食品工程原理是一門典型的工程學(xué)科，是化學(xué)工程原理的一個(gè)分支，也稱食品化學(xué)工程原理?！笆称饭こ淘怼闭n程作為食品類專業(yè)必修課之一，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)、設(shè)計(jì)水平、計(jì)算能力起到重要的奠基作用，但其理論知識(shí)難度高、單元操作復(fù)雜、實(shí)際應(yīng)用困難，對(duì)學(xué)生的思維能力和數(shù)學(xué)計(jì)算能力有著較高的要求［1］，因此一直被學(xué)生認(rèn)為是最難的食品類專業(yè)課程之一。因此，有必要在教學(xué)中以培養(yǎng)學(xué)生工程能力為導(dǎo)向，通過(guò)改進(jìn)教學(xué)模式提高“食品工程原理”課程的教學(xué)質(zhì)量，解決學(xué)生在學(xué)習(xí)和掌握食品工程原理相關(guān)內(nèi)容上遇到的問(wèn)題。一、“食品工程原理”教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生工程能力的重要性2016年我國(guó)順利加入《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著我國(guó)的工程教育獲得了國(guó)際認(rèn)可，具備為工科學(xué)生提供廣闊發(fā)展平臺(tái)的能力，同時(shí)也對(duì)工程教育的質(zhì)量提出了更高的要求。工程教育的核心理念是以學(xué)生為中心，其根本目的是提高學(xué)生的工程能力，因?yàn)楣こ棠芰ψ钅荏w現(xiàn)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)深度，可以最大限度體現(xiàn)工科學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。作為典型的工程學(xué)科，“食品工程原理”對(duì)培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程能力至關(guān)重要。但近年來(lái)本科生就業(yè)發(fā)展問(wèn)題頻出，究其原因在于學(xué)生不得要領(lǐng)地了解或強(qiáng)行記住一些書本知識(shí)片段，在實(shí)際問(wèn)題面前往往束手無(wú)策，結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生能力同質(zhì)化，沒(méi)有能力特色，被認(rèn)定為COPY型人才。與之相對(duì)的，具有工程素質(zhì)的人可以系統(tǒng)地掌握理論知識(shí)，并將其與實(shí)際問(wèn)題緊密結(jié)合，進(jìn)一步在具體實(shí)踐中將所學(xué)內(nèi)容融合、升華，最終有所探索和創(chuàng)新，這樣的人才就是工程型人才。工程型人才往往由研究、體驗(yàn)和實(shí)踐獲得數(shù)學(xué)和自然科學(xué)知識(shí)，并通過(guò)發(fā)展性地應(yīng)用這些知識(shí)經(jīng)濟(jì)合理地利用各種材料和自然力造福人類。其中，動(dòng)態(tài)型工程師能夠抽象地運(yùn)用所學(xué)科學(xué)知識(shí)解決高難度問(wèn)題，進(jìn)而將工程技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。開展“食品工程原理”課程教學(xué)的重要目標(biāo)之一就是提高學(xué)生的工程能力，為批量培養(yǎng)工程師奠定基礎(chǔ)。二、“食品工程原理”教學(xué)模式中存在的問(wèn)題“食品工程原理”以“化學(xué)工程原理”為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)，是一門研究物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化過(guò)程規(guī)律的科學(xué)，兩門課程的核心知識(shí)均為“三傳一反”，因此可以將食品工程看作一種能與化學(xué)工程無(wú)縫交接的學(xué)問(wèn)。由于食品物料與化工材料性質(zhì)不同，在化工單元操作技術(shù)的基礎(chǔ)上，又衍生出大量食品加工領(lǐng)域特有的單元操作方法：（1）多數(shù)食品材料具有熱敏性，容易氧化變質(zhì)，加工過(guò)程中要求低溫、缺氧，由此衍生得到真空過(guò)濾、真空冷卻、真空干燥、冷凍濃縮、冷凍干燥等單元操作。（2）食品材料易腐敗，濃縮食品、干制食品、冷凍食品和速凍食品是其主要加工形式，由此又衍生出冷凍濃縮、冷凍干燥、低溫冷凍等單元操作。