食品工程原理实验教学方法改进初探

纪俊敏 魏安池 刘玉兰

［摘要］食品工程原理实验是食品工程原理的一个重要教学环节，是对理论教学内容的补充和验证。针对食品工程原理实验课程的特点和实验教学中出现的一些问题，从合理安排实验课教学时间、调整教学内容及改革考核方法等方面对食品工程原理实验教学改革进行了初步探索和实践，强调实验教学要与课堂理论教学紧密结合，在实验教学环节中加强学生工程观念的培养。

［关键词］食品工程原理实验实验教学教学改革

［中图分类号］G642［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）12-0126-02

食品工程原理实验是在食品工程原理课堂教学内容的基础上，密切结合不同章节的讲授内容设立的实验课程，目的在于使学生能理论联系实际，通过实验加深对食品加工过程中各个单元操作的工作原理、工作过程以及相关的数据计算的学习和理解，培养学生运用基础理论分析和解决食品加工单元操作中各种工程实际问题的能力。食品工程原理实验教学设备通常是大型的成套设备，实验设备结构复杂，实验操作繁杂。实验数据处理过程中大量运用到之前学过的高等数学、基础化学、物理化学等课程的理论知识。并且绝大多数学生对食品工业生产过程缺乏感性认识，不了解设备在食品生产及过程控制中的作用和原理。导致很多学生对食品工程原理实验缺乏足够的学习兴趣。因而探索有效的教学方式，培养学生对工程实验课的学习兴趣，提高学生的学习积极性是上好食品工程原理实验的关键。

我们通过近几年来的教学总结，在食品工程原理实验教学中不断改善实验教学条件，完善实验装置的同时进行了如下实验教学改革实践。

一、合理安排教学时间，理论与实践相结合

食品工程原理理论课教学的进度通常要早于实验教学进度，也就是在学习完相应的理论知识后再安排学生进入实验室进行实践学习。这样安排比较符合学生接受新事物的认知规律，同时也可以引导学生主动地将所学的理论知识及时运用到实践操作中，帮助和培养学生建立工程意识。比如讲解过滤设备时由于板框压滤机内部构造的复杂性，很多学生在课堂上很难建立起它的结构模型，但是如果在讲解完板框压滤机后安排学生进入实验室进行过滤速率测定的实验，首先学生可以打开设备，仔细观察板框、过滤框、洗涤框的内部结构，通过对整个设备操作过程的了解还能够很好地掌握板框压滤机的工作原理。

二、深化教学内容，提高实验效率

食品工程原理实验中的单元操作装置接近于实际生产所用的装置，是实际生产所用的设备的缩小版，结构和操作都具有一定的复杂性，操作过程涉及温度、压力、流量等许多参数的调节和量取。因此，通过食品工程原理实验，学生不仅能够提高实际动手能力，还能够真真实实体会到食品工程原理的工程性。

为了保证实验教学质量，提高实验效率，上实验课前，实验指导教师和学生都应该做好充分的课前准备工作。指导教师课前要仔细学习实验教学大纲和实验教材，根据实验教学目的和每个实验操作的具体要求，找出实验的重点和难点。每次上完课后要及时总结实验中学生们容易出错的环节或者经常出现的共性问题，在下次教学中给予重点指导。经过这几年的教学实践，本人认为实验指导教师最好在学生进入实验前先将实验目的、实验内容、实验原理、工艺流程、操作步骤、设备的主要参数、实验数据记录及处理等内容对学生进行一定的讲解，并且对其中涉及的相关理论课知识进行重点强调，给出数据处理时需要的计算方法和依据。让学生能很好地对即将进行的实验进行预习，进入实验室后就会做到心中有数。也深化了学生对食品工程原理理论教学中知识点的理解和复习，激发了学生对实验课的学习兴趣。

食品工程原理实验装置接近于生产的实际装置，涉及压力表、仪表盘、流量计、压差计等各种测量仪表的使用，以及离心泵、板框过滤机、套管换热器、阀门、风机等设备的操作，很多学生都是第一次接触它们，实验过程中容易出现操作错误而导致实验失败或设备损坏，甚至发生事故。例如，离心泵操作前一定要先灌泵，防止气缚现象发生；开泵前还要将管路出口阀门关闭，防止电机烧毁。因此，实验指导教师在讲解实验流程和实验装置操作方法时，先引导学生回顾理论课学过的相关仪表和设备的工作原理，以理论指导实际，强调这些仪表和设备在操作时的关键步骤和注意事项，引导学生主动思考，这样不仅有利于实验的顺利进行，也使学生对相关理论知识有了更深刻的理解和记忆。

