國際經濟秩序下“食品工廠設計”課程建設的思考

張莉麗，張華江，張 爽，楊福明，陳志紅，韓翠萍，徐 速

（1.東北農業大學乳品科學教育部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150030；東北農業大學食品學院，黑龍江哈爾濱 150030）

0 引言

食物和飲料在人類生活必不可缺少，經過幾個世紀的發展，食品制造業從廚房工業發展到涉及多學科的現代化復雜工業生產[1]。雖然近幾百年以來，基礎食品基本保持不變，但是不同產品的供應量和選擇卻大幅度增加，主要歸因于工業生產技術的發展。我國是全球最主要的食品進口國，也是重要的出口國[2]，尤其“一帶一路”背景下，我國食品的出口量將進一步加大。國內與日俱增的食品內需市場和廣闊、不斷開拓的國際市場亟需我國食品產業進一步升級[3]。食品產業技術轉型升級、農產品加工創新技術產業發展離不開食品工廠的設計和建設。食品工廠的設計一方面是滿足現代化企業生產管理和日益變化市場的需求，另一方面是為該領域培養輸送具有食品工廠設計和實踐能力的優質專業型人才[4]。食品工廠的設計需要基于自然科學、生物科學、大多數工程學科、相關立法、運營管理和經濟評估的完整知識體系[1-5]。

“食品工廠設計”是我國食品科學與工程學科一門不可缺少的工程設計類專業課程[4]，是一門運用食品工廠工藝設計和非工藝的基礎知識來指導食品工廠建設的科學，涉及食品微生物、食品機械與包裝、制冷技術、食品工程原理、食品工藝學等多學科專業知識[6]。該課程以食品工廠為研究對象，系統地介紹了食品工廠建設的基礎程序、工藝設計及非工藝設計等多方面內容。著重強調了食品科學的基本理論和工藝技術在食品生產加工中的實際應用及其對非工藝技術的要求，同時融入食品加工業的熱點問題，如新工藝新技術的論證、食品加工安全、清潔化生產、環境保護等問題[7]。學生在學習的同時，除了要注重理論知識的不斷深入學習，還要注重自己的理論和所學多領域知識與食品工廠的實際生產相結合，設計出可以用來生產符合國家法律、法規要求的食品衛生質量上乘的食品工廠，為生產出質優、價美的產品提供硬件保障。

1 “食品工廠設計”課程教學常見問題

“食品工廠設計”是我國高等教育院校食品學科普遍設置的一門課程。由于課程涉及面廣、綜合性強，需要“食品工程原理”“食品微生物學”“畜產品加工學”“食品機械與設備”“食品工藝學”等課程為基礎[8-9]；由于課程涉及了多個學科領域的知識，如果學生偏重于專業，知識范圍不廣，就會給學生在學習該課的過程中帶來很大的挑戰。首先，考慮到這些因素，該課程一般在大學本科階段的開課時間為第六學期或第七學期，也就是大三下學期或者大四上學期，這一時刻正是學生碩士研究生備考，國家、省市公務員準備和找工作的關鍵時期。因此學生不重視課程學習，也不愿意參加工廠參觀和實習的現象嚴重。其次，目前青年教師是高校本科教育的主力軍，大多數青年教師是博士、碩士畢業就從事教學工作，沒有工廠生產經驗[8]；該課程與工廠息息相關，所以大多數的青年教師僅能理論講解，缺乏課堂互動、知識點共鳴、模擬設計的現象比較突出。最后，學生對“食品工廠設計”的掌握程度主要是以期末考核分數和平時實踐分來體現，然而學生在期末考試中的表現就是在臨考前的突擊復習和死記硬背；實踐教學僅僅反映在日常作業中，所以難以充分反映課程的實踐性，造成了學生的綜合實踐能力沒有得到充分的體現。課程內容涉及多個學科，參考書的講解枯燥、乏味，學生覺得課程應用性小，學習不主動[10-11]。極個別學生對該課程表現出深厚興趣，由于教師經驗的缺乏，不能給予學生生產實踐指導。針對以上教學實踐中發現的現象，結合國際一流學科建設目標，對該課程進行了以下改革。

