天津科技大学丨5门国家级一流本科课程

编者按

课程是人才培养的核心要素，是影响学生发展最直接的中介和变量，课程质量直接决定着人才的培养质量。打造一批国家级一流本科课程，是真正推动高等教育教学改革落实落细见成效的标杆举措，也是全力打赢全面振兴本科教育攻坚战的关键一环。

为进一步提升课程建设质量，推广分享一流本科课程建设经验，示范带动一流本科课程建设，本文整理汇总了天津科技大学5门国家级一流本科课程，供各院校教师学习、借鉴。

制盐工艺与盐田设计

<<<线下一流课程>>>

《制盐工艺与盐田设计》课程是我校1953年开始建设的化学工程与工艺专业的特色核心课程，获批2019年天津市线下一流本科建设课程，2020年被认定为首批国家级线下一流本科课程。

课程负责人

课程负责人

唐娜

课程团队其他主要成员

项军、杜威

课程简介

《制盐工艺与盐田设计》是化学工程与工艺专业的特色核心课。从制盐的工艺角度出发，运用化工过程的基本原理，阐明制盐工艺以及盐田设计的基本概念、基本理论与基本原则，介绍日晒制盐的生产方法与工艺原理、典型流程与关键设备、工艺条件与盐田设计原理及流程。课程教学坚持立足特色，立德树人，基于工程教育认证和新工科理念，强化形成性评价，持续创新教学内容与教学模式，培养学生创新思维和解决制盐领域复杂化的工程问题能力，培养学生坚定的行业信念，国际视野和持续学习能力。

知晓理解能力

理解自然蒸发，结晶和盐田土壤等制盐基础知识和理论，知晓其应用范围并建立工程观点；

分析判断能力

分析海盐，湖盐和粉洗盐等生产工艺过程的原理和影响因素，能够确定工程的关键环节和主要参数。通过查阅资料和利用特色教育资源数据库，对制盐领域复杂工程问题进行分析和判断。能够通过计算确定制盐工艺装备参数和选择设备；

应用设计能力

应用气象和土壤等相关资料以及制卤工艺计算和结晶工艺计算结果，能够设计盐田沟道、排淡系统以及闸门等盐田设施，设计海盐和湖盐日晒盐场的总平面布置和结晶单元布置。

本课程的教学内容包括概论、制盐基本理论、海盐生产工艺、湖盐生产工艺、粉洗盐生产工艺和盐田设计六个部分。授课之初，团队教师带领学生到盐展室学习制盐历史并了解制盐过程及盐产品，增进学生对课程的兴趣；通过翻转课堂等形式展示及评价学生课下对本课程识记型知识的掌握程度。紧密结合学科发展前沿和教学团队的研究成果，创新在制盐工艺和方法等方面的教学内容，通过分组讨论和工程中心实践等形式，提高学生对教学内容的分析和应用能力。在课程的后半程，借助于实际工程案例资料库和制盐特色图书馆藏资源，组织学生对盐田总平面布置进行分组设计，培养学生综合运用所学知识解决制盐领域复杂化学工程问题的能力。

本课程基于67年的教学工作积累，先后形成了10余版特色教材，建成包括专业发展历史和盐产品样本等史料及影像的盐展室、盐业特色图书馆藏资源以及基于盐田工程设计实例的系列特色资料库和数据库等丰富的教学资源。基于OBE和新工科理念，通过教学内容和教学模式创新，全面提升学生的知识、能力和素质。

微生物学

线下一流课程

自1958年建校开始，我校就在发酵工程专业开设了“微生物学”课程，经过几代人的不断改革创新，逐渐形成了承上启下的教学内容和完整课程体系，2005年出版教材《微生物学》，荣获2014年中国轻工业优秀教材一等奖，再版教材获批中国轻工业“十三五”规划教材。“微生物学”课程早在2009年就被评为天津市级精品课程，2019年获批天津市线下一流本科建设课程，2020年被认定为首批国家级线下一流本科课程。

