智能包裝背景下包裝工程專業理論課程體系構建思考*

王桂英，李春偉，徐淑艷

（東北林業大學工程技術學院包裝工程系，黑龍江 哈爾濱 150040）

隨著工業互聯網和人工智能的普及，傳統制造業正在向智能化方向轉變。功能材料和微電子學等的進步促進了智能包裝行業的快速興起[1-2]。智能包裝最早興起于一些歐美國家，近些年年增長率一直保持在8%左右，而在我國，智能包裝的開發和應用剛剛起步，具有廣闊的應用市場和巨大的發展潛力。智能化給包裝行業帶來了新的變革，在此趨勢下包裝工程專業的理論課程體系也應進行變革，以往的課程設置已經不能滿足智能包裝對人才培養的新需求。

1 智能包裝及我國包裝工程專業人才培養現狀

1.1 智能包裝行業發展現狀

改革開放以來，我國包裝工業發展迅猛。1980年，我國包裝工業年總產值僅72億元，伴隨制造業的快速發展，包裝產業產值在2013年突破萬億元規模后在2019年突破2萬億元，位居世界第二。前瞻產業研究院統計數據顯示，2010年我國智能包裝行業市場規模已達713億元，2013年首次突破千億元，截至2018年，我國智能包裝行業市場規模為1 597億元，預測到2023年將突破2 000億元大關。智能包裝較傳統包裝而言，更多地呈現出流通過程智能化和信息化的特點[3]。我國智能包裝行業的快速發展對包裝工程專業人才提出了新的需求，培養智能包裝領域的創新型高端專門人才已經迫在眉睫。

1.2 智能包裝的定義及分類

智能包裝是指通過創新思維，在包裝中加入更多機械、電氣、電子和化學性能的新技術成分，使其既具有通用的基本功能，又具有一些特殊的性能，以滿足商品的特殊要求和特殊的環境條件[4]。智能包裝可分為第一代智能包裝和第二代智能包裝，第一代智能包裝主要采用光學和視覺識別等技術解決產品流通過程中的防偽、防竊和溯源等問題；第二代智能包裝更多利用了印刷、柔性電子及近場通信等技術，突出包裝和消費者間的交互性，呈現出物聯網特性[5-7]。智能包裝對功能性包裝材料、印刷電子、計算機及自動控制等技術提出了新的需求。

1.3 包裝工程專業人才培養現狀

高等教育的理念和人才培養目標要借助課程體系來實現，使受教育者在規定的學制期間獲得本專業的知識、能力和素質[8-9]，因此，課程體系的設計與構建是大學人才培養目標實現的一項關鍵任務。教育部包裝教學分指導委員會制定的《普通高等學校包裝工程本科專業規范》中確定了包裝工程專業的11個知識領域，包括包裝材料學、包裝工藝學、包裝應用力學、包裝測試技術、包裝結構設計、包裝機械、包裝造型與裝潢設計、包裝印刷技術、食品包裝、運輸包裝和包裝管理學[10]，其學科基礎課程涵蓋數學、機械學、力學、計算機科學、電工電子學、化學和物理學。針對智能包裝呈現的多學科交叉性特點，現有的課程體系更突出傳統包裝的保護特性，對智能包裝體現出的物聯網特性以及對功能性包裝材料、印刷電子、計算機及自動控制技術的需求無法滿足，因此，需對原有的課程體系進行調整以滿足智能包裝對人才培養的新需求。

2 智能包裝背景下包裝工程專業理論課程體系構建

包裝工程專業本身就是一門交叉學科，智能包裝的出現又進一步拓展了其交叉領域。根據智能包裝的分類及特點，將包裝工程專業的主干理論課程體系梳理為以下方面：一是學科基礎課程群。該課程群除了涵蓋數學、機械學、力學、計算機科學、電工電子學、化學和物理學外，增加模電數電和自動控制原理2門課程。二是專業必修課程群。該課程群除了要涵蓋《普通高等學校包裝工程本科專業規范》中確定的11個知識領域外，還需增加印刷電子、包裝物聯網技術、包裝射頻識別技術與應用3門專業核心課，并將包裝印刷課程與印刷電子課程合并，學時增加為48學時，為智能包裝后續課程的開設奠定基礎。三是專業選修課程群。該課程群要圍繞功能材料型智能包裝、信息型智能包裝和功能結構型智能包裝展開。功能材料型智能包裝要借助光敏感材料和電敏感材料實現對環境變化等的識別和記錄以及防偽等功能，借助溫度敏感材料實現在流通環節中對包裝物品所經歷的環境溫度變化情況進行識別和記錄，借助氣體敏感材料對包裝物品的敏感氣體進行識別和記錄[11]。功能性材料的種類繁多，隨著智能包裝技術的發展，其他各類功能性材料會得到廣泛應用。針對該要求，在專業選修課程群增加功能材料智能包裝技術課程。信息型智能包裝主要對被包裝品出廠后在儲存和流通過程中的內在品質變化信息、外在環境條件變化信息以及在銷售過程中的過程信息進行記錄。功能結構型智能包裝是通過增加或改進部分包裝結構而使包裝具有某些特殊功能和智能型特點[12-13]，通常會涉及改變包裝的部分結構和裝置，并增加一些功能性材料和電氣電子方面的設計，使包裝具有一定的智能功能。以上3類智能包裝均與功能材料、印刷電子、計算機及自動控制技術密切相關，因此，在專業選修課程群增加功能材料智能包裝技術、功能結構智能包裝技術和智能包裝測試技術3門課程。

為滿足智能包裝教學需求構建的包裝工程專業基礎及必修課程群見圖1。

圖1 包裝工程專業基礎及必修課程群

3 結束語

隨著我國制造業的轉型升級不斷推進，智能包裝行業正在蓬勃發展，現有的包裝工程專業理論課程體系已經不能完全滿足新形勢下包裝企業對人才的需求，應以“包裝技術與智能技術結合”及“包裝系統設計與藝術設計結合”為專業特色，不斷完善包裝工程專業的理論課程體系設置，滿足在物聯網和互聯網技術高速發展的新形勢下對創新型、復合型包裝工程專業人才的新需求，為我國由包裝行業制造大國向制造強國轉型提供堅強保障。