徐曉飛，楊新河，楊 森，曾志魯，管晶晶

（廣東海洋大學食品科學與工程學院，廣東 陽江 529500）

“食品工廠設計”是食品相關專業(yè)的必修核心課程，是在學生完成“工程圖學”“食品工程原理”“食品機械與設備”和“食品工藝學”等課程基礎上開設的，對培養(yǎng)學生的工程實踐能力起著基礎性的決定作用[1-2]，該課程以工藝設計為主要內(nèi)容，涉及經(jīng)濟、工程和技術諸多學科交叉的綜合性課程，是一門實踐性較強的課程[3]。同時，目前世界食品產(chǎn)業(yè)向著高質(zhì)量、高技術、智能化和低碳化的方向發(fā)展，企業(yè)對食品科技人員的工程實踐能力要求越來越高，2017 年教育部相應地提出高校要開展新工科人才培養(yǎng)，即培養(yǎng)適應新時代、新技術要求，能分析和解決工程問題的現(xiàn)代化工程創(chuàng)新型人才[4]。然而，我國食品科學與工程學科人才培養(yǎng)過程中過于強調(diào)工藝技術的訓練，弱化了工程技能的培養(yǎng)[5]。因此，眾多教育工作者總結了當前“食品工廠設計”課程存在的問題并探討對策，對于在改革和探索新形勢下的教學模式如何完善學生知識結構、提升就業(yè)競爭力，并為社會培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越食品工程人才發(fā)揮重要的作用。

1 課程存在的問題

1.1 教學目標

“食品工廠設計”是食品科學與工程專業(yè)的核心課程，結合理論與實踐并重的培養(yǎng)目標[6]。但因課程內(nèi)容復雜，往往出現(xiàn)教學目標不明確[7]，或過于簡單或過于復雜的情況[8]，導致容易出現(xiàn)重知識、輕能力，重內(nèi)容、輕方法，重知識傳授、輕效果評價的問題[9]。

1.2 教材內(nèi)容陳舊

因“食品工廠設計”課程知識點廣泛，高校教師普遍反映教材存在更新較慢[10]、內(nèi)容單調(diào)抽象和枯燥[11]、呆板和缺乏新意[12]、專業(yè)術語或內(nèi)容編排稍亂等問題[13]，并且過于理論化，實用性較差，除非有實踐經(jīng)驗豐富的教師指導，否則學生難以整理和理解知識點[14]。

1.3 教師普遍缺乏工程經(jīng)驗

近年來，隨著高校學生擴招、專升本，教師隊伍在急速膨脹。許多教師都是一輩子工作、生活都在學校，普遍缺乏食品工廠設計鍛煉或經(jīng)歷，教學業(yè)務素質(zhì)有待提高[15]，尤其是青年教師都是從博士畢業(yè)直接加入教師隊伍，他們具有較強的理論水平和科研能力，但我國的高學歷培養(yǎng)模式注定了這部分人大多缺乏工程實踐活動經(jīng)歷[16]，工程理論和技術意識淡薄，不能做好理論聯(lián)系實際[17]。

1.4 學生基礎知識不牢固

“食品工廠設計”的內(nèi)容涉及多個學科領域，知識點多而雜，內(nèi)容相對枯燥，學生容易產(chǎn)生單調(diào)乏味的感覺[18]。課程要求學生較好地掌握一些先修課程，但教學中發(fā)現(xiàn)部分學生對“大學物理”“電工技術”“工程制圖”等通識類課程和“食品工程原理”“食品工藝”等專業(yè)課程的基本內(nèi)容掌握不牢，普遍在似懂非懂的狀態(tài)下學習，使課堂教學效果大打折扣[19]。同時，由于課程一般設置在第6 或第7 學期進行學習，此時間段成績較好的學生都在準備考研究生，沒有過多精力在工廠實習，成績中下等學生則缺乏實習重要性的深刻認識，眼高手低對所學知識掌握較少[20]。

1.5 教學方式

教學方式是探討最多的部分，主要分課堂教學及教學實踐2 個方面。

1.5.1 課堂教學

對于課堂的教學方式，普遍反映以填鴨式教學為 主[8，21]，理 論 與 實 際 脫 軌[14，19]，授 課 形 式 非 常 單一[22-23]，導致學生容易出現(xiàn)“魚?！爆F(xiàn)象[24]。同時，雖然多媒體教學被廣泛使用，但未能很好地發(fā)揮作用，仍然采用滿堂灌是目前的主要授課方式[12]，以教師主動講授、學生被動接受為主[25]。另外，教師在課堂教學中一般著重于講解大宗的食品工廠，但由于食品工業(yè)項目種類繁多，各類工廠的差異性很大，課堂教學往往難以涵蓋實踐中的所有內(nèi)容[26]。

