1、    農(nóng)業(yè)高校本科食品工程原理課程理論教學(xué)改革探討    林順順 張劍 張艷杰摘要：食品工程原理是食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全及食品營(yíng)養(yǎng)與檢驗(yàn)教育等專業(yè)學(xué)生的主干課程之一，該課程在整個(gè)課程體系中起著承上啟下的作用。文章針對(duì)食品工程原理課程理論教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐舉例說(shuō)明，以提高理論教學(xué)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：食品工程原理;教學(xué);實(shí)驗(yàn);探討：g642.0     文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a     ：1674-9324（2019）37-0116-02一、引言食品工程原理是一門以力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、傳熱學(xué)

2、和傳質(zhì)學(xué)為理論基礎(chǔ)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，該課程主要回答食品原料在加工過(guò)程中、進(jìn)出各加工單元的相互關(guān)系，如質(zhì)量守恒和能量守恒關(guān)系，以及影響它們關(guān)系的因素1，2。食品工程原理是食品機(jī)械設(shè)計(jì)制造、選型配套以及食品機(jī)械操作、維修等的基礎(chǔ)，是保證食品工藝準(zhǔn)確、合理、經(jīng)濟(jì)、合理實(shí)施的必備知識(shí)。課程的任務(wù)是研究和介紹食品工業(yè)生產(chǎn)中傳遞過(guò)程與主要單元操作的基本原理、它們的內(nèi)在規(guī)律、常用設(shè)備以及過(guò)程計(jì)算方法3，4。通過(guò)學(xué)習(xí)，我們能夠運(yùn)用其基礎(chǔ)理論知識(shí)解決食品工業(yè)生產(chǎn)中的一般工藝技術(shù)、常用設(shè)備的選型配套、設(shè)備的清洗除垢、維修及常見問(wèn)題的解決等實(shí)際問(wèn)題。如何有效幫助學(xué)生更直觀地理解食品工程原理的相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，是提高這門課

3、程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。筆者針對(duì)教學(xué)過(guò)程中存在的普遍問(wèn)題，結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐過(guò)程，對(duì)食品工程原理課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。二、食品工程原理課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題1.教學(xué)過(guò)程枯燥、抽象且無(wú)趣。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(shí)內(nèi)容，教師在講授的過(guò)程中，很難將每個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容都講解得生動(dòng)有趣，尤其是一些抽象的知識(shí)內(nèi)容，很難引起學(xué)生的興趣，而只能通過(guò)反復(fù)強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)內(nèi)容和機(jī)械式地重復(fù)講解知識(shí)難點(diǎn)推進(jìn)教學(xué)1，4，5。但這種教學(xué)方式無(wú)疑是讓學(xué)生死記硬套公式達(dá)到機(jī)械性解題的結(jié)果，從而導(dǎo)致當(dāng)題目與原題稍有變動(dòng)，學(xué)生很難快速準(zhǔn)確地找到解題思路，同時(shí)由于學(xué)生無(wú)法充分理解課程內(nèi)容，更難以做到理論與實(shí)踐

4、相結(jié)合。2.理論課程內(nèi)容煩瑣。食品工程原理涉及大量的公式、定律和概念、圖標(biāo)等記憶性知識(shí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容較煩瑣，教學(xué)中容易照本宣科，因此在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該將課程內(nèi)容重新組織、反復(fù)揣摩5。3.缺乏直觀的工程基礎(chǔ)。食品工程原理教學(xué)內(nèi)容涉及多種設(shè)備及其機(jī)械運(yùn)作原理。對(duì)于在校學(xué)生來(lái)說(shuō)，由于實(shí)踐條件限制，學(xué)生對(duì)食品加工機(jī)械及其組成的生產(chǎn)線缺乏科學(xué)認(rèn)知，缺乏對(duì)工程設(shè)備等的直觀學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)習(xí)工程理論時(shí)難以聯(lián)系實(shí)際。如何在學(xué)生缺乏實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的前提下引入情境和激發(fā)興趣6，這對(duì)創(chuàng)造與工程實(shí)踐有關(guān)的學(xué)習(xí)環(huán)境至關(guān)重要。雖然食品生產(chǎn)線設(shè)備或某一單元操作可利用多媒體進(jìn)行展示，但簡(jiǎn)單的二維平面展示遠(yuǎn)達(dá)不到三維實(shí)物觀摩的教學(xué)效果。三、

