基于工程能力的“农副产品加工技术”实践教学改革与应用

喻丽华，张富贵，吴雪梅，赵 津

(贵州大学 机械工程学院，贵州 贵阳 550025)

农副产品加工技术是农业机械化及其自动化专业的一门综合性、技术性及实践性很强的专业主干课程，也是一门理工农相结合的交叉型、应用型学科。长期以来，农副产品加工技术实践教学在教学内容上过分强调专业化、学科化；在教学理念上，奉行“以教师为中心，教材为中心”的教学文化。加之受到实验项目、实验时间、实验条件等因素的影响，使得我们的实际教学效果与培养实践性、创新性和创业型高素质人才要求差距较大[1-2]。面对当今科学技术日新月异、现代农业产业的创新发展、高等工程教育的国际化趋势，如何在充分利用现有实践教学平台的基础上，通过引入现代的教育理念、教育方法、教育手段来促进教育模式创新、教学过程优化，实现实践教学、工程能力培养、创新能力培养的协调发展，使学生在掌握实验室现有农产品加工机械结构特点与加工性能的基础上，进一步深入理解典型农产品加工机械的加工原理、设计理论及设计方法，已经成为当前深化“农副产品加工技术”实践教学改革的迫切要求[3-4]。

本文结合贵州大学农业机械化及其自动化专业的人才培养目标，探讨基于工程能力的农副产品加工技术实践教学改革与应用。

1 农副产品加工技术实践教学存在的问题

根据贵州大学农业机械化及其自动化专业的农副产品加工技术实验教学大纲，农副产品加工技术实验目的和基本要求是：学生了解掌握本学科的基本知识系统和常用农产品加工机械的基本构造、工作原理、基本理论和性能参数，以及典型零部件的设计方法、机械设备的选型比较。培养学生的观察能力、分析和解决问题的能力，以提高其综合素质。实验教学内容与学时分配如表1所示。

表1 实验教学内容与学时分配表

根据多年采用“农副产品加工技术”实验教学大纲实施教学，总结发现本门课程的实践教学主要存在如下3个方面的问题。

1.1 实验项目有限，学生感性认识不足

因农产品的多样性，导致农产品加工设备、加工条件及加工要求形式多样、复杂多变，然而受限于实验项目、实验时间、实验条件等因素的影响，使得学生在完成教学大纲规定的实验项目后，普遍存在感性认识不足、设计理论认识不清等问题。

1.2 实践教学内容单一，课程间的有机联系被割裂

长期以来，农副产品加工技术实践课由任课教师根据课程教学需要进行独立设置，实践教学内容单一，课程间几乎不存在相互交叉、渗透与协作，这种“各自为政”的孤立式教学模式，割裂了课程间的有机联系，使得学生对知识体系的掌握缺乏系统性和有机性。当学生面对课程设计、毕业设计题等综合性实践环节及实际工程问题时，往往无法将所学的农产品加工机械的设计理论运用其中，也即我们“培养了工程师，却没有教工程”。

1.3 教育理念落后，教学形式单一

实践教学方法是实践能力培养质量得以保证的方式，不同的教学组织形式和教学方式对学生工程实践能力培养将产生截然不同的效果。目前农副产品加工技术主要沿用“教师为中心，教材为中心”的传统实验教学方法。这种单一的、被动接受式的实践教学方法忽视了学生的个性需求，忽略了学生的主体地位，禁锢了学生的主观能动性和创造性思维，教学中教师与学生之间缺乏互动和沟通，学生间缺乏必要的协作，不利于学生创新意识、沟通能力及综合实践能力的全面培养。

2 基于工程能力的农副产品加工技术实践教学体系的构建

2.1 实践教学体系的框架

针对当前“农副产品加工技术”实践教学内容与形式单一，教学理念落后，教学体系不完善，实际教学效果与预期教学效果差距较大，甚至影响到后续的毕业设计及实际工程设计等问题，构建如图1所示面向工程能力的“农副产品加工技术”实践教学体系的基本框架，该实践教学体系框架由实践教学支撑层、基本训练层、综合拓展训练层和培养目标层组成[5-9]。

