中外合作办学食品工程原理课程多种教学模式的应用与探索

［摘 要］文章针对中外合作办学食品工程原理课程难度大、课时少和教学模式单一等问题，探讨了多种教学模式的应用。针对复杂的基础理论部分，采用传统教学模式完成基础知识的教学，而对于相对独立的单元操作部分，分别尝试翻转课堂、线上线下混合教学、对分课堂、讨论式教学和实例教学等模式。实施结果表明，传统教学模式保证了基础理论的传授效果，非传统教学模式提高了学生学习的主动性以及教和学的互动频率，并有效提高了课堂效率，在有限学时下完成了教学任务并实现了课堂教学效果的提升。

［关键词］中外合作办学；食品工程原理；多种教学模式；应用

［中图分类号］G642 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2025）02-0083-05

教育部《关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高〔2012〕4号）指出，大力提升人才培养水平以及全面提高高等教育质量需要巩固本科教学基础地位，领导精力、师资力量、资源配置、经费安排和工作评价等都要体现以教学为中心。河南工业大学与英国雷丁大学联合开展食品科学与工程专业中外合作办学本科教育，但其中的核心课程——食品工程原理课程由于长期采用传统教学模式，在教学中出现了理论课时不足的问题，致使教学任务难以完成，课堂教学沉闷、缺乏吸引力。因此，亟须开展教学改革，改变教学模式，实现“以教师为主体”向“以学生为主体”转变，使教师教学角色由主导变引导，提高学生的积极性、主动性和参与度。

一、课程教学存在的问题

（一）理论课时不足

由于食品科学与工程专业本科生培养计划中生产实习、实验和课程设计等实践课时的增加，理论课时相应被压缩。另外，河南工业大学中外合作办学对于重点课程如生物化学课程和食品工程原理课程引入了外教全英教学，其中食品工程原理课程总学时64学时，而实验16学时、外教全英教学16学时，导致课程仅剩32学时的理论课时，对于一门专业基础课而言，理论课时不足。

（二）学生学习主动性不高

食品工程原理课程属于专业基础课，涉及的内容多为传递过程和单元操作的基本原理，含有大量的公式推导和工程计算，属于难度较大的理论课程，不易让学生产生兴趣，导致学生整体的学习主动性不高，部分学生出现课前不预习、课堂不认真听讲、课后不复习的现象。

（三）教学模式较为单一

目前，食品工程原理课程的教学模式仍为传统的讲授式教学。另外，由于网络技术的发展，线上平台（如学习通）的使用较为方便，线上线下混合教学被越来越多地使用。除此之外，其他一些教育模式虽有相关研究，但并没有得到长期广泛应用。每种教学模都有其优点，然而，单一的教学模式容易使学生失去兴趣。因此，需进一步探索多样化的教学模式。

二、课程特点

（一）食品科学与工程专业的基础理论课

食品科学与工程专业包含“科学”和“工程”两个内涵，而食品工程原理课程是“工程”的基础，支撑专业知识体系的“半边天”。食品生产加工过程中工程问题的解决需要从业者具备食品专业工程能力，而掌握食品工程原理理论知识则是具备工程能力的必要条件。

（二）知识量大，涉及范围广，难度大

作为专业基础课，食品工程原理课程包含动量、热量和质量三大传递理论，涉及食品生产加工中几乎所有的操作过程，且每个单元操作有其配套理论，课程内容含有大量的定律、法则、量纲分析得到的特征数方程、经验关系式和假说等，每章都有几十甚至上百个公式，涉及大量的公式推导和复杂的计算过程。

三、不同教学模式及其特点

（一）传统教学模式

传统教学模式（即讲授式教学）中，教师是课堂的主角，要把知识系统地、有逻辑地讲给学生听，学生只需认真听讲便可完成对知识的学习，在传授知识方面具有简单、高效的特点，可控性强[1]，因此，传统教学模式是应用较为广泛的教学模式之一。然而，大学教育中，学生自主性强、自由度大，传统讲授式教学较为沉闷、枯燥，容易导致学生的课堂学习专注度不够，从而出现学习动力弱、主动性差、教学效果不佳的问题。

（二）翻转课堂模式

翻转课堂是教师提前把课件、视频等资料发布在教学平台，学生对相关内容进行课前学习，课堂中，教师对难点进行答疑和讨论的教学模式[2-3]。该模式采用先学后教的方式进行教学，可提高学生的自学能力，学生知识的获得从被传授变为主动获取，要求学生在课前花费较多的时间自学新知识。

