“食品專業工程設計”課程教學改革與思考

摘要：“食品專業工程設計”是高等院校食品科學與工程專業學生的專業必修課程，主要就工廠規劃、工藝設計、車間布局等內容開展學習和綜合實踐。隨著現代食品產業的快速發展，社會對工程型人才的需求也不斷增長，同時，對人才的現代化知識、能力和技術水平亦提出了新要求，人才培養的任務更加艱巨，綜合素質要求更高。本文主要根據當前產業發展新形勢，對課程教學中存在的主要問題、可行的改革舉措和人才培養要點進行了分析和探討，強調了基于全局和未來視野的工程型高素質本科人才的培養，以期為食品本科教育教學提供一些理論指導與新思路。

關鍵詞：食品專業工程設計；教學改革；高等教育

“食品專業工程設計”是針對食品工程項目（包括工廠規劃、工藝設計、車間布局等）進行學習的一門實踐課程，是高等學校食品科學與工程專業必修的核心主干課程，在食品工程專業人才培養中具有舉足輕重的地位［12］。據中國食品工業協會2022年統計數據顯示，我國食品工業年產值總計接近10萬億，年增長率達到9.6%，擁有食品制造企業數量3.8萬家（數據來源：國家統計局），是我國當之無愧的經濟支柱產業之一，在保障國家糧食安全、提高人民生活水平方面具有重要意義［3］。然而，隨著產業的不斷發展，新時代背景下食品工程技術人才的綜合要求不斷提高，作為一門必修專業課程，“食品專業工程設計”的教學改革勢在必行，但如何改革是當前眾多專任教師探究的重點［3］。

“食品專業工程設計”是學生在學習“食品工藝學”“食品機械與設備”“食品工廠設計”“食品生物化學”“食品工藝學實驗”等多門課程后的一門綜合性實踐課程［78］，是對食品專業學生大學期間所學專業知識的一次綜合實踐與檢驗，因而也常被用于學生的畢業課程設計［9］。課程教學內容覆蓋廠址選擇、廠區規劃、車間布局、工藝設計、設備選型、人員配套、三廢處理、能耗與營收分析等內容，對于培養和提高學生的綜合素質作用非常突出［1011］。在教學過程中，結合地方食品產業特色擬定設計內容與目標，突出以學生為主體，注重培養學生自主學習、勇于探索的實踐能力至關重要。

一、食品專業工程設計教學面臨的挑戰

（一）教學內容陳舊，前沿性與創新性不足

“食品專業工程設計”涉及內容面較廣，尤其涉及“食品工廠設計”“食品機械與設備”等較為復雜、綜合的工科教學課程，內容更新難度大、更新頻率低已成為該項課程教學過程長期存在的問題之一［12］。同時，隨著智能制造技術、信息科學技術等的不斷發展，食品在線加工工藝、食品機械與設備等相關內容不斷更新，但“食品專業工程設計”的教學內容未能迅速跟上前沿技術的發展，大多依然停留于傳統果汁廠、醬油廠、月餅廠等相關產品的工程設計，對人才培養形成一定不利影響［1315］。

（二）教學方法單一，互動與實踐不足

“食品專業工程設計”是食品科學與工程專業人才培養過程中一門較為特殊的課程，因其涉獵內容非常廣泛，其課程教學方式一般以教師布置設計內容與要求、學生自主完成設計任務的方式進行［16］，通常沒有固定教學場地，由學生根據自身知識積累情況選擇圖書館、教室、宿舍等場地進行學習，教學方式較為單一，其互動方式大多局限于答疑方式，而學生在設計時間過程亦大多與食品工廠脫離，教學取得效果一般，學生所提交的設計報告及圖紙通常出現潔凈車間與衛生間聯通、潔凈區與未經潔凈區混用等常識性錯誤問題［13］。對于高難度系數下的工程設計任務，學生及格率普遍不高。

（三）人才培養特色不足，產學融合不夠緊密

食品科學與工程專業大多以培養食品工程技術人才為宏觀目標，再依據地方產業特色或地方政府重點發展產業導向設計人才特色培養方式及方法，但事實上，各高校間常存在專業特色不明顯、定位不清晰等問題，以致相關課程在實際教學過程中大同小異，形成了一種流水線型人才培養模式［17］，這一現象在“食品專業工程設計”的課程教學過程中尤為明顯。因設計內容較為簡單、快捷，果汁、面包、醬油等食品的工程設計成為學生選題的首選，但往往忽略了地方食品特色產業或學生個人實踐興趣的傾向［1819］。

