实例教学在《食品工程原理》课程教学中的应用

实例教学在《食品工程原理》课程教学中的应用

作者：纪俊敏,刘玉兰,魏安池

来源：《教育教学论坛》2013年第31期

摘要：《食品工程原理》是食品专业一门重要的专业基础课。该课程的主要内容是利用基础化学、物理化学、数学、物理学等基础科学的原理，探讨食品加工过程中的工作过程及工作原理，并利用这些理论知识进行工艺计算、设备选型。本文针对课程的内容较抽象、工程实践性较强的特点，结合自己的教学实践，就如何将生活事例作为教学辅助手段引入食品工程原理教学中作简要探讨。

关键词：食品工程原理；教学改革；实例教学

中图分类号：G2.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）31-0090-02

食品工程原理是食品及相关专业一门重要的专业基础课。课程以工程应用为生产背景，以单元操作为研究对象，以三传理论为知识框架，主要介绍食品加工过程中常见单元操作的基本原理、典型设备的结构及工作原理，进行工艺计算、设备选型及单元过程的操作分析。但是，学生普遍反映该课程学习起来比较枯燥，因为，其大部分内容是从工程实践中抽象出来的数学模型，并引用了大量的经验方程式、数学公式及理论推导。而且学生在学习过程中缺乏生产实践知识，缺少对单元操作和单元设备的认知。为此本人在教学过程中紧扣教学大纲，尝试将食品工程原理与日常生活紧密联系起来，把食品工程原理的抽象理论变成通俗易懂的知识，并将许多单元操作的基本原理用于分析日常生活中的事例，增加食品工程原理的应用性和趣味性，增强学生的求知欲望，改进教学效果。下面简单介绍我们在教学过程中可以应用的生活实例。 一、启发式实例

在引入一个新章节时，我们可以列举出该单元操作在生活中存在的一些实际问题，提出需要解决该问题的基本方法，从而引出本节的内容，使学生明确该单元操作在工业中的应用背景以及该单元操作可以解决的问题。如在讲解流体输送设备——离心泵时，我们可以提出：“大家都知道‘人往高处走，水往低处流’，但是在生产或生活中常常需要将流体从低位处送到高位处，或者从低压处送到高压处，这应该如何实现呢？”这个问题的提出就可以使学生对即将学习的内容先有一个感性认识，符合大家的认知过程，即从具体到抽象、从感性到理性，从而产生浓厚的学习兴趣。 二、概念式实例

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食品工程原理课程的概念很多、内容抽象，学生理解比较困难。教师在讲课过程中，穿插一些生活实例，将理论与生活实际结合起来讲，这样会大大提高学生的学习兴趣。例如，讲解流体黏性与流动性的关系这一概念时，我们可以比较水和甘油的黏性，提出：“同时放完一桶水和甘油，哪个需要的时间长？”同学们会很快答出：“放完一桶甘油需要的时间长。”我接着会问学生：“为什么呢？”通过对这一日常现象的讨论我们就可以很自然地得出流体黏性与流动性的关系，学生也能更好地熟记这些理论知识。在讲解绝对湿度、湿含量和相对湿度这几个概念时，我们可以先让学生思考这样的问题：“为什么夏天，常常会让人感觉到闷热难受？”学生可能会答道：“因为气温高。”这时候我们可以补充道：“实际上除了气温高，还有一个重要的原因就是湿度。湿度有绝对湿度、相对湿度和湿含量三种表示方法，湿含量是湿空气中水蒸气含量的绝对值，它不能反映湿空气与饱和状态的差距，让我们感觉闷热难受的主要原因是空气的相对湿度较高。空气的相对湿度越高，说明空气中水分含量越大，越接近于饱和状态（相对湿度为100%），吸湿能力越差，人体排出的汗液就越难蒸发出去。当我们所处的环境温度达到30℃左右时（相对湿度约60%），人们就会有不舒服的感觉。” 三、综合式实例

即在每个单元操作的结尾进行归纳总结时，列举出该单元操作相关的工程或生活实例。如在讲授完“伯努利方程”后就以远洋巨轮“奥林匹克”号与铁甲巡航舰“豪克”号相撞的事件为案例让学生利用所学知识进行分析讨论。又如自来水厂要把自来水通过地下管道输送到我们居住的各个小区，有的小区楼层高达30多层（约100米），他们又是如何把水送到这么高的地方的呢？要解决这个问题，就要依靠静力学基本方程式、伯努利方程、连续性方程、管路阻力计算及离心泵的选用等知识。通过对这种问题的讨论既可以对第一章流体流动的知识进行系统的复习，还对第二章流体输送的知识作了一个很好的总结应用，达到了知识点的融合。传热的方式有热传导、热对流和热辐射三种。我们可以以生活中常见的热水瓶为例来阐述这三种传热方式在生活中的应用。热水瓶的内胆是由两层的玻璃构成的，并且在两层玻璃上都镀上了银，玻璃内层镀银的目的是为了降低热辐射，使得热水的热辐射被反射回去；两层玻璃中间抽真空的目的是为了减少热传导，因为真空的热导率最低；而热水瓶塞的作用就是将热水瓶内外分隔开，减少热对流发生。选择软木塞作为瓶塞，主要是因为软木是较好的绝热材料，导热率较低。我们通过引导学生用传热的基本规律解释生活中的实际现象这种方式，不仅加深了学生对所学的传热的三种方式的印象和理解。同时也培养了学生在生活实际中灵活运用所学知识的能力。学完热传导后，为了强化学生对传热速率的理解，我们引用了冬季穿衣方式这样的实例展开讨论：“气温下降，应添加衣服，为了达到很好的保暖效果，应该把保暖性好的衣服穿在里面好还是外面好呢？”对于这个问题，我们首先引导学生通过直觉和日常体验做出判断，然后根据多层圆筒壁热传导速率方程，用理论知识进行推导从而获得答案。通过这一实例可以使学生对多层圆筒壁的热传导有了更深的认識和理解。

教学的目的不是为了让学生记住几个定理、概念、公式，然后期末考试拿到好的成绩，而是通过学习，使学生能够掌握它的原理及实际应用。学生通过对以上实例的分析讨论，不仅对所学的理论知识进行了总结，而且将理论与生活实际结合起来，深化了对相关知识的理解，更重要的是锻炼了学生运用理论知识解决实际问题的能力。同时通过这样的实例互动讨论，可以

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使学生明白，食品工程原理不是空洞的理论，它是存在于我们的生活之中，学生的学习兴趣也大大提高。当然，在收集整理案例素材、完善案例教学技巧等方面还需要做大量的工作。教师应充分挖掘科研和食品生产方面的案例素材，进行充分准备和深入研究。所选择的案例必须与教学目标一致，即与要求学生掌握的知识内容密切相关。 参考文献：

[1]胡兵，万端极，范明霞，等.案例教学法在化工原理课程中的应用[J].化工时刊，2010，11（24）：72-74.

[2]韩媛媛，翁连进.案例教学实例在化工原理教学中的应用[J].化工高等教育，2010，（6）：76-78.

[3]贾绍义，夏清，吴松海，等.工程案例教学法在化工原理课程教学中的应用[J].化工高等教育，2010，（3）：78-96.

[4]于慧春，张仲欣.食品工程原理课程的教学改革探讨[J].科技信息，2010，25：145-146. 基金项目：河南省教育科学“十一五”规划课题（[2010]-JKGHAG-0148）

作者简介：纪俊敏，河南工业大学粮油食品学院讲师；刘玉兰，河南工业大学粮油食品学院教授。