（三）线上线下混合教学模式

线上线下混合教学模式是线上教学平台和线下课堂相结合的教学模式[4]。线上平台通常用于学生的课前预习、课后复习和测试，辅助线下课堂完成教学过程，是线下教学的补充。该模式允许学生随时在线上学习教学内容。

（四）讨论式教学模式

讨论式教学通过讨论与单元操作或所讲内容相关的案例来实施[5]。学生通过对实际案例的分析和小组讨论进行学习；教师通过引导学生对讨论问题的思考，调动学生学习的热情，提高学生解决实际问题的能力。

（五）对分课堂

对分课堂是教师用一半时间讲授，将一半时间留给学生，让学生对知识进行消化和讨论的教学模式[2]。该模式下，学生有较多时间进行自主学习，学习的自由度增加，但要求学生有较高的学习积极性和自觉性。

（六）其他新理念教学模式

OBE（Outcome⁃Based Education）理念[6]，是以教学结果为出发点，通过逆向反推的方式进行教学设计的一种成果导向教育理念，注重教学的产出。任务驱动教学模式[3]是教师把教学内容设置为若干问题，学生针对各问题进行判断、分析和小组讨论，完成教师布置的学习任务的教学模式。实例教学模式[7]通过分析与理论相关的实例，使学生能更好地理解操作原理，使抽象的理论变得更具体。USRP（Undergraduate Student Research Program）[8]将创新活动与课程教学内容结合起来，通过课题的实验研究，加深学生对课堂理论知识的理解。

教学模式的选择，应根据教学内容的特点、学生状况与教学模式的特点有针对性地选择。理论性强、难度大，特别是需要推导的内容，讲授式教学仍是较好的教学模式；属于应用型内容的单元操作部分，有针对性地选择翻转课堂、线上线下混合教学、讨论式教学或对分课堂等模式可起到调动学生积极性、提高学生学习主动性和参与性、培养学生独立思考能力的作用。但再好的教学模式，单一地使用也易使学生失去学习兴趣，应合理应用多种教学模式。

四、不同教学模式的应用

食品工程原理课程的主要内容为三大传递理论（动量传递、热量传递和质量传递）以及与食品加工相关的单元操作。教材内容根据三大传递理论分为三大部分，每部分都包含基础理论和相关的单元操作。各单元操作之间相对独立，具有不同的理论基础，可以单独适用不同的教学模式和方法。

（一）动量传递

动量传递涉及的流体静力学、流体动力学和流体流动阻力属于纯理论内容，涉及操作压力、设备功率、流动阻力、管径和流体流量的计算。根据不同教学模式特点，基础理论部分适合传统的讲授教学模式。

流体输送（设备）、粉碎、混合、沉降和过滤为与动量传递相关的单元操作。流体输送方面的教学内容为流体输送设备、离心泵特性及其安装高度，该部分内容可采用翻转课堂的方式。学生课前线上学习输送设备及其特性后，教师在课堂上重点对离心泵安装高度及其计算这一难理解问题进行答疑和讨论。例如，用泵从水井抽水灌溉农田时，根据地下水位不同，离心泵安装位置不同。通过对此案例的分析和讨论，引导学生掌握离心泵特性及安装高度内容。粉碎与混合方面的教学内容为粉碎、筛分和混合的概念、基本原理及设备，可以采用线上线下混合教学模式，教师课前把课件和相关视频上传至学习通，课堂重点讲解粉碎能耗、分离强度、分离尺度、乳液稳定性等若干知识要点。沉降和过滤方面的教学内容为沉降和过滤相关操作的基本理论和设备，可采用对分课堂教学模式，用1学时讲授沉降速度、过滤基本方程、离心沉降原理和旋风分离器原理，给学生留1学时消化基本原理并阅读和了解有关设备知识。

（二）热量传递

热量传递部分的基础理论包括热传导、对流传热和辐射传热的基本原理，涉及各传热方式和总传热的相关计算，理论性强、难度大，适合采用传统教学模式进行讲授。

蒸发单元操作的教学内容为蒸发相关概念和基础知识、蒸发设备以及蒸发量、加热蒸汽消耗量和换热面积计算，涉及内容难度不大，适合采用线上线下混合教学模式。制冷操作在食品加工中越来越普遍，学生在掌握制冷基本原理的基础上，需要重点掌握蒸汽压缩式制冷设备及其作用，以及速冻、慢冻对食品品质的影响等内容，因此，该章内容适合采用讨论式教学模式。干燥是一个重要的单元操作，干燥静力学和干燥动力学是其基础理论，喷雾干燥和冷冻干燥是两种独特干燥方式。基础理论部分的内容适合采用讲授的方式，而干燥方式部分的内容可以让学生以自主学习的方式了解。