实践教学支撑层主要包括学校现有的6个实践教学平台，这些实践教学平台为基于工程能力的农副产品加工技术实践教学活动的开展提供了良好的软硬件支撑。基本技能训练层主要包括实践教学大纲所规定的3个实验项目，即青状物料加工机械性能分析、加工厂输送设备类型与调试、粮油加工机械的认识与测试。学生在完成基本训练后，综合训练层主要以各种典型农产品加工设备为研究对象，开展一种探究式、讨论式、协作式的综合拓展实践，实现一种面向工程能力的农副产品加工技术综合拓展实践教学模式，并最终达成人才培养目标，提高学生的设计能力、工程实践能力、创新能力、沟通能力、团队合作能力及面向复杂工程问题的解决能力。

2.2 实践教学的设计思路与运行模式

1)实践教学设计思路。

农副产品加工技术的教学目标主要是培养学生掌握常用农产品产后加工机械的结构、工作原理、主要参数分析及维护保养等相关知识。CAD/CAM技术及应用要求学生在完成该课程学习后，能独立完成一般复杂程度的产品造型、三维装配以及零件计算机辅助制造。测量技术主要涉及常见典型几何量的测量方法、量仪选用原则等。介于CAD/CAM技术及应用与测量技术两门课均在农副产品加工技术课程之前开设。为此，可以实验室现有典型农产品加工机械为研究对象，将综合拓展实践课设计成农产品加工机械结构与性能分析、机构拆装、零部件测量、三维与二维数字建模、加工过程动画制作等综合实践训练，从而实现以工程为主线，以“农副产品加工技术”为引领，融合“测量技术”和“CAD与CAM技术及应用”的综合拓展式实践教学。

图1 基于工程能力的实践教学体系的基本框架

2)实践教学的运行模式。

为了充分调动学生的探索欲、主动性、能动性与协作性，切实提高学生的工程意识与工程素养，在综合拓展实践教学中，实施一种“以工程问题为主线，以研究小组为教学主体，组长负责、组内分工、组员协作、组间竞争，师生间基于问题的互动式学习”的运行模式[10]。如图2所示为农副产品加工技术综合拓展实践教学的运行模式图。

图2 拓展实践教学的运行模式

3 综合拓展实践教学的实施

3.1 实践教学分组情况

根据农产品加工机械的典型加工单元及实验室现有设备情况，将一个自然班分成8个研究小组，即青饲料切碎机研究组、颗粒饲料机研究组、锥式磨粉机研究组、自分离磨浆机研究组、组合米粉机研究组、分离式碾米机研究组、粉碎机研究组、螺旋式榨油机研究组。研究小组的人数由教师根据设备的复杂程度初步确定，研究小组具体成员由学生自由组合，组长由小组内部自行产生。

3.2 实践教学计划

农副产品加工技术综合拓展实践教学共计26学时，其中课内6学时，课外20学时，教学计划安排如表2所示。

表2 综合拓展实践教学计划

表2(续表)

本次实践教学活动的部分场面如图3所示。

(a)锥式磨粉机拆卸

(b)齿爪式粉碎机拆卸

3.3 实践成果展现与成果汇报

以小组为单位的实践成果的展现形式包括：PPT、视频、三维模型与爆炸图、二维CAD图、加工过程动画、实践总结报告等。成果汇报形式是在实验室由各小组分别对实践成果进行以PPT为主的汇报发言，激发大讨论，使学生不但对本小组的研究有进一步的认识，而且同时也对其他组的研究有一定的学习。本次实践教学活动的部分成果如图4所示。

(a)青饲料切碎机三维模型图

(b)青饲料切碎机动刀部件二维图

3.4 成绩评定

农副产品加工技术综合拓展实践成绩评定包括：出勤率、教师定期检查与学生互动的情况、成果资料收集情况、成果汇报情况、小组自我评价、小组互评6项，前4项由指导教师打分，后两项分是由学生给出，6项平均分即为小组最终得分。

4 结束语

贵州大学农业机械化及其自动化专业在农副产品加工技术实践教学改革方面取得了一些成果和经验，可归结为：构建了基于工程能力的农副产品加工技术实践教学体系的基本框架。在综合拓展实践教学中，实施了一种“以工程问题为主线，以研究小组为教学主体，师生间基于问题的互动式学习”的运行模式，取得了良好的教学效果，实现了实践教学、工程能力培养、创新能力培养的有机融合。