新工科背景下“三位一體、產教融合”的課程建設與改革
——以“谷物加工工程”為例

王展，賈喜午*，楊國燕，沈汪洋，紀執立，李金玲

武漢輕工大學食品科學與工程學院（武漢 430023）

糧食是人類賴以生存的主食原料，糧食加工產業是經濟社會發展的重要民生行業。隨著科技的進步與社會的發展，糧食加工在加工工藝、生產技術、加工裝備、產品開發等方面均取得了顯著的進展，糧食行業需要大量掌握糧食加工專業知識和技能、能夠適應時代發展的技術人才[1-2]。

“谷物加工工程”是糧食工程專業本科教學的核心必修課，也是一門理論性和應用性兼具的工程類課程。通過課程的學習，要求學生系統地掌握谷物加工的基本理論和技術，熟悉谷物加工環節關鍵設備的結構、工作原理及影響工藝效果的主要因素，能夠應用所學知識對谷物加工進行合理的生產技術管理，并具備解決糧食工程專業工程實際問題的生產實踐知識和能力。課程包括稻谷碾米、小麥制粉兩大部分內容，課時多，內容抽象，學習難度較大，學生的理論知識和實踐能力提高有限，畢業生的水平距離行業和社會需求還有一定差距[3]。

2017年，國務院于印發《關于深化產教融合的若干意見》，提出要發揮企業的重要主體作用，促進人才培養供給側和產業需求側全方位融合。針對高校人才培養與產業需求脫節的現象，國家和教育部先后提出面向全國高校積極推進“新工科”建設，培養符合產業需求的人才[4]。

因此，整合多年教學經驗，將“谷物加工工程”課程的課堂教學、實驗教學和實踐教學有機結合，同時將產業需求全面融入各教學環節，激發學生的學習積極性和潛能，培養具備扎實的專業知識和較強的自主學習能力、符合行業需求和社會發展需求的糧食加工專業工程人才，具有非常重要現實意義。

1 “谷物加工工程”課程教學存在問題

1.1 教材內容陳舊，教學方式單一

“谷物加工工程”教材內容偏陳舊，相對于行業進展，部分加工設備、加工工藝和工程理念落后，新設備、新技術、新標準等不能及時補充，教材題材不具有代表性和典型性，如：在碾米工藝中，吹式去石機、谷糙分離平轉篩等設備已被加工企業淘汰，兩砂一鐵的秈稻加工工藝已經落后，而回礱谷精選、大型涼米倉、智能控制、物聯網、云計算等先進的工藝和理念在業內被廣泛使用；在制粉工藝中，色選機逐漸取代傳統的精選機，清粉系統進一步強化，生產規模大幅提升。這些行業等相關知識全靠任課教師的講解，并在課堂上傳授給學生，學生大多是被動接收，主觀能動性不足，自主學習能力較差。從學生的課堂反饋來看，學生對這種“灌輸式”的教學方法接受程度不高，普遍認為學習難度較大，學習效率不高。

1.2 實驗項目覆蓋不全面

“谷物加工工程”實驗是課程教學的一部分，包括稻谷碾米實驗和小麥制粉實驗兩部分。其中，碾米實驗主要是探討不同實驗礱谷機的出糙率和糙碎率，以及碾白參數對出米率和碎米率的影響，制粉實驗主要是利用實驗磨粉機考察不同系統的出粉率及其面粉品質參數。實驗內容雖然涉及谷物加工的主要設備和關鍵工藝，但是實驗教學項目及內容相對簡單，綜合性和設計性不夠。學生使用相同的原料和設備，按照教師講授的流程操作，得到實驗結果幾乎相同，缺乏差異性。另外，實驗沒有單獨開課，成績評定只是實驗報告的撰寫，無具體量化指標，不夠客觀，不能真實反映學生的學習效果。

1.3 與實際工業生產銜接不夠緊密

課程設計環節放在理論課程結束后，以校內教師為主導，學生按教師指定的任務獨立完成一個碾米或制粉的課程設計任務，與產業需求脫節，學生之間缺乏溝通交流和團隊協作，也不能充分激發學生的主觀能動性和創新性。