（3）食品物料多為固態(tài)和液態(tài)，而化工上多為氣態(tài)，因此提取、分離、凈制、混合、乳化、粉碎等化工上少用的單元操作卻在食品工程方面占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。與化學(xué)工程原理相比，食品工程原理具有明顯的繁、雜、難的個(gè)性特征。實(shí)際教學(xué)效果表明，學(xué)生對(duì)“食品工程原理”課程的掌握程度普遍較差，究其原因在于現(xiàn)有教學(xué)模式存在諸多問(wèn)題：（1）食品工程原理同化學(xué)工程原理不同，它主要用于解決食品加工過(guò)程中的問(wèn)題，其單元操作具有顯著的獨(dú)特性。當(dāng)前化工方面的研究較多，教材內(nèi)容充實(shí)，實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備充足，反觀食品工程原理教學(xué)素材少，專用實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備落后，以化學(xué)工程設(shè)備為基礎(chǔ)進(jìn)行少量演示性操作難以充分展現(xiàn)食品工程的獨(dú)特特征。（2）教學(xué)模式單一，多數(shù)高校仍以傳統(tǒng)的課上講解教學(xué)模式為主，教學(xué)過(guò)程往往“重理論、輕實(shí)踐”，導(dǎo)致學(xué)生工程思維發(fā)展和創(chuàng)新性培養(yǎng)受到嚴(yán)重制約。（3）食品工程原理具有較強(qiáng)的理論性，教學(xué)內(nèi)容涉及較多的公式推導(dǎo)和計(jì)算［2］，相對(duì)枯燥，學(xué)生的學(xué)習(xí)興致普遍不高。（4）“食品工程原理”課程涉及較多的單元操作，課程內(nèi)容與化學(xué)工程原理、高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)等多個(gè)學(xué)科聯(lián)系緊密［3］，學(xué)生只有在理解相關(guān)學(xué)科內(nèi)容的基礎(chǔ)上才能全面掌握這門課程，一旦出現(xiàn)知識(shí)短板就容易出現(xiàn)理解偏差，進(jìn)而產(chǎn)生畏難、厭倦情緒。綜上，要提高“食品工程原理”課程的教學(xué)質(zhì)量，必須以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力為導(dǎo)向，多方面、多角度開展教學(xué)模式改革。三、以培養(yǎng)學(xué)生工程能力為導(dǎo)向的教學(xué)模式改革食品專業(yè)課程教學(xué)應(yīng)適應(yīng)當(dāng)前食品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展形勢(shì)，發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)?！笆称饭こ淘怼闭n程的基本教學(xué)任務(wù)是介紹食品工業(yè)生產(chǎn)中主要單元操作的基本原理、內(nèi)在規(guī)律、計(jì)算方法和常用設(shè)備，并使學(xué)生能夠利用所學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)過(guò)程中的工程運(yùn)算、設(shè)備選用等實(shí)際問(wèn)題。為得到更好的課程教學(xué)成果，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生工程能力為導(dǎo)向，通過(guò)多個(gè)板塊協(xié)作的方式優(yōu)化和改進(jìn)現(xiàn)有教學(xué)條件和方法。具體可以從課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)及相關(guān)配套教學(xué)三個(gè)方面實(shí)施改革措施，整體教學(xué)模式改革設(shè)計(jì)思路如圖1所示。圖1“食品工程原理”教學(xué)模式改革設(shè)計(jì)思路（一）課堂教學(xué)模式改革“食品工程原理”課堂教學(xué)自然要以食品工程原理的相關(guān)知識(shí)為主，但僅僅講授這門課程要求學(xué)生掌握的知識(shí)是不足的，還需同步補(bǔ)充高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、食品機(jī)械以及部分食品專業(yè)的知識(shí)來(lái)輔助學(xué)生深入理解課程內(nèi)容。特別是與工程能力相關(guān)的內(nèi)容，既是難點(diǎn)又是重點(diǎn)，在教學(xué)中必須特別補(bǔ)充。