1.5.2 教學實踐

教學實踐容易被忽視[9，27]，實踐教學環(huán)節(jié)與實際生產(chǎn)脫節(jié)[24]，校內(nèi)外實踐教學基地數(shù)量較少[10]，實習基地基礎建設相對薄弱，生產(chǎn)實習內(nèi)容不深入、時間過短，甚至流于形式[28]，走馬觀花[29]，導致即使大幅增加實踐課程，但還是沒有得到很好的教學效果[20]。另外，企業(yè)對食品安全等因素的考慮，接納學生到企業(yè)實踐實習的積極性不高，導致學生工程實訓、實踐訓練嚴重不足[16]。

1.6 考核方式

“食品工廠設計”基本以理論考試為主[7，30]，僅通過分數(shù)[18]不能很好地反映學生的綜合素質(zhì)[31-32]。部分以匯報或論文形式完成，但深度不夠[14]、質(zhì)量不高[33]。由于缺乏公平科學的過程考核評價標準，上課表現(xiàn)的“好”與“壞”，不能在課程成績中客觀體現(xiàn)，主要體現(xiàn)在教師的主觀“感情分”[24]。

2 教學改革對策探討

2.1 教學目標契合社會需求

“食品工廠設計”是一門應用型工程教育課程，教學目標是培養(yǎng)學生運用所學基礎知識和專業(yè)技能進行食品工廠設計的能力[8，34]。因此，應以學生為主體，培養(yǎng)和提高學生在發(fā)現(xiàn)問題、收集資料、歸納總結和解決問題能力的成果為核心，這與1981 年美國學者Spady 提出的以成果為導向的OBE（Outcome-based Education） 教育理念[35]相一致。OBE 也是工程教育專業(yè)認證的主流理念，得到教育界高度重視和認可[36-37]。以提高學生工程實踐能力、創(chuàng)新思維、綜合應用能力為中心的教學目標也符合工程教育認證要求和新時代食品產(chǎn)業(yè)對人才的需求[38]。目前，眾多高校工科專業(yè)都緊鑼密鼓地開展工程教育認證，然而，對于企業(yè)需要具有什么能力的畢業(yè)生，甚少學校會實地走訪、調(diào)研企業(yè)對人才需求的內(nèi)涵，不少調(diào)研也是流于形式、走馬觀花，最終出來對學生的畢業(yè)能力要求千篇一律。因此，建議教學應用型高校與招聘平臺公司合作，充分調(diào)研區(qū)域內(nèi)相關企業(yè)對人才能力需求的實質(zhì)內(nèi)容，預測企業(yè)未來人才能力需求發(fā)展的變化方向，以此為依據(jù)設計學生培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，并定期對就業(yè)市場人才能力需求進行回顧，真正做到以“企業(yè)為客戶”、以“學生為主體”的工程教育目標。

2.2 教學內(nèi)容與時俱進

教材因受到立項審批、收集、整理、撰寫、校稿、出版等一系列流程的影響，內(nèi)容往往相對落后、陳舊。但教學內(nèi)容不應受教材的限制，鼓勵教師多參加行業(yè)展會而不僅僅是學術會議，了解工業(yè)界最新應用的技術、設備，把現(xiàn)代食品加工的高新技術、新工藝的設計理念融入到課程中[39]，并可尋求富有實際工廠設計和執(zhí)行經(jīng)驗的顧問進行指導，按邏輯編排內(nèi)容，使得教學內(nèi)容具有實用性?？赏ㄟ^軟件或網(wǎng)盤等方式，向?qū)W生傳遞含詳細圖解的實際設計圖，使學生可以按圖索驥，把教材的知識點對照化、圖形化和實用化，更利于學生理解和吸收。同時，工廠設計建造涉及投資，教材內(nèi)容還應從技術經(jīng)濟學的角度去分析各部分設計，讓學生真正懂得什么是效益流和凈現(xiàn)值等技術經(jīng)濟學中用作項目評估的專業(yè)術語[40]。