1.4 評價體系不全面

課堂教學環節，總評成績由平時成績、實驗成績和期末考試成績組成，分別占比10%，20%和70%，期末考試占比例偏大，學生的學習效果在考試完畢后才能夠體現，無法及時發現學生在學習過程中遇到問題，期末考試后暴露出的問題也無法及時有效反饋給學生，對教學效果的提升有限。

課程設計環節的考核主要從設計說明書撰寫和圖紙的繪制能力進行評價。對學生的實踐能力、創新能力和團隊協作能力考核不足，培養環節存在的問題很難發現，難以形成良性循環的持續改進培養模式。

2 課程與教學改革要解決的重點問題

2.1 完善教學資源，重構課程內容

關注行業進展，及時更新教學內容。優化谷物理化特性、谷物加工前處理、谷物加工和后處理等基礎內容，及時補充新設備、新技術、新標準等相關知識；增設案例分析和學科前沿技術，增加知識的深度和廣度；基于新工科建設理念，引入企業資源，結合智能工業軟件、云計算等信息技術，體現谷物原糧品質、現代谷物加工、新型食品加工、產業智能發展的多學科深度融合，激發學生學習興趣。

線下教學環境，匹配功能齊全的智慧教室，可以實施分組討論，也可以實現與企業技術人員的聯網，將實際應用場景搬入課堂。線上教學環境，建立網絡教學平臺，教學資源均已上網，滿足學生線上隨時查閱與學習。實驗教學環境，建立完備的實驗室，可開設原糧品質檢測、礱谷、碾米、成品品質檢測等實驗項目。實踐教學環境，在多家糧食加工企業建立實習基地，給學生提供多個實踐教學平臺，提升學生的實踐工程能力。

2.2 以學生為中心，構建參與式教學體系

借助網絡課堂，實現線上線下教學的緊密銜接，構建以學生為中心的互動參與式教學模式，注重教學互動和反思的閉環反饋。引入小組合作學習、研討式教學、PPT匯報展示等豐富有趣的方式，充分激發學生的學習熱情，引導學生積極參與到學習活動中，進一步加深學生對所學內容的理解程度，同時也強化學生的語言表達能力、溝通能力及合作能力等素養的培養[5-6]。具體實施過程如圖1所示。

圖1 “谷物加工工程”參與式教學體系實施過程

1) 將知識背景和學習目標等內容制作成指導性和引導性兼具的預習網絡課件，提前推送，使學生建立相關知識點的初步認知，明確學習的重點和難點。

2) 將相關知識概念、原理意義等制作成具有一定考核作用的主、客觀試題，課前向學生開放，考察學生的預習效果和對于相關內容前期理解程度，便于教師對教學內容有的放矢，開展有針對性教學。

3) 參與式學習。結合“前測”情況，設計線下課堂教學課件，將知識點進一步細化，開展學生全員參與的互動教學，引導學生積極參與到學習活動中來，注重有側重性的交流和反饋。

4) 課后測驗。利用網絡課堂的限時答題、課堂測驗等互動教學功能，實時檢測學生對所學知識的掌握情況，以及在此基礎上對相關原理、設備和工藝的靈活運用程度，初步判斷其學習目標是否達到預期。

5) 總結。引導學生對知識點進行歸納總結，教師強調重點、難點，給出課程學習拓展性思考，使學生對所學知識進行綜合應用訓練和理解升華，實現學習目標的全面達成。

2.3 完善和豐富實驗項目，優化實驗教學模式

實驗教學方面，將“谷物加工工程”實驗建成一門獨立的實踐環節課程，完善和豐富實驗項目，設計研究性、綜合性實驗，并單獨進行考核評價[7]。

將實驗內容分為稻谷品質分析實驗、礱谷機和碾米機工藝性能實驗、小麥調質及制粉實驗、面粉品質檢測和配粉實驗等4個模塊，同時引入“糧油品質檢測”“谷物食品工藝學”等課程中的相關內容，通過綜合實驗將所學專業知識有機融合[8]。

