“食品工厂设计”课程教学改革研究现状与对策探讨

2023-08-22徐晓飞杨新河曾志鲁管晶晶

农产品加工 2023年13期

徐晓飞，杨新河，杨森，曾志鲁，管晶晶

（广东海洋大学食品科学与工程学院，广东阳江 529500）

“食品工厂设计”是食品相关专业的必修核心课程，是在学生完成“工程图学”“食品工程原理”“食品机械与设备”和“食品工艺学”等课程基础上开设的，对培养学生的工程实践能力起着基础性的决定作用[1-2]，该课程以工艺设计为主要内容，涉及经济、工程和技术诸多学科交叉的综合性课程，是一门实践性较强的课程[3]。同时，目前世界食品产业向着高质量、高技术、智能化和低碳化的方向发展，企业对食品科技人员的工程实践能力要求越来越高，2017 年教育部相应地提出高校要开展新工科人才培养，即培养适应新时代、新技术要求，能分析和解决工程问题的现代化工程创新型人才[4]。然而，我国食品科学与工程学科人才培养过程中过于强调工艺技术的训练，弱化了工程技能的培养[5]。因此，众多教育工作者总结了当前“食品工厂设计”课程存在的问题并探讨对策，对于在改革和探索新形势下的教学模式如何完善学生知识结构、提升就业竞争力，并为社会培养创新型卓越食品工程人才发挥重要的作用。

1 课程存在的问题

1.1 教学目标

“食品工厂设计”是食品科学与工程专业的核心课程，结合理论与实践并重的培养目标[6]。但因课程内容复杂，往往出现教学目标不明确[7]，或过于简单或过于复杂的情况[8]，导致容易出现重知识、轻能力，重内容、轻方法，重知识传授、轻效果评价的问题[9]。

1.2 教材内容陈旧

因“食品工厂设计”课程知识点广泛，高校教师普遍反映教材存在更新较慢[10]、内容单调抽象和枯燥[11]、呆板和缺乏新意[12]、专业术语或内容编排稍乱等问题[13]，并且过于理论化，实用性较差，除非有实践经验丰富的教师指导，否则学生难以整理和理解知识点[14]。

1.3 教师普遍缺乏工程经验

近年来，随着高校学生扩招、专升本，教师队伍在急速膨胀。许多教师都是一辈子工作、生活都在学校，普遍缺乏食品工厂设计锻炼或经历，教学业务素质有待提高[15]，尤其是青年教师都是从博士毕业直接加入教师队伍，他们具有较强的理论水平和科研能力，但我国的高学历培养模式注定了这部分人大多缺乏工程实践活动经历[16]，工程理论和技术意识淡薄，不能做好理论联系实际[17]。

1.4 学生基础知识不牢固

“食品工厂设计”的内容涉及多个学科领域，知识点多而杂，内容相对枯燥，学生容易产生单调乏味的感觉[18]。课程要求学生较好地掌握一些先修课程，但教学中发现部分学生对“大学物理”“电工技术”“工程制图”等通识类课程和“食品工程原理”“食品工艺”等专业课程的基本内容掌握不牢，普遍在似懂非懂的状态下学习，使课堂教学效果大打折扣[19]。同时，由于课程一般设置在第6 或第7 学期进行学习，此时间段成绩较好的学生都在准备考研究生，没有过多精力在工厂实习，成绩中下等学生则缺乏实习重要性的深刻认识，眼高手低对所学知识掌握较少[20]。

1.5 教学方式

教学方式是探讨最多的部分，主要分课堂教学及教学实践2 个方面。

1.5.1 课堂教学

对于课堂的教学方式，普遍反映以填鸭式教学为主[8，21]，理论与实际脱轨[14，19]，授课形式非常单一[22-23]，导致学生容易出现“鱼牛”现象[24]。同时，虽然多媒体教学被广泛使用，但未能很好地发挥作用，仍然采用满堂灌是目前的主要授课方式[12]，以教师主动讲授、学生被动接受为主[25]。另外，教师在课堂教学中一般着重于讲解大宗的食品工厂，但由于食品工业项目种类繁多，各类工厂的差异性很大，课堂教学往往难以涵盖实践中的所有内容[26]。

1.5.2 教学实践

教学实践容易被忽视[9，27]，实践教学环节与实际生产脱节[24]，校内外实践教学基地数量较少[10]，实习基地基础建设相对薄弱，生产实习内容不深入、时间过短，甚至流于形式[28]，走马观花[29]，导致即使大幅增加实践课程，但还是没有得到很好的教学效果[20]。另外，企业对食品安全等因素的考虑，接纳学生到企业实践实习的积极性不高，导致学生工程实训、实践训练严重不足[16]。

1.6 考核方式

“食品工厂设计”基本以理论考试为主[7，30]，仅通过分数[18]不能很好地反映学生的综合素质[31-32]。部分以汇报或论文形式完成，但深度不够[14]、质量不高[33]。由于缺乏公平科学的过程考核评价标准，上课表现的“好”与“坏”，不能在课程成绩中客观体现，主要体现在教师的主观“感情分”[24]。

