智能包装背景下包装工程专业理论课程体系构建思考*

王桂英，李春伟，徐淑艳

（东北林业大学工程技术学院包装工程系，黑龙江 哈尔滨 150040）

随着工业互联网和人工智能的普及，传统制造业正在向智能化方向转变。功能材料和微电子学等的进步促进了智能包装行业的快速兴起[1-2]。智能包装最早兴起于一些欧美国家，近些年年增长率一直保持在8%左右，而在我国，智能包装的开发和应用刚刚起步，具有广阔的应用市场和巨大的发展潜力。智能化给包装行业带来了新的变革，在此趋势下包装工程专业的理论课程体系也应进行变革，以往的课程设置已经不能满足智能包装对人才培养的新需求。

1 智能包装及我国包装工程专业人才培养现状

1.1 智能包装行业发展现状

改革开放以来，我国包装工业发展迅猛。1980年，我国包装工业年总产值仅72亿元，伴随制造业的快速发展，包装产业产值在2013年突破万亿元规模后在2019年突破2万亿元，位居世界第二。前瞻产业研究院统计数据显示，2010年我国智能包装行业市场规模已达713亿元，2013年首次突破千亿元，截至2018年，我国智能包装行业市场规模为1 597亿元，预测到2023年将突破2 000亿元大关。智能包装较传统包装而言，更多地呈现出流通过程智能化和信息化的特点[3]。我国智能包装行业的快速发展对包装工程专业人才提出了新的需求，培养智能包装领域的创新型高端专门人才已经迫在眉睫。

1.2 智能包装的定义及分类

智能包装是指通过创新思维，在包装中加入更多机械、电气、电子和化学性能的新技术成分，使其既具有通用的基本功能，又具有一些特殊的性能，以满足商品的特殊要求和特殊的环境条件[4]。智能包装可分为第一代智能包装和第二代智能包装，第一代智能包装主要采用光学和视觉识别等技术解决产品流通过程中的防伪、防窃和溯源等问题；第二代智能包装更多利用了印刷、柔性电子及近场通信等技术，突出包装和消费者间的交互性，呈现出物联网特性[5-7]。智能包装对功能性包装材料、印刷电子、计算机及自动控制等技术提出了新的需求。

1.3 包装工程专业人才培养现状

高等教育的理念和人才培养目标要借助课程体系来实现，使受教育者在规定的学制期间获得本专业的知识、能力和素质[8-9]，因此，课程体系的设计与构建是大学人才培养目标实现的一项关键任务。教育部包装教学分指导委员会制定的《普通高等学校包装工程本科专业规范》中确定了包装工程专业的11个知识领域，包括包装材料学、包装工艺学、包装应用力学、包装测试技术、包装结构设计、包装机械、包装造型与装潢设计、包装印刷技术、食品包装、运输包装和包装管理学[10]，其学科基础课程涵盖数学、机械学、力学、计算机科学、电工电子学、化学和物理学。针对智能包装呈现的多学科交叉性特点，现有的课程体系更突出传统包装的保护特性，对智能包装体现出的物联网特性以及对功能性包装材料、印刷电子、计算机及自动控制技术的需求无法满足，因此，需对原有的课程体系进行调整以满足智能包装对人才培养的新需求。

2 智能包装背景下包装工程专业理论课程体系构建

包装工程专业本身就是一门交叉学科，智能包装的出现又进一步拓展了其交叉领域。根据智能包装的分类及特点，将包装工程专业的主干理论课程体系梳理为以下方面：一是学科基础课程群。该课程群除了涵盖数学、机械学、力学、计算机科学、电工电子学、化学和物理学外，增加模电数电和自动控制原理2门课程。二是专业必修课程群。该课程群除了要涵盖《普通高等学校包装工程本科专业规范》中确定的11个知识领域外，还需增加印刷电子、包装物联网技术、包装射频识别技术与应用3门专业核心课，并将包装印刷课程与印刷电子课程合并，学时增加为48学时，为智能包装后续课程的开设奠定基础。三是专业选修课程群。该课程群要围绕功能材料型智能包装、信息型智能包装和功能结构型智能包装展开。功能材料型智能包装要借助光敏感材料和电敏感材料实现对环境变化等的识别和记录以及防伪等功能，借助温度敏感材料实现在流通环节中对包装物品所经历的环境温度变化情况进行识别和记录，借助气体敏感材料对包装物品的敏感气体进行识别和记录[11]。功能性材料的种类繁多，随着智能包装技术的发展，其他各类功能性材料会得到广泛应用。针对该要求，在专业选修课程群增加功能材料智能包装技术课程。信息型智能包装主要对被包装品出厂后在储存和流通过程中的内在品质变化信息、外在环境条件变化信息以及在销售过程中的过程信息进行记录。功能结构型智能包装是通过增加或改进部分包装结构而使包装具有某些特殊功能和智能型特点[12-13]，通常会涉及改变包装的部分结构和装置，并增加一些功能性材料和电气电子方面的设计，使包装具有一定的智能功能。以上3类智能包装均与功能材料、印刷电子、计算机及自动控制技术密切相关，因此，在专业选修课程群增加功能材料智能包装技术、功能结构智能包装技术和智能包装测试技术3门课程。

为满足智能包装教学需求构建的包装工程专业基础及必修课程群见图1。

图1 包装工程专业基础及必修课程群

3 结束语

随着我国制造业的转型升级不断推进，智能包装行业正在蓬勃发展，现有的包装工程专业理论课程体系已经不能完全满足新形势下包装企业对人才的需求，应以“包装技术与智能技术结合”及“包装系统设计与艺术设计结合”为专业特色，不断完善包装工程专业的理论课程体系设置，满足在物联网和互联网技术高速发展的新形势下对创新型、复合型包装工程专业人才的新需求，为我国由包装行业制造大国向制造强国转型提供坚强保障。