習慣，從而培養獨立思考的能力，也能開拓眼界、磨練心性。在該課程建設持續改進的過程中，需要科學合理地規劃設計實踐教學體系，構建合理的評價體系，穩步提高學生的專業能力、實際操作能力和創新能力[8]。

3?改進措施

為了更好地促進化工機械基礎在食品專業學科中的課程建設和改革實踐，應采取以下措施：

3.1?課程更新

隨著食品加工制造技術的不斷發展，化工機械基礎課程的內容也需要不斷更新。教師應及時了解行業發展動態，對課程內容進行更新，以保證課程的實際應用性和適應性。例如，首先通過調研最新的文獻資料，保證教材中的知識點及時更新，使學生們了解化工基礎機械設備更新換代的過程[9]，既能讓學生們知曉化工設備中新裝備、新技術，也能引起同學們的思考，化工設備繼續更新換代的方向和出路在哪里。其次引入案例教學[10]，根據需要實時更新教學案例，將教學案例所對應的化工基礎設備盡量與企業當前使用保持一致，在此基礎上進行實踐可起到事半功倍的作用。

3.2?實踐教學強化

實踐教學是化工機械基礎課程的重要組成部分，應進一步強化實踐教學，提高學生的實際操作能力。教師應加強實踐教學的指導，幫助學生掌握實踐操作的技能。

為了讓學生掌握化工機械基礎課程的理論知識，教師往往會布置大量的課后習題，這使得學生需要花費大量時間和精力來做習題，需要完成煩瑣復雜的計算過程。理論知識顧為重要，然而對于食品專業這一應用型學科而言，學生難以將基礎的計算難以等基礎知識應用于食品工程實踐。針對此現象，建議將理論與實踐相結合，在理論教學過程中及時布置設計實踐任務，將實踐和教學緊密結合，讓學生可以帶著問題去實踐亦或是帶著實踐中的問題去學習，這種方式可以加深學生對化工設備結構的理解[11]。通過理論結合實際教學模式，貫連起課程所學知識和設計所需知識，讓學生在完成課程項目單元實踐的過程中應用所學理論知識解決設計時遇到的問題，實現理論知識的鞏固。這種教學模式可以加深學生對知識的理解，讓學生在解決實際問題的過程中體會工程力學、材料焊接、容器設計與機械傳動的知識要點，做到在實際中應用知識。在課程項目單元實踐環節，學生運用所學知識完成一臺食品機械設備的設計，不僅實現了對所學知識的整合、鞏固和靈活應用，而且達了理論聯系實際的目的。

3.3?教學方法創新

教學方法是影響課程質量的重要因素之一，應根據學生的特點和需求進行教學方法的創新。教師應注重理論和實踐的相結合，充分發揮學生的主觀能動性，提高課程的實際應用性和適應性。

善于使用各種輔助手段，以更多的設計案例，充分利用現代化教學手段，通過實物和精品課程網站上的相關資源，借助多媒體進行案例化教學來提高課堂教學效果[12]。由于本課程涉及到的許多化工設備，在學生平常的生活中很少有機會接觸到，再加上許多化工設備內部結構繁雜，所以說學生只通過老師口頭講解很難理解這部分內容。故可以利用多媒體進行輔助教學[13]，例如，在講解容器這部分時，可以利用autoCAD軟件向同學們展示儲罐的3D圖片，這樣學生就可以直觀的了解每部分的結構，甚至還可以讓他們自學autoCAD的作圖方法，為以后的課程打下良好的基礎。

以食品加工、科研中常見的機械產品（高速勻漿機）為實例進行的化工機械基礎課程教學內容如圖2所示。從設備結構上看，勻漿機的工作原理是電機帶動攪拌葉片高速旋轉，從而實現液體和固體的均勻混合。因此可按組成部分和工作原理將高速勻漿機劃分為攪拌器設計、反應釜設計和機械傳動設計三個課程項目單元，分別對應理論教學中的工程力學、容器設計和機械傳動三個知識點。在教學過程中，根據課程大綱要求，對應講解設計過程中涉及的化工機械和化工設備理論知識，再要求學生運用所學理論知識完成對應的課程設計實踐。課程教學內容與設計所需知識基本對應，這樣能夠大大提高學生的實際應用能力。在完成所有課程項目理論知識學習和設計實踐后，學生還可以將所學知識和技能綜合應用到食品專業各類典型機械和設備的設計中。在完成課程項目單元實踐的過程中，學生進一步提高了主觀能動性和自主學習能力，他們在課后通過自主學習掌握了更多的知識與技能，包括先進工程軟件的使用技巧、設計標準與規范等。

3.4?課程思政優化

教師是課程的實施者，是課堂教學的組織者，也是課程思政建設的“主力軍”[14]。創新課堂教學方法，實現課程思政的情感教育。充分利用食品行業中的現實案例對學生進行教學，對學生創新思維能力、自主學習能力等方面的培養具有十分重要的作用。更新、更真實和更具思政教育意義的故事、觀念的傳播，在更大程度上契合高校學生的學習興趣與精神需求，在潛移默化中進行對大學生群體的價值觀念引導和人格健全，樹立學生專業使命感、培養學生高度的責任心[3]。在課程設置方面，應注重課程的實際應用性和適應性，使學生能夠在學習過程中對機械原理和工藝流程有更深入的了解。根據課程培養目標與專業畢業要求修訂課程教學大綱，根據教學內容和教學目標將課程內容進行分區塊整理。對食品機械原理課程的知識進行廣度上的延伸和深度上的挖掘，把社會主義核心價值觀和實現中華民族偉大復興的責任融入課程內容中。并在此基礎上，建立完整的思政教育體系，將教育改革、工匠精神和勞模精神具象化結合化工機械基礎與學科學業內容，在此基礎上讓學生領會到課程中暗藏的思政情感。

結語

在實施課程更新、實踐教學強化、教學方法創新、課程思政優化的措施下，從化工機械基礎課程的特點和教學現狀出發，建議實施以理論結合實踐的化工機械基礎在食品專業學科的課程建設與教學改革方案。對于培養食品學科專業的應用型人才來講，要培養其理論結合實踐和自發創新性思維的最重要手段就是實踐。在思政優化的基礎之上，建立起“學習→練習→實踐”教學體系圈，實現學生思考和解決的實際能力的有效提高。同時，依托“互聯網+”創新創業大賽等學科競賽，學生在組建專業團隊、編寫實驗方案的過程中以化工機械基礎與食品學科為基礎，在食品設備設計、容器設計等方面深挖和拓展，并在此過程中可以與老師們構建良好的交流方式，從中獲得專業的培訓與指導。化工機械基礎在食品專業學科中的課程建設和改革實踐是一個長期而復雜的過程，需要不斷更新課程內容，強化實踐教學，創新教學方法等多方面進行改進，更好地促進學生對機械原理和工藝流程的掌握，為學生從事食品制造行業奠定基礎。

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基金項目：西華大學人才引進項目[Z222055]

作者簡介：謝伊莎（1994—??），女，沈陽人，講師，研究方向：食品加工與制造；袁永俊（1967—??），男，重慶，西華大學食品與生物工程學院，教授，研究方向：食品生物技術、糧食油脂及植物蛋白工程。