一流本科課程建設背景下“食品工程原理實驗”課程建設的探索與實踐

嚴志明，李長城，林震山，吳春華，龐 杰

（福建農林大學食品科學學院，福建福州 350002）

2019 年10 月，教育部印發(fā)《關于一流本科課程建設的實施意見》，要求全面開展一流本科課程建設，樹立課程建設新理念，推進課程改革創(chuàng)新，并就一流課程建設的總體要求的建設內容提出了具體的實施意見[1]?！笆称饭こ淘韺嶒灐笔歉咝Ｊ称房茖W與工程類專業(yè)開設的一門專業(yè)基礎課，也是專業(yè)培養(yǎng)方案中極為重要的實踐環(huán)節(jié)。以福建農林大學“食品工程原理實驗”課程為例，淺談“食品工程原理實驗”線下一流本科課程建設的探索與實踐。

1 課程定位與課程目標

福建農林大學由農村農業(yè)部、國家林草局與福建省政府共建高校，屬于福建省一流大學建設高校[2]?！笆称饭こ淘韺嶒灐闭n程所屬的福建農林大學食品科學與工程專業(yè)是國家一流本科專業(yè)。該課程源于2002 年開設的“化工原理實驗”，為了更好地契合食品科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，課程的學分、學時數和實驗項目數分別由1 學分、20 學時和7 個實驗項目提高至1.5 學分、30 學時和10 個實驗項目，并于2013 年更名為“食品工程原理實驗”。在學生已掌握“高等數學”“物理”“物理化學”及“食品工程原理”等課程的基礎上，食品科學與工程專業(yè)于大二下學期開設“食品工程原理實驗”課程。同時，該課程也是“食品工藝學”“食品機械與設備”“食品工廠設計”等課程的先修課程。結合學校建設區(qū)域一流大學的辦學定位，該課程致力于為培養(yǎng)專業(yè)素養(yǎng)高的復合型、應用型食品工程人才打下堅實的工程基礎。

依據以產出為導向的理念，學生在學習“食品工程原理實驗”課程后應達到以下幾個目標：

（1） 鞏固和加深對動量傳遞、熱量傳遞和質量傳遞的理論知識、概念和公示的認識[3]。

（2） 掌握典型單元操作裝置的構造與操作。

（3） 具備工程實驗的設計、實施、數據處理和撰寫報告的能力。

（4） 具備分析和解決復雜工程問題的能力。

2 課程團隊建設

高素質的課程團隊是課程建設的重要保障。多年來，福建農林大學食品科學學院極為重視“食品工程原理實驗”課程團隊的建設，并出臺多項政策和措施鼓勵課程團隊建設：

（1） 鼓勵學院有一線食品工程經驗的教師加入“食品工程原理實驗”課程團隊。目前，課程團隊成員由創(chuàng)建伊始的2 人擴充至5 人，其中教授1 人，講師4 人，博士研究生導師1 人，碩士研究生導師3 人。

（2） 鼓勵課程團隊成員讀博深造。目前，課程團隊有4 位教師具有博士學位，1 人正在攻讀博士學位。

（3） 支持課程團隊成員參加國內教學會議。近年來，課程團隊成員積極參加教育部工程教育專業(yè)認證培訓會、國家虛擬仿真實驗教學項目研討會、食品科學與工程類專業(yè)指導委員會會議等，增進與國內同行的交流與學習，明確課程的建設方向與內容。

（4） 組織課程團隊申報各級教學項目和教學成果獎。

（5） 組織團隊青年教師參與專業(yè)實踐鍛煉。目前，課程團隊成員均有1 年以上食品工程實踐經驗，有助于提高教師的專業(yè)水平及實驗教學質量。

3 課程資源建設

3.1 實驗條件建設

良好的實驗條件是開展“食品工程原理實驗”教學的有力保障。學校食品工程原理實驗室面積近500 m2，近年來實驗室投入300 余萬元用于更新原有的老舊實驗設備。目前，學校食品工程原理實驗室的空間和實驗設備的臺（套） 數可以保證實驗教學的順利開展。此外，學校已建含固體酸奶生產線、果蔬汁生產線和啤酒生產線的食品中試車間，給學生提供了真實的食品工程實踐場所，有利于培養(yǎng)學生的多學科綜合實踐能力。

3.2 信息化教育資源建設

在信息化時代，通過建設信息化教學資源進而推動教育教學改革和提高教學質量已是教育界的共識。近年來，學?！笆称饭こ淘韺嶒灐闭n程在信息化資源建設方面也取得了一些成效，具體內容如下：

