邓爱华 谢 鹏 王 云
“食品工程原理”作为食品科学与工程专业的基础课程,主要包含食品原料的加工过程、进出各加工单元的相互关系、以及影响因素等内容。应用技术型高校作为实用型现场工程师的培养基地,应该对食品工程原理教学做出改革,使之满足食品行业发展的需求。
应用技术型高校的食品工程原理课程,应该根据当前食品行业的技术需求和发展形势对教学内容做出优化。比如,2010年湖北省教育厅教研项目中,武汉设计工程学院将“食品工程原理”课程做出调整,增加了制冷技术、膜分离技术、萃取技术等热门内容,以及受众薄弱的流体流动内容;减少了蒸馏、吸收等在食品行业应用较少的内容;在实践课程中,增加了单元操作较为典型的果汁生产线参观教学,并且新增了《食品工程设计》课程,提高了学生汇报实验报告的能力和对多门基础课程的掌握程度。
启发式教学法能够引导学生层层分析问题,提高学生发现问题、解决问题的能力,培养学生的创新思维。比如,讲到换热器时,可以提出问题“工艺参数和菌种相同时,为什么一批次的发酵产品会偶尔不合格”,这是一个涉及到食品工程原理、微生物学、食品化学等学科的综合性课题。老师提出问题后,可以让学生在课堂上讨论,也可以作为课后作业让学生查找资料,刚开始学生还不适应主动回答,只有一些细小声音,这时需要老师进行鼓励,渐渐就会有学生提出自己的看法。学生回答后,无论对错,都走出了启发式教学的第一步,这时就有学生从食品工程原理方面做出解释:可能是换热器出现积垢,影响灭菌和发酵过程,或者是CIP清洗系统没有将管道洗干净,引起杂菌污染。学生提出自己的观点,再依次进行验证,最终总会找出根源,进而解决问题,启发式教学的目的也就达成了。
食品工程原理的教学内容分为很多单元操作,其中包含大量的概念、定律、经验和半经验公式、图表等,使学生望而生畏。实际上,大部分单元操作都有相似的理论依据和思考方法,掌握这些学习规律,就能提高教学的效果和效率。比如,在学习流体流动时,虽然管路系统较复杂,涉及到的因素很多,但都是以伯努利方程为原理,因此教师要善于让学生学会总结,找出不同内容的相似点和相同点:先找出两个代表性截面,再列出已知条件,计算总阻力时列出局部件和直管长度,其中进出口阻力是关键,代入伯努利方程,算出结果。掌握了这种方法,就能够解决绝大部分的流体流动问题。
案例教学法是一种常用的方法,这也证明它是一种非常有效的教学方法,能够使学生快速的理解难点,提高学生的学习兴趣。比如,讲到传热的基本方式时,可以将烧饼的烤制过程作为案例:高温炭火的热辐射升高了炉膛的壁温,再由热传导原理和空气热对流原理,将炉膛内的温度传递给烧饼,这样就降低了学生的理解难度。
应用技术型高校教学的目的是培养出高素质的现场工程师,因此,学生的工程观念和工程素养的培养非常重要。食品工程原理中包含了大量高专业性内容,并且需要学生能够熟练查阅工程手册,同时具备大量的实践经验。一些概念性、抽象性和实践性内容,教师应该加强技能培训,比如学习压焓图、导热图、莫迪因素图等图表时,需要让学生反复练习和巩固;学习食品原料的物理性质时,让学生自己查找。
食品工程原理教学中,实践教学是一项必不可少的教学内容和手段,能够让学生提高对知识点的掌握程度,将理论和实践相结合。首先,一些相关实验设备受资金和场地的限制,不能满足每个学生都有充足时间参与的要求,因此可以将学生分成若干小组,在同一时间内做不同实验。其次,尽量给学生提供外出参观实践的机会,可以让学生去当地食品企业参观实习,让学生加深对食品加工流程、设备特点和工艺要求的认识。最后,实验报告是教学中的难点,应该让学生多利用数学建模和统计工具进行处理,提高学生处理数据的效率和精确性,避免学生千篇一律的使用坐标纸绘图等传统方法。
应用技术型高校的食品工程原理专业同事具有很高的理论性和实践性,需要教师根据学生的实际情况,不断优化教学内容,改进课堂和实践课程的教学方法,提高学生的积极性和专业素养,促进学生理论与实践的结合,提高教学质量,达到能够培养大量食品工程应用技术型人才的目的。