工业4.0时代食品科学与工程专业教学实习基地建设策略

王金鹏 曹锦轩 滕雯迪 张月美 王颖

教学实习基地是培养学生实践能力和专业素养的重要组成部分，不仅为学生提供实践场所，还为他们创造与行业专家和业界人士互动的机会，使其能够了解最新的行业动态和发展趋势。通过实习能够培养学生的实践创新能力、批判性思维和解决问题的能力，这对于他们的学习和发展具有不可替代的重要性。然而，目前食品科学与工程专业的教学实习基地却存在一系列问题：实习周期较短，学生在食品企业的实习内容单调，缺乏技术含量；实习内容与行业主流发展方向脱节，导致学生对行业失去信心和兴趣；实习目标模糊，导致工厂工作人员和学生之间存在互相嫌弃的情况。这些问题的根源在于实习基地建设思路不够明确，没有与时俱进，过于注重实习流程，忽视了实习内容，原有的实习方案已经不能满足工业4.0时代下食品工厂对人才的需求。为了适应时代的发展需求，食品科学与工程专业本科生的培养需要进行相应的调整与改进，以实现人才培养的目标。因此，要深入分析工業4.0时代对食品科学与工程专业人才培养的需求，并结合目前实习基地存在的问题，提出科学合理的解决策略，以打造具有自身学科和专业特色的实习基地，为学生提供更具挑战性和高质量的实践机会，增强他们的实践能力和专业素养，从而更好地满足食品工业4.0时代对人才的期望。

一、工业4.0时代为

食品行业带来的机遇和挑战

互联网、大数据、云计算等高新技术的飞速发展开启了工业4.0时代，也为食品行业带来了机遇和挑战。

1.机遇。（1）通过利用虚拟仿真技术和数据驱动的创新方法，食品企业能够更快地更新生产装备，改造生产线，提升现有产品的质量和口感。以工业4.0时代的虚拟仿真实验室建设为例，充分利用物理模型、传感器更新、运行历史数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，实时预测实体装备的生产周期，并通过模拟评定快速预测产量和产品质量，这为装备升级改造、产品研发等带来了诸多便利。在虚拟仿真技术成熟之前，人们必须花费大量时间和资金购买实体组件并加以组装，才能对产品进行实验和检测。有了数字技术，科研人员仅需构建一个虚拟模型，就可以对其想法进行模拟、修改和检验，大大缩短了从设计到实际产品产出的时间。

（2）基于物联网和云平台的食品溯源系统能够有效追溯食品的生产和供应环节，提高产品质量和食品安全水平，提升消费者对食品的信任和满意度。我国在“十三五”期间围绕物联网技术和云平台构建部署了系列重点研发计划项目，经过多年的研究和发展，现已形成“中国农产品质量安全追溯系统”“中国食品药品安全追溯信息平台”“中国农产品追溯信息公共服务平台”等有效的追溯系统和平台。通过这些平台，消费者可以查询特定产品的来源、生产环境、生产加工企业等相关信息，更好地了解和选择安全的产品，提高了我国食品安全的保障程度，提升了国民对于食品行业的信任度和满意度。

（3）改变了食品行业的营销和消费方式，使个性化营养和精准营养更加贴近人们的生活。借助工业4.0的技术，传感器、智能设备和物联网等技术的集成使食品企业能够监测和收集消费者的身体数据，通过大数据分析和人工智能算法获取消费者的个人偏好和消费习惯，更加准确地了解消费者的营养需求，从而实现精准的营养建议和产品开发，满足消费者个体化的营养需求。此外，随着食品行业的互联网销售和配送模式的发展，借助虚拟现实（VR）和增强现实（AR）等技术，消费者可以通过网络平台直接体验各种产品，并可通过物联网、大数据分析和人工智能等技术，实现供应链的可视化和智能化监管，提高对产品的信任度。