相關(guān)學(xué)科知識(shí)的補(bǔ)充方式可以從以下兩方面進(jìn)行：一方面，教學(xué)中反復(fù)提及的總體知識(shí)點(diǎn)應(yīng)集中在緒論中講解，如數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、量綱分析、解決實(shí)際問(wèn)題的方法論等；另一方面，部分單元操作涉及的專業(yè)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)在相關(guān)內(nèi)容處補(bǔ)充，如微積分思想、工程制圖方法、食品機(jī)械原理等。在上述教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，還要結(jié)合食品工業(yè)特點(diǎn)以培養(yǎng)學(xué)生工程能力為導(dǎo)向細(xì)化教學(xué)工作。根據(jù)食品學(xué)科特點(diǎn)與化學(xué)工程區(qū)分，重點(diǎn)講授流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)等核心單元操作，使學(xué)生掌握基本概念、理論和規(guī)律［4］。同時(shí)，根據(jù)教學(xué)環(huán)節(jié)特點(diǎn)采用理論結(jié)合案例的方式，從生活中常見的物理現(xiàn)象或?qū)嶋H生產(chǎn)問(wèn)題出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，激發(fā)學(xué)生的工程思維潛力。（二）實(shí)踐教學(xué)模式改革“食品工程原理”課程的性質(zhì)很容易導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容過(guò)于理論化，必須明確規(guī)定實(shí)踐教學(xué)在“食品工程原理”教學(xué)中的重要地位［5］。實(shí)踐教學(xué)模式的設(shè)定應(yīng)兼顧知識(shí)目標(biāo)和技能目標(biāo)，充分覆蓋各個(gè)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，從虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、工廠實(shí)習(xí)、實(shí)操實(shí)驗(yàn)等四個(gè)方面進(jìn)行全面改革。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是通過(guò)創(chuàng)建與現(xiàn)實(shí)類似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境來(lái)滿足教學(xué)過(guò)程中的情景化需求［6］。食品工程原理的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模擬工程實(shí)驗(yàn)環(huán)境和操作過(guò)程，從單元操作的實(shí)際需求出發(fā)，將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過(guò)3D虛擬仿真形式直觀展現(xiàn)。在教學(xué)過(guò)程中將課堂教學(xué)內(nèi)容與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，穿插開展互動(dòng)演練，形象地為學(xué)生展示工程實(shí)驗(yàn)原理和關(guān)鍵操作，增強(qiáng)學(xué)生的沉浸感，提高學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，降低錯(cuò)誤操作帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，從而大幅度提高教學(xué)質(zhì)量。課程設(shè)計(jì)對(duì)于培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的工程能力具有極其重要的作用，因此一直是實(shí)踐教學(xué)模式改革的重點(diǎn)工作內(nèi)容。課題設(shè)計(jì)工作通常以多人自由合作形式開展，要求學(xué)生結(jié)合食品專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)自選課題，協(xié)作完成課題任務(wù)，最后提交工程設(shè)計(jì)圖紙并現(xiàn)場(chǎng)解說(shuō)和展示成果。除采用上述常規(guī)方法開展課題設(shè)計(jì)教學(xué)外，還可以借助計(jì)算機(jī)Excel軟件布置一系列開放性的電子作業(yè)課題，加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，提高其解決實(shí)際問(wèn)題的能力。