“食品工程原理”课程设计教学改革的研究

金丽梅，杨宏志，张春芝，李大鹏，刘海军，胡亚光

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319）

“食品工程原理”课程设计教学改革的研究

金丽梅，杨宏志，张春芝，李大鹏，刘海军，胡亚光

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319）

“食品工程原理”课程设计是培养学生工程素质和实践能力的重要教学环节之一。在讨论“食品工程原理”课程设计教学过程中存在主要问题的基础上，提出了提高课程设计质量具体的改革办法，并取得了较好的教学效果。

食品工程原理；课程设计；教学改革

0 引言

随着现代食品工业的迅猛发展，各种食品加工企业对“懂工艺、会生产”的新型工程技术人员的需求也在逐年增加。因此，在本科教学阶段加强学生的工程意识，提高其工程素养显得尤其必要。“食品工程原理”主要介绍食品加工过程中具有共性的单元操作。一般来说，任何一个食品生产过程都是一系列单元操作的组合，任何一个食品加工生产流程设计都离不开装置的工作原理和计算规律，因此“食品工程原理”是培养食品专业学生实践能力与工程思维非常重要的一门专业基础课。但是，由于该门课程需要大量用到前期基础课程，如高等数学、有机化学、物理化学等相关知识，因此历来都被学生视为“最难”课程之一，特别是随着高校扩招以来，食品相关专业学生的数学计算能力普遍较差，给该课程教学带来一定的困难。为加快实现黑龙江八一农垦大学提出的应用型人才培养目标，在“食品工程原理”实践教学中进行教学改革，对于培养学生的创新性思维、提高学生理论联系实际的能力及实践技能具有重要的意义。

“食品工程原理”课程设计是指学生独立对某一单元操作过程进行工程设计，在这一教学实践环节中，使学生初步掌握食品工程单元操作设计的基本程序与方法，熟悉查阅各种文献资料和国家技术标准的步骤和方法，正确选用计算公式和数据，巩固机械制图的相关知识[1]。通过该项训练，可以使学生更深入地理解单元操作的基本原理、食品加工工艺参数控制以及工艺计算的步骤，对辅助设备的配置有更加深入认识。同时，也加深了学生对所学知识的理解，培养其独立思考能力，在分析解决实际问题方面进行了一次综合训练。总体上看，课程设计是建立工程的思维、培养学生工程实践能力的一个非常重要途径，为后续的“食品工艺学”“食品工厂设计”“毕业设计”等课程打下一个良好的基础[2-3]。

1 “食品工程原理”课程设计存在的问题

一直以来，“食品工程原理”课程设计都是学生感到压力最大的一个教学环节。目前，该课程教学存在的问题主要表现在以下4个方面：①设计题目单一。在过去的教学中常采用的设计题目有乙醇-水板式精馏塔的设计，以及牛乳（番茄酱）双效蒸发装置的设计等。为避免学生之间设计题目上的重复，通常采取改变日处理量、进料及产品浓度等，基本做到学生人手一题。尽管如此，学生相互之间的抄袭仍很严重，特别是要求上交打印稿以来，偶尔还会出现设计题目和正文中的数据参数严重不一致。②课程设计题目偏大。无论是精馏塔还是蒸发装置的设计，都是先通过物料衡算和热量衡算计算主要工艺参数，然后再反复修正计算生产装置的主要尺寸，最后还要进行辅助设备的配套选型及工艺计算，一个课程设计总共需要打印20多页A4纸，要求学生从拿到任务开始，在2周左右的时间里大量查阅资料，完成工作量甚至与本科毕业设计持平的课程设计，总体上看确实难度不小。即使完成任务，也容易使学生对设计整体只是有个大致的了解，细节问题还不能很好地把握。③没有感性认识基础。该课程的开课阶段是大二下学期，学生的认识实习以及专业实习尚未开始，他们对于食品加工生产车间以及生产装置没有一点感性认识，做如此庞大的课程设计只会和众多数字计算打交道，很难提起兴趣，这更增加了课程设计的难度。④课程设计的考核方式简单。目前，课程设计的考核多采取上交课程设计说明书的形式，教师与学生的交流只是通过说明书上的寥寥数语进行交流，在期末的这段时间里学生也不会有太多的时间按照评语进行修正计算，对于学生而言，也没有给他们留出当面汇报设计结果的机会，不能就课程设计过程中所遇到的问题及时沟通，影响课程设计的总体设计水平。