2.挑战。（1）单机组合为主的传统食品生产线不能满足集约化、自动化、智能化的时代需求。食品产业面临着种类繁多、季节性强、储存困难等特点，这就要求传统食品企业在进行多样化加工的同时，必须对生产线进行全面改进。然而，由于传统食品企业产品线上的设备自动化程度不一，整体一体化的缺失也十分明显，为了满足自动化需求，很多食品工厂仅对输送设备进行了改造和升级，这与集约型生产线的自动化和智能化模式相去甚远。在这样的背景下，只有资金实力雄厚的大型食品企业逐步完成了数字化、自动化和智能化技术的升级和转型，对原材料采购、生产计划和物流配送等环节进行了协同管理的技术升级，改进了供应链中信息共享和交互的标准化和安全性保障技术，极大地提升了企业的生产效率和运营效率。然而，大部分传统食品企业由于规模小、资金有限，无法进行设备更新和系统升级，也无法达到标准化和安全控制的要求，导致效益下降。

（2）数据共享与数据安全之间的矛盾日益突出。在工业4.0时代，大量的数据被收集和处理，包括生产数据、供应链数据和消费者数据等，收集这些数据有助于实时监控生产过程，及时发现生产的瓶颈和不必要的浪费，追踪产品质量，了解消费者的需求和偏好，从而优化生产过程，提高资源利用效率和产品品质，同时还可以预测未来市场趋势，帮助企业智能化决策和自主优化产品。然而，当前尚缺乏相应的技术或措施来保护这些数据的安全性和隐私性，信息泄露或被滥用将造成消费者权益受损、企业知识产权受到侵犯，从而造成经济损失。

（3）人才短缺与快速发展的食品行业不相适应。在工业4.0架构中，人力资源扮演着重要的角色。随着社会的不断发展，人口结构变化和人口老龄化等问题已经成为制约经济发展的重要因素。员工对于个人生活质量的追求，如高收入、休闲娱乐以及培训晋升机会，与低水平的加工技术不相适应，现有劳动力已经无法满足社会发展的需求。食品行业亟需适应社会变革的综合型人才，如具备食品工程知识和技能的工程师和技术人员，能够把握市场脉搏、了解工业4.0的核心技术环节、协同管理庞大数据信息。

二、工业4.0时代对食品

科学与工程专业人才的需求

人才对于行业的发展至关重要，他们是行业中不可或缺的生力军。工业4.0时代对食品科学与工程专业人才培养提出了更高的要求，需要专业人才能够结合先进的技术和理论知识，具备综合技术和技能以应对食品生产和加工过程中的挑战，并为食品行业的发展做出贡献。

1.掌握数据分析与物联网技术。工业4.0时代的特色是以数据为驱动，实现智能化生产，对于食品科学与工程专业人才而言，需要具备数据分析和物联网技术的能力，利用大数据分析技术实现对生产过程的优化和监控。因此，熟练应用数据分析技术，对生产过程进行全面的优化和监控，结合物联网技术实现高效、智能的生产，已经成为食品科学与工程专业人才的必备技能。

2.掌握自动化与机器人技术。自动化技术和机器人技术在提高食品行业的生产效率和产品质量方面发挥着重要作用。自动化技术可以降低人力成本，提高生产线的运行效率，从而实现产品一致性和质量的提升；机器人技术更进一步提高了食品生产的精确度和速度，减少了人为干预和操作带来的潜在错误，全现从原料加工到包装的全过程智能化。因此，对于食品行业的专业人才而言，熟悉自动控制系统原理和机器人技术是不可或缺的，需要具备设计和操作自动化生产线和食品加工设备的能力，以满足企业在技术创新和效率提升方面的需求。同时，还应当深入了解自动化技术和机器人技术的最新发展，不断更新自己的知识和技能，以适应食品行业不断变化的需求和挑战。

3.掌握新型的食品加工技术与工艺。在当前的社会背景下，食品加工已经不仅仅只注重生产效率，还更加重视产品工艺创新和产品质量的提升，只有这样食品企业才能与时俱进。因此，技术和装备升级、工艺创新等均是食品加工企业不可或缺的一部分。食品科学与工程专业人才需要了解和掌握新型食品加工技术与工艺，如超声波处理、冷冻干燥、高压处理、超临界萃取、脉冲电磁等新型食品加工技术，注重产品工艺创新和产品质量提升，帮助食品企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

