面向“卓越工程師”培養的《食品工廠設計》課程體系改革

李才明　丁寧　顧正彪　李兆豐　洪雁　程力

摘要：“卓越工程師教育培養計劃”是我國高等工程教育的重大教學改革項目，針對《食品工廠設計》課程的特點，提出了面向“卓越工程師”培養的理論和實踐教學體系改革方案，提升教學效果，將該門課程打造成為食品科學與工程專業的精品課程。

關鍵詞：食品工廠設計；卓越工程師；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）33-0075-03

“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010～2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。該計劃旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量的各類型的工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和建設人力資源強國等戰略部署服務[1]。

《食品工廠設計》作為食品科學與工程專業的主要專業課之一，其具有很強的綜合性和實踐性。目前，我國在本科教學中設立食品科學與工程專業的高校有100余所，在該專業的教學計劃中，均設置了《食品工廠設計》課程。如今，在參與高校中“卓越計劃”已獲得長足的進展，隨著新型培養模式的轉變，課程教學越發注重實踐能力，向社會實際生產接近，要求本科畢業生具備“食品工程師”的基本能力，并可以獨立開展“食品工程師”的工作。這也進一步要求《食品工廠設計》課程內容向“工程”方面傾斜，在要求學生具有扎實的專業理論知識的基礎上，加強其食品工程技能的訓練，并結合畢業生產實習實踐環節，實現工程師綜合實戰能力和素質的提高。

江南大學食品科學與工程專業是教育部首批“專業綜合改革試點”專業和教育部首批“卓越計劃”入選專業，國內首家通過IFT國際食品專業認證，建有江南大學-光明乳業、江南大學-雨潤集團、江南大學-海通集團三個國家級工程實踐教育中心。本文以江南大學食品學院為例，根據“卓越計劃”的總體要求，面向卓越工程師的培養，分析和研究《食品工廠設計》的課程體系和教學內容改革。

一、理論教學體系改革

理論是實踐的基礎，若是沒有對基本理論的深刻理解，就無法做到實踐中的靈活運用，而課堂教學是建立理論基礎的主要環節。由于《食品工廠設計》課程涉及食品工程原理、食品工藝學和食品工廠機械與設備等基礎知識，同時需要較強的工程制圖技術能力，所以開課時間一般設在上述課程授課結束后，即第六學期后期或第七學期進行。江南大學食品學院自開始實施“卓越計劃”后，該門課的課程性質由“專門教育必修課程”變為“專業核心課程”，理論課時安排由24學時增加至32學時，教學內容中增加一些建筑、建筑制圖等內容，加強了案例分析討論[2]。

根據教育部和中國工程院發布的“卓越計劃”通用標準[3]，滿足卓越工程師培養需要的《食品工廠設計》理論課程體系可從以下兩方面加以優化。

1.“填鴨式”傳統教學法的角色轉換。傳統的教學過程是一種“填鴨式”的教學，即老師講學生聽，學生的課堂參與程度低，課堂氣氛沉悶，遠遠達不到對具有創新精神的應用型人才的培養要求。《食品工廠設計》作為一門綜合性很強的學科，“填鴨式”教學的課堂效果更是遠不及物理和化學等理科課程，若不能調動其課堂氣氛，引導學生主動思考和相互交流，單憑一張試卷也無法判斷學生的掌握情況。作為該門課程的教師，應將自己的角色由“導演”轉換為“主角”，構建“啟蒙—參與—訓練—實戰”層遞式的教育方式，使學生更好的融入到課堂中。例如可將食品工廠的設計圖紙、實拍照片或模型圖片引入課堂，引導學生分析其中存在的問題；根據不同食品的工藝流程在課堂上現場利用制圖軟件設計車間、管道等。

2.“案例教學法”的效果提升。“案例教學法”是一種不同于傳統教學方式的教學方法，其以案例分析為主線，通過設置教學問題，調動學生積極性，使學生自覺主動地學習，掌握原理和方法[4]。采用案例教學，有利于培養學生理論聯系實際的能力，從而使學生更好地理解和掌握所學的知識，還可以提高學生解決問題的能力，激發學生的創新能力。《食品工廠設計》課程所涉及的主要內容包括基本建設程序和工廠設計的組成、廠址選擇及總平面設計、食品工廠工藝設計等[5]，其中廠址選擇、總平面設計、產品工藝流程設計、物料衡算、設備選型和管路設計等內容均可通過案例教學來開展。通過案例分析引出基本概念、專業知識和設計原則，有利于學生對基本概念的理解和對設計原則的掌握，提高學生在課堂學習的參與度、積極性和創造性，提高學生的食品工廠設計能力。