（1） 建設了一個食品工程原理實驗常用設備的三維素材庫，包括螺旋繞管式換熱器、旋風分離器、單級離心泵、往復泵、孔板流量計、轉子流量計、壓濾機、蝶閥、截止閥和球閥等。通過視頻的形式對設備進行三維展示，利用動畫、特效等形式展示設備的內外部各個結構和工作原理，有助于學生更清晰地學習食品工程原理實驗設備。

（2） 依托福建農林大學的食品工程虛擬仿真實驗中心（福建省虛擬仿真實驗教學中心），學校“食品工程原理實驗”課程建設了15 項食品工程原理虛擬仿真實驗項目，內容涵蓋線下開設的食品工程原理實驗項目及一些線下無法開展的實驗項目。虛擬仿真實驗項目在充實實驗教學內容的同時也不會大幅增加實驗室建設的投入，是一種極為有效的教學資源[4]。此外，學生在虛擬操作環(huán)境中可以多次、自主完成虛擬仿真實驗，有利于培養(yǎng)學生的學習自主性并提高學生的實踐能力。

（3） 錄制了10 個實驗教學項目的實驗操作視頻，便于學生課前預習和課后復習。實驗操作視頻有助于學生有效掌握食品工程原理實驗中的關鍵操作步驟，如流體流動阻力實驗中的管路排氣、恒壓過濾實驗中板框的安裝和阿貝折光儀的使用等。

3.3 實驗知識庫的建設

“食品工程原理實驗”課程建有1 個涉及動量傳遞實驗模塊、熱量傳遞實驗模塊和質量傳遞實驗模塊的實驗知識庫。實驗知識庫內容涵蓋實驗目的、實驗原理、設備結構、操作步驟、注意事項和數據處理等部分。實驗知識庫的建立可以有效強化學生的理論知識，有助于學生的課前預習、實驗操作及實驗報告的撰寫。

4 課程組織實施

課程采取實施項目式、團隊合作、問題式等教學方式，注重發(fā)揮學生的主觀能動性及培養(yǎng)學生的自主學習、歸納知識、分析問題、表達思想的能力，課程的具體實施如下：

（1） 實驗課前，學生結合實驗指導書、實驗設備三維素材庫、虛擬仿真實驗和實驗操作視頻等教學資源自主完成實驗課預習并完成實驗預習報告。

（2） 實驗課中，教師通過問題式教學方式考核學生的預習情況，并且強化學生的理論知識水平。同組實驗學生通過團隊合作方式制定實驗方案、實驗分工，共同討論和解決實驗過程中遇到的問題。

（3） 實驗課后，同組實驗學生共同完成實驗數據整理及實驗報告的撰寫。

5 課程特色

5.1 以專業(yè)培養(yǎng)目標為導向，重塑形成“源于生產、融入科研、貼近產業(yè)”的教學內容

課程以食品科學與工程專業(yè)學生的培養(yǎng)目標為導向，基于成果為導向的認證標準，改革教學內容，注重專業(yè)契合、科研融入、對接食品產業(yè)需求，使來源于化工原理實驗的食品工程原理實驗真正貼近食品科學與工程專業(yè)。教學內容重塑體現在：

（1） 豐富實驗內容，實驗原料取材于食品工業(yè)實際生產資料，契合學生專業(yè)實踐內容，提高學生的參與度，增加學生的學習熱情。

（2） 引入科研課題內容，提高“食品工程原理實驗”課程內容的高階性、創(chuàng)新性及挑戰(zhàn)度。通過降低教學內容中驗證性實驗的占比，提高綜合性、設計性和創(chuàng)新性實驗的占比，從而更有效地培養(yǎng)學生的工程思維、分析和解決工程問題的能力。

（3） 增設食品中試車間生產實踐內容，讓學生更直接地理解單元操作、熟悉生產線上每個設備結構、工作原理及用途，讓學生理解不同加工環(huán)節(jié)涉及的單元操作和同一單元操作應用于不同設備中的相互聯系。

5.2 以學生為中心，創(chuàng)新“虛實結合、分組合作”的實驗教學模式

（1） 虛實結合實驗教學模式。學生借助食品工程虛擬仿真中心在實驗課前完成虛擬仿真實驗，從而熟悉實驗目的、掌握實驗基本原理知識、具備基本實驗操作能力。教師在教學中采用線上線下相結合的方式，在線統(tǒng)計學生在虛擬仿真實驗中出現的問題，在課堂或實驗現場中進行深入講解，實現虛擬仿真教學與現實實驗教學之間的良性互動和互相促進。