4.具备智能监测与质量控制的能力。食品安全和质量在消费者心中占据着重要地位，因此食品科学与工程专业的学生需要具备智能监测和质量控制的能力。通过开发传感技术和智能设备，对食品生产线进行实时监测和控制，以确保产品的质量达到相应的标准和规范，这对于维护食品行业的声誉和信誉至关重要。

5.拥有绿色可持续发展的眼光。工业4.0时代的技术融合了物联网、人工智能、大数据等多个领域的知识与技术，学生需要具备多学科的综合能力，不仅要掌握食品科学与工程相关的基础知识，还需要了解物联网、大数据分析等技术的应用，能够从多个角度解决实际问题。这就要求学生具备国民经济核算能力，拥有可持续性的整体思维，在保障生产过程有效运行的同时，又能够体现人文关怀，符合社会的可持续发展要求。

三、工业4.0时代实习基地建设策略

教学实习基地在校内实践教学中扮演着重要的角色，为理论与实践的结合提供了重要的补充，是高校培养技能型、创新型和应用型复合人才的重要场所，是高校毕业生了解社会、接触生产实践的重要途径，更是提高高校教学质量、加强实践教学环节的有效平台。构建适应食品工业4.0時代人才需求的实习基地，需要从技术升级、教育模式创新、数据分析与应用、产学研合作以及人才培养计划等多个方面入手，并不断推动实践与理论的有机结合，从而培养出适应食品工业4.0时代发展的复合型人才。

1.加强产学研合作，推动实习基地技术与设备的升级。与食品企业紧密合作，建立产学研结合的成果转化基地和实习基地模式。通过引入最新的科研成果，推动企业建设先进的食品生产线，引进数字化生产管理系统、人工智能技术以及机器视觉技术等，以提高生产效率和产品质量。这样不仅有助于推动创新技术的落地，还为学生提供了实习的机会，使他们了解并参与到食品工业4.0相关工作中，培养实际操作能力和问题解决能力，也能够促进产学研之间的深度交流与协同发展。

2.引入虚拟仿真技术，创新教育模式。建设现代化的实训中心，模拟工厂实际建设、生产、运营等，搭建虚拟实验室和仿真设备，引入虚拟现实技术，增加学生的体验感，提供全方位的实践教学环境。同时，与相关高等院校、研究机构合作开展跨学科的课程设计和科研项目，培养学生的综合素质和创新能力。

3.建设数据中心，培养优秀的专业人才。收集和分析食品生产过程中的大数据，利用人工智能和机器学习技术，优化生产流程、预测市场需求、提高供应链效率等，与企业建立良好的人才输送机制，促进毕业生就业和企业对接，提高实习的个人满意度和企业满意度，培养优秀的专业化人才。

4.多方联动，建设跨学科实习基地。针对工业4.0时代对综合型人才的需求，食品工业对跨学科的技能培养和创新提出了更高要求，这就需要政产学研多方联动，以创新创业大赛为契机，调动校企平台、孵化基地、产业园区等社会资源，建设跨学科的实习基地，通过学科间的思想交流、碰撞与融合，启发学生潜在的创新思维，促进学生技术能力、服务水平和管理水平的提升。

5.调动社会资源，共同建设实习基地。明晰实习基地培养人才目标导向，利用社交媒体、媒体报道、网络平台等途径进行广泛的宣传推广，使公众了解实习基地建设的价值和意义，找到愿意合作的企业、组织、个人，建立合作伙伴关系，共同推动实习基地的建设。成立相应的组织机构，通过赞助、捐赠、合作伙伴支持等方式筹措资金，用于实习基地的设施建设、运营管理等。依托实习基地组织机构开展培训、交流等活动，提升实习基地的影响力和吸引力。

综上所述，在食品科学与工程专业中建设实习基地，对于提升学生的实践能力和创新能力具有重要意义。然而，传统的实习模式已经无法满足工业4.0时代对人才的需求，亟需利用互联网技术和智能化技术进行教学改革，创建新的实习模式，建设符合时代特点的实习基地，以适应新时代对人才培养的要求。