嚴(yán)志明 李思 吳春華

摘 要：在工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證背景下，圍繞培養(yǎng)高素質(zhì)食品工程技術(shù)人才的目標(biāo)，針對(duì)食品工程原理實(shí)驗(yàn)在日常教學(xué)中存在的問(wèn)題，從改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件、引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神、完善考核方式以及以賽促學(xué)、以賽促教等方面進(jìn)行教學(xué)改革探索，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：食品工程原理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);改革與探討

中圖分類(lèi)號(hào) G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）22-0174-03

Abstract：This paper focused on the cultivating high-quality engineering and technical personals based on engineering education certification and existed problems about teaching in experimental course of food engineering principles. The teaching reform was carried out in several aspects，including improving the experimental teaching conditions，introducing virtual simulation experimental teaching resources，optimizing the experimental teaching methods，cultivating the team spirit of students，improving the assessment methods and promoting learning and teaching via subject competition.

Key words：Food engineering principles;Experimental teaching;Reform and discussion

推動(dòng)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證是提升我國(guó)工程教育質(zhì)量的重要措施[1]。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的核心理念是以學(xué)生為中心，采用基于成果導(dǎo)向的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)工科專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)先后取得福建省省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科、福建省特色重點(diǎn)學(xué)科以及首批國(guó)家級(jí)一流本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)等專(zhuān)業(yè)建設(shè)成果，并于2018年通過(guò)了中國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證。食品工程原理實(shí)驗(yàn)是食品工程原理課程體系的重要構(gòu)成，是學(xué)生掌握食品工程單元操作理論知識(shí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、工程思維和創(chuàng)新能力等方面具有重要作用[3]。福建農(nóng)林大學(xué)食品工程原理實(shí)驗(yàn)是單獨(dú)開(kāi)設(shè)的課程，共30學(xué)時(shí)，1.5學(xué)分。針對(duì)食品工程原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)所存在的問(wèn)題，食品工程原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)以學(xué)生為中心，結(jié)合工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件、教學(xué)資源、教學(xué)方式、考核方式等方面進(jìn)行了探索和改革，著力培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 設(shè)備陳舊，臺(tái)套數(shù)不足 工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證之前，福建農(nóng)林大學(xué)食品工程原理實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用時(shí)間超過(guò)10年，存在故障率高和運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題，難以保證正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，無(wú)法有效調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性。此外，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的臺(tái)套數(shù)不足，常常出現(xiàn)5～6位學(xué)生共用1臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)象，無(wú)法保證每位學(xué)生均有充足的動(dòng)手機(jī)會(huì)。

1.2 教學(xué)方式傳統(tǒng)單一 食品工程原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式較為單一，教師在課堂上講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、裝置以及數(shù)據(jù)整理等內(nèi)容，并給學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)的操作流程。學(xué)生只需按部就班完成實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和實(shí)踐能力。

1.3 考核方式不盡科學(xué)合理 食品工程原理實(shí)驗(yàn)的考核方式不盡科學(xué)合理，教師較少甚至不考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況和實(shí)驗(yàn)操作的表現(xiàn)，主要通過(guò)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和考勤情況評(píng)定實(shí)驗(yàn)課成績(jī)。這種考核方式下，學(xué)生不認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)也存在消極怠工的現(xiàn)象;學(xué)生更愿意認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，但同時(shí)也存在實(shí)驗(yàn)報(bào)告嚴(yán)重抄襲的現(xiàn)象。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索

2.1 改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件 以工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，學(xué)校投入大量資金改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。食品工程原理實(shí)驗(yàn)室不僅購(gòu)置了新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，淘汰使用年限久及故障率高的設(shè)備，而且相應(yīng)增加了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的臺(tái)套數(shù)。目前，實(shí)驗(yàn)室可開(kāi)設(shè)10項(xiàng)食品工程原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均配有4套實(shí)驗(yàn)設(shè)備。在改善教學(xué)條件的前提下，食品工程原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱規(guī)定每臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的學(xué)生數(shù)不得超過(guò)3人，確保學(xué)生能全員全程參與每個(gè)實(shí)驗(yàn)。

2.2 引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)成為高等教育教學(xué)改革的新方向和亮點(diǎn)。近年來(lái)，許多高校根據(jù)自身教學(xué)需求建設(shè)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，福建農(nóng)林大學(xué)也在2016年建設(shè)了食品工程原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。教研室在開(kāi)展食品工程原理實(shí)驗(yàn)的虛擬仿真教學(xué)時(shí)，嚴(yán)格遵照“虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛”的原則。首先，一些在實(shí)驗(yàn)室不能有效開(kāi)展的食品工程原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如存在設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)和風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題的多效真空濃縮實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)完全地、反復(fù)地實(shí)驗(yàn)。其次，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生預(yù)習(xí)真實(shí)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)生能更好、更快地熟悉實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)流程，并能有效制定真實(shí)實(shí)驗(yàn)方案。最后，在重大突發(fā)事件期間無(wú)法進(jìn)行正常教學(xué)時(shí)，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以有效保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有序開(kāi)展。2020年新型冠狀病毒肺炎疫情期間，教研室積極響應(yīng)并落實(shí)教育部“停課不停學(xué)”的號(hào)召，積極開(kāi)展在線(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生鞏固和加深所學(xué)的食品工程原理理論知識(shí)并培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。目前，教研室對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)仍處在學(xué)習(xí)和摸索階段，下一步將繼續(xù)探索虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步提高食品工程原理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。