5、改革的潛在方向及對(duì)策1.由現(xiàn)象到本質(zhì)再到現(xiàn)象。在日常教學(xué)過(guò)程中可以從“現(xiàn)象本質(zhì)現(xiàn)象”進(jìn)行一步步剖析。例如，在流體力學(xué)基礎(chǔ)章節(jié)教學(xué)時(shí)，在開始學(xué)習(xí)之前可以舉些例子。譬如，給學(xué)生提供三個(gè)相同的管子，三杯不同的飲品，分別為可口可樂(lè)、匯源果汁和純甄酸奶，均是200ml，讓學(xué)生猜想一下，當(dāng)同時(shí)將這三杯飲品從管子的一頭倒入，哪種飲品先流出？如果采用三根管徑不同的管子，每根管子分別倒入相同體積的同一種飲品，流出的速度是否相同？進(jìn)而再擴(kuò)展到，這些飲品在生產(chǎn)過(guò)程中、加工輸送過(guò)程中是否也會(huì)存在不同的流動(dòng)？加工設(shè)備、輸送管的材質(zhì)、粗糙度，以及管件等會(huì)不會(huì)對(duì)流體的流動(dòng)狀態(tài)、速度產(chǎn)生影響？進(jìn)而再引入“沿層阻力”的概念、能

6、量守恒公式、伯努利方程以及達(dá)西公式等，再具體到實(shí)際問(wèn)題的解決方法和解題思路。從而完成“現(xiàn)象本質(zhì)現(xiàn)象”剖析講解過(guò)程。再例如，在傳熱章節(jié)教學(xué)時(shí)，同樣可以從實(shí)際生活中的實(shí)例開始導(dǎo)入，分析教室中暖氣片與室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行傳熱時(shí)包括哪些環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)又分別是什么樣的傳熱方式？還有就是天氣涼了，探討我們是將保暖性好的衣服穿在里面還是外面，為什么？比如，早餐一杯熱牛奶，由于時(shí)間緊迫，我們要加快牛奶降溫以迅速完成早餐，我們通常采取什么方式？并用傳熱學(xué)知識(shí)解釋為什么采用此操作等等。通過(guò)現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例分析傳熱，完成由現(xiàn)象到本質(zhì)，再由本質(zhì)解釋現(xiàn)象的蛻變。2.加強(qiáng)板書，充分理解，化整為零。公式推導(dǎo)和理論計(jì)算是食品工程原理

7、課程教學(xué)難以規(guī)避的問(wèn)題。一方面，當(dāng)前ppt在教學(xué)中廣泛應(yīng)用，但對(duì)有大量公式和計(jì)算的食品工程原理仍需重視板書教學(xué)。特別是在流體靜力學(xué)方程、伯努利方程、管路計(jì)算和傅立葉定律等內(nèi)容的講解時(shí)，板書通常比ppt更具邏輯性，加強(qiáng)板書教學(xué)，可有序推進(jìn)食品工程原理課程理論內(nèi)容的教學(xué)。另一方面，食品工程課程幾乎每個(gè)章節(jié)都涉及很多公式，如果不能充分理解每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，就無(wú)法完成相關(guān)內(nèi)容的計(jì)算。因此，必須抓住重點(diǎn)章節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的探討和講解，如果是通篇內(nèi)容講授，不僅會(huì)讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，而且學(xué)習(xí)效果也很差，達(dá)不到教學(xué)目的。對(duì)此，可選取重要章節(jié)，詳細(xì)講解公式推導(dǎo)以及數(shù)值計(jì)算，各參數(shù)的意義，讓學(xué)生舉一反三，做相關(guān)內(nèi)容公式的推導(dǎo)