例如，給定一系列管徑和流體黏度，讓學(xué)生充分發(fā)揮想象力計(jì)算不同流速下的雷諾數(shù)，進(jìn)而繪制管徑-雷諾數(shù)圖及摩擦因數(shù)圖，動(dòng)態(tài)展示管內(nèi)層流和湍流現(xiàn)象，進(jìn)一步與傳熱學(xué)知識(shí)相結(jié)合探索升溫過(guò)程對(duì)流體流動(dòng)現(xiàn)象的影響。工程能力訓(xùn)練中，學(xué)生根據(jù)自身對(duì)知識(shí)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)深度設(shè)定運(yùn)算難度和復(fù)雜性，盡可能深入地掌握工程運(yùn)算的基本思想和方法。工廠實(shí)習(xí)可以有效提高學(xué)生的工程能力和創(chuàng)造力，是工科教學(xué)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。在這方面，各大高校院所在長(zhǎng)期實(shí)踐教學(xué)中積累了大量經(jīng)驗(yàn)，但在“食品工程原理”課程教學(xué)中普遍存在工廠實(shí)習(xí)課題與課程相關(guān)性不高、教學(xué)內(nèi)容針對(duì)性較差的問(wèn)題。要想解決上述問(wèn)題，教師必須在學(xué)生進(jìn)行實(shí)地實(shí)習(xí)前做好充分準(zhǔn)備，實(shí)地考察諸多食品工廠后選出其中具有代表性的食品工程實(shí)踐教學(xué)課題［7］，同時(shí)提前協(xié)助學(xué)生歸納總結(jié)罐頭制造、果汁生產(chǎn)、啤酒釀造、肉干加工等食品生產(chǎn)線的通用單元操作，引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜的工程理論知識(shí)與工廠實(shí)際情況相結(jié)合，以便充分利用實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)提升工程問(wèn)題的處理能力。實(shí)操實(shí)驗(yàn)是對(duì)常規(guī)課堂教學(xué)模式的重要補(bǔ)充，學(xué)生在積極主動(dòng)參與實(shí)操實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)，驗(yàn)證和拓展理論知識(shí)外延。目前，部分院校擁有的食品工程原理實(shí)操實(shí)驗(yàn)儀器儲(chǔ)備不足，常常需要借用化工設(shè)備開展食品工程原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。雖然兩門課程教學(xué)的核心原理異曲同工，但化工設(shè)備畢竟不同于食品器械，基于化工設(shè)備的實(shí)操演練內(nèi)容難以覆蓋食品專業(yè)特征，學(xué)生的工程能力提升效果有限。因此，根據(jù)食品專業(yè)特征補(bǔ)充購(gòu)入新型食品工程原理教學(xué)設(shè)備來(lái)提高教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性，應(yīng)成為“食品工程原理”教學(xué)改革的重要內(nèi)容。（三）配套教學(xué)模式改革配套教學(xué)模式改革主要從優(yōu)化教學(xué)大綱和完善工程能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)方面著手。教學(xué)大綱內(nèi)容首先要滿足學(xué)生畢業(yè)所需的各個(gè)基本指標(biāo)，符合食品學(xué)科專業(yè)定位［8］，在此基礎(chǔ)上明確各部分教學(xué)內(nèi)容與具體食品工程能力提升項(xiàng)目的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在教學(xué)內(nèi)容與工程能力提升效果的相互校驗(yàn)中不斷優(yōu)化教學(xué)大綱內(nèi)容，使其對(duì)教師授課具有更強(qiáng)的指引作用。“食品工程原理”教學(xué)改革的重要目標(biāo)是培養(yǎng)和提高學(xué)生解決工程問(wèn)題的綜合能力，包括借助互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)參數(shù)的能力、多人溝通協(xié)作處理問(wèn)題的能力、復(fù)雜數(shù)據(jù)分析處理能力、食品加工工藝設(shè)計(jì)能力等［9］。在堅(jiān)持以學(xué)生發(fā)展為中心的核心理念下［10］，建立學(xué)生工程能力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見表1），將綜合工程能力數(shù)字化，