2.3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式 基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的理念和標(biāo)準(zhǔn)，教研室優(yōu)化了食品工程原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。在課前預(yù)習(xí)階段，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)熟悉實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理;借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的構(gòu)造，模擬實(shí)驗(yàn)操作流程，并且完成實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)課堂上，教師通過(guò)“問(wèn)題式”教學(xué)方式考察學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，比如在做流體流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)時(shí)，提問(wèn)學(xué)生離心泵開(kāi)車(chē)前的注意事項(xiàng)、如何排出管路中的氣泡、流體的流速如何計(jì)算、如何讀取直管阻力損失以及局部阻力損失等;在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，教師監(jiān)控學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作流程是否規(guī)范、記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)等，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全有序進(jìn)行。若發(fā)現(xiàn)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，教師則通過(guò)“啟發(fā)式”教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的根源，進(jìn)而找到解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的方法。這種“以學(xué)生為中心，老師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性、思考能力和工程實(shí)踐能力。經(jīng)過(guò)多輪實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課初期存在自信心不足的現(xiàn)象，學(xué)生反饋學(xué)習(xí)任務(wù)較重、壓力較大，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題也比傳統(tǒng)教學(xué)方式多。但隨著實(shí)驗(yàn)課程的逐步進(jìn)行，大部分學(xué)生會(huì)逐漸適應(yīng)這種教學(xué)方式并掌握有效的學(xué)習(xí)方法。

2.4 培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神 團(tuán)隊(duì)精神是工程技術(shù)人員應(yīng)具備的核心素養(yǎng)之一，實(shí)踐教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，還要培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神[4]。食品工程原理實(shí)驗(yàn)是團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)，而且存在裝置復(fù)雜、操作步驟多、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜等特點(diǎn)。因此，在確定學(xué)生分組名單后，授課教師要鼓勵(lì)同組實(shí)驗(yàn)的同學(xué)通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作完成實(shí)驗(yàn)課各階段任務(wù);同組實(shí)驗(yàn)成員共同討論和制定實(shí)驗(yàn)方案并明確各自的實(shí)驗(yàn)分工;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，同組成員需共同討論并解決問(wèn)題;撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告階段，同組成員需共同完成數(shù)據(jù)整理、圖表繪制及結(jié)果與討論。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)充足的情況下，應(yīng)合理控制實(shí)驗(yàn)小組人數(shù)，3人1組的團(tuán)隊(duì)氛圍最好，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果也較好。

2.5 完善考核方式 為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性并進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，教研室對(duì)食品工程原理實(shí)驗(yàn)課的考核方式進(jìn)行了優(yōu)化和完善。目前，食品工程原理實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)由考勤（10%）、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告（10%）、實(shí)驗(yàn)操作（50%）和實(shí)驗(yàn)報(bào)告（30%）4部分構(gòu)成。預(yù)習(xí)報(bào)告主要評(píng)估學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的熟悉程度以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方案的合理性。實(shí)驗(yàn)操作的考核內(nèi)容涉及學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性、團(tuán)隊(duì)合作情況、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性以及實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生整理等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算和整理能力以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力。目前的考核內(nèi)容涉及到課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作以及撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，因此大部分學(xué)生都能認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)的每個(gè)環(huán)節(jié);尤其是提高了實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)的考核比例，實(shí)驗(yàn)課的氛圍也比以往明顯活躍。

2.6 以賽促學(xué)，以賽促教 學(xué)科競(jìng)賽是教育教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，以學(xué)科競(jìng)賽推動(dòng)本科教學(xué)質(zhì)量的提升是教育教學(xué)改革的重要舉措之一[5]。食品工程虛擬仿真大賽是由教育部高等院校食品科學(xué)與工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主辦的基于食品工程原理為主要內(nèi)容的學(xué)科競(jìng)賽，競(jìng)賽內(nèi)容包含食品工程原理的理論知識(shí)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)操作等。福建農(nóng)林大學(xué)針對(duì)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽出臺(tái)了配套的獎(jiǎng)勵(lì)政策，學(xué)生參加食品工程虛擬仿真大賽的意愿強(qiáng)，教研室也會(huì)舉辦校內(nèi)公開(kāi)賽選拔優(yōu)秀學(xué)生參賽。2018年和2019年福建農(nóng)林大學(xué)師生參加全國(guó)食品工程虛擬仿真大賽均獲得理想成績(jī)。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)科競(jìng)賽能有效激發(fā)大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，有效培養(yǎng)學(xué)生的拼搏精神、團(tuán)隊(duì)精神和集體榮譽(yù)感;學(xué)科競(jìng)賽的引入也督促教師認(rèn)真?zhèn)湔n并改進(jìn)教學(xué)方式和方法;學(xué)科競(jìng)賽增進(jìn)了師生之間在課堂內(nèi)外的交流與互動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)教師的教和學(xué)生的學(xué)，使教與學(xué)達(dá)到和諧統(tǒng)一。

3 結(jié)語(yǔ)

在工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證背景下，食品工程原理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革是一個(gè)持續(xù)過(guò)程，授課老師需在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并嘗試采用更優(yōu)的教學(xué)方案。筆者針對(duì)食品工程原理實(shí)驗(yàn)課傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題，從改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件、引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神、完善考核方式以及以賽促學(xué)、以賽促教等方面進(jìn)行教學(xué)改革，以提高食品工程原理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量，并更好地培養(yǎng)高素質(zhì)的食品工程技術(shù)人才。

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（責(zé)編：徐世紅）