新工科背景下食品机械类课程的教学改革与探索

伍 强，余有贵，黄大川，曾祥燕

(邵阳学院 食品与化学工程学院，湖南 邵阳 422000)

2017年，我国教育部积极推进新工科建设，先后发布《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》等系列文件，深化工程教育改革，促进高等教育强国建设[1]。新工科建设不仅针对人工智能、智能制造、云计算、机器人等新兴产业专业，也包括对传统工科专业的升级改造。教育部《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》强调，以信息化引领教育理念和教育模式创新，充分发挥教育信息化在教育改革和发展中的支撑与引领作用，翻转课堂[2]、慕课[3]、微课[4]等新型教学方法已在国内流行起来。借力于我校食品质量与安全专业“十三五”专业综合改革实施，努力培养工程素质高、有创新意识的高级应用型人才，鼓励将自主式教学、讨论式教学和案例式教学等多种教学方式充分应用于该专业教学中，我校已逐步建成适应地方经济和行业发展需要的人才培养课程体系。食品机械类课程是传统工科专业的核心课程，以工程教育为主，具有知识更新快、信息量大、工程实用性强、空间构想能力强等特点[5]。而目前，教改研究更多局限于教学内容设计，缺乏突出不同专业特色的教学尝试及信息化教学手段改革，尤其对于新工科背景下教学改革方法及途径存在不足[6]。因此，在新工科背景下，深入开展体现食品机械类课程专业特色的教学研究与实践具有重要意义。

1 传统教学方式存在不足

1.1 学生的机械基础知识薄弱

《工程制图》、《食品工程原理》等课程是食品机械类课程的前导课程，《工程制图》缺少综合设计，学生没有空间想象力，少数同学看不懂设备结构图，而多数同学未具备独立的制图与设计能力。《食品工程原理》针对性不强，学生在食品加工机械设备的种类、选型、性能等方面理论知识不足或不扎实，学习效率低[7]。

1.2 学生的工程应用能力培养受限

长期以来，食品专业教学与科研均偏重于理学，部分工程培训教学则集中于食品生产工艺、食品生产操作等方面，忽视食品机械等具有较强工程应用性的课程教学及研究，如江南大学、东北农业大学、西北农林科技大学等知名高校与食品机械相关的课程数较少，而食品工艺学课时较多，仅有华南理工大学、河南工业大学机械类学时数远高于工艺学。此外，学生在实验、实习过程中接触食品加工机械设备特别是系列配套设备的机会很少，在企业真正锻炼的时间也较短，难以达到其工程应用能力培养的目的。华南理工大学在学生工程应用能力的培养力度走在全国前列，其培养方式值得借鉴[8]。

1.3 学生的学习主动性不强

食品机械类课程受到诸多教学条件的限制，目前仍采用传统的"单向灌输式"教学法讲授，学生被动学习，无法体现其主体作用，再加之该类课程难度大，学生普遍感到枯燥乏味，教师教学缺乏激情。这种教学模式只注重学生的知识传授，忽视其主观能动性和实践能力的锻炼。因此，学生对知识的掌握不牢固。

2 教学改革内容

2.1 优化教学内容

理论教学是食品机械类课程教学最重要的环节之一，通过讲解食品加工过程中机械设备的基本结构、工作原理、操作方法及性能特点，学生具备一定的工艺设计、选型和工程应用能力。但随着高新技术在食品工业中不断应用，相关信息更新较快，课程教学将紧跟食品工业高速发展的步伐，将一些新技术、新设备融入到教学中，如超高压设备、超临界萃取设备、无菌包装设备等。同时，剔除陈旧、过时的机械设备内容。此外，结合高校地方特色进行教学。如我校与湘窖酒业、李文食品有限公司等当地企业合作密切，在豆制品加工、果蔬清洁生产、生态酿酒等方面独具优势，应补充其相关机械设备内容，重点讲解自动果蔬削皮机、纯粮固态发酵白酒液态重蒸馏装置等我校获发明专利授权等，使课堂讲解更加生动，让学生的知识面更加开阔。

2.2 创新教学手段

创新食品机械类课程的教学手段，采用灵活多样的“混合式”教学模式，激发学生学习的积极性。实施两段式教学计划，第一阶段采用“翻转课堂+讨论式”教学手段在课堂开展教学，第二阶段则采用“实物案例分析”教学方法在高校实验基地、地方特色企业开展教学。

2.2.1 “翻转课堂+讨论式”

本课程教学第一阶段，“翻转课堂+讨论式”教学改变了传统的教学方式，教师把知识传授的过程放在课堂外，而把知识内化的过程放在课堂中。在课前，教师把需要掌握的知识提纲、教学PPT、视频等学习资源，通过网络教学平台提供给学生，由其根据自身对知识点的掌握水平选择合适的线上(如平台、数据库)、线下(图书馆、书店)学习资料、文献，对知识点进行梳理。在课堂，教师引出预习设计的某一问题或主题，组织学生分组进行讨论，加深其对知识的理解和记忆。

2.2.2 “实物案例式”

本课程教学第二阶段，"实物案例式"教学是在前期基础知识掌握的前提下，通过形象化的实际应用举例或核心构件的模型设计，提高课程是实用性和学生的感性认识。

(1)“实物案例式”中的“案例”，即教师列举李文食品有限公司饮料加工生产线等案例进行分析或带学生实地考察，将机械设备结构更直观地展现在学生面前，并介绍均质机、高温瞬时杀菌设备在食品加工中的作用和重要性，让学生熟悉并掌握这些食品机械设备的结构、工作原理及实际应用。

(2)“实物案例式”中的“实物”，即开展核心构件的模型设计，通过模仿其结构和工作原理，利用硬纸、塑料、金属等材料制作食品机械设备中的核心构件。如饮料灌装机的主要构件——液位定量器，其结构和原理较为简单，模型设计所需材料易得，通过模型设计可提高学生的学习兴趣、动手能力、工程能力及创新能力。

3 结语

食品机械类课程知识点分散、内容较多、专业性强，必须实施形式多样的教学手段。简单的机械设备，学生可通过传统教学中教师的讲解而掌握基础知识，但对于复杂的机械设备或生产线，如课程中“发酵机械与设备”，涉及嫌气发酵、好氧发酵、微生物细胞发酵、动植物细胞培养等多个方面，若教师讲解时间过长，讲课进度较快，学生在短时间内接受所有知识显得很吃力，加上大部分学生的空间想象力较差，无法深入思考、渗透学习。本文提出的集“翻转课堂、实物案例、讨论式”三者于一体的“混合式”教学法，对食品机械类课程教学法能满足不同知识水平、不同兴趣爱好学生的学习需求。教师提供教学视频，开展模型设计和案例分析等活动，可立体化地展示仪器原理，实地展示机械设备的生产过程，大大提高了该类课程的教学质量和学生的工程应用能力。