宝宝化工机械基础在食品专业学科的课程建设与改革实践

谢伊莎 赵康妤 黄宇新 陈佳新 袁永俊

摘  要：食品专业人才的专业素养与思想道德品质的培养对食品安全与社会发展至关重要，《化工机械基础》作为食品专业学科中不可或缺的一部分，对于学生掌握食品制造中的机械原理和工艺流程具有重要作用，传统的课程建设对食品专业学科人才培养目标的需求来说已远远不够。本文主要探讨了化工机械基础在食品专业学科的课程建设与改革实践，从课程设置、教学方法等多个方面进行了详细阐述，并提出了一些改进措施，为食品专业学科教学质量带来进一步提高，为教学改革的进程提供有力支持。

关键词：化工机械基础；食品专业学科；课程建设；改革实践

近年来，食品产业发展迅猛，已成为我国国民经济的第一大产业[1]，食品工业得到了迅速发展，食品加工制造已成为现代工业中的重要领域之一。在食品制造过程中，机械设备的应用已经成为食品生产过程中不可或缺的一部分，如何在食品专业学科中加强对机械原理和工艺流程的教学，已成为当前亟待解决的问题。化工机械基础是食品专业学科中的重要课程之一，通过该课程可以让学生掌握食品制造中的机械原理和工藝流程，为学生今后从事食品制造行业奠定基础。化工机械基础课程具有内容范围广、涵盖知识点多、工程实践性强等特点。在本校食品科学与工程专业教学计划进度表及课程结构设置时，学生在第四学期同时进行化工机械基础和食品工程原理课程的学习，可能会有学生出现对分析对象的认知不足，无法灵活运用所学知识解决在食品专业学科中所遇到的机械原理和工艺流程的问题[2]。本文主要探讨了在重理论、轻实践的传统教育模式下化工机械基础在食品专业学科的课程建设与改革实践，从课程设置、教学方法等多个方面进行了详细阐述，并提出了一些改进措施。

1 课程设置

食品专业是一门集工、农和理学为一体的以生命科学和工程学科为依托的交叉型学科[3]。作为一门食品专业的基础专业课程，化工机械基础的教学内容需要根据其在食品领域的应用等需求进行调整，并在此过程中优化教学方法，通过多元化方式教学，实现教学效果的优化。此外，教学内容和教学方式需要结合新兴工艺的需求进行改进，结合实践教学，让学生进一步理解典型设备设计的原则、方法等，真正做到学以致用[4]。通过建立“学习→练习→实践”教学体系圈，结合思政优化，基于基础理论教学和理论结合实际的实践教学，对学生化工机械基础知识专业素养和解决问题的实际能力进行深度培养。

在学习完每一章节的知识基础后，巩固和加深理解是不可或缺的，学生应对照相应内容进行实际训练以达到巩固提升的目的，加强专业能力，提升专业素养。以生产肉糜状食品为例（如图1所示），学生可根据兴趣自选绞肉机、均质机或高速匀浆机等工具，自行组队讨论完成方案的设计、工程力学与材料焊接，并在此基础上开展完成容器的设计与材料等，并将自己的方案与市场上所销售的现有产品进行比较区分。在此过程中，学生需注重实验的严谨性、规范性、真实性和安全性，同时教师在讲授中将辩证唯物主义观点、科学求真等思政元素融合贯穿于整个实践教学过程[5]。

1.1 课程目标

通过课程教学使学生掌握化工机械基础中涉及到的重要概念、原理及计算方法，能对机械构件进行受力分析、强度计算，了解食品机械与设备的常用材料性质、特点、应用范围及材料热处理的基本知识，了解食品机械与设备中的常用机构、联接件、传动件、零部件的组成结构、工作原理及必要的设计计算，了解容器结构、掌握容器设计的基本理论与方法。

1.2 课程内容

化工机械基础课程的主要内容包括：机械原理、传动装置、泵、压缩机、阀门、输送机、混合机、干燥机、反应器等。学生应通过学习这些内容，掌握机械原理和工艺流程的基本知识，了解食品制造中的机械设备和工艺流程。

1.3 课程安排

化工机械基础课程的安排应根据学生的实际情况进行调整，以便更好地达到课程目标。一般来说，该课程应安排在学生的前两年进行学习，课程时间为64学时，每周4学时。

1.4 课程考核

（1）以考促学，形成过程性考核体系[5]。建立以课前自学、课堂讨论交流、课中习题作业、期中测验和期末测验组成的多元化过程性考核方案，课程成绩评定组成如表 1 所示。将考核结果分为优秀、良好、及格和不及格四个等级，将整本教材分为几大版块，根据各个版块的知识点，结合课程学时考虑，对学生进行平时、期中和期末的检测；同时引导学生进行自由思考和自主探讨学习方法，由被动接受转化为主动吸收，确保学生全面及正确掌握了工程力学、材料焊接、容器设计、机械传动四个篇章的知识要点。

