牛斌 徐超 王銀平 林順順 張艷杰

2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，構(gòu)成了新工科建設(shè)的“三部曲”，奏響了人才培養(yǎng)主旋律，開拓了工程教育改革新路徑。新工科專業(yè)要求培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。食品科學(xué)與工程是一門應(yīng)用性比較強(qiáng)的學(xué)科，畢業(yè)生主要從事生產(chǎn)一線的工作，在新工科背景下，應(yīng)該更加重視該專業(yè)人才實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的提高，進(jìn)而為我國食品工業(yè)健康和持續(xù)發(fā)展提供人員和技術(shù)保障。

食品工程原理課程是食品類專業(yè)重要的必修課程之一，通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠運(yùn)用其基本理論解決食品工業(yè)生產(chǎn)中的一般工藝計(jì)算和常用設(shè)備的選型配套計(jì)算等工程實(shí)際問題，使學(xué)生具有過程選擇、設(shè)備操作、設(shè)備工藝設(shè)計(jì)、食品工程單元操作實(shí)驗(yàn)、食品工程單元操作計(jì)算等方面的能力和初步的食品工程單元操作的創(chuàng)新思維能力，是連接專業(yè)與實(shí)際的橋梁。該課程的學(xué)習(xí)需要用到高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等知識，也對后續(xù)工程制圖、工廠設(shè)計(jì)等課程起到了支撐作用，在整個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)中，起到了承上啟下的作用。因此，在新工科背景下對食品工程原理這門課程進(jìn)行教學(xué)方法改革，對于提高學(xué)生專業(yè)技能、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力有著積極的作用。

1.食品工程原理教學(xué)中存在的問題

1.1課程理論性較強(qiáng)、內(nèi)容繁瑣，學(xué)生有畏難情緒

食品工程原理課程中的大部分章節(jié)涉及很多公式定律、圖表計(jì)算等知識，如果單純死記硬背這些公式，學(xué)生記不住，并且也不能靈活運(yùn)用。但是如果學(xué)生自己推導(dǎo)公式，就會(huì)運(yùn)用高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等知識，如果之前的學(xué)習(xí)沒有打好基礎(chǔ)，在該課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生就會(huì)感覺非常困難。公式推導(dǎo)過程環(huán)環(huán)相扣，這就要求學(xué)生整節(jié)課集中注意力，稍不注意就會(huì)導(dǎo)致后面的知識點(diǎn)聽不懂，進(jìn)而自暴自棄，放棄這門課的學(xué)習(xí)。另外，由于這門課程學(xué)習(xí)內(nèi)容較多、學(xué)時(shí)設(shè)置較少，老師在課堂教學(xué)中免不了講授大量知識，留給學(xué)生消化吸收的時(shí)間少，而課下學(xué)生的自律性較差，不能及時(shí)復(fù)習(xí)，或者復(fù)習(xí)時(shí)遇到不會(huì)的知識點(diǎn)，也不能當(dāng)面問老師解決而導(dǎo)致復(fù)習(xí)效果不好。如果學(xué)生不能及時(shí)掌握當(dāng)天的知識點(diǎn)，就會(huì)影響下一次課的學(xué)習(xí)，也會(huì)影響學(xué)生的情緒，進(jìn)而導(dǎo)致整門課程學(xué)習(xí)效果不好。

1.2專業(yè)課體系設(shè)置不合理

食品工程原理課程中的一個(gè)重要內(nèi)容就是介紹食品加工過程中典型設(shè)備的工作原理、構(gòu)造、性能以及工藝尺寸的計(jì)算、選型等，這就要求學(xué)生對食品工藝、選用設(shè)備及其基本作用及原理有一定的了解。而在許多學(xué)校，食品工程原理這門課設(shè)在第3-4學(xué)期，食品工藝學(xué)和食品機(jī)械與設(shè)備設(shè)在第5-6學(xué)期，學(xué)生對食品加工工藝認(rèn)識不夠，對食品加工了解不夠，這就導(dǎo)致學(xué)生表現(xiàn)出只會(huì)從理論角度仿照課本上例題解題、對設(shè)備結(jié)構(gòu)的空間想象力差、看不懂設(shè)備圖紙、不會(huì)使用工程手冊等問題。另外，由于食品工藝學(xué)和食品機(jī)械與設(shè)備設(shè)在食品工程原理課程之后，學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)繁雜的知識點(diǎn)時(shí)，不能有效的和實(shí)踐結(jié)合。比如，學(xué)生在學(xué)習(xí)管路計(jì)算時(shí)，如果之前了解過牛奶或飲料的工藝及設(shè)備，那么在講授該部分知識時(shí)，就能調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，講授內(nèi)容更加細(xì)致、具體，而不是簡單的紙上談兵。