要求學生分小組討論制訂實驗方案，在教師的指導下選擇合適的實驗設備，構建實驗系統，探討原糧品質、設備工藝參數和產品品質之間的關系和影響因素，正確操作實驗設備，對實驗現象、實驗結果和數據進行分析、歸納和總結。

構建虛擬仿真實驗課程。與課堂教學進程相結合，在高校自主創建的虛擬仿真實驗教學共享平臺上，進行“大米加工虛擬仿真實驗”“大米加工-拋光和異色米實驗”，提升學生對大米加工設備和加工工藝的靈活掌握程度。

2.4 提升產業對接，促進產教融合

注重實踐教學環節，加強產教融合和校企合作，延續和深化課堂理論教學，構建校內實訓、企業實踐、創新引領相互融合實踐教學體系，提升學生專業技術技能水平及綜合分析能力[9]。

表1 “谷物加工工程”教學模式改革前后的教學內容和教學形式對比

聘請企業技術人員作為校外導師，參與教學計劃與授課，將實際生產活動嵌入到課程的教學活動中，使得課程學習與生產實踐相結合，通過師生互動的探究式學習，提升學生解決問題的能力，激發學生的學習熱情，促進產教融合。

在中糧集團、益海嘉里等多家糧食加工企業建立實習基地，給學生提供多個實踐教學平臺，強化現場教學，使學生能夠將教材中所學理論知識與實踐有機地結合，提升學生動手操作和工程實踐能力。

校外導師參與指導課程設計，將實際生產中遇到的問題引入課程設計環節，引導學生以小組討論的形式確定要完成的任務，同時將課程設計選題與后續課程，如糧食工廠設計原理、畢業設計等銜接起來，起到承上啟下的作用。運用所學專業知識解決工程實際問題，熟悉工程設計和科學研究的基本思路和操作方法。

校企聯合共建教師培養培訓基地，提高教師教學水平和工程能力，吸引行業、企業人才進入課堂或實訓教學，逐步形成開放性課程團隊，深入推進產教合作協同育人。

2.5 引入形成性評價機制，完善考核方式

將形成性評價納入教學考核機制，調整總評成績構成，從理論成績、平時成績、實踐創新能力、溝通和表達能力、團隊協作能力等多種能力掌握情況進行綜合評價。根據教學過程中，教師對學生各個環節的表現進行考核，強化過程性評價，完善考核方式及評價細則，及時掌握學生的學習效果，根據反饋對教學內容和教學方式做出針對性調整，促進教學效果的持續改進[10]。

表2 “谷物加工工程”教學模式改革前后考核評價機制對比

3 結語

“谷物加工工程”課程在糧食工程專業的課程體系中具有非常重要的地位。對于在新工科背景下，提高糧食工程專業教學質量，以企業需求為導向，結合行業熱點動態和前沿技術，基于產教融合理念，構建理論教學、實驗教學和實踐教學“三位一體”課程教學體系，激發學生的主觀能動性和自主學習能力，培養符合行業需求和社會發展需求的糧食工程專業人才，具有非常重要的現實意義。

未來課程建設可從以下幾個方面進行：（1）持續更新和優化課程內容，增加前沿知識、新技術和新工藝的講解，注重智能工業軟件、云計算等信息技術在工程中的應用，與行業產業發展緊密銜接；（2）充分利用信息技術手段，設計多元化的教學模式，拓寬教育資源，運用網絡教學、實驗教學等方式加強教學體驗，營造積極、開放的學習氛圍；（3）建立“產、學、研”一體化的實踐基地，引導學生深入了解行業前沿技術和市場需求，并通過實習、課程設計等方式將理論知識與實踐操作相結合，提高學生的工程實踐能力和創新能力；（4）建立科學有效的教學評價體系，對課程體系和教學效果進行監控和評估，完善質量保障體系，持續提高課程教學質量和水平。