2 教學改革方法

2.1 建設穩定的教學團隊和利用外校教學資源

經過多年的教學實踐，東北農業大學食品學院的“食品工廠設計”課程教學已經形成了穩定的教學團隊。不論是完善復雜工藝、技術和設備，還是新產品的開發和產業化都需要專業人士和擁有相關經驗的專業研究人員，所以學院從相關企業和設計院引進了3 位具有工廠設計和實踐的教師，同時配備了3 名具有博士學位常去工廠實踐、經過工廠設計方面系統培訓的教師共同從事課堂教學。在教學過程中教師們也改變填鴨式傳統的教學模式，通過食品工廠具體案例剖析與講解使課堂更加生動靈活，也能讓學生自主思考，主動參與課程討論，激發學生對該課程的興趣。教學團隊成員經常到具有代表性的食品企業進行考察、調研、學習，并且參與工程項目設計。6 位教師在教學中相互切磋、通力合作，在教學方法和內容上與時俱進，以完成既定課程目標。使學生能熟練掌握知識點的同時，培養了運用多學科知識點進行多維設計的能力。

教學團隊充分利用網絡教學資源和兄弟院校該課程教師進行線上線下的研討會教學交流，不斷提高團隊教學水平。信息時代和新冠疫情激發了網絡課程的高速發展，中國大學MOOC、超星、智慧樹、雨課堂、藍墨等課程平臺為大學課程提供了很多教學資源[12]。福建農林大學陳團偉老師和南昌大學的劉軍平老師分別在中國大學MOOC 上建設了“食品工廠設計”課程。

2.2 激發學生興趣和設定課程目標

大學生具備優異的創新頭腦、良好的掌握知識和市場調研的能力，因此在教學實踐過程中引發學生的學習動力，往往能得到事半功倍的教學效果。①激發使命感。在課程引言部分分析中國食品在國際貿易的作用、技術壁壘，對比國內外食品工業發展的現狀，分析我國食品工業的前景和機遇，使學生感受到身為食品人具有的使命感。②培養責任心。通過展示我國5 000 年的飲食文化，利用實例剖析市場的需求及對人才的渴望，激發學生身為食品專業學生的責任心。③發掘創造力。通過展示最新研究技術成果的工業化，分析食品工廠設計人員的稀缺性，鼓勵學生在現有知識架構下發揮其創造力。通過以上的舉措，引發了學生學習該課程的興趣，為下一步安排工廠設計作業，完成課程目標奠定基礎。④增強互動性。在課程進行的過程中，帶領學生進入當地的食品企業參觀學習，組織學生參與生產實踐中，使學生對課程具有感性認識。

在完成課程首章基本建設程序和工廠設計的組成的講解后，讓學生結合現有知識、興趣和市場需求提出項目建議書，并完成可行性研究報告書和工廠計劃任務書。可以根據課程內容、課程設置的目標及學生參觀實踐后的感悟，給學生設置幾個特定的題目：面包廠、酸奶廠、啤酒廠、雪糕廠等，讓學生根據興趣選擇一個題目完成設計計劃任務書。隨著課程的推進，逐步完成食品工廠的廠址選擇、工藝設計、總平面設計、車間設計、物料計算、輔助工程和環境工程設計。課程講解完成，學生完結一個食品工廠的綜合設計作業。依據學生的意愿，把學生分成若干小組，每組4～5 人，每組學生選擇不同的題目，即使題目相同，也要有不同的設計風格。每個小組成員擔任不同的任務，按照計劃實施。在搜集資料時，可告訴學生專業的網站和有關的數據庫。在這過程中，要不定期檢查任務進度，學生遇到困難及疑惑時，及時耐心解答。

教學過程中，學生帶著興趣與問題來學習、完成課程設計，教師在課上對學生設計進行評議。學生掌握理論知識的同時，提高了創新思維和綜合運用知識的能力，為期末理論知識考核、畢業設計、工廠實踐和設計奠定了基礎。

2.3 多種課堂教學方式

2.3.1 國內外實例教學

隨著我國加入WTO 和食品工業的發展，國內食品企業逐漸在世界食品舞臺上嶄露頭角，出口食品的工廠設計更應該采用先進的技術，以滿足中東、歐美、日本和“一帶一路”沿線國家的食品標準。因此，在教學中引入國外食品工廠設計實例，有助于學生更好地了解工廠設計的概念[5]。例如，通過國外工廠產品的生產視頻，分析產品的生產工藝，確定設備名稱型號、設備的相對位置等信息，幫助學生構建生產車間平面圖。利用國內大型食品廠的總平面布置圖，使學生了解分期建設工程如何設計。這些國內外工廠實例開拓了學生視野展開發散思維的同時，使課程更加生動、活躍，提高了學生學習興趣。

