基于虚拟仿真的“食品工厂机械与设备”课程的多元化考核体系改革与实践

　　摘要：“食品工厂机械与设备”是食品科学与工程专业的专业核心课程，是在工程教育认证背景下支撑学生工程能力培养的重要课程。本课程组通过引入虚拟仿真实践，克服传统课堂教学的缺陷，使学生更透彻地理解教学内容;借助雨课堂、慕课、SPOC课程等线上教学资源和教学手段，设计并融入课程思政内容，建立过程性考核机制和多元评价体系，注重评价的开放性、过程性、激励性，强调评价主体的多元化。通过上述人才培养模式改革和实践，最终提升“食品工厂机械与设备”这门传统课程的课堂教学效果。

　　关键词：虚拟仿真;食品工厂机械与设备;考核体系

　　“食品工厂机械与设备”是食品科学与工程专业的专业核心课程，课程系统讲述了食品工厂常用机械与设备方面的基础知识，旨在使学生掌握食品加工涉及的输送、清洗、粉碎切割、分选分离、混合均质、热处理、浓缩、干燥、包装等主要机械设备的结构特性、工作原理、计算选型以及应用范围，培养学生的工程能力和创新思维，使学生毕业后在食品行业从事食品加工生产线设计、工厂设备的技术改造以及设备的生产、使用、销售过程中能发挥技术骨干作用。

　　该课程由于涉及较多的机械和工程问题，对学生的工程实践能力要求较高，设备种类繁多，内容晦涩难懂，课程难度较大，学生学习起来畏难情绪较重。随着国家对培养工程科技创新和产业创新人才越发重视，工程教育人才培养模式的改革和探索成为关键[1]。“食品工厂机械与设备”作为一门支撑食品科学与工程专业学生工程能力培养的重要课程，通过提升教师授课水平、创新教学手段、建立多元考核体系等方法，激发学生的学习热情，提高学生的学习兴趣和学习效果，是任课教师的当务之急。针对该课程的特点和难点，本文对基于虚拟仿真的多元化考核体系创新进行了探索与实践。

　　1 引入虚拟仿真实践

　　“食品工厂机械与设备”课程的传统教学以课堂教授为主，以视频、实践教学和课程设计为辅。但该课程涉及的设备种类繁多，大部分学校因设备和教学场地不足，教学活动主要在课堂上进行。食品机械结构比较复杂，仅通过教师讲授和观看视频，学生很难真正地了解机械尤其是机械内部的具体结构，因而无法准确理解食品机械的工作原理，导致学习效果大打折扣[2]。引入虚拟仿真的设备拆解和典型生产线实践，让每个学生亲手对高压均质机、碟式分离机、降膜蒸发器、袋式过滤器等食品生产关键设备进行拆解，有助于学生了解机械零部件之间的装配关系，提高学生对设备内部结构和工作原理的认知。同时，引入“NFC 果蔬汁制作”“云南高原特色鲜花饼制作”等虚拟仿真教学软件，以激发学生的学习兴趣，提高其自主学习能力，使学生更好地掌握典型生产线的工艺流程、设备选型等，并初步了解车间布局和生产线设计等。

　　以本课程组采用的“云南高原特色鲜花饼制作”虚拟仿真教学软件为例，推出“烘焙大师养成记”游戏，在学校的官方微信公众号上提供“通关秘笈”。本专业还拥有设备齐全的烘焙实训中心，学生可依据个性化需求，结合线下实训，在虚拟与现实世界中采用不同的实践形式，这极大地增强了学习的趣味性。该软件还设计了开酥机、烤箱等关键设备的拆解功能，进一步加深了学生对设备的内部结构和工作原理的认知。虚拟仿真软件操作可通过学生线上学习时间和学习报告形成过程性评价数据，纳入学生的平时成绩。

　　2 丰富教学手段

　　“互联网+”时代改变了人们的行为模式，当代大学生的日常学习和生活与互联网息息相关。在传统的课堂讲授中，学生的学习参与度、互动性均较低，教学效果受限。在后疫情时代，线上教学及多种教学方式的应用越发重要。慕课、SPOC 课程等线上优秀资源可以丰富教学的多样性，提高学生的兴趣和参与度。教师应要求学生利用线上优秀资源进行课前预习，使其提前了解本章节教学内容，整理重点和难点，提交预习笔记。

