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基于工程能力培养的食品机械与设备课程教学改革
时间:2021-11-01 10:33 | 栏目:机械制造论文 | 浏览:次
硕士论文网第2021-11-01期，本期硕士论文写作指导老师为大家分享一篇机械制造论文文章《基于工程能力培养的食品机械与设备课程教学改革》，供大家在写论文时进行参考。
谢勇，刘燕玉，李刚凤，谭沙，朱苗 铜仁学院生物与农林工程学院；. 铜仁学院数学科学学院
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摘要：《食品机械与设备》课程是食品科学与工程专业的主干课程之一, 着力培养学生的工程素质, 对《食品机械与设备》课程教学所面临的突出问题及其原因进行阐述和分析, 并将计算机软件、实践教学及模型设计等方法应用于该课程的教学改革, 为提高该课程的教学质量和学生的工程能力提供借鉴。
关键词：食品机械与设备; 教学改革; 工程能力; 计算机技术; 模型设计
食品科学与工程专业属一级工学学科，对学生的工程素质有较高的要求，而《食品机械与设备》是其主干课程之一。该课程的主要内容是讲授各类典型食品加工机械与设备的类型、原理、结构和性能，参数的确定与选择等，其宗旨符合食品科学与工程专业在工程素质培养方面的需求。但是，由于多种原因，该专业学生在食品工程应用能力和实践经验较薄弱和欠缺，特别是在食品机械方面的工程能力情况更加严重。另外，我国许多食品企业所用的高端设备多数都来自食品工业发达国家，这在很大程度上制约了我国食品工业的现代化发展。总所周知，食品机械对食品工业的发展具有非常重要的作用，可以说没有食品机械就没有食品工业，在世界科技飞速发展的今天，食品工业对“高、精、尖”的机械与设备的需求日益旺盛[1]。因而，食品机械与设备的发展将决定食品工业的发展水平与进程。对《食品机械与设备》的教学进行改革，可提高食品科学与工程专业学生在食品工程方面的素质与能力，从而促进食品工业的进一步发展。因此，该课程的教学改革具有非常重要的现实意义。
1 课程教学中比较突出的问题
1.1 部分食品机械的结构比较复杂，教学质量不理想
《食品机械与设备》是一门实践性质很强的专业课，由于某些食品机械内部结构复杂，很难通过语言表达或图片的方式表达清楚，致使多数学生只达到感性认识水平，很难深入了解机械的内部工作原理，再加上食品专业学生机械基础知识薄弱这一特点，该课程的教学质量长期不理想[2]。如板式热交换器主要由许多平行排列带密封圈的传热板、分界板、导杆、压紧板、导杆、螺杆及接管等部件组成（如图1所示），每块传热板四角开4个圆孔，一侧沿四周及圆孔嵌有耐高温密封圈，有流体入口、分布区、传热区、收集区和流体出口，通过密封圈结构安排成同时只有两孔与传热区相通，另两孔与热流体或冷流体相通，从而实现冷流体与热流体的热交换。虽然此设备是化工和食品行业所常用的设备之一，其工作原理并非十分复杂，但仅通过教师的讲解和图片展示很难使学生完全理解其结构和工作原理，且食品机械中比此设备复杂的机械（如双端式洗瓶机、复式对辊式磨粉机、均质机等）还有很多，因此，该课程的教学面临诸多挑战。
1.2 学生在食品机械方面的实践能力不强
长期以来，食品科学与工程专业的教学与科研均偏重于理学，少量的工程培训教学也主要集中于食品生产工艺、食品生产操作单元等方面，很少将注意力集中在食品机械等具有很强工程应用性的课程教学与研究。江南大学、西北农林科技大学及东北农业大学等多所知名高校与食品机械相关的课程数较少，而食品工艺学的课程数却较多。多数高校的机械等工程类课程的学时数要少于工艺学的学时数，仅有河南工业大学和华南理工大学机械类学时数远高于工艺学学时数，这说明许多高校注重“食品科学与工程”的“理学”教学而忽略了“工学”的教学，从而使不少学生缺乏对食品机械的理性认识，其结果往往是知其然而不知其所以然。少数高校如华南理工大学在工程能力培养方面的力度较强，因此其培养方式值得借鉴。