就教學方法而言，參考了美國高等學校的教學方法，其本科生課程有鮮明的國際化人才培養目標，知識結構采取厚基礎、博前沿，課程模式呈現“工程問題——解決方案”，培養方法采取“以生為本”的特色。課程涉及多學科交叉，強調理論與實踐的融合，考慮基礎與學科前沿，倡導課程國際化。另外，美國大學本科課程教學強調學生主動性的發揮。課程之“教”強調“吸引”“啟迪”與“調動”，引入了獨立學習、多學科交流、專題研討、工廠實踐與課堂輪轉的靈活教學方式。

2.3.2 多媒體教學豐富課程內容

多媒體教學是現代化的教學手段，它能將語言很難描述的問題圖聲并茂、形象生動地展示出來，使枯燥的教學內容直觀易懂，提高了教學效率和效果[9]。“食品工廠設計”課程的教學計劃是32 學時。教學內容包括學習食品工廠設計的意義、基本建設程序、廠址選擇、總平面設計、食品工廠工藝設計、非工藝設計、環境保護、基本建設概算和技術經濟分析等[13]。課程綜合性強、內容枯燥、涉及工程術語，傳統的“教師講授知識，學生接受知識”的教學方式需要改變。運用適合該課程的生動、直觀、形象的現代化教學方式更容易被現代大學生接受。因此，在教學中利用圖片、視頻、動畫、具有代表性的工廠設計圖紙等資料，加強重點知識點的詳盡分析，引發學生學習興趣，幫助學生深入理解課程內容。

2.3.3 小組討論與師生互動

東北農業大學食品科學與工程專業拔尖人才班的“食品工廠設計”課程采用小班授課。在學生部分完成工廠設計作業后，授課教師根據學生設計工廠的類型不同對學生進行分組，將同一類工廠設計分為1 組，整個班級會被分成4～8 個小組。根據相關的設計評分標準，每一小組成員分別展示本人設計，教師和學生點評設計，調動學生課堂學習的積極性和主動性，班級每位學生均會得到相應的設計得分。每組選出最優秀的設計在全班進行PPT 演講展示。通過這一教學環節，激發了學生的創造力、表現力和團隊協作能力。通過點評觀看其他學生的優秀設計，借鑒其他學生設計的突出之處，補足自己的不足，通過對其他學生的設計進行點評，強化了學生對課程知識點的掌握和理解。

2.4 課程考核

大學教學的目的不是讓學生死記硬背定理、概念、公式，在期末考試試卷上取得好的分數，而是通過課程的學習，讓學生掌握工廠設計的基本步驟、原理及實際的應用[10]。因此，課程的考核不再拘泥于期末考試，而是加強平時對課程設計的指導和監管，引導和調整學生的創新設計思維，從工廠設計的每一個章節入手，展開教學，更加注重學生對“食品工廠設計”課程設計過程，使學生能夠獨立思考，培養學生養成解決實際問題的能力，學生對課堂學習內容的實踐運用能力。課程考查分為課程出勤率、課堂提問、工廠設計作業和期末考試試卷多種形式來完成。教師指導每位學生完成一個工廠設計作業，學生能夠把書本中的知識點與實踐結合，并且在課后對作業進行不斷補充、整理、完善，最終在期末試卷中考查學生對課程內容的掌握。相比其他課程，該課程要考核的內容繁重，是對大學學習知識的一個整體考核，著重培養學生解決生產中的實際問題的能力。

3 結語

在教學改革的過程中，通過展示國內外生產和工廠設計實例，擴展了學生的設計思路，開闊了學生的眼界，提高學生的學習興趣、激發學生的自主創新能力；通過工廠設計作業的布置，要求學生每次課后對作業不斷完善，使學生更加自律，也提高了學生的自主學習能力；利用小組討論，提高學生的表達能力和組織能力，同時激發學生團體互助精神。總之，通過該課程的教學改革，激發了學生發現問題和解決問題的能力、培養了學生的創造力、提高他們的綜合素質，為將來參加工業生產和教學奠定堅實的基礎。