　　教师在课堂上只需有针对性地讲授重点内容，这样可以减少课堂讲授的时间，增加互动讨论的时间，从而提高学生的自主学习能力和课堂互动效果。雨课堂是在信息时代大背景下应运而生的智慧教学手段，可全面提升学生课前、课堂和课后的教学体验，推动线上线下混合式教学改革[3]。利用雨课堂，教师可在课前提前分享课件，在课堂上引入点名、抢答等环节，课后可在线上安排测验、分享与课程内容相关的资源，并通过互联网开展师生之间、生生之间的讨论和互动，以便于教师及时掌握学生动态，解答学生在学习过程中碰到的问题。教师利用雨课堂统计工具获得学生的学习数据，将其纳入学生平时成绩，明确教学过程中存在的问题和改进方向，及时调整教学活动计划，进而提升教学效果。

　　3 更新教学内容

　　从石器时代人类使用工具和火加工食材，到20世纪50年代美国乳品工业大型生产线的规模化推广，再到当前智能型全自动化流水线，食品工业水平的发展日新月异[4]。因此，食品工厂配套机械与设备的相关知识也需要更新迭代。在本课程教学过程中，授课教师要不断搜集和整理各类教学资料与素材，更新知识储备，将最新知识引入课堂，并将教师科研实践的最新成果引入教学，激发学生学习和科研的热情。

　　4 设计与融入课程

　　思政课程思政是以构建全员、全程、全课程育人格局的形式，将各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把立德树人作为教育根本任务的一种综合教育理念[4]。“食品工厂机械与设备”课程充分挖掘食品加工尤其是食品机械行业的思想政治教育内容，把社会主义核心价值观的要求、实现中华民族伟大复兴的理想和责任融入教学，激励学生自觉把个人的理想追求融入国家和民族的事业，成为中国特色社会主义事业创新型接班人[5]。在授课过程中，结合不同章节的具体内容，深入挖掘思想层面内容，培养学生的爱国情怀、改革精神和创新能力。例如在第一章“总论”中，教师通过讲授食品加工机械设备的发展进程、特点、分类与应用，使学生了解国内食品行业加工机械设备的优缺点，与国外先进的设备制造能力进行对比和分析，探究我国食品加工机械设备行业存在的问题，提高学生深入挖掘问题本质的能力，培养学生的创新精神和工匠精神。

　　5 案例分析

　　本课程在最近一次教学周期引入了虚拟仿真拆解软件的实践教学，取得了良好的教学效果。以核心章节——第九章“干燥机械与设备”的教学设计为例，教学基本流程。通过形成教学闭环，丰富教学手段和内容，激发学生的学习热情。结果显示，学生投入学习的时间显著增加，虚拟仿真软件实操使学习趣味性更强，学生的知识掌握更加牢固，自主学习能力、自我认知能力得到提高，课程目标的实现度也更高。

　　6 结语

　　本课程采用理论教学结合虚拟仿真教学的方式开展试验，克服了传统课堂教学的缺陷，便于学生更透彻地理解教学内容。同时，对教学方法和教学评价体系进行综合优化设计，教学方法结合课堂讲授、随堂测试、虚拟仿真上机实践、雨课堂等多种手段，建立了过程性考核机制和多元化评价体系，使课程教学由原来的以课堂讲授为主向综合素质能力培养、创新思维能力提高的方向转变，并且在教学过程中设计和融入了课程思政内容，强调评价的开放性、过程性、激励性，注重评价主体的多元化。上述教学模式改革和实践，最终提升了“食品工厂机械与设备”这门传统课程的课堂教学效果。

　　参考文献

　　[1] 吴春华,童彩玲,江汉森,等.食品工程原理实验虚拟仿真教学体系探索[J]. 安徽农业科学,2019,47(18):280-282.

　　[2] 丁延松，陈玲萍.虚拟现实技术在食品工程机械与设备教学中的应用[J]. 食品与机械,2017,33(10):104-106.

　　[3] 朱利霞,陈居田,常云霞,等 .雨课堂在地方高校“食品微生物学”教学中应用[J]. 农产品加工,2020(7):104-105,108.

　　[4] 赵伟豪,邓凯波,田玉庭 . 农林高校思政教育与“食品机械与设备”课程协同教学模式的探索[J].太原城市职业技术学院学报,2020(12):117-119.

　　[5] 梁鹏,张华丹,林贤明《. 食品工艺学》“课程思政”教学改革与实践研究[J]. 食品与发酵工业,2020,46(16):290-295.

　　选自期刊《科教文汇》2022年第14期

　　作者信息：周林燕 曹建新 易俊洁 覃宇悦 王艳菲(昆明理工大学食品科学与工程学院 云南·昆明 650500)