粮油食品机械与设备课程教学改革

沈飞

摘要：食品机械与设备是各个高校食品科学与工程的核心必修课，是一门理论与实践相结合的工程类课程。文章针对粮油食品机械与设备课程教学的现状及存在的问题，基于教学工程认证的理念，提出食品机械与设备课程教学改革，以此来提升学生对食品机械与设备课程的学习兴趣，从而帮助学生更好的理解食品机械的结构、原理及工作原理。

关键词：食品机械与设备；工程认证；教学改革

中图分类号：G640 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20220413

Teaching Reform of Grain & Oil Machinery and Equipment Course

Shen Fei

（ College of Food Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics， Nanjing， Jiangsu 210023 ）

Abstract： Food machinery and equipment are the core compulsory courses of Food Science and Engineering in colleges and universities， and it is an engineering course combining theory and practice. In view of the current situation and existing problems of the course teaching of grain， oil and food machinery and equipment， based on the concept of teaching engineering certification， this paper proposes the teaching reform of grain & oil machinery and equipment course in order to improve students interest in food machinery and equipment courses， so as to help students better understand the structure， principle and working principle of food machinery.

Key words： food machinery and equipment， engineering certification， reform in education

隨着经济的迅速发展和科学技术的快速变革，食品加工行业已经发生了、正在发生着并还将发生巨大的变化，食品生产的工业化是其显著特征之一，而食品机械与设备在变革中扮演重要的角色。通过应用食品机械与设备，除了可以完成工人无法完成的工作外，还可规范生产程序，保证产品质量。通过设定规定的操作程序，利用机械设备自动完成生产工作，可减少传统食品加工过程中人的直接参与污染产品及操作的随意性，并使产品质量更好、卫生质量更高；可以降低成本，提高劳动生产率；有助于改善劳动环境。

粮油食品机械是食品工业的重要组成部分，同食品工业一样，也在国民经济中占有重要的地位。在食品工业化生产中，机械设备是工艺实现的最终保证手段之一，因此培养在食品机械专业方面具有开发设计与运用能力的专业技术人才是必要条件。

1 课程特点及教学现状

食品机械与设备是食品科学与工程、食品质量与安全以及相关研究人员、工程技术人员学习的核心课之一。通过系统学习了解现代食品工业常见机械设备的工作原理、基本结构、性能特点、选型及操作要点，可以系统地掌握食品机械与设备的开发和应用方面的知识和技能。

粮油食品机械与设备教学需要借助各种复杂大型的机械设备才能完成，比如输送机械设备、分选机械、粉碎机械、搅拌及均质机械与设备、分离机械与设备、蒸发浓缩设备、干燥机械与设备、杀菌机械与设备、冷冻机械与设备、食品包装机械与设备等。这些设备大多尺寸较大，零部件装配复杂，管道连接交错，控制对象涉及温度、流量和压力等多个变量，控制点繁多，实验操作容错率较低。另外，这些设备通常价格昂贵，如果操作不当容易损坏，且设备维修费用高。这就要求人们在接触这些设备之前，充分掌握食品机械与设备的理论知识，在真正操作时才能得心应手。虽然最近20年来，食品机械实现了跨越式发展，取得了很多成果。但总体来说食品机械工业起步较晚，还不能很好地适应现代食品工业发展的需求。而且该课程在我国各高等院校开办得还不够完善，存在一些问题需要解决。

1.1 理论知识传授不足

（1）学生重视度不够。因我国食品机械工业企业规模小、技术装备差、管理水平比较落后、自我开发能力弱，与国外市场竞争能力低，所以该很难吸引高等院校学生的重视[1]。大多数学生只要求最终考核合格或只想混个学分。因此，该课程的重要性常常被学生忽视。

（2）教学模式单一。许多高校目前针对此课程采取的形式还是单纯的课堂授课模式，这种模式通常较枯燥无味，缺乏启发式和差异化教学，无法吸引学生的注意力和兴趣，特别是食品机械这种需要理论与实践相结合的课程。

1.2 线下实践环节薄弱

（1）实践场地和设备有限。因一些高校并不重视此课程的教育，甚至这门课被设为选修课，因此建设的实验室和引进的机械设备严重不足。于是在教学过程中很难保证每个学生都有操作的机会，还有一些本科学校会组织学生去外面的食品工厂学习机械设备的具体操作，这种方法当然是可行的，但新冠疫情的爆发不利于这种方法的实施。

（2）学生实践经验不足。因一些食品机械设备操作起来较复杂，且易引发一系列安全问题，为防止出现教学事故，教师大部分只能做演示讲解，学生的动手能力严重不足，也就无法真正掌握食品机械的精髓[2]。因此，课程教学效率低、学习效果不明显，难以达到此课程的教学目的。