（2）建立课程的具体考核及成绩评定方式。为了有效评价《化工机械基础》课程建设和实施效果，建立课程的具体考核及成绩评定方式。首先应先确定学生的培养方案与食品专业学科的毕业要求，确定专业对该课程的基本知识要求范围。在此基础上，有针对性地改善教学方法、完善教学体系，建立一个持续改进的化工机械基础课程体系，从而保证教学目标的高质量实现。表 2 将《化工机械基础》课程的具体考核及成绩评定方式制定了具体分工。

2 教学方法

为了在有限的学时内将教学效果最大化，对理论教学和实践教学等方面进行了改革和创新。化工机械基础课程的教学方法应以理论和实践相结合为主，充分发挥学生的主观能动性，提高课程的实际应用性和适应性。整合理论教学内容和设计实践内容，采用理论结合实际教学模式，将源于科研成果的工程应用实例引入理论教学，增强理论教学和食品工业设计实践的联系，培养学生解决实际问题的能力。

课程在学生的教学计划表中顺序建议调整，化工机械基础课程安排在在高等数学、大学化学、工程制图等专业基础课程之后，并作为化工原理、食品工程原理、工厂设计实践等课程的前序教导，使课程内部有很好的衔接，便于学生理解与运用。

2.1 理论教学

化工机械基础课程的理论教学主要是通过课堂讲授、课件演示等形式进行。教师应注重理论知识的讲解，使学生能够了解机械原理和工艺流程的基本知识，同时应引导学生积极思考，提高学生的思维能力。在现代教育理念中，从“教师为中心”到“以学生为本”的转变是确保实现教育改革的关键因素[6]。

2.2 实践教学

实践教学是化工机械基础课程的重要组成部分，通过实践教学可以使学生更好地理解机械原理和工艺流程。实践教学主要是以实验的形式理解理论知识。教师应注重实际操作的指导，使学生能够熟练掌握食品加工制造中的常用设备。

大学生科技创新、竞赛是目前食品专业学科下达成专业培养目标及毕业要求的重要手段之一[7]。在完成基础知识的讲授后，应主动鼓励学生参与到学科竞赛中，如“互联网+”创新创业大赛等。通过竞赛来调动学生对学科专业知识的兴趣，激发学生的实践实验能力，培养学生的团队合作能力与沟通交流关系。参加赛事活动不仅可以锻炼专业学科思维能力，拓展学生的专业学科素养，让学生对有兴趣的事情养成主动思考钻研的习惯，从而培养独立思考的能力，也能开拓眼界、磨练心性。在该课程建设持续改进的过程中，需要科学合理地规划设计实践教学体系，构建合理的评价体系，稳步提高学生的专业能力、实际操作能力和创新能力[8]。

3 改进措施

为了更好地促进化工机械基础在食品专业学科中的课程建设和改革实践，应采取以下措施：

3.1 课程更新

随着食品加工制造技术的不断发展，化工机械基础课程的内容也需要不断更新。教师应及时了解行业发展动态，对课程内容进行更新，以保证课程的实际应用性和适应性。例如，首先通过调研最新的文献资料，保证教材中的知识点及时更新，使学生们了解化工基础机械设备更新换代的过程[9]，既能让学生们知晓化工设备中新装备、新技术，也能引起同学们的思考，化工设备继续更新换代的方向和出路在哪里。其次引入案例教学[10]，根据需要实时更新教学案例，将教学案例所对应的化工基础设备尽量与企业当前使用保持一致，在此基础上进行实践可起到事半功倍的作用。

3.2 实践教学强化

实践教学是化工机械基础课程的重要组成部分，应进一步强化实践教学，提高学生的实际操作能力。教师应加强实践教学的指导，帮助学生掌握实践操作的技能。

为了让学生掌握化工机械基础课程的理论知识，教师往往会布置大量的课后习题，这使得学生需要花费大量时间和精力来做习题，需要完成烦琐复杂的计算过程。理论知识顾为重要，然而对于食品专业这一应用型学科而言，学生难以将基础的计算难以等基础知识应用于食品工程实践。针对此现象，建议将理论与实践相结合，在理论教学过程中及时布置设计实践任务，将实践和教学紧密结合，让学生可以带着问题去实践亦或是带着实践中的问题去学习，这种方式可以加深学生对化工设备结构的理解[11]。通过理论结合实际教学模式，贯连起课程所学知识和设计所需知识，让学生在完成课程项目单元实践的过程中应用所学理论知识解决设计时遇到的问题，实现理论知识的巩固。这种教学模式可以加深学生对知识的理解，让学生在解决实际问题的过程中体会工程力学、材料焊接、容器设计与机械传动的知识要点，做到在实际中应用知识。在课程项目单元实践环节，学生运用所学知识完成一台食品机械设备的设计，不仅实现了对所学知识的整合、巩固和灵活应用，而且达了理论联系实际的目的。

