农业高校本科《食品工程原理》课程理论教学改革探讨

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　　摘要：《食品工程原理》是食品科学与工程、食品质量与安全及食品营养与检验教育等专业学生的主干课程之一，该课程在整个课程体系中起着承上启下的作用。文章针对《食品工程原理》课程理论教学中存在的问题，结合教学实践举例说明，以提高理论教学质量。
　　关键词：《食品工程原理》;教学;实验;探讨
　　中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）37-0116-02
　　 一、引言
　　《食品工程原理》是一门以力学、动力学、热力学、传热学和传质学为理论基础的学科基础课程，该课程主要回答食品原料在加工过程中、进出各加工单元的相互关系，如质量守恒和能量守恒关系，以及影响它们关系的因素[1，2]。食品工程原理是食品机械设计制造、选型配套以及食品机械操作、维修等的基础，是保证食品工艺准确、合理、经济、合理实施的必备知识。课程的任务是研究和介绍食品工业生产中传递过程与主要单元操作的基本原理、它们的内在规律、常用设备以及过程计算方法[3，4]。通过学习，我们能够运用其基础理论知识解决食品工业生产中的一般工艺技术、常用设备的选型配套、设备的清洗除垢、维修及常见问题的解决等实际问题。如何有效帮助学生更直观地理解食品工程原理的相关学习内容，是提高这门课程教学质量的关键。笔者针对教学过程中存在的普遍问题，结合自身教学实践过程，对《食品工程原理》课程教学改革进行探讨。
　　二、《食品工程原理》课程教学中存在的主要问题
　　1.教学过程枯燥、抽象且无趣。《食品工程原理》课程中的大部分章节涉及很多公式定律、图表计算等知识内容，教师在讲授的过程中，很难将每个知识点内容都讲解得生动有趣，尤其是一些抽象的知识内容，很难引起学生的兴趣，而只能通过反复强调重点内容和机械式地重复讲解知识难点推进教学[1，4，5]。但这种教学方式无疑是让学生死记硬套公式达到机械性解题的结果，从而导致当题目与原题稍有变动，学生很难快速准确地找到解题思路，同时由于学生无法充分理解课程内容，更难以做到理论与实践相结合。
　　2.理论课程内容烦琐。《食品工程原理》涉及大量的公式、定律和概念、图标等记忆性知识，学习内容较烦琐，教学中容易照本宣科，因此在教学过程中应该将课程内容重新组织、反复揣摩[5]。
　　3.缺乏直观的工程基础。《食品工程原理》教学内容涉及多种设备及其机械运作原理。对于在校学生来说，由于实践条件限制，学生对食品加工机械及其组成的生产线缺乏科学认知，缺乏对工程设备等的直观学习，使学生学习工程理论时难以联系实际。如何在学生缺乏实战经验的前提下引入情境和激发兴趣[6]，这对创造与工程实践有关的学习环境至关重要。虽然食品生产线设备或某一单元操作可利用多媒体进行展示，但简单的二维平面展示远达不到三维实物观摩的教学效果。
　　三、改革的潜在方向及对策
　　1.由现象到本质再到现象。在日常教学过程中可以从“现象—本质—现象”进行一步步剖析。例如，在流体力学基础章节教学时，在开始学习之前可以举些例子。譬如，给学生提供三个相同的管子，三杯不同的饮品，分别为可口可乐、汇源果汁和纯甄酸奶，均是200mL，让学生猜想一下，当同时将这三杯饮品从管子的一头倒入，哪种饮品先流出？如果采用三根管径不同的管子，每根管子分别倒入相同体积的同一种饮品，流出的速度是否相同？进而再扩展到，这些饮品在生产过程中、加工输送过程中是否也会存在不同的流动？加工设备、输送管的材质、粗糙度，以及管件等会不会对流体的流动状态、速度产生影响？进而再引入“沿层阻力”的概念、能量守恒公式、伯努利方程以及达西公式等，再具体到实际问题的解决方法和解题思路。从而完成“现象—本质—现象”剖析讲解过程。再例如，在传热章节教学时，同样可以从实际生活中的实例开始导入，分析教室中暖气片与室内环境进行传热时包括哪些环节，每个环节又分别是什么样的传热方式？还有就是天气凉了，探讨我们是将保暖性好的衣服穿在里面还是外面，为什么？比如，早餐一杯热牛奶，由于时间紧迫，我们要加快牛奶降温以迅速完成早餐，我们通常采取什么方式？并用传热学知识解释为什么采用此操作等等。通过现实生活中的实例分析传热，完成由现象到本质，再由本质解释现象的蜕变。