對于剛剛接觸課程的學生，尚且缺乏對食品工廠的認識，在較短的課時內，生硬的結合食品工廠的設計圖紙傳授概念和原則，并不能很好的達到案例教學法的效果。若能結合照片或錄像等多媒體設施，甚至可以邀請食品工廠生產部門的專業人員進入課堂講解工廠的設計理念、方法和特點等，現場制作工藝路線和平面布置圖等。

二、實踐教學體系改革

雖然各學校對學生實習等實踐性教學環節都很重視，但目前大多數高校仍然面臨學生生產實習內容不深入、時間過短的問題，甚至僅僅流于形式，難以達到實踐教學要求，使得學生對食品工廠缺乏全面深刻的認識，影響《食品工廠設計》課程教學效果。

為此，江南大學食品學院在培養方案中設置了實踐教學環節，主要包括工程生產實訓階段與工程設計訓練階段。實踐教學環節安排每名專業學生在第六學期、第七學期及與其相連的暑假期間進行生產實習，日程可以根據實習單位的實際情況及學生的具體情況，由學生導師及學生所在中心經與實習單位聯系后確定，實行實習單位指導老師和校內《食品工廠設計》與《食品工廠機械與設備》教學組老師雙重指導。根據“卓越計劃”的總體要求，面向卓越工程師的培養，實踐教學體系可參照以下四方面進行改革。

1.從“食品工程師”到“卓越工程師”的雙選模式。學院在為每一名學生提供“食品工程師”實習實踐教育條件的基礎上，根據學生自身的發展需要，采取“食品工程師”與“卓越工程師”雙選模式并行的教學體系。參與“卓越工程師”項目的學生將主要在學校指定的企業接受更有針對性的工程生產和設計能力的實訓。學生在第六學期完成《食品工廠設計》與《食品工廠機械與設備》理論教學內容的學習與考核后，學院統一組織進行“卓越工程師”的選拔，名額占專業年級學生總人數的10%。由學生自愿申報后，學院根據申報學生的實驗實踐類課程情況、《食品工廠設計》和《食品工廠機械與設備》理論課程分數及績點排名等條件進行選拔。經過選拔后挑選出的參與“卓越工程師”項目的學生將根據“卓越工程師”培養方案進行實踐環節的實施，其他學生遵循原培養方案。

（1）食品工程師。食品工程師的實踐教學課時安排為：工程生產實訓階段（歷時2周），學生在學院指定的食品企業定崗實踐；工程設計訓練階段（歷時5周），學生根據《食品工廠設計》課程教師的要求完成工程設計能力訓練。

實習實踐內容主要包括：

①實習單位概況；

②主要產品的生產過程，包括原輔材料的選用、產品的生產流程和工藝條件，以及下腳料及三廢的處理措施；

③主要生產設備及車間布置；

④質量控制。

學生在實習過程中必須作實習日記，實習結束前必須及時整理出實習報告；實習日記和實習報告都作于學院統一印制的《生產實習報告本》中。實習日記要求記載每天的實習內容，能全面、真實地反映實習過程；實習報告以“實習實踐內容”為框架，以實習日記為素材，撰寫報告并繪制相應的簡圖，如車間平面布置圖、全廠平面圖、重點設備工作原理示意圖等。在每個實習單位結束實習前，必須由該單位的實習指導老師審核和填寫《實習單位考評表》，并簽名和加蓋公章。

（2）卓越工程師。卓越工程師的實踐教學課時安排為：工程生產實訓階段（歷時12周），學生在學院指定的食品企業定崗實踐；工程設計訓練階段（歷時6周），學生在指定的食品企業完成工程設計能力訓練；畢業作業實習階段（歷時14周），學生在指定的食品企業完成畢業作業實踐，并返回學校答辯。

實習實踐內容在食品工程師的基礎上，加強了對工藝論證和設計計算的要求。不僅需要對工藝流程進行總體論述，而且對工藝流程中的每一個步驟的目的、意義、原理、依據、工藝指標等都要進行詳細論述；對物料衡算、熱量衡算、標準設備選型計算、非標準設備設計計算以及經濟衡算。

