新工科和工程教育认证理念下“食品机械与设备”实验课教学的改革与实践

王标诗，杨胜远，胡小军，彭元怀，张世奇，刘淑敏，江 敏

（岭南师范学院 食品科学与工程学院，广东 湛江524048）

工程教育认证是国际通行的工程教育质量保障制度，目的在于确保工程教育质量达到预期目标，为相关工程技术人员提供进入社会市场前的教育质量提供一定保证[1]。工程教育专业认证也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础[2]。2016年6月，中国工程教育认证机构正式加入《华盛顿协议》，成为第18位正式成员。自从我国开展工程教育认证以来，教学模式从传统的以教师为中心逐渐转变为以学生为中心，以学生的知识、能力和综合素养等方面综合提升作为产出指标，为我国培养了众多的高素质应用型复合人才[3]。中国工程教育认证的主要目标是通过专业认证来确保工程教育的质量、促进工程教育改革使其高质量发展，其主要目的是培养学生解决复杂工程问题的能力、提高学生工程设计能力[4]。

为主动应对新一轮产业变革与科技革命，支撑服务创新驱动发展和“中国制造2025”等系列国家重大战略部署。2017年2月以来，教育部联合各部门积极推进“新工科”建设，形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等系列文件，全力探索工程教育的中国模式、中国经验和中国智慧，助推我国高等教育强国建设[5-6]。“新工科”的提出主要是针对传统的工科建设存在的弊端进行改革使其适应新时代经济发展对人才的需求，同时也推动了中国新时代高等教育人才培养模式的变革。开展新工科建设是构建国际竞争的新优势，是服务国家战略发展的新需求，同时也是落实高校立德树人的新要求[7]。

“食品机械与设备”是食品科学与工程专业的一门核心课程，该课程主要介绍食品加工中常用机械设备的基本原理、结构、优缺点、操作基本要点和注意事项等，其课程目标体现了食品科学与工程专业在工程能力培养方面的要求，是一门理论与实践并重的专业课程。该课程不仅有助于学生掌握食品工程基础理论和知识，而且在学生进行综合技能训练（如毕业设计等）和创新能力培养方面都发挥着举足轻重的作用。在新工科建设和工程教育认证的大背景下，对“食品机械与设备”课程理论教学与实践教学进行改革势在必行。笔者从事“食品机械与设备”课程教学工作10年有余，对该课程教学进行了一些探索性的改革和尝试，并在教学实践中取得了良好的效果，对提高学生解决复杂工程问题能力有很大促进作用。

1 “食品机械与设备”实验课程现状及弊端

学校自建立食品科学与工程专业以来，重视专业课程特别是核心课程的建设工作，但是由于受到主客观因素的限制，在“食品机械与设备”教学过程中，理论课教学做了很多尝试和改进，取得不错的效果，但在实验教学环节，还存在实践环节重视不够、学生工程能力培养弱和实验考核要求不高等一系列问题。

1.1 实践教学环节重视不够

学校食品科学与工程专业建设初期，由于受到实验场地和仪器设备等条件的限制，“食品机械与设备”教学主要是以理论教学为主，整个课程学时为48学时，实验学时仅为8学时，严重影响学生对食品机械与设备的深入认识和全面理解，由于很难接触到具体机械设备导致学生学习积极性和热情不高，学习效果也明显不好。对有志于从事食品机械与设备相关工作的学生来说，如果并不能很好地把学到的理论知识和实际的食品机械操作结合起来，面对企业大型的食品机械与设备不知所措，难以操控。

1.2 学生的工程应用能力培养较弱

传统的“食品机械与设备”课程中注重食品机械理论知识的学习，忽视了具有较强工程应用性的实验课程教学，实验学时较少。学生在仅有实验课中接触到食品机械与设备特别是系列配套设备的机会非常少，对相关设备的运行和操作知之甚少，难以达到其工程应用能力培养的目的。

1.3 实验课的考核要求不高

“食品机械与设备”课程考核最初是全部理论考核，之后随着实验条件的改善，增加了部分实验课内容，但增加的实验学时较少，而且实验课实验项目一般由实验课指导教师根据实验室现有的仪器设备情况具体指定某个实验内容。上课时实验指导教师先讲解实验目的、原理、步骤等相关问题，之后由学生按实验步骤操作完成实验内容，最后撰写实验报告。学生只是被动接受，主动性不够。考核成绩由平时成绩、实验成绩和理论考试3个部分组成，实验成绩占比较小。而实验成绩主要以实验报告成绩为主，这种单一的实验考核方式存在着很多缺陷。一是忽视了过程评价，导致学生只重视写实验报告，忽视了实验过程的学习；二是忽视了实验操作训练，这种重结果、轻过程，重知识、轻能力的实验考核方式达不到应有的效果，不利于充分调动学生的主动性和积极性。

2 “食品机械与设备”实验课程的改革与实践

在新工科和工程教育认证的大背景下，食品科学与工程专业课程改革迫在眉睫，需要对相关课程进行调整和优化，作为核心课程的“食品机械与设备”也不能例外，尤其是对学生工程能力影响较大的实验环节，通过优化实验内容、改进实验教学方法、强化实验教学考核等途径进行改革。实践表明，可以明显提升学生的学习主动性和工程实践能力。