课程团队

教学团队由5名教授组成，包括国家“百千万人才工程”人选，国家有突出贡献中青年专家，霍英东教育基金会高等院校青年教师奖获得者，天津市中青年科技创新领军人才、十三五规划教材主编等，目前已形成了一支专业基础扎实、教学理念先进、教学方法独特的高水平教学团队。

课程负责人

李玉

课程团队

路福平、毛淑红、刘逸寒、赵化

课程概述

“微生物学”是生物工程、食品科学与工程、制药工程等专业的必修课，也是专业核心课，课时为56学时，3.5学分。课程在基础到创新、理论到实践的培养体系中充当着重要的桥梁作用，为学生基础理论知识的掌握、工程实践和科研创新能力的培养、解决复杂工程问题的能力提升、以及综合科研素养的形成等培养目标的达成方面做出了突出贡献。

知识目标

通过学习，是学生掌握微生物的基本特征，营养需求，遗传背景等基础知识和基础理论；掌握微生物的培养技术，生长控制方法和遗传改造手段；熟知微生物在发酵行业、生物制造、食品加工、食品安全、以及环境工程等领域的实际应用。

能力目标

通过学习，学生应具备解决发酵生产中的技术问题和工程问题的能力；可独立完成实验方案设计、结果分析以及论文的撰写；具备独立开展科学研究和创新实践的能力。

素质目标

通过学习，应具备基本的科学思维方法和科学素养，具有不断探索、勇于创新、踏实认真的工作作风，立足轻工，服务行业，成为有社会责任感、有担当奉献精神的高素质工程技术人才和国家建设者。

《包装材料学》

——线上线下混合式一流课程

《包装材料学》

我校在1985年新设置的包装工程专业中就开设了《包装材料及其制品》，延伸为现在的《包装材料学》，经过35年的建设，2007年入选国家级精品课程、2013入选国家级精品资源共享课、2016年我校首批智慧树平台MOOC课程，2019年获批天津市线上线下混合式一流本科建设课程，2020年被认定为首批国家级线上线下混合式一流本科课程。

包装材料学

课程团队

教学团队由5人组成，包括国家级精品课程负责人、精品资源共享课主讲教师、国家十二五规划教材主编、天津市教学名师、优秀教师，已形成一支教学理念先进、梯度合理的高水平天津市级教学团队。

 课程负责人

宋海燕

 课程团队

高文华、王玉峰、阎瑞香、王建清

课程概述

《包装材料学》是包装工程本科专业的核心课程，分两学期开设，共96学时，也可面向印刷工程、艺术设计、轻化工程等相关专业开设，通过学习应达到包装材料学知识、能力、素质的协调统一。课程目标主要体现在：

 知识目标

系统掌握纸、塑料、玻璃、金属、复合材料、辅助材料等常用包装材料的结构、性能、用途及制品成型工艺，熟悉包装材料及制品性能的测试方法，了解材料与制品质量之间的内在联系与相互作用。

 能力目标

能够根据商品性能和包装要求，正确选择包装材料，制定材料加工成型工艺，正确评价材料和制品的质量，培养学生解决实际工程问题的能力，并初步具备新型包装材料和制品的研发能力。

 素质目标

掌握科学思维方法，具有创新精神、严谨的科学态度和务实的工作作风，立足轻工，成为具有社会责任感、家国情怀、使命担当的社会主义建设者。

《植物纤维化学法制浆虚拟仿真实验》

——虚拟仿真实验教学一流课程

《植物纤维化学法制浆虚拟仿真实验》课程是我校第二批虚拟仿真课程之一，获批2019年天津市虚拟仿真教学一流本科建设课程，2020年被认定为首批国家级虚拟仿真实验教学一流本科课程。

