关于《食品工程原理》课程教学改革的几点建议

张 欣，王 彤，于殿宇

(东北农业大学 食品学院，哈尔滨 150030)

《食品工程原理》课程作为食品专业的一门基础性课程，是食品科学与工程专业课程培养体系中理论性和实践性都很强的主干课程，是一门以力学、动力学、热力学、传热学和传质学等为基础的课程。这门课程主要讲述的是生产加工中经常能见到的多种食品原料在其加工过程中以及各加工单元之间的相互关系，如质量守恒和能量守恒的关系，以及可能对这些产生影响的因素，在整个食品类专业的课程学习中起到了承上启下的作用。与其他所学的基础课程有所不同，该课程的教学内容与其他多门学科紧密相关、内容复杂难懂、涉及到的基本理论知识很多，且与实际生产工程结合紧密。这门课的研究对象是现实并且相对复杂的生产过程，是研究食品加工中一切工程技术的基本理论和实践方法，讲述了食品加工和制造过程中的各种工艺概念及单元操作。《食品工程原理》课程涉及的概念很多，如流体流动形态的层流、湍流，传热方式的热传导、热对流、热辐射等。该课程其主要研究内容包括单元操作和三传理论。所谓的单元操作是指食品加工工艺共有的一种基本步骤；而三传理论是三大传递过程，包括动量传递、热量传递、质量传递[1]。该课程在教学中有以下特点：其一，课程涉及到的大部分为基础理论知识，理论性较强，计算过程中大量应用经验公式，需要牢记的理论、公式太多，难以掌握；其二，课程涉及到的知识面较为广泛，需要学生同时具有工程制图、物理化学及计算机技术等先导课程的基础知识；其三，每个单元的操作过程是相互独立的，因此遵循的原理和法则都不尽相同，并且每一个单元操作的知识，教师都可以独立讲授、单独使用，相关设备类型多种多样，且结构复杂。《食品工程原理》一直都是食品科学与工程专业的主干课程，其中的各种知识点对其他专业课的学习起到了奠定基础的作用。开设有食品专业的高校在《食品工程原理》课程的师资配备、实验室资源、教学方式上都有较高的标准，注重教学的实际质量。该课程的主要目的是由教师向学生介绍在实际加工生产的过程中需要用到的主要单元操作的原理知识、常用的设备和计算公式及方法。通过基础的理论知识学习，使学生们能够掌握并运用所学到的知识来解决实际食品工业加工生产过程中的工艺技术流程、清洗除垢，设备的选型配套、维修及其他常见问题。因此，针对该课程的教学任务和内容，教师选择什么样的教学方法来提高学生的积极主动性，提高学生的自主学习能力，培养学生食品工程设计和实践操作动手能力，引导学生从理论课程学习到实际生产应用，让学生能够更直观明了地理解并应用《食品工程原理》的相关学习内容，是学生学习好这门课的关键所在，也是提高这门课程教学质量的关键[2]。

本文结合《食品工程原理》课程的教学任务和内容，结合高校对于《食品工程原理》课程的培养方案，根据学生的常见基本诉求，提出了对该课程进行教学改革的几点建议，以期能够提高学生学习该课程的效率。

一、从绪论部分打好基础

绪论部分是学生接触《食品工程原理》课程的第一印象，主要包括《食品工程原理》的研究内容、基本概念、单位与单位换算等等，然而现有的《食品工程原理》课本中的绪论讲解学生通常难以理解，导致在学习的开头就出现畏惧抵触心理。绪论中的部分内容与实际联系缺少相关性，并且大部分初次接触《食品工程原理》课程的学生都不擅长从工程实践的角度出发来综合考虑问题，这就使得学生在学习该课程时不得要领，很多学生在第一课就失去了学习的兴趣和动力。因此，要想使学生能够有信心地学习这门课程，就应当对绪论部分进行适当调整，加入与课程相关的生活中常见的原理性知识和相关图片，包括学生普遍了解的知名企业生产的产品和相关产品的部分生产流程的知识及图片；在讲课过程中，教师要充分引导和激发学生的好奇心与想象力，从生活现象出发，将《食品工程原理》的理论知识与实际相结合，通过列举生活中常见的食品加工生产方式，比如哈尔滨知名的红肠加工生产过程、哈尔滨啤酒的酿造生产工艺流程等，将学生在生活中常见到的多种实例引入课堂，引起学生的共鸣，激发学生学习该课程的兴趣，使课堂的气氛变得更加活跃，从而提高学生学习的主动性和积极性。通过教师的引导，在最初的绪论部分消除了畏惧情绪，帮助学生消化难以理解的各种原理性知识，这样一来，晦涩难懂的原理知识，学生也能轻松掌握[3]。