8、。例如，在學(xué)習(xí)傳熱相關(guān)內(nèi)容時(shí)，對(duì)于熱傳導(dǎo)部分，平壁和圓筒壁穩(wěn)定傳熱過(guò)程中，根據(jù)傅立葉熱傳導(dǎo)定律進(jìn)行熱流量公式的推導(dǎo)，可以采用板書的方式詳細(xì)推導(dǎo)單層圓筒壁和三層圓筒壁熱流量的計(jì)算公式，然后讓學(xué)生舉一反三，推導(dǎo)單層平壁和三層平壁的熱流量計(jì)算公式。推導(dǎo)完成之后，再進(jìn)一步舉一反三，推導(dǎo)中空球壁穩(wěn)定熱傳導(dǎo)過(guò)程中熱流量的計(jì)算公式。這樣，通過(guò)多次反復(fù)舉例，加深學(xué)生學(xué)習(xí)的印象，對(duì)熱傳導(dǎo)進(jìn)行充分理解，便于對(duì)相關(guān)公式記憶和運(yùn)算。對(duì)于此類內(nèi)容的講解，采用板書的方式講解更容易加深學(xué)生的記憶和理解。再例如輻射傳熱時(shí)，采用板書的方式對(duì)有效輻射（j）和單位表面與外界換熱量（q）的關(guān)系公式進(jìn)行推導(dǎo)，可以事先進(jìn)行提示，然后找學(xué)

9、生來(lái)推導(dǎo)，再講解。再對(duì)兩灰體表面構(gòu)成封閉空間的輻射換熱進(jìn)行逐步推導(dǎo)，并說(shuō)明若兩灰體構(gòu)成兩個(gè)無(wú)限大平行平面和若一個(gè)物體的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于另一物體兩類特殊情況時(shí)，該推導(dǎo)公式的變形不僅可強(qiáng)化學(xué)生對(duì)公式的理解，更加深了學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的靈活運(yùn)用。3.動(dòng)畫及視頻等有機(jī)結(jié)合，虛擬實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)。首先，通過(guò)給學(xué)生觀看與食品工程原理課程內(nèi)容相關(guān)的圖片、動(dòng)畫、教學(xué)視頻等方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣7。比如泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、汽蝕現(xiàn)象、氣縛現(xiàn)象、換熱器結(jié)構(gòu)、傳熱過(guò)程等都可以通過(guò)動(dòng)畫及視頻的方式加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)的理解。此外，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室輔助實(shí)踐教學(xué)8，在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)體實(shí)驗(yàn)室和虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的結(jié)合，以滿足本科生對(duì)食品工程原理實(shí)

10、驗(yàn)教學(xué)的全面認(rèn)識(shí)和掌握，使學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)更加合理、更加實(shí)用。從而培養(yǎng)具有專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神的復(fù)合型創(chuàng)業(yè)人才。四、結(jié)語(yǔ)食品工程原理是食品相關(guān)專業(yè)的重要必修課程，在食品專業(yè)人才培養(yǎng)的知識(shí)傳授中有著承上啟下的關(guān)鍵作用。筆者從“現(xiàn)象本質(zhì)現(xiàn)象”剖析講解過(guò)程，通過(guò)板書對(duì)公式舉一反三的推導(dǎo)演練，以及多媒體結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)室等方式，提升食品工程原理課程學(xué)習(xí)的趣味性和記憶能力，以期對(duì)食品工程原理課程的教學(xué)改革提供參考。參考文獻(xiàn)：1段騰飛，郭志華，高貴珍，等.應(yīng)用型高水平大學(xué)“食品工程原理”教學(xué)探討j.農(nóng)產(chǎn)品加工，2018，（5）.2彭明喜.食品工程原理是食品科學(xué)與工程學(xué)科的理論基礎(chǔ)j.

11、食品科學(xué)，2015，36（04）.3范方宇，闞歡.“食品工程原理”課程教學(xué)改革探究j.農(nóng)產(chǎn)品加工，2017，（3）.4馮敏，常海軍，唐春紅.淺談食品工程課程教學(xué)改革j.教育教學(xué)論壇，2017，（16）.5葉栩文，王杰，司友琳.醫(yī)學(xué)院校食品工程原理課程教學(xué)模式探討j.廣州化工，2018，46（2）.6雍雅萍，蘇靖.應(yīng)用型本科高校食品工程原理課程教學(xué)思考j.現(xiàn)代食品，2018.7李文峰，張慧.利用信息技術(shù)和先驅(qū)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)食品工程原理課程教學(xué)j.探索創(chuàng)新應(yīng)用，2018.8張雅娜，劉麗美，劉東琦.“食品工程原理”課程虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討j.農(nóng)產(chǎn)品加工，2018，（5）.discussion on teac

12、hing reform "principles of food engineering"  in agricultural universitylin 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 ill