植物纤维化学法制浆虚拟仿真实验

课程团队

课程负责人

刘泽华

课程团队其他主要成员

王高升、张红杰、李群、张文晖、杨秋林、乌日娜、安兴业、张鹏、潘李亮、毛慧明

课程介绍

化学法制浆（蒸煮）实验是《制浆造纸工艺综合实验》的关键内容之一，但传统化学法蒸煮实验，必须在制浆实验室专用的电加热回转式蒸煮器内进行，必须具备高温高压的实验条件才能满足，具有一定的危险性和实验操作的不确定性，且蒸煮器内发生的化学反应不具备可视性，参加实验学生只能现场等候实验结束，完成计算等环节后才能反馈出实验结果。本虚拟仿真实验为制浆模块中的化学法制浆的核心工艺单元——蒸煮和洗涤，着重结合本科生必修课程之一《制浆原理与工程》《制浆造纸工艺综合实验》中的几个关键知识点进行工艺实践，针对指定的实验原料选取合适的化学法制浆工艺流程，设定一些关键的制浆参数和纸浆洗涤参数，围绕不同植物纤维进行化学法制浆虚拟仿真实验，可有效避免蒸煮和洗涤过程的高危险、高污染、高消耗、直观性差等不利因素。

该课程目标主要体现在：

知识目标

巩固学习《制浆原理与工程》理论课的相关知识点，将相关化学法蒸煮和洗涤操作单元贯穿起来；通过预设至少三个水平的关键参数，得到不同的化学法蒸煮或洗涤操作的实验结果，掌握植物纤维化学法制浆过程关键步骤和参数的控制，熟悉人机交互界面的操控。

能力目标

采用引导式教学，从传统的验证性实验转向创新探究性实验，不给出完整、唯一的实验方案，而是根据不同的学生给出不同的实验参数和条件，并在蒸煮化学助剂的选择上专门设计干扰因素，以模拟实验的随机性和多样性，让学生通过探究自行设计实验的工艺参数，培养学生实践创新能力、自主学习能力和独立思考的能力。

素质目标

该课程通过虚实结合的形式，培养学生勇于探索植物纤维化学法制浆的本质和规律，将理论与实际有效结合，为将来步入实际生产线打好基础，成为具有创新精神、实践能力、环保理念以及社会责任感的高素质人才。

参加实验的学生对该实验内容进行设计，完成后期操作步骤，系统将动态反馈参数设定的合理性，及时给出报错信息和最终实验结果。具体实施过程分为三个阶段：

第一阶段

参加实验的学生需要完成预习，针对不同植物纤维原料化学法制浆的原料加入量、蒸煮药液用量等关键参数进行计算，基于原料的性质选取合适的制浆工艺流程，根据传统四段逆流洗涤工艺确定关键的洗涤参数；温习相关制浆工艺及其关键参数的相关知识点，以及理论课所学过的核心设备。

第二阶段

参加实验学生确定出关键参数的设定值，开始进入实验环节。选取该制浆化工过程的不同操作单元的相关设备，通过3D演示不同关键设备的功能和内部结构。

（1）选择化学法蒸煮操作单元。输入关键实验条件参数：原料加入量、液比、蒸煮药液用量。录入关键参数：蒸煮温度和蒸煮时间，点击“开始”按键后系统开始模拟化学法蒸煮，系统自动演示该操作单元，动态模拟蒸煮关键参数H因子的变化趋势，最后系统基于后台数据库给出在该实验条件下获得的纸浆纤维的粗浆得率、Kappa值。

（2）选择纸浆洗涤操作单元。输入实验条件参数：纸浆泵送速度、洗浆机转鼓直径、转速。录入关键参数：洗涤因子和洗涤水压力，点击“开始”按键后进行纸浆洗涤的模拟实验，系统将动态描述纸浆流和稀释水流在逆流洗涤工艺中的走向，表达如何完成植物纤维的洗涤。同时，系统基于后台数据库给出在该实验条件下的洗涤效率、洗涤损失等实验结果。

第三阶段

参加实验的学生现场收集模拟实验的动态过程曲线图和化学法蒸煮与洗涤操作的评估结果，完成最后的实验报告。

截止目前，该虚拟仿真实验浏览量34875人次，做实验人数1224，实验通过率95.1%，其中优秀613人次，达标551人次，不达标60人次。1049人参与课程评价，评分4.9分（满分5分）。