1.3理論和實(shí)踐結(jié)合少，對工程素質(zhì)培養(yǎng)重視少

實(shí)驗(yàn)課程是檢驗(yàn)學(xué)生是否良好掌握食品工程原理課程中理論知識的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。正如前面所說，該課程知識點(diǎn)繁雜、難度較大，而課時(shí)設(shè)置少，且實(shí)驗(yàn)課時(shí)遠(yuǎn)小于理論課時(shí)，這就導(dǎo)致老師和學(xué)生在理論教學(xué)上花費(fèi)太多時(shí)間和精力，忽略了實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)。由于實(shí)驗(yàn)條件有限，很難讓每一位學(xué)生都完整操作整個(gè)實(shí)驗(yàn)，很多時(shí)候都是老師操作學(xué)生看，或者分組操作，學(xué)生只能操作一部分實(shí)驗(yàn)，不能在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用理論知識，更遑論通過實(shí)驗(yàn)加深對理論知識的理解及掌握程度。另外，實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置不合理，有些學(xué)校將實(shí)驗(yàn)課程和理論課程分為獨(dú)立的兩部分，而不是兩者有機(jī)結(jié)合。在學(xué)完理論知識以后，立即進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，所以學(xué)生無法將理論和實(shí)踐聯(lián)系起來，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法起到協(xié)同育人作用。此外，食品工程原理授課老師多是高校畢業(yè)即入職的博士，沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和企業(yè)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，因此在進(jìn)行理論教學(xué)時(shí)，無法及時(shí)有效的和實(shí)踐相結(jié)合。

2.食品工程原理課程教學(xué)的實(shí)踐與探索

2.1引入BOPPPS教學(xué)模式，生活情景吸引學(xué)生，重點(diǎn)難點(diǎn)教會(huì)學(xué)生

BOPPPS教學(xué)模式是指將課堂教學(xué)分為6個(gè)環(huán)節(jié)，包括導(dǎo)入（Bridge-in）、目標(biāo)（Objective）、前測（Preassessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory learning）、后測（Post-assessment）、總結(jié)（Summary）。學(xué)生將在導(dǎo)入環(huán)節(jié)被吸引，在目標(biāo)模塊中明確教學(xué)目標(biāo)，完成前測部分，找出薄弱的部分，通過在課堂中進(jìn)行各種形式的參與性學(xué)習(xí)縮短差距、鞏固知識。通過高效的學(xué)習(xí)完成后測部分并進(jìn)行對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行吸收與總結(jié)。整個(gè)過程真正實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，發(fā)揮了學(xué)生的積極主動(dòng)性。以熱傳導(dǎo)為例，在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，引入生活實(shí)例，如為什么彈棉花會(huì)使棉被變暖？引起學(xué)生興趣，然后引入學(xué)習(xí)目標(biāo)，即了解熱導(dǎo)率以及穩(wěn)定熱傳導(dǎo)，然后通過討論，完成前測部分。在參與式學(xué)習(xí)中，老師講解傅里葉導(dǎo)熱定律、熱導(dǎo)率等基本定律，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)平壁及圓筒壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)基本公式，通過翻轉(zhuǎn)課堂、提問搶答、慕課隨堂測驗(yàn)等方式幫助學(xué)生加深理解，掌握知識。在后測環(huán)節(jié)，學(xué)生可以通過作業(yè)、測驗(yàn)鞏固本節(jié)知識，然后總結(jié)反思是否掌握熱導(dǎo)率概念以及是否能夠熟練運(yùn)用穩(wěn)定熱傳導(dǎo)基本公式，同時(shí)找出在本次課程中不足的地方，下節(jié)課完善改進(jìn)。