二、鼓励学生强化动手能力

《食品工程原理》课堂的教学重点是知识讲解、公式记忆和习题解答。但是单纯的理论知识必然会使学生感到公式太多、枯燥乏味，而且学生很难完全掌握，通常只是短时记忆[4]。由于该课程会讲到大量的公式和图表，对学生的逻辑思维能力要求较高，造成了课程讲解难度大、课堂秩序不好等现象。《食品工程原理》也是实践性较强的一门课程，其培养目标之一是增强学生的动手能力和实践能力，亲手操作会使学生加深对所学知识点的理解，因此教师可以采用多种方式教学，如利用计算机仿真教学技术。计算机仿真技术是基于信息化的综合型技术，通过专业性的软件用三维或多维的形式将实验设备的图像、试验流程的声音及动画等模拟出来，再通过数字媒介提供给学生浏览，使其身临其境。通过给学生观看与《食品工程原理》课程内容相关的机械设备运转工作原理视频、产生现象的动画图片等等，以此来引起学生对该课程的学习兴趣。比如离心泵的内部结构、榨油机的工作原理、汽蚀现象、气缚现象、过滤机的结构等都可以通过视频及PPT的方式展示给学生，使学生加深对这些知识的理解认识。此外，在原有的理论课程讲解基础上还应该进行实体实验室和虚拟实验室教学的相互结合，使学生的知识结构更加丰富合理，从而为社会培养出专业基础扎实、知识面广、实践动手能力强，具有创新精神的复合型人才[5]。同时，教师在上课的时候向学生介绍课程有关的仪器设备，《食品工程原理》涉及到的生产设备很多，应该积极鼓励学生加入科研团队，探索各种设备的型号、种类、原理及使用方法，在实践中加强理论知识学习。学校也应该引进相关实验设备，让学生动手操作，加深对理论知识的理解和掌握[6]。

三、转换教学方式

传统的教学课堂中，学生被灌输知识，教师的教学过程通常显得较为枯燥抽象，该课程中的大部分内容都涉及到许多公式定律、图表计算等原理性知识。在讲课的过程中，教师们很难将每个知识点所包含的内容都讲解得生动有趣，尽管他们在课堂上讲得细致清晰，但是对于生活中不常见到的一些抽象且难以理解的知识点，学生们很难跟上教师的讲授思路，因此往往只能通过重复讲解重难点来让学生记住。但是这种死记硬背的教学方式，学生只能靠套公式达到机械性解题的目的，从而会导致当考试题目与平时做的原题稍有不同，学生们就很难准确地找到解题思路。同时，正是因为学生们没有充分理解该课程部分知识点的主要内容，就使得他们更加难以做到理论与实践相结合，因此基础差的学生往往会产生逆反心理，不易接受；中等学生往往在不断深入的知识学习中，掉队并产生厌恶心理，不能达到较好的教学效果，大部分学生不能完全掌握重要的原理知识。因此，教师在自身能力范围内，应该转变思维模式，带动每一名学生深入理解课程原理，增强学生自主学习能力，可以从以下几点做起。

(一)实验设备与理论和实际结合

涉及到食品加工过程的设备大多结构复杂，各种操作现象学生很难理解，所以在教学过程中，学生通常感到学习该课程极其困难。在传统的教学过程中，学生习惯了“填鸭式”的教学方式，但是这种教学方式培养出来的学生往往都缺乏主动性和动手能力，特别是那些基础相对较差的学生，会因此产生厌学情绪，对培养学生的创新意识和自主学习能力不利，无法使学生成为社会需要的应用型人才。因此，在实验课的操作基础上，应该不断提高学生的实践能力，提高学生的知识回顾能力。在实验原理的讲述中，不仅要让学生掌握实验设备的操作，还应该播放该设备在工厂中实际生产的流程动画，让学生更能理解和领悟多种复杂的实验设备在生产中的应用，在提高学生的互动能力和实践能力的同时，牢记相关专业知识。教师应该教会学生熟悉实验设备的操作步骤，并在学生了解实验的基础上，提高学生利用理论知识解决问题的能力[7]。