该虚拟仿真实验系统采用流行的B/S架构开发，结合当前先进的Web GL技术，将三维仿真和Web技术完美的结合在一起。系统部署方便，无需安装任何客户端，只需主流的浏览器，即可使用本仿真实验系统。

《1000吨/日毛麦清理虚拟仿真实验》

——虚拟仿真实验教学一流课程

《1000吨/日毛麦清理虚拟仿真实验》课程是我校首批虚拟仿真课程之一，为我校首个获批国家虚拟仿真实验教学项目，并被认定为首批国家级虚拟仿真实验教学一流本科课程。

 

课程负责人：

李文钊

课程团队其他主要成员：

陈野、李昌模、张焱、张颖、韩小龙、张民、刘锐、陈文、李贞景、李风娟、杨瑞、孟祥柱、胡学文

课程介绍

毛麦清理（含毛麦清理生产线设计）、小麦制粉工厂虚拟仿真实验，解决粮油工程及相关专业学生因小麦加工规模大、设备投资高、管线繁杂且存在粉尘易爆等操作危险性的实训困难。原国家级虚拟仿真实验教学项目以具有代表性的日处理量1000吨毛麦清理工段为例，以小麦加工生产线为原型，重点结合本科生必修课程《食品工程技能实习》关键点，采用虚实结合，3D实景再现的教学方法，围绕毛麦清理工艺即三筛三打两去石一精选两次着水的基本原理，以实验任务-设备巡检人机交互模式认识不同工艺参数对清理效果的影响，学习振动筛、比重去石机、滚筒精选机等核心设备原理和结构，虚拟设置若干个故障点巩固学生所学习的设备操作技能及注意事项，在此基础上，通过仿真进一步要求学生完成物料衡算、设备选型等任务，自主设计一个日处理量为2000t的毛麦清理线。该虚拟仿真教学实验探索融合工程设计理念，线上线下混合式、交互式、开放式的实验教学新模式，有效补充学生专业知识盲区。

根据课程需要，尤其是2019年突发疫情严重影响本科生到厂毕业实习实践之困难，在ilab-x.com实验空间原国家级虚拟仿真实验项目平台上迅速增加了“小麦制粉工厂”、以及“振动筛虚拟仿真实习软”件、“去石机虚拟仿真实习软件”等实验模块，助力学生工厂实习、设备实践等环节的在线教学与学习。

 

看工厂

 

看设备

 

实验任务

实验目的：

巩固《食品工程技能实习》课程的关键知识点，并可向《食品工程课程设计》、《食品机械与设备》等食品科学与工程专业核心课程拓展，基于工程实际案例培养学生分析解决复杂工程问题能力。具体如下：

(1)通过工艺学习任务，使学生加深理解毛麦清理工艺的基本原理；

(2)通过设备学习任务，使学生掌握毛麦清理工艺过程中所用核心设备原理和结构、操作技能及注意事项；

(3)通过故障巡检任务，分析与解决设置的若干故障点，使毛麦杂质含量达标以提高学生过程处理能力；

(4)通过设备选型任务，掌握设备选型基本原则，为学生自主设计一条毛麦清理线打基础。

素质目标：

毛麦清理工段是小麦制粉工艺中的第一步，在整个小麦制粉工艺中具有非常重要的地位，具有粮食加工工艺和设备的特殊性与代表性。近年来，随着一系列新技术的应用，使小麦加工能力和工艺水平得到了质的飞跃。本实验模块将毛麦清理的工艺和设备融入实验步骤，通过实验任务的形式，让学生动手操作，激发学生学习兴趣与潜能。通过对毛麦清理典型设备加工原理的模拟，将粮食清理的生产工艺和设备有机的结合起来，让学生可以更加直观的认识设备，掌握核心设备的结构与原理。特别是要求学生按照工艺流程对去石机、精选机等设备进行巡检，通过取样、分析，判断设备运行情况，并可以针对设备非正常运行状态进行调整，锻炼了学生对设备的操作能力，提高了学生应用所学知识分析与解决实际问题的能力。本项目克服了学生无法对工厂设备进行实际操作，对工艺和设备认知不深，无法将理论和实际结合的难点。明晰粮食清理工艺与工程设计，明确关键点控制，品质控制，设备原理及结构解析。