2 教学改革对策探讨

2.1 教学目标契合社会需求

“食品工厂设计”是一门应用型工程教育课程，教学目标是培养学生运用所学基础知识和专业技能进行食品工厂设计的能力[8，34]。因此，应以学生为主体，培养和提高学生在发现问题、收集资料、归纳总结和解决问题能力的成果为核心，这与1981 年美国学者Spady 提出的以成果为导向的OBE（Outcome-based Education）教育理念[35]相一致。OBE 也是工程教育专业认证的主流理念，得到教育界高度重视和认可[36-37]。以提高学生工程实践能力、创新思维、综合应用能力为中心的教学目标也符合工程教育认证要求和新时代食品产业对人才的需求[38]。目前，众多高校工科专业都紧锣密鼓地开展工程教育认证，然而，对于企业需要具有什么能力的毕业生，甚少学校会实地走访、调研企业对人才需求的内涵，不少调研也是流于形式、走马观花，最终出来对学生的毕业能力要求千篇一律。因此，建议教学应用型高校与招聘平台公司合作，充分调研区域内相关企业对人才能力需求的实质内容，预测企业未来人才能力需求发展的变化方向，以此为依据设计学生培养目标和毕业要求，并定期对就业市场人才能力需求进行回顾，真正做到以“企业为客户”、以“学生为主体”的工程教育目标。

2.2 教学内容与时俱进

教材因受到立项审批、收集、整理、撰写、校稿、出版等一系列流程的影响，内容往往相对落后、陈旧。但教学内容不应受教材的限制，鼓励教师多参加行业展会而不仅仅是学术会议，了解工业界最新应用的技术、设备，把现代食品加工的高新技术、新工艺的设计理念融入到课程中[39]，并可寻求富有实际工厂设计和执行经验的顾问进行指导，按逻辑编排内容，使得教学内容具有实用性。可通过软件或网盘等方式，向学生传递含详细图解的实际设计图，使学生可以按图索骥，把教材的知识点对照化、图形化和实用化，更利于学生理解和吸收。同时，工厂设计建造涉及投资，教材内容还应从技术经济学的角度去分析各部分设计，让学生真正懂得什么是效益流和净现值等技术经济学中用作项目评估的专业术语[40]。

此外，与其他相关课程的教师沟通协调[31]，一方面对于课程间重复性内容进行合理删减或略降以减少枯燥内容提高学生学习兴趣；另一方面，通过课前复习的形式使学生回顾和加深理解已学习的基础课程理论知识，使学生更容易地掌握食品工厂的设计方法与基本知识[14]。

2.3 师资力量多渠道扩充

不少学者建议需提高教师的工程素质和经验[41]，选派年轻教师到食品工厂挂职锻炼或顶岗实训[42-43]，以中青年教师为主讲教师，以工程实践经验丰富的老教师为指导教师[5，44]。这些建议可行性不高，一方面高校年轻教师受科研压力的影响，几乎没有时间进入工厂实训；另一方面，高校教师队伍中很多教师在其职业生涯中并没有实际工程经验。因此，通过与企业横向课题交流建立紧密联系[1]，邀请经验丰富的食品企业工程师到课堂分析工厂设计的感受和经验[17，40]，进一步可构建兼职教师库[9]，聘请其为兼职教师[45-46]，并对于他们的付出给予必要的荣誉肯定和学术资源支持（如图书馆资源使用、书籍借阅、课程进修等），实现双赢局面。

2.4 教学方式多元化

2.4.1 课堂教学方式多样化

对于内容的教学手段，大部分研究文章建议利用现代教育技术等，通过制作PPT 课件，融入图片、动画、录像、设计图纸等资料，使学生对工厂设计有感性的认识[47-48]。尤其是通过AutoCAD 工程图等辅助工具，使单纯枯燥的课程设计过程变得更形象[41，49]。诚然，发布于1982 年的AutoCAD 在2000 年左右的时间段用于教学辅助是非常好的工具，相较教科书、图片、手绘工程图，能更快捷精确地绘制和演示食品工厂的设计布局。但是，AutoCAD 演示的只是平面图，只能通过图例和图解让读者理解后意会设计方案，并不直观。同时，AutoCAD 需要学生有较高的操作软件能力要求，但非每个学生均能完全熟练使用，并且对于制图能力的训练有专门的课程教学，而非食品工厂设计课程的教育目标。因此，AutoCAD作为呈现工厂设计的一种方法或手段，在软件和网络都高度发达的今天，可以被更多工具所替代。例如，使用虚拟仿真软件[50]或《我的世界》类的模拟现实/元宇宙类型的软件或游戏，通过方块或积木搭建，能快速地立体地建设工厂，可以非常直观地演示设计效果。同时，此类型软件或游戏，上手快速、操作简单，与学生的日常电子游戏相贴合，极大地调动学生的积极性和主动性。这种寓游戏于教学的方法得到国内外众多成功的实践[51-52]，可解决上述提到的课程教材趣味性有限和学生积极性低的问题。

