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基于工程教育认证背景下“食品工程原理”课程的教学改革探索

更新时间:2009-03-28

0 引言

2013年6月,国际工程联盟大会正式接纳我国加入《华盛顿协议》,成为该协议的预备会员,2016年6月2日,我国成为正式会员,这必将对我国工程教育改革与发展产生深远影响。工程教育认证的核心理念是以学生为中心、以产出为导向,通过持续改进提高学生培养质量。构建我国工程教育的质量监控体系,推进工程教育改革方法,对于促进我国工程教育的国际互认、提升工程技术人才的国际竞争力具有重要意义[1]中国高等教育将以此为契机,重新走向世界,真正与国际接轨。根据中国工程教育认证协会公布结论,申请认证的专业数量逐年增加,证明工程教育认证被越来越多的高校认可并积极参与其中。齐鲁工业大学食品科学与工程学院以提升专业工程教育质量为主旨,从实践层面上深化专业建设,正在推进食品科学与工程专业的认证工作。

“食品工程原理”作为食品科学与工程专业课程培养体系中一门理论性和实践性很强的专业基础课程,在整个食品类专业的教学中起承上启下的作用[2]。然而,该课程内容与多门学科联系紧密、内容繁杂、基本理论多、理论性强、课程难度大,且与工程实践结合紧密,而大部分学生不善于从工程实践出发综合考虑问题,这使得学生在学习该课程时不得要领[3]。在工程教育认证背景下,以工程素质和工程能力为导向的“食品工程原理”课程教学改革也势在必行。而教学改革最大的难点在于如何让学生在枯燥的理论学习中激发对“食品工程原理”的学习兴趣,并培养理论与实践结合的融会贯通的能力。从“食品工程原理”的课程特点出发,结合多年教学实践和教学体会,对工程认证背景下“食品工程原理”教学中存在的问题和教学改革进行了分析和探索。

1 工程认证背景下食品专业“食品工程原理”教学中存在的主要问题

1.1 关联课程理论知识的不足

由于课程涉及大量的公式推导与计算,因此必须在“高等数学”“大学物理”“物理化学”“工程制图”等课程的基础上开设。而培养方案中部分课程没有开设,如“物理化学”和“工程制图”。因此,讲课过程中需要将本该在“物理化学”中所讲的理论先讲明白,但讲授时间短且并不系统,学生接受效果差,直接导致了课程学习效果不理想。再如,“工程制图”能够培养学生的空间思维和想象,未开设此课程,直接导致课程设计部分难以开展,学生很多设备的绘制部分只能是照葫芦画瓢,甚至学生完成课程设计后也不理解自己做的是什么,因此建立学生的工程思维、培养学生工程实践能力这一教学目标不能达到。总之,如果基础知识不牢固,学习过程中的理解、运用会比较困难,在学习和理解相关理论的时候理解不透彻,影响教学效果和学习兴趣。

从性别来看,男生的社会期望显著低于女生的社会期望。从年级来看,随着年级升高,社会期望逐渐降低。从发展过程来看男生社会期望的发展以两个年级为单位呈现出一种阶梯性下降的趋势,女生社会期望的发展呈现出一种平缓的线性下降的趋势。见图1。

①成功的服务外包既可以将有限的人力从基础事务中解脱出来,又可以为日益复杂的IT环境注入专业化的技术与管理元素,有利于构建专业化、标准化、规范化的运维环境。

在工程认证背景下,工程素质的培养和强化成为该课程教学的首要任务,通过课程学习,必须使学生尽早建立工程意识,并会灵活运用基础理论分析和解决食品生产中各种工程实际问题,这也是课程教学改革关键所在。学校食品专业的“食品工程原理”课程在教学大纲中理论教学64学时,实践教学(课程设计) 为16学时。总的来说,总学时偏少,尤其是实践学时太少。课程设计一般安排在学期末,从学生拿到任务书开始,需要查阅大量的资料,在1周的时间里一边准备期末考试,一边进行课程设计。要完成设计任务,总体难度很大,因此抄袭现象严重。即使学生独立完成设计任务,也只是对设计各环节有个模糊的认识,而对细节问题不能把握。另一方面,一般情况下各高校的学生真正在企业锻炼少,接触食品工艺设备的机会较少,而实践教学中又没有相对应的课程实验。因此,学生对知识的掌握不牢固,知识迁移能力不够,视野不开阔。