3.3 教學方法创新

教学方法是影响课程质量的重要因素之一，应根据学生的特点和需求进行教学方法的创新。教师应注重理论和实践的相结合，充分发挥学生的主观能动性，提高课程的实际应用性和适应性。

善于使用各种辅助手段，以更多的设计案例，充分利用现代化教学手段，通过实物和精品课程网站上的相关资源，借助多媒体进行案例化教学来提高课堂教学效果[12]。由于本课程涉及到的许多化工设备，在学生平常的生活中很少有机会接触到，再加上许多化工设备内部结构繁杂，所以说学生只通过老师口头讲解很难理解这部分内容。故可以利用多媒体进行辅助教学[13]，例如，在讲解容器这部分时，可以利用autoCAD软件向同学们展示储罐的3D图片，这样学生就可以直观的了解每部分的结构，甚至还可以让他们自学autoCAD的作图方法，为以后的课程打下良好的基础。

以食品加工、科研中常见的机械产品（高速匀浆机）为实例进行的化工机械基础课程教学内容如图2所示。从设备结构上看，匀浆机的工作原理是电机带动搅拌叶片高速旋转，从而实现液体和固体的均匀混合。因此可按组成部分和工作原理将高速匀浆机划分为搅拌器设计、反应釜设计和机械传动设计三个课程项目单元，分别对应理论教学中的工程力学、容器设计和机械传动三个知识点。在教学过程中，根据课程大纲要求，对应讲解设计过程中涉及的化工机械和化工设备理论知识，再要求学生运用所学理论知识完成对应的课程设计实践。课程教学内容与设计所需知识基本对应，这样能够大大提高学生的实际应用能力。在完成所有课程项目理论知识学习和设计实践后，学生还可以将所学知识和技能综合应用到食品专业各类典型机械和设备的设计中。在完成课程项目单元实践的过程中，学生进一步提高了主观能动性和自主学习能力，他们在课后通过自主学习掌握了更多的知识与技能，包括先进工程软件的使用技巧、设计标准与规范等。

3.4 课程思政优化

教师是课程的实施者，是课堂教学的组织者，也是课程思政建设的“主力军”[14]。创新课堂教学方法，实现课程思政的情感教育。充分利用食品行业中的现实案例对学生进行教学，对学生创新思维能力、自主学习能力等方面的培养具有十分重要的作用。更新、更真实和更具思政教育意义的故事、观念的传播，在更大程度上契合高校学生的学习兴趣与精神需求，在潜移默化中进行对大学生群体的价值观念引导和人格健全，树立学生专业使命感、培养学生高度的责任心[3]。在课程设置方面，应注重课程的实际应用性和适应性，使学生能够在学习过程中对机械原理和工艺流程有更深入的了解。根据课程培养目标与专业毕业要求修订课程教学大纲，根据教学内容和教学目标将课程内容进行分区块整理。对食品机械原理课程的知识进行广度上的延伸和深度上的挖掘，把社会主义核心价值观和实现中华民族伟大复兴的责任融入课程内容中。并在此基础上，建立完整的思政教育体系，将教育改革、工匠精神和劳模精神具象化结合化工机械基础与学科学业内容，在此基础上让学生领会到课程中暗藏的思政情感。

结语

在实施课程更新、实践教学强化、教学方法创新、课程思政优化的措施下，从化工机械基础课程的特点和教学现状出发，建议实施以理论结合实践的化工机械基础在食品专业学科的课程建设与教学改革方案。对于培养食品学科专业的应用型人才来讲，要培养其理论结合实践和自发创新性思维的最重要手段就是实践。在思政优化的基础之上，建立起“学习→练习→实践”教学体系圈，实现学生思考和解决的实际能力的有效提高。同时，依托“互联网+”创新创业大赛等学科竞赛，学生在组建专业团队、编写实验方案的过程中以化工机械基础与食品学科为基础，在食品设备设计、容器设计等方面深挖和拓展，并在此过程中可以与老师们构建良好的交流方式，从中获得专业的培训与指导。化工机械基础在食品专业学科中的课程建设和改革实践是一个长期而复杂的过程，需要不断更新课程内容，强化实践教学，创新教学方法等多方面进行改进，更好地促进学生对机械原理和工艺流程的掌握，为学生从事食品制造行业奠定基础。

参考文献：

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基金项目：西华大学人才引进项目[Z222055]

作者简介：谢伊莎（1994—  ），女，沈阳人，讲师，研究方向：食品加工与制造；袁永俊（1967—  ），男，重庆，西华大学食品与生物工程学院，教授，研究方向：食品生物技术、粮食油脂及植物蛋白工程。