《1000吨/日毛麦清理虚拟仿真实验》3D教学系统构建了多个清理设备3D模型和生产区场景模型，学生可以直观地看到厂区的布局和设备的摆放及连接方式。实验内容主要包括任务系统、评分系统、知识点系统及微课系统等。任务系统指引学生进行工艺学习；评分系统对学生的操作进行判定；知识点系统包括生产工艺的知识点、设备工作原理及维护知识点、杂质处理及安全生产的知识点等。

其中，任务系统内设置了工厂巡检任务和设备选型任务：

(1)工厂巡检任务：定期对小麦的清理效果进行检查，检测设备的除杂效率。

①振动筛筛理效果检查：需找到正确的取样点进行取样，对得到的样品进行分析判断是否合格，若检测到大杂中含有小麦粒，可对振动筛的振幅进行调节；

②去石机去石效果检查：需找到正确的取样点进行取样，对得到的样品进行分析判断是否合格，当去石机的出石管道中检测到小麦粒，可模拟调整去石机风量排除故障；

③精选机效果检查：需找到正确的取样点进行取样，分析判断得到的样品是否合格，如出料中含有短粒、异粮时，模拟调节精选机下滚筒收集槽的手轮开度排除故障。

(2) 设备选型任务：

本实验中设定的毛麦日清理量是1000t，要求学生根据本工艺流程设计一个日处理2000t的毛麦清理线，对相应的清理设备进行设备选型。其中振动筛和洗麦机每道工序有两台，精选机、去石机和打麦机等每道工序有四台，日工作时长24h，计算每台设备的处理量并进行选择。

实验教学方法

本实验项目采用“基于翻转课堂的线上线下混合式”教学模式（图1），线上虚拟教学依托虚拟实验教学网络平台，学生自主完成实验教学视频观看，了解毛麦清理工艺的基本步骤与原理；通过设计交互式虚拟实验操作，使学生掌握毛麦清理工艺参数调整技术，提高其分析与解决工程问题的能力；在学生完成并掌握毛麦清理工艺实验基础上，激发学生个性化学习，锻炼学生的物料衡算和设备选型能力，为学生自主设计毛麦清理线打下良好的基础。线下课堂教学基于翻转课堂的教学活动设计，学生教师形成良好互动，通过教师讲授和协作，激发学生学习兴趣和探索欲望，促进学生的自主学习和个性化学习。

图1 教学实施过程

具体实施过程分为课前准备、课上强化和课后实践三个阶段。

课前准备阶段：在虚拟实验教学网络平台上，教师引导学生完成实验项目相关视频的观看。

课上强化阶段：课堂教学采用翻转课堂模式，教师引入实验项目的学习任务，启发学生完成工艺讲解，针对学生在虚拟实验演练中遇到的难点重点问题，师生互动，进行探讨式强化分析，教师制定新的课程能力评价标准，应用布鲁姆目标分类法制定多元化课程评价体系，根据学生表现分析学生的课堂表现，将分析结果反馈给学生，有利于学生自主规划学习内容、学习节奏和学习方式，获得更深层次的理解。

课后实践阶段：学生根据翻转课堂学习效果进行个性化学习，并按照教师设定的实验任务自主操作完成所有实验内容，掌握毛麦清理工艺参数调节及故障点分析，根据任务主动学习实践，完成设备选型，综合提升学生工程设计与实践的能力。最终，完成实验报告，虚拟教学系统记录学生操作步骤并自动给出评价分数。

来源丨天津科技大学教师发展中心

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2021年11月高等教育课程目录
时间	地点	课程名称
11月12日	线上
11月18-19日	线上
11月26-27日	线上
11月20、27日	线上

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