1.3 单一的教学模式

食品机械与设备课程作为一门理论与实践并重的核心课程，具有知识体系复杂、理论抽象难懂和工程应用性强的特点。由于某些食品机械具有内部结构复杂，无法通过语言或图片的形式表达清楚，无法清晰地展示机械内部深层次的工作原理。一些教师仍采用传统的教学模式，与工程教育专业认证“学生中心”的理念相悖，限制了学生的学习自主性。虽然随着互联网技术的高速发展，线上课程得到广泛推广，但是单一的线上教学模式缺乏教师监督，学生无法及时反馈问题，特别是食品机械与设备这一实践操作能力要求极高的课程，教学效果更是无法得到保障。

1.4 缺乏与校企交流机会

许多高校目前还沒有与校外企业达成长期合作的协议，导致学生无法利用课堂以外的实践去外面实习和参观，所以就很难让学生真正理解食品机械与设备这门课开设的意义。特别是新冠疫情的爆发，高校的学生根本出不去的情况下，如果没有与校外企业达成良好的合作，很容易形成固步自封的局面。

1.5 考核方式单一

粮油食品机械与设备这门课程大多采用传统的期末闭卷考核的方式，就结合自身经验而言，南京财经大学是采用期末卷面成绩的70%+平时成绩的30%来计算最后的总成绩的，有些学校可能就单纯的用最后期末的卷面成绩来作为最终成绩。这种闭卷考试很容易让学生产生单纯背书的局面，而固定答案式的解题方法又间接弱化了学生的创新思维，这与国家要求培养创新型应用人才是相违背的。例如，学生能默写出真空浓缩设备的原理，却不会具体操作等[3]。所以单一的卷面成绩无法真实反映学生对食品机械与设备的掌握程度。

针对以上问题，各个高校应对此课程进行教学改革的探索，在现有的教学模式下，充分利用网络、企业、宣传等手段将食品机械与设备的课程理念直观地展现给学生，培养学生的动手能力和创新思维，推动现代食品机械工业的发展，为食品工业培养优秀的创新型人才。

2 教学实践改革方法

2.1 注重教材编写

首先，应完善书本知识。由于我国食品机械工业近几年发展迅速，一些教材还没有来得及更新，所以授课时学生无法接触到最新的食品机械与设备的知识，影响学生就业及未来发展。所以，应及时更新课本知识，删去已经过时的知识点，比如电子鼻、电子喉等等新型食品检测设备。也可以采用图文并茂的方式让书本枯燥的理论知识变得更加形象，增强学生对此课程的兴趣。

其次，要改进知识结构。由于此课程在授课前学生并不了解食品生产加工的完整过程，所以，教师在讲授过程中有必要按工厂加工食品的顺序进行讲解[4]。

2.2 采用丰富的现代化教学手段

应信息技术的发展和社会发展的需要，推动教育变革和创新，建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会，培养大批创新型人才成了当代教育改革的必然趋势。因此，除继续发挥传统的课堂教学的作用外，还要利用现代教育技术，进行立体化教材建设。近几年，特别是新冠疫情爆发时，线上课程发展得十分迅速，比如中国大学MOOC、超新星学习通、智慧树、知到等平台上都开设了食品机械与设备的在线课程。课程资源应包括课程介绍、负责人介绍、教学大纲、授课视频、教学课件、课程公告、测验与作业、考试等教学活动必须的资源，满足教学需求的参考资料[5]。通过这些线上平台，教师为学习者提供课堂测试、作业、考试、答疑、讨论等教学任务，及时开展在线指导与测评，这样大大节省了老师和同学们的时间。同时，系统可以既快速又准确地计算出学生的平时成绩和期末成绩，使教师能够直观地了解每个学生的情况。

2.3 强化线下实习实践

粮油食品机械与设备是一门应用型很强的课程，为了达到培养创新型人才，各高校必须加强学生实习实践的要求。根据调研报告显示，超过60%的高校开设了毕业实习、生产实习、毕业设计、毕业论文、创新创业等实习实践课程；实践教学环节学分设置在10～40学分，但不同高校相差较大，实践教学环节及实验实训课程均以校内为主[6]。针对这种情况，可以实施下面几种方案。

实践实习环节循序渐进、环环相扣。先进行2周的金工实习，通过食品机械基础课程学习，掌握机械部件的设计与制作，增加对机械设备的认知与认识；之后可以进行1周以上的见习实习，通过参观各种食品企业，保障学生对食品行业的认识，从而引起对食品机械行业的兴趣；最后进行3周以上的生产实习，通过实习提高对机械加工设备、生产过程、工厂管理等认识。通过实施完整的实践教学，培养学生对食品机械与设备这门课程深刻的认识，积累工程经验，从而培养出合格的机械工程师。

加强实践设计课程训练。需要在已有课程的基础上适当延长食品机械设计、食工原理设计、食品工厂设计等课程的教学时数（例如增加机械设计课程2周等），通过强化课程设计学习提升学生实践操作的能力。