1.2 课程实践内容较少,理论联系实际不足

周所长说:“这几天我们对进站检查很严,特别是对大宗的行李都要开箱检查,可能凶手一看形势不对,又拖着这么大一个箱子不方便,只好先寄存了再说,后来凶手又肯定是被别的什么事给耽误了,以至于没有时间回来再处理尸体。”

1.3 教师能力的限制

由于课程难度大,教师会出现虽然自己理解,由于缺乏一线的工程实践,但无法用准确的语言向学生讲授课程,使“教与学”脱节。

首先,增设了仿真实验教学环节。3D仿真实验能利用动态数学模型实时模拟真实实验现象和过程,在“食品工程原理”教学过程中,针对典型的操作单元设置了相应的仿真实验。比如“流体流动阻力测定”“离心泵特性曲线的测定”“过滤常数测定”“对流传热系数的测定”“填料吸收塔吸收传质系数的测定”“干燥速率曲线测定”等。学生能够利用3D仿真实验装置进行互动操作,并清楚地观察到和真实实验一致的实验现象和结论,从而达到巩固相关理论知识的效果。另外,学校工程实训中心同时开设了饮料和乳制品加工、焙烤食品加工、肉制品加工等中试规模实验和啤酒生产线,同时,还有离心、分离、干燥等多种单元操作设备。这些都有利于学生进一步理解各单元操作的基本理论,并及时将理论知识应用于实践,加强学生知识迁移能力和创新意识。

2 “食品工程原理”课程教学的改革

2.1 弥补关联课程理论知识

总之,无论如何调整和浓缩教学内容,都要以食品专业的学生为中心确定授课内容的侧重点,而不能为了降低学生的学习难度而特意去删减必修内容。对于与食品专业密切相关的重点的内容,如流体流动、传热、干燥等,需要更加重视。

2.2 更新教学大纲,优化教学内容

“食品工程原理”课程涉及众多单元操作,受目前课时少现状的限制和专业方向的要求,对该课程的教学内容进行了一定的调整和浓缩。赵学伟等人[4]通过比较发现,不论是理论教学还是实验教学,国内外大学都将流体流动与输送、传热原理与干燥操作作为课程重点。根据工程认证的要求,结合专业办学定位、人才培养目标,确定课程教学体系和教学内容,选择性开设与食品专业生产单元操作紧密相关的基本理论知识。课程重点讲述流体流动、物料输送、过滤、传热、制冷、蒸发、吸收、干燥等几个紧密相关的单元操作。此外,还要随时更新教学内容,如传热过程中补充红外加热技术、在场协同理论基础上所发展的传热强化技术、辐射传热技术等。再如干燥部分添加真空冷冻、红外热辐射、微波、喷雾等几种新型干燥技术的基本原理、应用现状及特点的讲解,使课堂与时俱进。这能使学生了解开设课程的现实意义,能激发学生的学习动机和兴趣。另一方面,“食品工程原理”是源于“化工原理”的一门专业基础课程,与“化工原理”有相似之处,但因其授课对象主要是食品类专业的本科生,所以各单元操作的设计、授课内容的侧重、课后练习题的选择等方面均与“化工原理”有所区别[5]

为弥补关联课程理论的缺失,在推进工程认证的工作中,学校重新修订了培养方案,增设了“物理化学”和“工程制图”课程。另一方面,授课教师在开课之前对与之相关课程进行说明,引导学生主动对相关基础课程——“高等数学”“物理化学”“工程制图”等进行弥补学习,将关联课程理论知识不足的现状得到最大限度的改善,以促进教学效果的提高。