此外，與其他相關課程的教師溝通協(xié)調(diào)[31]，一方面對于課程間重復性內(nèi)容進行合理刪減或略降以減少枯燥內(nèi)容提高學生學習興趣；另一方面，通過課前復習的形式使學生回顧和加深理解已學習的基礎課程理論知識，使學生更容易地掌握食品工廠的設計方法與基本知識[14]。

2.3 師資力量多渠道擴充

不少學者建議需提高教師的工程素質(zhì)和經(jīng)驗[41]，選派年輕教師到食品工廠掛職鍛煉或頂崗實訓[42-43]，以中青年教師為主講教師，以工程實踐經(jīng)驗豐富的老教師為指導教師[5，44]。這些建議可行性不高，一方面高校年輕教師受科研壓力的影響，幾乎沒有時間進入工廠實訓；另一方面，高校教師隊伍中很多教師在其職業(yè)生涯中并沒有實際工程經(jīng)驗。因此，通過與企業(yè)橫向課題交流建立緊密聯(lián)系[1]，邀請經(jīng)驗豐富的食品企業(yè)工程師到課堂分析工廠設計的感受和經(jīng)驗[17，40]，進一步可構建兼職教師庫[9]，聘請其為兼職教師[45-46]，并對于他們的付出給予必要的榮譽肯定和學術資源支持（如圖書館資源使用、書籍借閱、課程進修等），實現(xiàn)雙贏局面。

2.4 教學方式多元化

2.4.1 課堂教學方式多樣化

對于內(nèi)容的教學手段，大部分研究文章建議利用現(xiàn)代教育技術等，通過制作PPT 課件，融入圖片、動畫、錄像、設計圖紙等資料，使學生對工廠設計有感性的認識[47-48]。尤其是通過AutoCAD 工程圖等輔助工具，使單純枯燥的課程設計過程變得更形象[41，49]。誠然，發(fā)布于1982 年的AutoCAD 在2000 年左右的時間段用于教學輔助是非常好的工具，相較教科書、圖片、手繪工程圖，能更快捷精確地繪制和演示食品工廠的設計布局。但是，AutoCAD 演示的只是平面圖，只能通過圖例和圖解讓讀者理解后意會設計方案，并不直觀。同時，AutoCAD 需要學生有較高的操作軟件能力要求，但非每個學生均能完全熟練使用，并且對于制圖能力的訓練有專門的課程教學，而非食品工廠設計課程的教育目標。因此，AutoCAD作為呈現(xiàn)工廠設計的一種方法或手段，在軟件和網(wǎng)絡都高度發(fā)達的今天，可以被更多工具所替代。例如，使用虛擬仿真軟件[50]或《我的世界》類的模擬現(xiàn)實/元宇宙類型的軟件或游戲，通過方塊或積木搭建，能快速地立體地建設工廠，可以非常直觀地演示設計效果。同時，此類型軟件或游戲，上手快速、操作簡單，與學生的日常電子游戲相貼合，極大地調(diào)動學生的積極性和主動性。這種寓游戲于教學的方法得到國內(nèi)外眾多成功的實踐[51-52]，可解決上述提到的課程教材趣味性有限和學生積極性低的問題。

案例教學法是另一個較多研究文章推薦的教學方式[53]。通過案例教學的方式可以使課堂教學更加開放、互動更加充分，可以使課堂內(nèi)容最大限度貼近實際[54-55]，使學生明白食品生產(chǎn)加工企業(yè)的核心目的是盈利，追求成本最低化和利益最大化是資本運作的“天性”[56]。因此，食品工廠設計除了從工程、衛(wèi)生等科學角度外，還需從經(jīng)濟角度考量。通過案例的深入了解，對授課知識點更加深刻地理解掌握[57]。但案例教學應避免以教材中的乳制品、罐頭等大工廠設計作為示例，因為雖然大工廠設計涵蓋了從選址到員工生活設施配套等一整套內(nèi)容，但目前食品行業(yè)固定資產(chǎn)投資下降[58-59]，大工廠建設項目少之又少，反而是“小而?！钡男⌒褪称饭S建設源源不斷，因此案例教學要以各地新型“小而?！笔称饭S為例。

