工程教育认证背景下“食品工程原理”课程问题导向教学法的应用

常云鹤 ， 冯红霞 ，马立志 ，王 瑞 ，陈海江 ，赵治兵

（1.贵阳学院食品与制药工程学院，贵州贵阳 550005；2.贵州省果品加工工程技术中心，贵州贵阳 550008）

0 引言

食品加工的历史伴随着人类文明的起源和进步，对人类文明的繁荣昌盛起到重要作用，我国食品加工历史悠久，食品加工雏形在青莲岗文化时期（约公元前4500-前4000年） 就已形成[1]，但食品加工教育直到工业革命初期才形成一定规模。20世纪后半叶，食品科学与工程专业作为一门独立的专业出现于大学中，作为一门综合应用型学科，与现代工业的贴合性一直是教学的重点内容，强调在教学中培养能够解决工业工程问题的应用型人才。所以，2016年我国签署加入《华盛顿协议》正式开展与国际接轨的工程教育专业认证（Outcome Based Education）[2-3]。“食品工程原理”作为食品科学与工程专业中的专业基础科目，教学成果的好坏对食品科学与工程专业的学生影响较大，传统教学方式往往以教师为中心，忽略了学生的工程实践培养，学生被动生硬地接受食品工程原理中的单元操作模 块[4]，不能理解单元操作在工业生产中的应用情境，知识结构混乱；同时填鸭式的课堂教学，造成理论与工业生产需求内容脱节，教学目标不明确，所学所思脱离食品工业化生产实际，严重削弱了学生求知的积极性，难以培养学生探索知识的主动性。

基于OBE教育背景教育理念，把食品工程原理中的单元操作分解为完整工业生产线下的各个问题模块，根据整个产品工业化生产结果的需求转化为一个个工业化设计问题；在课堂中要求学生根据问题，找出单元化操作的模块进行填充，并计算其合理性，提高学生的积极性。在工程教育认证背景下探讨问题导向型教学在“食品工程原理”课程中的运用，针对食品工程原理中的传动、传热、传质理论与食品加工中的单元操作内容，基于OBE成果导向型的教育理念探讨其教学方法，从而提升“食品工程原理”的教学质量。

1 工程教育认证对“食品工程原理”课程改革的要求

OBE的核心就是确认工科类专业毕业生通过本科学习满足行业对工程类人才培养的既定质量标准要求，是一种以学生学习为中心、以工业技能产出为导向，通过持续教学实践的改进提高学生培养质量，旨在为相关工程技术人才进入工业界从业提供预备教育质量保证的教育认证活动[5]。食品科学与工程专业作为一个典型的工程类专业，更应该在教学人才配备、课程体系搭配、教学条件配置等方面进行改革以符合OBE的要求，培养高素质的应用型毕业生。

“食品工程原理”作为食品科学类专业课程培养体系中一门理论性和实践性很强的专业基础课程，在整个食品类专业的教学中起承上启下的作用[6]。然而，该课程内容与多门学科联系紧密、内容繁杂、基本原理多、理论性强、课程难度大，且与工程实践结合紧密，而大部分学生不善于从工程实践角度出发综合考虑问题，这使得学生在学习该课程时不得要领。在工程教育认证背景下，以工程素质和工程能力为导向的“食品工程原理”课程教学改革势在必行。而教学改革最大的难点在于如何让学生在枯燥的理论学习中激发对“食品工程原理”的学习兴趣，并培养理论与实践结合的融会贯通的能力。从“食品工程原理”的课程特点出发，结合多年工业工程经验和教学体会，对工程认证背景下探索问题导向型教学在“食品工程原理”教学中的运用。

2 如何把“食品工程原理”中的单元操作分解为完整工业生产线下的各个问题模块

“食品工程原理”主要是介绍工业生产中的“三传”理论，以及制冷、蒸发、结晶、蒸馏、食品干燥、萃取等单元操作，理论和应用性强，对于没有接受过工业化操作培训的学生来说，难以接受和理解。按传统食品工程原理教学方法，大多让学生记忆公式，然后讲解例题；再则按照数学练习的方法练习习题，往往造成学生只会机械地记忆知识，不能够灵活运用于实际，使得学生的知识点断层、知识结构混乱，对基础理论的掌握缺乏系统性。不能利用理论解决实际工业需求问题。这就要求教师在授课过程中善于发掘学生的兴趣点，使学生自主地提出问题，然后产生去解决问题的冲动；改被动灌输为主动求解，在求解真相的过程中掌握单元操作的理论知识。