（三）质量传递

分子扩散、对流传质和相间传质是质量传递的理论基础，包含60多个公式，因此，采用传统讲授方式能更高效地把知识传授给学生。

吸收、吸附和离子交换属于食品领域常用的单元操作。碳酸饮料、啤酒中的二氧化碳和浓缩果汁风味的回收属于吸收操作，油脂的脱色、吸附法脱臭、脱苦等属于吸附操作，蛋白的分离、蔗糖的精制以及水的软化都用到离子交换操作，实例教学模式有助于这一部分内容的教学。作为一种单元操作，蒸馏是生产上常用的操作，如酒的生产、浸提油脂、分离溶剂等。可运用翻转课堂教学模式，把课件和相关视频发布到平台，并准备有针对性的问题，如“精馏为什么能得到较纯的组分？”“进料温度对上升蒸汽量和下降液相流量有何影响？”等，帮助学生自学，课堂上则重点对难理解的问题进行分析和讨论。萃取操作在食品加工中应用较多，每种萃取过程都可以同类的实际萃取例子为基础讲解，如使用三丁基磷酸三丁酯（TBP）从发酵液中萃取柠檬酸的液-液萃取，热水浸提甜菜制糖的浸取和二氧化碳萃取啤酒花等，从而达到较好教学效果。膜分离主要涉及反渗透、超滤和电渗析等内容，难度较小，适合线上线下混合教学模式。教师在课前把课件和有关反渗透、超滤和电渗析的视频素材发布在学习平台，让学生自学膜分离原理及其在食品工业中的应用，课堂上则重点讲授浓差极化现象及其影响因素以及电渗析原理。

食品工程原理课程内容采用的教学模式、实施要点及课时分配见表1。其中，三大传递过程的基础理论部分都采用了传统教学模式，而各单元操作根据教学内容特点分别采用了翻转课堂、线上线下混合教学、对分课堂、讨论式教学和实例教学等教学模式。另外，不同教学内容教学模式的选择，特别是应用型的单元操作，并不唯一。

五、结语

针对中外合作办学食品工程原理课程的理论课时不足、学生学习主动性不高、教学模式单一等问题，根据教学内容及不同教学模式的特点，采用不同的教学模式开展教学，有助于提升教学效果。对于三大传递过程基础理论部分进行传统教学模式的教学，通过讲授的方式帮助学生对基础理论的掌握；而对于单元操作部分，分别采用翻转课堂、线上线下混合教学、对分课堂、讨论式教学或实例教学等模式进行教学。通过多种教学模式的应用，提升了课堂教学效率，在有限的课时之内完成了教学任务。多种教学模式的应用，避免了单一教学模式教学的弊端，增加了教学模式的多样性。另外，多种教学模式的应用还提高了学生学习的主动性和教学过程的参与度，各模式取长补短，实现了良好的课程教学效果。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 汪昌保， 程轶群， 孙柯， 等. 国内外食品工程原理课程教学研究发展现状与思考[J]. 食品工业， 2020，41（5）： 241-245.

[2] 金堃，闫文君，庄迟蕾，等.“对分课堂+翻转课堂”教学模式在课程教学中的应用：以信号与系统课程为例[J].大学教育，2024（5）：78-80.

[3] 雍雅萍， 李云玲， 苏靖，等. “任务驱动+翻转课堂”教学模式在“食品工程原理”教学中的应用与思考[J]. 农产品加工， 2020 （16）： 88-89.

[4] 刘荟萃，陈霞，王树林，等.“食品工程原理”课程的教学改革探索与实践[J].食品工业，2024，45（2）：222-225.

[5] 尚宏丽， 孟鑫， 常宝贤， 等. 讨论式教学在《食品工程原理课程中的探索与实践[J]. 微生物杂志， 2021 （41）： 120-123.

[6] 伍军，孙运金，智秀娟.基于OBE教育理念的“食品工程原理”课程教改与实践[J].教育教学论坛，2024（10）：141-144.

[7] 邓爱华， 王云， 贺江， 等. 食品工程原理教学中实例教学模式的实践分析[J]. 现代食品， 2019 （4）： 12-13.

[8] 盛建国，刘畅，孔德昭，等.结合USRP创新活动的“食品工程原理”教学方法研究[J].现代面粉工业，2021，35（2）：42-44.

［责任编辑：雷 艳］