（2） 分組合作實驗教學模式。課程注重以學生為中心的教學方式，采用小班教學，分組開展項目式教學、團隊合作實驗教學方式，培養(yǎng)學生的工程思維、工程實踐能力、團隊合作精神、創(chuàng)新思維及解決復雜工程問題的能力[5]。

5.3 以賽促學，強化學科競賽的教學引領作用

依托每年開展的全國大學生食品工程虛擬仿真大賽，根據競賽的規(guī)則和需求，在日常實驗教學中，彈性地引入競賽相關內容，打造“賽事常規(guī)化”的實驗教學環(huán)境，形成一套以學科競賽與實驗教學相結合的教改實施方案，激發(fā)學生的學習積極性和主動性，培養(yǎng)學生的拼搏精神、團隊合作精神和集體榮譽感。

5.4 著力構建“課程思政”協同育人體系

“知識傳授與價值引領相結合”是“食品工程原理實驗”課程思政的根本目標。在“食品工程原理實驗”課程教學中大膽改革創(chuàng)新，巧妙地進行思政教育，深挖課程中隱含的人文精神和科學精神，強化對學生創(chuàng)新意識和科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，幫助學生強化創(chuàng)新能力、職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神養(yǎng)成。著力構建“課程思政”協同育人體系，搭建好教師黨支部、教師、課程思政雙循環(huán)育人平臺，打造出“食品工程原理實驗”的課程特色，力爭建設成為“思政金課”。

6 課程的建設成效

（1） 近3 年課程團隊成功申報了1 項國家虛擬仿真實驗項目和2 項教育部產學合作協同育人項目。該課程于2020 年被認定為校級線下一流本科課程。

（2） 課程在實驗條件建設、虛擬仿真實驗資源建設和教學方式改革等方面受到了國內同行的認可與肯定。2018 年承接了由食品類教指委主辦的首屆全國大學生食品工程虛擬仿真大賽南部賽區(qū)比賽，2019 年承接了第二屆全國大學生食品工程虛擬仿真大賽全國總決賽。

（3） 課程的建設和改革也得到了大部分學生的認可，近5 年學生的平均評教結果居于食品科學學院前20%。此外，學生參加全國食品工程原理學科競賽也取得了較好的成績，2018 年和2019 年學生參加全國食品工程虛擬仿真大賽，共獲得全國總決賽特等獎1 項、二等獎1 項，南部賽區(qū)特等獎1 項、一等獎4 項、二等獎1 項。

7 課程的建設規(guī)劃

課程將根據新工科建設的需要，立足專業(yè)培養(yǎng)目標，挖掘優(yōu)質課程資源，對內推動學科交叉融合，對外推進產教融合，打造符合食品科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)需求的新工科課程。

（1） 加強與產業(yè)界的合作。學校與海欣食品股份有限公司等福建大中型食品企業(yè)建立產學合作關系，建立課程實踐基地，推動產教融合。

（2） 不斷完善教學內容與資源的建設與開發(fā)。依托食品產業(yè)需求，持續(xù)改進教學內容，注重綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗教學內容的建設與開發(fā)；整合實驗教學項目，編寫實驗教材；建設“食品工程原理實驗”教學門戶網站，將主要教學資源上網免費開放，在同類課程中不斷擴大影響力。

（3） 進一步加強課程團隊建設。聘請校外食品工程領域專家授課，剖析學校實驗與產業(yè)實際之間的差異及食品工程實踐的注意事項；鼓勵授課教師到食品企業(yè)實踐并提高自身的工程實踐能力，努力打造雙師型教師團隊。

（4） 課程思政建設。進一步挖掘課程思政元素，建設課程思政示范課，編寫實驗課程思政教學案例。

8 結語

建設一流本科課程是當前我國高校重要的工作任務。結合學校建設區(qū)域一流大學的辦學定位及培養(yǎng)復合型、應用型食品工程人才的目標，“食品工程原理實驗”課程在線下一流本科課程建設中明確課程目標，加強課程團隊建設和課程資源建設，對課程內容和教學方式進行改革，注重學科競賽的教學引領作用及課程思政的協同育人效應，課程建設獲得初步成效，得到學生和同行的認同。