2.3 加强实践教学,提升工程能力

双冷源新风机组承担室内的湿负荷的处理,送风含湿量8 g/kg(A)时,对应的露点温度仅为10.5 ℃,新风送风温度仅为11 ℃。过低的送风温度易造成新风口结露,同时无法对送风温度进行调节,影响舒适度和过渡季节的使用。

其次,在课程设计教学环节上,为学生搭建自由的设计平台,调动学生的积极性。课程设计的宗旨在于通过这一教学实践环节,使学生初步掌握食品工程单元操作设计的基本程序和方法,熟悉查阅各种文献资料和国家技术标准的步骤与方法,正确选用计算公式和数据,提高学生综合运用所学知识独立解决实际问题的能力[6]。课程设计部分一直都是学生感到压力最大的教学环节。学生首先要有充足的时间才能保质保量地完成相关工作,学院教研组拟将课程设计时间延长至2周。以培养学生的实践创新意识和独立思考及解决问题的能力为导向,打破以往“食品工程原理”课程设计的选题模式,考虑采取“一小组一课题”的课程设计方式。学生自由组合4~5人为一个设计小组,以小组为单位完成给定的课程设计题目。教师负责小组内的课题分工。对于不同的小组,分别给出果汁、牛奶、饮料等不同食品的换热任务,要求学生自行选定冷流体并设计出完成各自生产任务的列管式换热器,做到每队一题。课程设计结束后,每个学生需要提交设计图纸和设计说明书。

在课程设计中,引导和督促学生了解不同食品生产工艺、设备结构和原理;熟悉生产线的主要单元操作,掌握典型设备的设计计算方法。

2.4 加强师资建设,提升教师素质

教师在教学过程中起引导和主导作用,只有教师具备认证标准要求的能力,才能给予学生正确的指导。加强教师队伍建设,尤其是加强教师队伍的工程化锻炼是“食品工程原理”课程教学改革和发展规划中一个十分重要的方面。采取主讲教师定期参与到认识实习、生产实习和毕业实习课程中,以使自身的工程实践能力得到锻炼,教学中理论联系实际水平提高,有利于书本知识到生产实践的跨越,服务于工程教育与教学。另一方面,依托学校师资队伍建设规划,每年有计划地选送中青年优秀教师到国内外高校或与之科研方向相关的科研院所进行访学和进修,开拓国际视野,使教师的综合素质得以全面提升。

3 结语

在学校食品科学与工程专业申请工程教育认证背景下,教研组拟从多个方面对“食品工程原理”课程进行教学改革和探索,通过加强专业课程体系中学生创新能力的培养,加强实践教学,提升工程能力,以产出为导向完善教学方法与体系。这种注重学生工程能力培养的教学改革模式,有利于学生树立工程意识,并能为学生以后从事食品相关行业工作打下良好的基础。

参考文献:

[1]王周利,岳田利,袁亚宏,等.基于工程认证教育的“食品工厂设计”课程建设思考 [J].农产品加工,2017(5):86-88.

[2]任迪峰,欧赘,张琨,等.“食品工程原理”实验创新性教学 [J].实验室科学,2013,16(2):60-62.

[3]慧春,张件欣.“食品工程原理”课程的教学改革探讨[J].科技信息,2010(25):145-146.

[4]赵学伟,张培旗,姜春鹏.国内外大学食品工程原理课程教学内容的比较 [J].农产品加工(学刊),2013(8):134-137.

[5]刘伟民,赵杰文,马海乐,等.源于“化工原理”的“食品工程原理”教材编写创新研究 [J].化工高等教育,2011(6):96-99.

[6]邓开野,刘长海.食品工程原理课程设计教学模式改革与实践 [J].广西轻工业,2010(5):129-130.◇

 
卢艳敏,曲静然
《农产品加工》 2018年第10期
《农产品加工》2018年第10期文献

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