1.3 课程的发展难与市场需求同步
据不完全统计，全国具有食品科学与工程专业的高校超过87所，（数据来自各高校网站），其中“985工程”高校10所，“211工程”高校18所，其它65所以上，而全国仅西安交通大学馥莉食品装备工程与科学学院开设有食品加工装备与过程控制专业，为全国独有。从图4中可知，全国食品高校
数量并不少，且食品产业也属全国最大的产业，但大多数食品企业都属小而不大，大而不强的中小企业，缺乏自主知识产权，为数不多的大型企业如农夫山泉有限公司尽管其生产技术较先进，但其矿泉水生产线主要设备（灌装设备、制瓶机、膜过滤设备等）均来自德国、瑞士和美国等发达国家，中小企业如贵州北极熊实业有限公司的纯净水生产系统主要设备也由美国进口。对于地方食品企业，其生产技术大多比较落后，其中一个重要原因就是食品加工设备技术不高，难以生产高品质的食品，因此，食品企业对食品装备及人才的潜在需求比较大。所以，大多数高校的传统人才培养模式已难以满足现代食品加工企业的发展需求。
2 原因分析
对于以上几点问题，其原因是多方面的，如学生的基础知识薄弱，学校对食品机械与设备的发展不够重视，学校的培养模式没有及时改革、没有及时地与市场需求接轨等。
2.1 机械基础知识的培养力度不够
由于许多食品高校在机械知识方面的培养力度不够，很多高校都只开设了机械制图这一门机械基础课程，致使食品科学与工程专业学生的机械基础知识相对薄弱，空间想象力比较欠缺，难以达到深入认识食品机械所应要求的水平。
2.2 课程教学形式单一
食品机械种类繁多，结构复杂，仅以理论讲解的单一方式很难使学生深入了解和掌握食品机械的基本结构和原理，再加上缺乏实践教学，使得学生在食品机械与设备方面的实践能力和工程素养相当薄弱和不足。
2.3 课程改革力度不够
由于多数高校对食品机械与设备发展的重视不够，学校乃至国家对食品机械发展的资金投入较少，不仅使食品机械与设备课程的发展基本处于停滞状态，也使我国食品加工企业及食品机械制造企业的技术比较落后、发展比较迟缓，与国外发达国家的差距比较大。
3 改革措施及对策
为提高《食品机械与设备》的教学质量，全面提升学生的综合素质，适应现代食品工业发展的时代环境，应从市场实际需求出发，结合学校办学目标及食品科学与工程专业自身发展的特点，对《食品机械与设备》课程的教学进行改革，促进食品科学与工程专业的不断发展，为我国食品企业输送具高素质的综合性人才。
3.1 优化课程内容，强化机械基础知识
食品机械的种类繁多，但教学课时仅有36~54学时，如果对每种机械都进行讲解，既不现实也不合理，这就要对其章节和内容进行优化，将一些具有代表性、共性及高科技技术的食品机械进行归类并作重点和详细讲解，使学生具有举一反三、由此及彼的能力。由于许多设有食品专业高校的工程性课程较少，特别是机械相关课程比较缺乏，所以要增设部分机械基础知识课程，如《机械制图》、《机械基础》、《机械设计基础》、《可编程控制器原理》及《机床电气控制》。这样可大大拓宽学生的机械知识面，为食品机械与设备的深入学习奠定坚实的理论基础[3]。
3.2 利用计算机软件辅助教学
随着计算机和多媒体技术的发展及广泛应用，该技术在现代教育中的作用越来越明显，特别是在某些应用性较强的课程教学中所扮演的角色具有不可替代的作用。通过计算机软件（CA D 、U G 、Solidworks、Flash动画软件等），可将食品机械的结构及工作原理以动态、立体（三维）的形式生动地表达出来，同时，用文字、符号及背景音乐加以说明和修饰，学生能较直观地观察食品机械的内部结构和工作原理[4]。另外，利用计算机技术（D ream weaver、Flash、FireW ork、3D m ax、Photo shop等）发展《食品机械与设备》课程的网络教学系统（教学大纲、学习园地、网络视频、知识检测、在线答疑），可克服学生与教师之间在时间和空间上的约束问题，增强该课程的教学效果[5]。