　　2.加强板书，充分理解，化整为零。公式推导和理论计算是《食品工程原理》课程教学难以规避的问题。一方面，当前PPT在教学中广泛应用，但对有大量公式和计算的《食品工程原理》仍需重视板书教学。特别是在流体静力学方程、伯努利方程、管路计算和傅立叶定律等内容的讲解时，板书通常比PPT更具逻辑性，加强板书教学，可有序推进《食品工程原理》课程理论内容的教学。另一方面，食品工程课程几乎每个章节都涉及很多公式，如果不能充分理解每个知识点，就无法完成相关内容的计算。因此，必须抓住重点章节进行详细的探讨和讲解，如果是通篇内容讲授，不仅会让学生失去学习兴趣，而且学习效果也很差，达不到教学目的。对此，可选取重要章节，详细讲解公式推导以及数值计算，各参数的意义，让学生举一反三，做相关内容公式的推导。例如，在学习传热相关内容时，对于热传导部分，平壁和圆筒壁稳定传热过程中，根据傅立叶热传导定律进行热流量公式的推导，可以采用板书的方式详细推导单层圆筒壁和三层圆筒壁热流量的计算公式，然后让学生举一反三，推导单层平壁和三层平壁的热流量计算公式。推导完成之后，再进一步举一反三，推导中空球壁稳定热传导过程中热流量的计算公式。这样，通过多次反复举例，加深学生学习的印象，对热传导进行充分理解，便于对相关公式记忆和运算。对于此类内容的讲解，采用板书的方式讲解更容易加深学生的记忆和理解。再例如辐射传热时，采用板书的方式对有效辐射（J）和单位表面与外界换热量（q）的关系公式进行推导，可以事先进行提示，然后找学生来推导，再讲解。再对两灰体表面构成封闭空间的辐射换热进行逐步推导，并说明若两灰体构成两个无限大平行平面和若一个物体的面积远远小于另一物体两类特殊情况时，该推导公式的变形不仅可强化学生对公式的理解，更加深了學生对该知识点的灵活运用。 　　3.動画及视频等有机结合，虚拟实验辅助教学。首先，通过给学生观看与《食品工程原理》课程内容相关的图片、动画、教学视频等方式，激发学生的学习兴趣[7]。比如泵的内部结构、汽蚀现象、气缚现象、换热器结构、传热过程等都可以通过动画及视频的方式加深学生对该知识的理解。此外，通过虚拟实验室辅助实践教学[8]，在原有的基础上进行实体实验室和虚拟实验室教学的结合，以满足本科生对《食品工程原理》实验教学的全面认识和掌握，使学生的知识结构更加合理、更加实用。从而培养具有专业基础扎实、知识面宽、实践能力强、具有创新精神的复合型创业人才。
　　四、结语
　　《食品工程原理》是食品相关专业的重要必修课程，在食品专业人才培养的知识传授中有着承上启下的关键作用。笔者从“现象—本质—现象”剖析讲解过程，通过板书对公式举一反三的推导演练，以及多媒体结合虚拟实验室等方式，提升《食品工程原理》课程学习的趣味性和记忆能力，以期对《食品工程原理》课程的教学改革提供参考。
　　参考文献：
　　[1]段腾飞，郭志华，高贵珍，等.应用型高水平大学“食品工程原理”教学探讨[J].农产品加工，2018，（5）.
　　[2]彭明喜.食品工程原理是食品科学与工程学科的理论基础[J].食品科学，2015，36（04）.
　　[3]范方宇，阚欢.“食品工程原理”课程教学改革探究[J].农产品加工，2017，（3）.
　　[4]冯敏，常海军，唐春红.浅谈食品工程课程教学改革[J].教育教学论坛，2017，（16）.
　　[5]叶栩文，王杰，司友琳.医学院校《食品工程原理》课程教学模式探讨[J].广州化工，2018，46（2）.
　　[6]雍雅萍，苏靖.应用型本科高校食品工程原理课程教学思考[J].现代食品，2018.
　　[7]李文峰，张慧.利用信息技术和先驱实验改进食品工程原理课程教学[J].探索创新应用，2018.
　　[8]张雅娜，刘丽美，刘东琦.“食品工程原理”课程虚拟实验室建设探讨[J].农产品加工，2018，（5）.
　　Discussion on Teaching Reform "Principles of Food Engineering"  in Agricultural University
　　LIN Shun-shun，ZHANG Jian，ZHANG Yan-jie
　　（School of Food Science and Technology，Henan Agricultural University，Zhengzhou，Henan 450002，China）
　　Abstract：The course "Principles of Food Engineering" is one of the main courses for students majoring in food science and engineering，food quality and safety，food nutrition and inspection，education，etc，which acts as a connecting link in the whole course system.Combining with the teaching practice，this paper illustrates how to improve the quality of theory teaching for the problems existing in the theoretical teaching.
　　Key words："Principle of Food Engineering";teaching;experiment;discussion
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