二、食品專業工程設計教學改革舉措

（一）更新教學內容，引入行業前沿與創新技術

針對“教學內容陳舊，前沿性與創新性不足”的問題，課程內容的與時俱進及更新最為關鍵。當前，3D打印、智能烹飪、超高靜壓殺菌、脈沖電場輔助提取、冷凍噴霧干燥等一系列食品生產制造技術發展迅猛，為教學內容的更新設計提供了諸多前沿案例［2021］。利用這些新技術，一方面可以不斷增強學生的學習興趣與主觀能動性，又可以拓展學生的視野，豐富學生對食品工程領域的最新了解，對未來學生從事相關崗位開展工程設計規劃具有非常重要的引導意義。同時，智能物流供應、地面光伏能源建設、全線自動化智能控制等技術的發展亦為工廠設計及布局提供了新理念與發展途徑，這些智能輔助技術大大降低了工程設計過程中的人員配套、物流輸送、能源消耗要求，對工程盈利分析起到了非常重要的積極作用［2223］，這可以使學生在工程設計過程中更加深刻感受到科技發展對食品產業所帶來的影響。

（二）創新教學方法，提升實踐效果

傳統教學方式方法容易造成課堂枯燥、學生厭倦等現象，因此創新教學方式尤為重要?！笆称穼I工程設計”作為一門綜合實踐課程，僅利用教室、圖書館講授和實踐繪圖等方式通常難以對課程起到較好的教學效果，尤其在進行廠區規劃、車間布局和設備選型等內容的教學時，缺乏現實對照容易引起學生困惑或不理解設計內容的現實意義，因此在教學方式方法上的創新對于增強課程教學效果至關重要［20］。一方面，在教學場景上，可以采用在食品示范工廠實地現場教學的方式進行，增強理論聯系實際，依據示范工廠廠區規劃、車間布置等實際情況，培養學生對設計內容與要求的理解，以及在設計過程中貫穿保障食品質量與安全策略優先的重要性；另一方面，隨著近年來各種在線教學資源的上線，如慕課、實驗空間等，可為學生的課程設計提供較多的學習和監督途徑，同時極大地便利了學習條件。此外，人工智能大模型（ChatGPT、文心一言等）、AI在線視頻生成（Sora）、混合現實（MR）技術的快速發展為課程教學素材準備與教學方法創新提供了新思路與技術支持［2425］。

（三）凝練課程特色，強化產研融合教育

“一方水土養一方人”，對于專業人才培養與課程教學同樣如此。每一門課程在進行內容設計時，應根據地方產業的發展特色或特點，節選相關內容進行課程教學，以適應地方產業發展對本科人才的培養需求，避免出現學生課程內容與產業實際需求脫節的問題［13］?！笆称穼I工程設計”涉及工廠規劃、工藝設計、車間布局等各項綜合實踐內容，如課程教學內容或設計任務脫離學生所處的地方產業環境，將導致學生對課程內容感到抵觸。相反地，如結合地方產業特色，將大大增強學生的學習興趣和主觀能動性，同時亦能讓學生在后期工作期間深刻領會到“學以致用”，對課程形成良好評價和傳承［4］。

三、面向未來的食品專業工程設計教學要點分析

（一）注重培養學生全局視角下的工程規劃

在進行“食品專業工程設計”課程內容設計時，應注重培養學生的全局規劃能力，具體包括工廠布局的長遠規劃與短期設計結合、實用地與預留地規劃、產品生命周期設計、產能規劃設計、能源動力與三廢排放盈余設計等，培養學生全局視角和未來視野，提升其綜合素質能力。

（二）注重培養學生未來視角下的前沿設計

當前全球正處于新一代工業革命進程中，科技發展不斷賦能食品制造產業，為產業帶來了諸多新的增長點與生產制造技術，同時也為專業人才培養提出了新要求［26］。在“食品專業工程設計”課程設計時，應注重培養學生對食品工程領域前沿科技的了解，培養其應用和適應前沿科技賦能食品生產與制造的能力，學會通過前沿科技的設計實現更低能耗、更低成本、更優路線的食品先進制造與生態工廠設計。

（三）注重實踐過程動手能力的實操培養

“食品專業工程設計”課程不僅要求學生編寫設計報告，同時要求根據設計內容繪制重點車間與設備重點布局圖，對學生實踐動手能力要求較高。因此，在課程教學與實踐過程，應注重加強學生自主實踐動手能力的培養，減少代寫、代畫等現象，確保課程培養效果落到實處。

結語

在未來“食品專業工程設計”教學與實踐過程中，依據地方產業發展特色和需求設計課程內容，制定設計目標任務與要求，優化教學內容與教學方法，加強產研融合與實踐教育，緊跟前沿科學與技術發展動態更新教學內容，充分結合線上線下融合教學，調動學生興趣和積極性，注重培養學生開展工程設計的全局觀、未來視野與獨立自主能力，為高素質工程技術人才培養提供保障。

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基金項目：廣東省本科教學質量與教學改革工程項目（SJJX2022010、GDJX2023004）；五邑大學教學質量與教學改革工程項目（JX2022018、ZLGC05）；五邑大學2023年度“課程思政”建設項目（SZ2023010）

作者簡介：徐巨才（1991—），男，漢族，湖南益陽人，博士，講師，研究方向：食品生物信息與智造技術。

*通訊作者：徐學濤（1979—），男，漢族，山東泰安人，博士，副教授，研究方向：化學生物學。