问题导向型教学方法就是首先提出学生生活中必须而又常见的工业产品，然后引出产品的完整生产过程，提出生产过程中需要解决的工业问题，再引申课本中的单元操作过程进行解决。例如，举例学生每天都会饮用的酸奶产品，引导学生思考酸奶的生产过程，在学生的初步思维中酸奶有以下步骤生成：

牛奶→杀菌→接种→酸奶。

这时需要提问，只是这简单的几步，能否做出好喝的酸奶呢？引导学生主动去思考，结合之前讲过的“食品工程原理”知识点，脑中就会浮现，做酸奶的原料要如何去收集，用鲜奶应该怎么保存、怎么保证产品口味一致？酸奶是要长期售卖的，该怎么去保证其保质期？在生产中该怎样去解决这些原料的传送及混合问题，应该怎么保证生产的产品符合国家标准，应该用多少水去配比，用什么单元操作的方法去实现它？学生自然就会沉浸在课堂之中，带着问题模块去学习知识，再联想到实践参观中了解的食品生产设备及生产线，从而加深学生对枯燥的食品工程原理单元操作的理解和运用。

3 以学生学习为核心的OBE教育理念在“食品工程原理”教学中的实践化需求

食品科学与工程专业是一门实践性、工程性要求很严格的工学学科，该专业培养的是工程能力强、实践意识高的应用型人才[7]。“食品工程原理”课程是筑牢食品专业工科实践的基石，如何在食品工程原理学习中传承工程精神，培养富有创新精神和实践能力的高素质应用型食品人才需要做好2点：

（1）在教学中要抓好食品工程类问题模块的通识教育，比如流体力学、传热、制冷等物理化学问题，流体输送、热力传导等食品设备选择问题；都需要打破传统学科划分的人为壁垒，提倡学生拓宽学习视野，自主学习，培养食品“工匠精神”，将社会主义核心价值观贯穿于整个学习过程；在开设专业课之前对食品大类专业学生开设食品通识课程，设置实践参观类课外活动，转变学生学习兴趣，提前树立问题点。同时，在“食品工程原理”的学习中一一解决，在解决问题的同时给学生带来极大的成就感和自豪感，也就培养出了自信的食品“工匠精神”。

（2）拓宽“食品工程原理”的课程广度，缩减原理公式深度；“食品工程原理”是一门涉及多学科、综合性较强的课程，知识点深挖起来难度很大，但是在食品应用过程中并不需要太深奥的公式原理，往往只要拿来能用即可；而大多数教师在教学过程把一些设备原理的推导过程也作为重点讲解，往往增加了学生的学习负担。比如：讲解《流体流动》一章时会涉及很多测量流量的流量计，如孔板流量计、转子流量计等，它们都是根据伯努利方程：

推导而来，学生只需记住流量计使用条件及各自优缺点即可，并不用去死记相关流量计公式。相反，任课教师可以适当拓展课程广度，提出发散问题，鼓励学生思考。比如：食品工程原理中处处要计算压强，学生都知道压强分为表压强、真空度和绝对压强。

其中：

大气压随着海拔的升高而下降，学生都会想到水的沸点会降低。如果此时引入实际生产问题：乳饮料生产过程中要CIP清洗，要热水清洗，清洗用热水温度要达到85℃；流体通过管道输送时要有管道压力，在高海拔地区会不会造成热水在管道中沸腾，沸腾后会不会造成泵的空转损坏？有此类问题引导，学生就会努力思考；引导他们从课本的原理公式中找到解决办法，同时也增加了学习的热情。

4 问题导向型教学基于实践的重要意义

OBE教育理念要求学生要具有对食品工厂、食品单元操作设备或系统、食品加工工艺流程进行计算和设计的能力，并且能够提高解决影响食品安全及食品工厂正常运行常见问题的能力。

解决问题，首先要找到问题；“食品工程原理”讲述的大多是单元操作的原理及简单设备运用，缺乏工厂设备的整合能力，解决的是一个个单元操作的问题，对影响食品生产安全、工艺过程、成品品质的关键因素不能正确认识。所以实践教学环节即是对“食品工程原理”课堂教学问题连贯性的补充，也是问题导向型教学的“问题”来源，每个“食品工程原理”教师都要具备并不断提升自身的实践教学能力，要善于在实践中提炼“问题”，并把“问题”解决贯穿整个教学过程。

5 结语

新经济的发展对传统工程专业人才培养提出了新挑战，遵循OBE理念培养具有“工匠精神”的工程类人才，要求在课堂教学过程中要培养学生发现工程问题、解决问题的能力，通过在“食品工程原理”课堂中问题导向型教学的改革，使食品大类专业的课程体系更能符合当前社会对人才的需求，培养应用型人才，增强学生就业竞争力，满足新形势下的人才需求。