將BOPPPS 模式引入食品工程原理課程中，學(xué)生的注意力被吸引，學(xué)習(xí)興趣得到了激發(fā)，在課堂上的積極性被充分調(diào)動(dòng)，在課堂上他們成為主導(dǎo)者、合作者和參與者，通過這種改革，以期對提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果以及呈現(xiàn)良好的教學(xué)效果有促進(jìn)作用。

2.2調(diào)整課程體系，優(yōu)化課程內(nèi)容

由于食品工程原理課程的學(xué)習(xí)中涉及到食品工藝學(xué)以及食品機(jī)械與設(shè)備這兩門課的一些知識，尤其是食品機(jī)械與設(shè)備，這兩門課中對食品加工過程中常用的機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)及原理有相通之處，因此需要調(diào)整這兩門課的開課順序，可以在食品工程原理之前開設(shè)食品機(jī)械與設(shè)備這門課，或者兩門課同時(shí)開設(shè)，讓學(xué)生在有一定的機(jī)械基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)食品工程原理，可以降低學(xué)習(xí)難度，也能夠使任課老師在講解設(shè)備原理、選型時(shí)，能夠更好的聯(lián)系實(shí)際。這兩門課的任課教師也要加強(qiáng)溝通，一是避免重復(fù)內(nèi)容的教學(xué)；二是講授食品工程原理課程時(shí)，可以引入之前學(xué)過的食品機(jī)械與設(shè)備相關(guān)知識，喚起學(xué)生記憶，吸引他們的注意。

另外，在食品工程原理的授課過程中，可以采用線上線下混合教學(xué)，線下講授較為深?yuàn)W的理論知識，線上利用視頻、虛擬仿真教學(xué)等手段，更加形象立體的向?qū)W生展示授課內(nèi)容，兩者相得益彰，幫助學(xué)生理解知識，掌握應(yīng)用。

2.3改善實(shí)驗(yàn)條件，重視企業(yè)實(shí)踐

實(shí)驗(yàn)是食品工程原理課程的一個(gè)重要且不可或缺的環(huán)節(jié)，既有利于推進(jìn)學(xué)生對理論知識進(jìn)行驗(yàn)證和深化，又能訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力。鑒于有些學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件有限，實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，可以通過學(xué)院向?qū)W校反映，引進(jìn)最新設(shè)備。如果無法引進(jìn)設(shè)備，在現(xiàn)有條件下，可以采取小班制教學(xué)，保證每位同學(xué)都能在實(shí)驗(yàn)課上動(dòng)手操作，解決問題。同時(shí)，還應(yīng)該重視實(shí)習(xí)在食品工程原理授課過程中的作用。一般食品專業(yè)學(xué)生都會(huì)安排實(shí)習(xí)，包括認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等，學(xué)校在安排實(shí)習(xí)時(shí)，可以讓食品工程原理任課教師參與，提前告訴學(xué)生實(shí)習(xí)企業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用到的食品工程原理相關(guān)知識，然后在學(xué)生實(shí)習(xí)的過程中具體指出該知識點(diǎn)的應(yīng)用，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解理論知識在實(shí)踐中的應(yīng)用。另外，可以通過專業(yè)技術(shù)研究班或者深入企業(yè)掛職鍛煉等方式提高教師的實(shí)踐能力，這也有助于任課老師在授課時(shí)及時(shí)將理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

總之，在新工科背景下，食品工程原理課程教學(xué)方法改革任重而道遠(yuǎn)，需要老師、學(xué)生、學(xué)校、企業(yè)等多方協(xié)作，最終達(dá)到為我國輸送與新工科發(fā)展下相適應(yīng)的復(fù)合型卓越食品工程師的目的。

基金項(xiàng)目：

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)2021年教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2021XJGLX065）；河南省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2021SJGLX348）。

作者簡介：

牛斌（1990-），女，博士，講師；研究方向：淀粉復(fù)合物結(jié)構(gòu)功能。