2 课程设计的改革措施

课程设计的宗旨在于通过这一教学实践环节，使学生初步掌握食品工程单元操作设计的基本程序和方法，熟悉查阅各种文献资料和国家技术标准的步骤与方法，正确选用计算公式和数据，提高学生综合运用所学知识，独立解决实际问题的能力[4]。为了更好地实现开设课程设计的目的，教研组在课程设计过程中首先从联系生产实际出发，进行一系列的改革。

2.1 课程设计题目的确定

首先，从实习基地的生产线上挖掘设计题目。目前，食品学院的学生实习实训基地主要有附近的大庆乳品厂、大豆日月星蛋白厂、嵩山淀粉厂等企业。通过对这些生产企业进行考察，结合现有生产线中的某一正常生产工段，或者企业拟进行技术改造的项目等确定课程设计题目，这样不但有利于学生了解现代企业生产技术，同时也可以将课程设计的结果与实际生产工艺参数进行比较，对比设计值与实际参数之间的偏差，同时对课程设计的结果也可以检验和验证。目前，已确定的课程设计题目包括液态乳生产线上板式杀菌换热工段的设计、牛乳双效蒸发器的设计，以及喷雾干燥塔的设计、淀粉生产沉降器的设计等。这些设计题目都具体到某一具体工段，完成这一任务均需要查阅设计资料、物性参数、设计标准等，也均用到“食品工程原理”课程教学中单元操作的计算规律，体现出了设计题目“小而精”的特点，从而克服了过去“大而全”的设计题目，并能通过课程设计锻炼学生的实践能力。

2.2 增加课程实习

课程实习是穿插在“食品工程原理”教学过程中的一项社会实践活动，主要通过学院联系实习基地，由任课教师指导所带班级到某生产车间进行参观学习，在这一过程中由生产现场的工程师负责介绍车间生产工艺等现状，任课教师将结合课堂教学内容进行补充，使学生将理论学习与实际生产结合起来，如乳品生产中的流体输送、常见输送设备的型式及安装、均质和混合方式、蒸发器的种类及配套辅助设备等。学生在实习过程中做到认真记录，回去整理成实习报告。

通过课程实习，使学生第一次接触到生产装置，提高了学生的感性认识，不但激发了学习兴趣，也使学生容易联系生产实际进行相关计算。例如，在顺流双效蒸发器的设计过程中，学生很容易想到要对换热面积进行修正，从而得到2个换热面积一样的蒸发器，二次蒸汽冷凝器的形式也会按照现场生产设备确定其类型等。

2.3 课程设计的组织

过去课程设计一般都是将设计题目布置下去之后，由教师集中围绕课程设计的任务、计算思路及注意事项等进行讲解，然后由学生自主寻找场所进行设计。这种方式的好处在于学生根据个人计划，自由支配时间和寻找合作的伙伴。但是也存在很多不足，比如不方便教师进行教学管理，学生的设计进度教师也无法掌控；当学生遇到问题时，总是一个个打电话给教师进行解决，解决问题的效率也不高，且学生不能够借鉴彼此的设计经验。也不利于大家的团结合作，促进资源共享。

因此，对课程设计的组织形式进行了改进。首先，总体上将设计内容相近的学生分成1组，每组5名同学，1个班级大概分成7～8组，要求他们做到设计资料资源共享，既发挥团队的优势，又在设计过程中彼此配合，各取所长。另外，课程设计的时间管理上，做到以自由设计为主体，同时也有教师的集中管理，即在2周之内安排2～3次集中上课时间，重点根据各组的设计情况进行点评和指导，同时也给学生集中答疑的机会，指导教师随时掌握学生的设计进度，纠正其设计过程的失误，避免出现大方向上的错误。