2.4 构建虚拟仿真实验教学

虚拟仿真技术是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，是一种高级的仿真技术[7]。目前，虚拟仿真实验教学已嵌入到《食品工程原理》《食品工艺学》《食品发酵工艺学》《专业基本技能考核》等课程中，累计超过1 000学时。通过建立现代化食品机械虚拟仿真实验教学平台，依托该平台建立一系列的食品机械与设备的实践课程。比如福建农林大学的“亚热带特色果汁真空浓缩”虚拟仿真实验，遵循“虚实结合，能实不虚”的原则。该项目以真空浓缩单元为重点，覆盖橄榄汁生产的主要环节，从而使学生了解企业生产实际场景；熟悉橄榄汁生产关键设备的操作；同时掌握橄榄汁真空浓缩的食品机械加工工艺。虚拟仿真实验教学拓展了实验教学内容的广度和深度，有利于实现教学内容的两性一度，即高阶性、创新性和挑战度；其次，这种教学方式通过成绩反馈刺激反复学习，直到完成目标，让学生忙起来累起来。有利于促进学生自主性学习，显著提高学习成果；并且，这种方式易于考核，减轻教师工作量[7]。

2.5 基于工程认证设立课程目标

教学工程认证是国内很多高校工科专业进行的一项人才培养模式的检验手段。教学工程认证的理念是以学生为中心，以产出为导向，持续改进。食品机械与设备在毕业要求指标中需要3个指标点，分别是：使用现代工具即了解食品专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性；工程知识即能够将相关知识和数学模型方法用于复杂食品工程问题的推演、分析，及其解决方案的比较和综合；设计/开发解决方案即能够针对食品工程特定需求，完成产品开发和单元（设备）的设计、选型、校核，在设计中体现创新意识。根据这3个指标点的要求，确定本课程的课程目标。与3个指标点相对应的3个课程目标分别为：掌握食品机械设备的结构组成、工作原理、设备特点、工作特点以及该机械设备所加工的产品的特点，并能够基于效能、造价、适用性等比较分析设备的优缺点；能够运用机械和食品工程相关知识，基于技术、经济、社会、环境等因素对食品机械设备相关问题进行推演、分析，选择合理的解决方案；能够运用机械知识和机械设计方法，制定满足特定食品工程需要的装备设计方案[8]。

2.6 考核评价方式改革

根据一流课程建设工作的课程目标设置，学生应了解食品在加工过程中用到的机械设备及其原理，掌握机械操作在改善食品品质和保证食品安全方面的重要性；培养学生将食品机械与设备知识运用到食品加工过程中，解决食品工程实际问题的能力；能够具有开放的国际视野，了解专业领域的国际发展趋势、研究热点，具有国际竞争意识与跨文化交流的初步能力。

考核方式应包括平时成绩和最终期末成绩。其中平时成绩可以采用多种考核方式，比如增加平时实践操作能力的考核，作业采取分组答辩的形式，不定期开展随堂测验等方式[8]。此外，可以适当调整考核成绩比例，平时成绩提高到40%～50%，期末成绩降为60%～50%。具体评价方式见表1。

3 结 论

粮油食品机械与设备在食品科学与工程类的课程中有着非常重要的意义，因此，必须加强此课程的教学改革。从深化课程改革、加强实践教学、构建虚拟仿真实验教学、考核方式多元化等几个方面进行改革，充分调动学生积极性，使理论知识与实践操作相结合，提高学生的综合水平，为食品机械与设备及其相关课程的改革提供理论依据，推动食品机械加工行业的建设和发展。

参 考 文 献

[1] 张剑，安艳霞，潘治利，等.基于OBE理念的《食品机械与设备》课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2019（40）：83-85.

[2] 伍强，余有贵，黄大川，等.新工科背景下食品机械类课程的教学改革与探索[J].山东化工，2019，48（18）：234+236.

[3] 姚凌云，孙敏，宋诗清.基于微课的翻转课堂在“食品机械与设备”教学中的实践[J].农产品加工，2021（3）：114-117.

[4] 米红波，陈敬鑫，吕长鑫，等.“新工科”背景下《食品机械与设备》课程教学改革探索[J].食品與发酵科技，2019，55（4）：132-134.

[5] 王叶群，王云阳，高振鹏，等.线上线下结合的《食品机械与设备》实验课教学模式[J].农业工程，2020，10（12）：95-97.

[6] 李家寅，张剑.基于SPOC线上课堂的《食品机械设备》课程教学改革[J].教育现代化，2019，6（68）：31-32+51.

[7] 牛改改，游刚，蔡秋杏，等.基于新工科建设的《食品机械与设备》课程教学改革[J].大众科技，2020，22（6）：119-121.

[8] 程远霞，王灵昭，张静敏.基于工程认证目标的食品机械与设备教学改革[J].轻工科技，2021，37（5）：158-159.