另一方面，翻轉課堂、對分課堂、競賽教學、思維導圖等新型教學方式亦非常適合“食品工廠設計”類的實用型課程[8，20]。同時，隨著2019 年以來疫情的影響，網(wǎng)上授課這種新型課堂教學方式愈發(fā)普及[60]。學生可在課前通過“慕課”等網(wǎng)絡課程鞏固“食品工藝學”等“食品工廠設計”的前期基礎課程和查閱食品工廠設計的相關資料，課堂上以討論形式進行互助式學習，教師從旁引導和糾錯[61]，再通過競賽形式激發(fā)學習動力和加深學習印象，課后通過思維導圖歸納課程學習內(nèi)容[62]，可極大地提高教學效果，從而達到以學生為主體，以產(chǎn)出為導向，注重學生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)的教學目標。

2.4.2 教學實踐多樣化

強化工廠教學實踐是不少學者的課程建議[15，42]，但對于參觀實習的效果也有不少學者指出是流于形式，收效甚微[21，29]，畢竟一個復雜設計的工廠僅通過半天至一天的參觀是難以掌握設計精粹。為了解決參觀實習成效較低的問題，有分析指出可以通過提前收集資料并進行分析，然后帶著問題到工廠中進行參觀實習和現(xiàn)場問答[25，63]。更進一步地，有學者指出可以把課堂搬到企業(yè)去，在現(xiàn)場進行教學[41]。以上方法的確可以加深學生對于參觀實習的效用，但可行性存疑。首先，工廠的布局設計，尤其是工藝部分是工廠的商業(yè)機密[26]，難以在公開資料中查找到詳細情況以供分析，更難以從中找出現(xiàn)有設計問題。其次，食品工廠大部分是潔凈車間，需要有健康證的人員在受培訓后方可進行清潔進內(nèi)，因此在正常生產(chǎn)期間無法同時接收多名學生進行一線實踐[16，50]，大部分情況下只能在參觀通道觀察，作用有限。對于參觀實習，由于食品工廠一般都建在郊區(qū)路途遙遠，院?？赡軙鶕?jù)學時、經(jīng)費、企業(yè)合作情況安排工廠實習，一般實習次數(shù)較少，可能無法讓學生對不同的食品工廠形成對比，以留下較深刻的印象，難以達到理論聯(lián)系實際的目[10]。因此，應通過增加參觀工廠數(shù)量來提高效果。參觀工廠數(shù)量的增加不一定需要花費大量時間和費用，可考慮利用現(xiàn)在每人均有智能手機的條件，結合VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實） 等元宇宙技術，在學校中即可身臨其境地參觀工廠。目前，不少頭部食品企業(yè)為了彰顯高質(zhì)的食品生產(chǎn)過程，通過透明工廠等方式歡迎消費者參觀生產(chǎn)過程，此類企業(yè)還會制作VR 視頻以體現(xiàn)其工廠的高科技感，因此VR 參觀工廠資料可以與相關企業(yè)獲取，此類企業(yè)也樂于與學校合作，以擴大企業(yè)的影響力。

2.5 考核方式均衡設計

“食品工廠設計”是實踐性強的學科，只考理論考試無法客觀地反映學生對所學知識的掌握情況[64]，因此應進行全過程考核[14，39]。可考慮理論考試與課程設計相結合的考核方式，理論考試和課程設計各占成績一定比例[23，54]，如50∶50 或30∶70。對于課程設計，可對學生進行分組，自選新型加工食物，設計其生產(chǎn)工藝流程，并進行相關的設備選型、物料衡算等，最后以項目方案展示，教師與不同組的學生根據(jù)創(chuàng)新性和實用性相互提問點評[63]。讓學生將所學知識加以運用，培養(yǎng)學生的工程思維，在設計過程中提高學生的能力[32]，重點考核學生實踐操作能力和解決實際問題能力[16]。有學者建議課程設計每人一題[2]，但食品工廠可選題目的差異化不大，容易造成相互抄襲現(xiàn)象[65]，因此適宜以4～5 人的小組為單位開展設計。事實上，現(xiàn)實中食品工廠的設計是以工廠部門間的協(xié)作進行[40]，多人小組的課程設計更有利于模擬真實運行情況，并且多人討論能使方案更完善，避免陷入只著重前期理論設計而缺乏工廠后期運營可行性考慮的困境。

3 結語

“食品工廠設計”實踐教學改革與實施需緊密圍繞以學生為主體提升學生工程能力的教學目標，通過教材內(nèi)容更新、師資能力提升、教學方法改進、考核方式完善等全方位內(nèi)容的革新，提高學生工程實踐能力、創(chuàng)新思維、綜合應用能力，達到為國家輸送高質(zhì)量食品工程領域人才的最終目的。