3.3 强化实践教学
为了使学生深入理解和掌握食品机械与设备的结构和原理，提高其实践能力，特别是工程应用能力，可让学生到实验室对食品机械进行深入研究（因为以往到企业进行参观与学习的模式很难使学生深入认识食品机械与设备），让学生独立地对食品机械与设备进行拆卸、组装及操作，观察和研究实体食品机械的外形、内部组成及工作过程，从而使学生更加直观地认识食品机械的构造和原理，增强学生的动手操作能力，为培养学生的创新能力（食品机械的改造、设计及研发）打下坚实的基础[6-7]。
3.4 开展食品机械模型设计
开展食品机械模型设计是实践教学内容的深化，从一些简单的食品机械模型设计入手，不断模仿食品机械的内部结构和工作原理，可进一步提高学生的学习兴趣、动手能力、工程能力及创新能力，有助于学生对理论知识的深入理解，形成一种“感性认识-理性认识-感性认识-创新”的培养模式。如液态食品灌装机的主要部件之一——液位定量器，其结构和原理均较简单，模型设计所需材料易得，学生较容易理解，且在食品工业中的应用也较普遍，因此，对其模型进行设计不但可锻炼学生的动手能力、独立思考能力，还可提高学生的学习兴趣，培育其创新思维，激发学生的学习主动性。
3.5 加强校企合作
学校发展的最终目的是培养人才和服务社会，为社会经济的发展提供新动力。而企业的发展也离不开人才的强力支撑，因此，食品企业和食品高校有众多的合作契机，能够形成互补机制。如高校学生及教师可到食品企业学习和实践，及时了解企业需求及发展动态，掌握食品机械的发展趋势，同时可培养教师的工程实践能力，培养“双师型”教师，强化教师团队的教学水平，强有力的师资队伍可为培养优秀人才提供有力保障，而企业可根据自身的需要与高校进行合作，共同研发其所需产品，高校教师可以技术参股的形式与企业共享成果，实现学校与企业的双赢发展[8]。
3.6 创办校属企业
校外企业虽可为学生的实践能力培养提供较好的平台，但在实际实践过程中，有诸多问题难以解决，校企合作很难在实质上培养学生的工程能力。而创办不以盈利为主要目的的校企，可根据教学需要，适时调整生产时间，以给学生大量的实践机会，还可让学生参与校企的筹建、运行机制策划、日常生产管理及未来规划等事项中，使学生对食品生产的整个链条有全面和深入的认识，提高其工程实践能力和创新能力。
4 结语
通过优化《食品机械与设备》的教学内容、增设食品机械与设备的基础课程，利用计算机软件，开展食品机械模型设计、加强实践教学、加强校企合作及创办校企等途径和方法可增强本课程的教学质量，增强学生的工程实践能力和创新能力。总之，对《食品机械与设备》课程教学进行改革无疑是增强高校食品科学与工程专业学生工程能力的一条有效且可行的途径。鉴于我国食品机械与设备的发展起步较晚，技术比较落后，特别是“高、精、尖”设备与国外差距较大，我国高校的食品机械与设备课程的改革及我国食品机械的发展还需要走一段较长的路。
参考文献：
[1] 谢勇, 高建强, 李刚凤, 等. 湿法超细粉碎技术的研究进展[J]. 铜仁学院学报, 2015, 17(4): 47-52.
[2] 姜翠翠, 邱松山, 李春海, 等. 《食品工厂机械与设备》课程教学方法分析与实践[J]. 教法研究, 2012: 85-86.
[3] 张剑, 艾志录, 李梦琴, 等. 《食品机械与设备》教学方法改革的探索与实践[J]. 现代食品科技, 2006, 22(3): 208-210.
[4] 张彤. 《食品加工机械与设备》辅助学习软件的开发设计[J]. 长春大学学报, 2005, 15(4): 28-30.
谢勇，刘燕玉，李刚凤，谭沙，朱苗 铜仁学院生物与农林工程学院；. 铜仁学院数学科学学院
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