2.“大論文—小設計”到“小論文—大設計”的畢業考核。根據“食品工程師”與“卓越工程師”的實踐教學內容的不同，設計有不同的畢業考核方式，“食品工程師”的畢業作業包含一篇篇幅不低于1.5萬字的畢業論文及相關材料、一份畢業生產實習報告和一份小設計作業，小設計作業中包含一份設計說明書和兩張設計圖紙（工藝流程圖和車間平面布置圖）；“卓越工程師”的畢業作業包含一份大設計作業和一篇篇幅約為3000字的小論文，大設計作業中包含一份詳細的設計說明書和六張設計圖紙（工廠總平面布置圖、車間平面布置圖、車間立面布置圖、工藝流程圖、管道布置圖和設備總裝圖）。

3.具有“多元”與“定向”特色的生產實習基地。目前，江南大學食品學院食品科學與工程專業設有不同科學研究機構，具體包括：“食品生物技術研究中心”、“谷物與淀粉工程研究中心”、“食品組分與物性研究中心”、“食品加工與配料研究中心”、“油脂及植物蛋白工程研究中心”、“食品與健康研究中心”、“食品資源與綜合利用研究所”。不同的研究機構具有不同的研究方向和內容，根據學院培養計劃，學生自本科二年級起通過“導師-學生雙選制”確定其研究中心，生產實習與畢業設計環節由研究中心負責安排與指導。

根據不同研究機構的特色，應為學生提供與研究內容具有一定相關性的生產實習基地。例如“食品生物技術研究中心”指定的食品企業包括安井食品股份有限公司、上海益力多乳品有限公司、南通康德生物制品有限公司等；“谷物與淀粉工程研究中心”指定的食品企業包括蘇州高峰淀粉/糖業有限公司、杭州普羅星淀粉有限公司等。

4.以“項目”為載體布置工程設計任務。項目教學法是通過完成一個完整的“項目”工作而進行的實踐教學活動，將所涉及的知識和技能通過一個明確的“項目任務”布置給學生，學生根據任務要求，通過“確定項目任務—制定計劃—組織實施—考核評估—總結歸檔”五個階段，采用“團隊學習”的模式進行交流與合作，共同完成項目任務，最終以一定的形式展現成果[6]。

在分配工程設計任務時，同一團隊的學生可對具有相同性質的食品按照不同的生產工藝要求分區域設計，即不同功能的區域獨立設計，相同功能的區域合作設計。例如以饅頭、包子、蝦餃等產品為主的面點制品生產車間，通常含有和面區、原料預處理區、冷藏區、成型區、醒發間、蒸制間、速凍區和包裝區等，其中不同產品的預處理區、成型區由不同學生獨立設計，其余共用區域由團隊共同設計，最終完成整個面點制品生產車間的平面布置。

三、結語

《食品工廠設計》是一門綜合性、實踐性很強的食品科學與工程專業主要專業課之一，隨著社會形勢的轉變，為培養食品領域高質量的工程技術人才，該門課程應面向“卓越工程師”的培養，從理論教學課程體系到實踐教學體系進行深化改革。在理論教學方面，應通過加強與學生的互動實現“填鴨式”傳統教學法的角色轉換，結合先進的多媒體設施和豐富的社會資源，提升“案例教學法”的教學效果；在實踐教學方面，應為學生根據其自身發展需要提供“食品工程師”和“卓越工程師”的雙選模式，并根據實踐教學內容的不同制定“大論文—小設計”和“小論文—大設計”的畢業考核方式，為學生提供具有“多元”與“定向”特色的生產實習基地，并在生產實習過程中以“項目”為載體布置工程設計任務。如此將理論教學與實踐教學有機結合，從而提高教學效果，將《食品工廠設計》打造成食品科學與工程專業的精品課程。

參考文獻：

[1]林健.“卓越工程師教育培養計劃”通用標準研制[J].高等工程教育研究，2010，（4）：21-29.

[2]馬曉軍.《食品工廠設計》課程建設探討[J].科技創新導報，2012，（30）：192-193.

[3]林健.“卓越工程師教育培養計劃”通用標準詮釋[J].高等工程教育研究，2014，（1）：12-23.

[4]謝志江，孫紅巖，蔣和生，張濟生.案例教學法在工科教學中的應用[J].高等工程教育研究，2003，（5）：75-77.

[5]張國農，于秋生.食品工廠設計與環境保護[M].北京：中國輕工業出版社，2015.

[6]汪木蘭，周明虎，李建啟.以項目教學為載體制訂先進制造技術卓越工程師培養方案[J].中國現代教育裝備，2010（12）：15-19.