2.4 积累设计资料

一般来说，一所大学的图书馆里面都会有一些设计资料供学生参考，如《食品工程原理课程设计指导》、《化工原理课程设计指导》、《食品物性参数手册》等，尽管如此，由于食品物料千差万别，还是会有一些重要的参数难以收集，如不同浓度番茄酱的比热、黏度等，严重影响了课程设计的进度。另外，每届食品科学与工程专业、粮食工程专业的学生大约200人同时开设“食品工程原理”这门课程，而图书馆里的资料数量很难同时满足所有同学的需求。

另外，实习任务制订时也会涉及到食品行业中比较宽泛的领域，如食品压力容器安全标准、换热器标准、食品行业标准等[5]。为此，学院决定在资料室里面购置了一批食品相关专业的工具书，方便师生的借阅使用，不但有助于“食品工程原理”课程设计，同时对于“食品机械”设计、本科毕业设计等都会有很大的帮助。

同时，资料室里面对于往届的优秀课程设计也进行了部分收藏，并可以对学生提供借阅服务。这些都为课程设计的顺利开展，提供了很好的辅助作用。促使当前的课程设计既能借鉴之前的设计内容，又能不断修正其不足之处，从而提升整体设计水平。

2.5 课程设计考核方式的改革

经改革后课程设计的考核方式，除了必须要求上交的说明书、设计图纸之外，还组织学生进行答辩环节的考核。学生将设计成果整理成幻灯片按不同的设计组进行汇报，主要介绍本设计的任务、设计思路、计算要点、设备尺寸，以及最后对设计参数进行汇总。由1名学生进行主汇报工作，同组其他学生则就自己的设计部分加以补充。

汇报结束后，指导教师会就设计中的问题与学生交流并适度指导，根据设计完成情况及回答问题情况给予相应的分数。答辩环节的设置，使得学生从最初态度上对该课程设计重视起来，彻底改变过去滥竽充数、应付了事的态度，使每1名学生都积极参与者到课程设计当中，这一做法收到了良好的教学效果。

3 结语

“食品工程原理”的课程设计是食品相关专业学生第1次面对的大型设计，首次接触到复杂的工程计算。因此，在这一教学环节中打下良好的基础对于提高学生工程思维相关工科类课程的学习，乃至毕业设计都非常重要。课程设计教学改革，在食品科学与工程专业2014、2015级本科生中得到实施。通过一系列的改革与探索，培养了学生严谨的工作与学习态度、全面提高了学生独立分析与解决工程实际问题的能力，团结协作能力也得到了大大提高。特别是在此设计中，提高了学生的工程素质，期待通过“食品工程原理”的课程设计，能够促使学生更好地完成其他课程的学习，其工程实践能力能在将来工作岗位上得到很好的应用。

[1]汪学荣，王飞，周玲，等.食品工程原理课程设计的改革与实践 [J].中国轻工教育，2007（3）：3-5.

[2]谢毅.提高食品工程原理课程设计质量的研究与实践[J].广西大学学报（自然科学版），2008，33（306）：292-293.

[3]李飞，隋新.关于食品工程原理课程设计的几点建议 [J].广东化工，2015，42（21）：218-219.

[4]邓开野，刘长海.食品工程原理课程设计教学模式改革与实践 [J].广西轻工业，2010（5）：129-130.

[5]胡仲秋，李忠宏，傅虹飞.基于荷兰食品工程教育经验的食品工程实习教学改革研究 [J].安徽农业科学，2014，42（13）：4 145－4 147.

Research on Principle ofFood EngineeringCurriculumDesign Educational Reform

JIN Limei，YANG Hongzhi，ZHANG Chunzhi，LI Dapeng，LIU Haijun，HU Yaguang （Food College，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing，Heilongjiang 163319，China）

The Principle of Food Engineering curriculum design is one of the important teaching procedure to cultivate students' engineering quality and practice ability.In this study，we discusse the main problems existing in teaching Principle of Food Engineering curriculum design and puts forward the specific reform solutions for improving the curriculum design quality，the better teaching effect is achieved in the end.

Principle of Food Engineering；curriculum design；teaching reform

G642.0

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.11.022

1671-9646（2016）11a-0071-03

2016-09-13

黑龙江省教育厅规划课题资助项目（GBC1214010）。

金丽梅（1972—），女，博士，副教授，研究方向为膜法水处理技术。