三、规范数据记录，整理实验报告

实验指导教师要规范学生实验数据的记录，从点滴之处培养学生良好的科学研究习惯。实验时，经常会看到个别学生记录实验数据很随意，随便找一张草稿纸记录或者干脆记在实验教材的空白处，字迹缭乱，等到书写实验报告时或许自己都找不到或辨认不清了，只好抄取他人的数据。我要求学生在实验前必须结合老师讲解内容进行实验预习，列出书写实验报告需要进行数据记录的项目，最好以表格的形式列出，方便实验时进行数据记录。

实验报告的书写也是实验教学的重要组成部分，它是将实验目的、实验原理、实验装置、实验步骤、实验数据记录、实验数据处理过程及结果等记录下来，整理成为书面报告的形式。为了锻炼学生的归纳总结能力，我要求学生在书写实验报告时一定要自己总结实验目的、实验原理、实验步骤等内容，不能直接摘抄实验教材。其实总结过程也是对整个实验的回忆与梳理，通过总结可以加深学生对实验的认识和理解。其次，要求学生除了将实验数据和数据处理结果以表格的形式列出，以及绘制出需要的曲线图外，学生还必须要以其中的一组实验数据为例写出详细的计算依据和过程。为了避免抄袭现象，要求同组学生在计算举例时须取不同序号的一组数据进行举例计算。最后，要求学生对实验结果做必要的分析讨论，要客观地分析实验结果与理论存在误差的原因。这样有利于培养学生分析问题和解决问题的能力。在实验过程中数据处理与分析、思考题分析也可以反映出学生的学习效果，教师在以后的教学中有针对性地对学生加以辅导。

四、充分利用计算机虚拟实验技术

实验教学是培养学生运用理论知识分析、解决实际工程问题，提高实践能力和创新精神的重要手段。计算机虚拟实验是依托“虚拟现实”技术而发展起来的一种实验模式。在食品工程原理实验教学中实验指导教师可以在学生进入实验室进行实地操作之前，引入计算机虚拟实验技术，让学生在计算机虚拟的实验场景中，操纵虚拟的实验仪器来完成实验，通过仿真实验让学生对实验操作过程和操作方法有一个初步认识和学习，为随后实验的顺利进行奠定了基础。但它并不是真正的实际操作，不能完全代替现场实验。

五、完善课程的成绩考核

目前实验教学中普遍存在实验课考核指标不明确的问题。实验课成绩的评定通常是结合实验报告、实验操作规范性、学习态度等方面进行综合评判。其中实验报告是学生完成实验过程的体现形式, 也是实验成绩评定的主要内容。

由于食品工程原理设备有限，指导教师通常需要将学生分成若干实验小组分别进行实验，因此造成一些学生在写实验报告时，不仅全组实验数据记录相同，数据处理过程乃至整个实验报告内容都基本一致。很显然单纯依靠实验报告、实验操作规范性、学习态度等很难公平、公正地给出实验课成绩。我校将实验课内容并入理论课考核中，也就是实验课不单独给出成绩，而是在理论课程试卷中专门留出10~20%的实验试题，并且将实验操作和报告作为平时成绩计入总成绩中。实验试题可以是选择题、判断题，也可以是综述题如叙述离心泵性能曲线测定实验的操作过程。这样的考核方式可以更全面地反映出学生对相关实验和涉及的理论知识的理解和掌握程度。

食品工程原理实验是食品工程类专业教学中一门重要的专业基础实验课，在食品工程教育中起着重要的作用，具有实践性、综合性和创新性，是培养学生分析和解决工程实际问题能力的重要平台。实验指导教师应该以实验室现有设备为基础，紧密结合理论教学，合理利用计算机虚拟实验技术，深化实验教学改革，不断完善实验教学方法，努力提高教学水平。

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［责任编辑：碧瑶］