案例教学法是另一个较多研究文章推荐的教学方式[53]。通过案例教学的方式可以使课堂教学更加开放、互动更加充分，可以使课堂内容最大限度贴近实际[54-55]，使学生明白食品生产加工企业的核心目的是盈利，追求成本最低化和利益最大化是资本运作的“天性”[56]。因此，食品工厂设计除了从工程、卫生等科学角度外，还需从经济角度考量。通过案例的深入了解，对授课知识点更加深刻地理解掌握[57]。但案例教学应避免以教材中的乳制品、罐头等大工厂设计作为示例，因为虽然大工厂设计涵盖了从选址到员工生活设施配套等一整套内容，但目前食品行业固定资产投资下降[58-59]，大工厂建设项目少之又少，反而是“小而专”的小型食品工厂建设源源不断，因此案例教学要以各地新型“小而专”食品工厂为例。

另一方面，翻转课堂、对分课堂、竞赛教学、思维导图等新型教学方式亦非常适合“食品工厂设计”类的实用型课程[8，20]。同时，随着2019 年以来疫情的影响，网上授课这种新型课堂教学方式愈发普及[60]。学生可在课前通过“慕课”等网络课程巩固“食品工艺学”等“食品工厂设计”的前期基础课程和查阅食品工厂设计的相关资料，课堂上以讨论形式进行互助式学习，教师从旁引导和纠错[61]，再通过竞赛形式激发学习动力和加深学习印象，课后通过思维导图归纳课程学习内容[62]，可极大地提高教学效果，从而达到以学生为主体，以产出为导向，注重学生实践和创新能力的培养的教学目标。

2.4.2 教学实践多样化

强化工厂教学实践是不少学者的课程建议[15，42]，但对于参观实习的效果也有不少学者指出是流于形式，收效甚微[21，29]，毕竟一个复杂设计的工厂仅通过半天至一天的参观是难以掌握设计精粹。为了解决参观实习成效较低的问题，有分析指出可以通过提前收集资料并进行分析，然后带着问题到工厂中进行参观实习和现场问答[25，63]。更进一步地，有学者指出可以把课堂搬到企业去，在现场进行教学[41]。以上方法的确可以加深学生对于参观实习的效用，但可行性存疑。首先，工厂的布局设计，尤其是工艺部分是工厂的商业机密[26]，难以在公开资料中查找到详细情况以供分析，更难以从中找出现有设计问题。其次，食品工厂大部分是洁净车间，需要有健康证的人员在受培训后方可进行清洁进内，因此在正常生产期间无法同时接收多名学生进行一线实践[16，50]，大部分情况下只能在参观通道观察，作用有限。对于参观实习，由于食品工厂一般都建在郊区路途遥远，院校可能会根据学时、经费、企业合作情况安排工厂实习，一般实习次数较少，可能无法让学生对不同的食品工厂形成对比，以留下较深刻的印象，难以达到理论联系实际的目[10]。因此，应通过增加参观工厂数量来提高效果。参观工厂数量的增加不一定需要花费大量时间和费用，可考虑利用现在每人均有智能手机的条件，结合VR（Virtual Reality，虚拟现实）等元宇宙技术，在学校中即可身临其境地参观工厂。目前，不少头部食品企业为了彰显高质的食品生产过程，通过透明工厂等方式欢迎消费者参观生产过程，此类企业还会制作VR 视频以体现其工厂的高科技感，因此VR 参观工厂资料可以与相关企业获取，此类企业也乐于与学校合作，以扩大企业的影响力。

2.5 考核方式均衡设计

“食品工厂设计”是实践性强的学科，只考理论考试无法客观地反映学生对所学知识的掌握情况[64]，因此应进行全过程考核[14，39]。可考虑理论考试与课程设计相结合的考核方式，理论考试和课程设计各占成绩一定比例[23，54]，如50∶50 或30∶70。对于课程设计，可对学生进行分组，自选新型加工食物，设计其生产工艺流程，并进行相关的设备选型、物料衡算等，最后以项目方案展示，教师与不同组的学生根据创新性和实用性相互提问点评[63]。让学生将所学知识加以运用，培养学生的工程思维，在设计过程中提高学生的能力[32]，重点考核学生实践操作能力和解决实际问题能力[16]。有学者建议课程设计每人一题[2]，但食品工厂可选题目的差异化不大，容易造成相互抄袭现象[65]，因此适宜以4～5 人的小组为单位开展设计。事实上，现实中食品工厂的设计是以工厂部门间的协作进行[40]，多人小组的课程设计更有利于模拟真实运行情况，并且多人讨论能使方案更完善，避免陷入只着重前期理论设计而缺乏工厂后期运营可行性考虑的困境。