(二)用实验原理分析实际问题

加深对实验原理的理解，提高学生对解决实验步骤的自主动手能力。教师的实验原理讲述应该提高实用性，列举实验相关的生活知识，增强学生对实验原理的自主理解能力，提高学生利用所学知识主动解决实际问题的能力。例如，在《食品工程原理》课本中的第二部分三传理论、热量传递的三大传热方式，可以列举相关的实际例子[8]，如热辐射是一种物体由于具有温度而辐射电磁波的现象，既不依靠分子之间的碰撞，也不依靠气体或液体的流动，一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度越高则辐射出的总能量也就越大，短波成分越多。热辐射的光谱是连续谱，由于电磁波的传播不需要任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。生活中热辐射处处可见，最典型的例子就是热辐射以光的速度把热量从一个物体传给另一个物体，并能穿过真空。太阳传给地球的热量就是以热辐射方式经过宇宙空间传递的[9]。

(三)实验原理的类比

《食品工程原理》把单元操作按理论分为三种传递过程，包括动量传递、热量传递和质量传递，三传理论的类比就是对流体流动中的三大传递过程采用类比进行研究分析，这是《食品工程原理》课程常用的教学方式。

动量传递是由于流体层之间的速度不相等，动量将从速度大的地方向速度小的地方传递；热量传递是因为流体内部各处的温度不同，热量从高温处向低温处传递；质量传递是因为物质在流体内存在浓度差，物质将从浓度高的地方向浓度低的地方传递。流体流动的这三种传递现象，常常是由于质点的不同运动造成的，物料在传热的过程中，流体内存在着温度差，当有动量传递时就必然会有热量传递。同样的，如果流体内部有浓度差存在时，也会有质量传递。由于分子的随机运动产生的热量传递和质量传递，传递速率比较慢，因此在实际应用中，常常需要对流体施加外力来增大传递速率。动量传递影响到流动空间中速度分布的状况和流动阻力的大小，进而影响热量和质量的传递。

(四)单元操作的结合

《食品工程原理》课程重点讲述粉碎、筛分、乳化、过滤、压榨、离心分离、物流输送、过滤、传热、制冷、干燥等多个相关的单元操作。此外，还介绍了各种新型的加工技术，如辐射加热技术、真空冷冻技术、喷雾干燥技术等。该课程在讲述的过程中，常常涉及多个实验单元操作原理。需要从实际出发，讲述每个单元操作的实验原理、实验目的，耗费时间长，而且会让学生产生各种无聊、厌恶的情绪。这就需要改变教学模式，将各种单元操作结合起来。如，在制备巴氏杀菌乳的过程中，包括物料加热、采用的板式换热器、离心分离采用的离心机、物流输送、均质机、过滤等很多操作单元。引导学生从产品的工艺流程中学会各种单元操作。这需要教师应该积极鼓励学生，理解并表达工艺流程的操作要点，介绍每一工艺所涉及的单元操作。这能使学生深刻理解该课程的现实意义，进一步熟悉、掌握《食品工程原理》基本知识，激发学生产生浓厚的学习兴趣，为今后的食品工程设计积累经验。总之，在《食品工程原理》课程的教学过程中要采用恰当的理论知识和实验技能，培养科研能力和协作动手能力的同时调动学生的学习积极性和主动性，让学生学得轻松愉快，易于理解、便于记忆，以期收到良好的教学效果并提高学生的综合能力。

四、结束语

总之，《食品工程原理》作为食品专业的综合应用型课程，这种注重学生工程能力培养的教学改革模式，能够提高学生实际工程操作水平，树立工程意识，培养学生的创新思维能力、工程实践能力、独立工作以及团队合作能力，深化并升华所学到的知识，提高学生综合能力，从而实现《食品工程原理》课堂教学的优质与高效。

SuggestionsontheTeachingReformofPrinciplesofFoodEngineering

ZHANG Xin, WANG Tong, YU Dian-yu

(School of Food, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

Abstract:The Principles of Food Engineering is one of the major basic courses of various disciplines of food science and engineering. As a basic course of engineering major, the aim of the course is to accumulate the principle knowledge and cultivate the quality of engineering discipline. Based on the actual learning situation of professional students, this paper puts forward some suggestions on the teaching reform of the course according to the food science and engineering specialty’s course training requirements for the students, in order to enable students to fully grasp the course knowledge while cultivating innovative ability, practical ability and thinking ability, improve students’ ability to comprehensively use relevant knowledge to solve food-related problems in real life, and give full play to the role of teachers in guidance and education to improve the teaching quality of the course of The Principles of Food Engineering.

Keywords:principles of food engineering; course teaching; reform suggestion