2.1 优化实验内容

食品科学与工程专业新的人才培养方案中将“食品机械与设备”实验学时由原来的8学时增加到18学时，这为实验内容的整体优化带来操作空间。新的实验内容包括三大模块，即单元操作设备、中试加工生产线和校外食品企业生产参观学习。具体单元操作内容有食品分离设备、食品粉碎和混合设备、食品杀菌设备，共6学时，其中食品分离设备主要学习板框压滤机、离心机的操作要点及注意事项，食品粉碎和混合设备主要习胶体磨、均质机的操作要点及注意事项，食品杀菌设备主要学习板式杀菌机、釜式杀菌锅的操作要点及注意事项；中试生产线包括果酒加工生产线和豆奶加工生产线，共6学时，主要学习果酒和豆奶生产线上用到的设备及设备组装生产线情况，包括葡萄破碎机、榨汁机、过滤机及发酵罐、包装机、磨浆机、水处理机等；校外企业参观学习主要是去珠江啤酒有限公司湛江分公司或可口可乐湛江有限公司参观学习，了解生产线设备及运行情况。同原来的实验课内容相比，构建了单元操作到中试生产线再到实际生产线的阶梯式教学内容，对学生工程实践能力具有很大的促进作用。

2.2 改进实验教学方法

在实验课教学方法上，采取“线上+线下”的混合式模式，教学方式有翻转课堂、案例教学法等[5]。首先，将实验设备提前做成动画或视频的形式，借助于雨课堂智慧教学手段进行授课，课前将实验课学习资料推送给学生，并辅以测试题，要求学生进行提前预习和完成相关测试，测试不达标则不能上实验课；授课时，采取现场教学和雨课堂互动教学相结合的模式，教师打开单元设备外壳为学生讲解设备的内部构造，使学生直观地了解设备的结构和工作原理，如在讲解板框压滤机时，打开滤板、滤框和滤布等，讲解其构造和工作原理，学生有疑问则可以采用“弹幕+投稿”方式进行提问，教师再进行答疑，最后由学生自己动手操作设备，了解设备的运行过程。为强化学生的实际解决问题能力，在具体设备中设置小故障雷区，让学生通过排雷的方式找到故障，使设备得以正常运行；课后教师就实验课内容推送相关作业，让学生进一步巩固实验课相关知识。这些操作都可以用手机完成。最后，学生再完成相关实验报告。

校内中试生产线的教学与单元操作类似，如豆奶生产线，包括从原料清洗破碎到混合均质再到高温瞬时杀菌和无菌灌装等与实际生产基本一致的全流程设备，满足培养学生工程实践能力的需要，提高了学生的工程素养。校外企业参观主要借助于案例教学、启发式教学等手段，参观前通过雨课堂推送相关企业资料和企业生产线相关内容，选取合适的案例引入，并提出跟生产实际相关的问题，如参观可口可乐有限公司，可提出玻璃瓶罐装和塑料瓶罐装有何差异等问题，让学生带着问题去企业找答案，学生在参观过程中也可以向工厂技术人员直接询问设备和生产线相关问题。

由于实验课教学学时有限，完全依赖于实验课难以达到较为理想的效果，还可以利用课后等时间辅助教学，考虑将教学时长贯穿在整个课程学习期间。笔者通过建立微信群和QQ群为学生与教师线下实时沟通提供了的渠道，教师将课件、动画、视频、作业等及时发布到微信群和QQ群里，学生在课程学习期间遇到的问题可随时到微信群和QQ群里进行咨询和讨论，教师和其他学生都可以对问题进行讨论和解答，这大大提高了学生主动学习、分析问题和解决问题的能力。

改进实验课教学方法，使学生的学习积极性大大提高。教学改革后效果明显，学生主动性很高，学生会主动分享学习心得体会，参与其他学生问题的讨论。这大大提升了学生的学习兴趣和动力，学生对相关知识点的把握也更为牢固，并且能及时将所学知识运用到解决实际工程问题上，减少了学生的理论知识与具体实际应用脱节的现象。

2.3 强化实验教学的考核

实验课程的全过程考核，是对学生实验态度、操作水平及综合运用所学知识解决实际问题能力较为全面的评定，其考核结果能真实地反映出学生对实验课的学习和掌握情况。为了全面科学地评价学生对实验课的掌握情况，应建立多元化的考核机制，注重学生学习全过程考核。“食品机械与设备”实验课程学时为18学时，实验课程考核占比为30%。在实验课程考核过程中，除了平时出勤率、课堂参与、实验预习、实验操作、实验报告外，还增加了课程设备选型小环节，就某一食品加工生产线，学生通过实际调查、物料核算等对单元操作的设备进行选型和论证等，这个过程强化了“食品机械与设备”课程的理论，并从设备选型中得到了工程实践能力的提升。经过改革后，“食品机械与设备”实验课程总成绩包括如下几个部分：实验报告占20%，实验操作占20%，课程设备选型占20%，课前预习和测试占20%，平时上课出勤和参与课堂讨论占20%，这很好体现了全过程的考核理念，取得了预期的效果。

3 结语

“食品机械与设备”实验课程具有很强的实践性和突出的工程应用特征，为适应新工科和工程教育认证的要求，在实验课程教学改革中，贯彻以学生为中心、成果导向和持续改进的教学理念。结合多年教学经验与实践体会，对“食品机械与设备”实验课教学内容、教学方法和实验考核等方面进行大胆改革，探讨新工科和工程教育认证理念下“食品机械与设备”实验课程教学新思路和新方法，强化食品科学与工程专业学生的工程实践能力、创新能力和综合素质，实践表明，通过改革取得了良好的教学效果。