新工科背景下“三位一体、产教融合”的课程建设与改革——以“谷物加工工程”为例

王展，贾喜午*，杨国燕，沈汪洋，纪执立，李金玲

武汉轻工大学食品科学与工程学院（武汉 430023）

粮食是人类赖以生存的主食原料，粮食加工产业是经济社会发展的重要民生行业。随着科技的进步与社会的发展，粮食加工在加工工艺、生产技术、加工装备、产品开发等方面均取得了显著的进展，粮食行业需要大量掌握粮食加工专业知识和技能、能够适应时代发展的技术人才[1-2]。

“谷物加工工程”是粮食工程专业本科教学的核心必修课，也是一门理论性和应用性兼具的工程类课程。通过课程的学习，要求学生系统地掌握谷物加工的基本理论和技术，熟悉谷物加工环节关键设备的结构、工作原理及影响工艺效果的主要因素，能够应用所学知识对谷物加工进行合理的生产技术管理，并具备解决粮食工程专业工程实际问题的生产实践知识和能力。课程包括稻谷碾米、小麦制粉两大部分内容，课时多，内容抽象，学习难度较大，学生的理论知识和实践能力提高有限，毕业生的水平距离行业和社会需求还有一定差距[3]。

2017年，国务院于印发《关于深化产教融合的若干意见》，提出要发挥企业的重要主体作用，促进人才培养供给侧和产业需求侧全方位融合。针对高校人才培养与产业需求脱节的现象，国家和教育部先后提出面向全国高校积极推进“新工科”建设，培养符合产业需求的人才[4]。

因此，整合多年教学经验，将“谷物加工工程”课程的课堂教学、实验教学和实践教学有机结合，同时将产业需求全面融入各教学环节，激发学生的学习积极性和潜能，培养具备扎实的专业知识和较强的自主学习能力、符合行业需求和社会发展需求的粮食加工专业工程人才，具有非常重要现实意义。

1 “谷物加工工程”课程教学存在问题

1.1 教材内容陈旧，教学方式单一

“谷物加工工程”教材内容偏陈旧，相对于行业进展，部分加工设备、加工工艺和工程理念落后，新设备、新技术、新标准等不能及时补充，教材题材不具有代表性和典型性，如：在碾米工艺中，吹式去石机、谷糙分离平转筛等设备已被加工企业淘汰，两砂一铁的籼稻加工工艺已经落后，而回砻谷精选、大型凉米仓、智能控制、物联网、云计算等先进的工艺和理念在业内被广泛使用；在制粉工艺中，色选机逐渐取代传统的精选机，清粉系统进一步强化，生产规模大幅提升。这些行业等相关知识全靠任课教师的讲解，并在课堂上传授给学生，学生大多是被动接收，主观能动性不足，自主学习能力较差。从学生的课堂反馈来看，学生对这种“灌输式”的教学方法接受程度不高，普遍认为学习难度较大，学习效率不高。

1.2 实验项目覆盖不全面

“谷物加工工程”实验是课程教学的一部分，包括稻谷碾米实验和小麦制粉实验两部分。其中，碾米实验主要是探讨不同实验砻谷机的出糙率和糙碎率，以及碾白参数对出米率和碎米率的影响，制粉实验主要是利用实验磨粉机考察不同系统的出粉率及其面粉品质参数。实验内容虽然涉及谷物加工的主要设备和关键工艺，但是实验教学项目及内容相对简单，综合性和设计性不够。学生使用相同的原料和设备，按照教师讲授的流程操作，得到实验结果几乎相同，缺乏差异性。另外，实验没有单独开课，成绩评定只是实验报告的撰写，无具体量化指标，不够客观，不能真实反映学生的学习效果。

1.3 与实际工业生产衔接不够紧密

课程设计环节放在理论课程结束后，以校内教师为主导，学生按教师指定的任务独立完成一个碾米或制粉的课程设计任务，与产业需求脱节，学生之间缺乏沟通交流和团队协作，也不能充分激发学生的主观能动性和创新性。

1.4 评价体系不全面

课堂教学环节，总评成绩由平时成绩、实验成绩和期末考试成绩组成，分别占比10%，20%和70%，期末考试占比例偏大，学生的学习效果在考试完毕后才能够体现，无法及时发现学生在学习过程中遇到问题，期末考试后暴露出的问题也无法及时有效反馈给学生，对教学效果的提升有限。

课程设计环节的考核主要从设计说明书撰写和图纸的绘制能力进行评价。对学生的实践能力、创新能力和团队协作能力考核不足，培养环节存在的问题很难发现，难以形成良性循环的持续改进培养模式。

2 课程与教学改革要解决的重点问题

2.1 完善教学资源，重构课程内容

关注行业进展，及时更新教学内容。优化谷物理化特性、谷物加工前处理、谷物加工和后处理等基础内容，及时补充新设备、新技术、新标准等相关知识；增设案例分析和学科前沿技术，增加知识的深度和广度；基于新工科建设理念，引入企业资源，结合智能工业软件、云计算等信息技术，体现谷物原粮品质、现代谷物加工、新型食品加工、产业智能发展的多学科深度融合，激发学生学习兴趣。

线下教学环境，匹配功能齐全的智慧教室，可以实施分组讨论，也可以实现与企业技术人员的联网，将实际应用场景搬入课堂。线上教学环境，建立网络教学平台，教学资源均已上网，满足学生线上随时查阅与学习。实验教学环境，建立完备的实验室，可开设原粮品质检测、砻谷、碾米、成品品质检测等实验项目。实践教学环境，在多家粮食加工企业建立实习基地，给学生提供多个实践教学平台，提升学生的实践工程能力。

2.2 以学生为中心，构建参与式教学体系

借助网络课堂，实现线上线下教学的紧密衔接，构建以学生为中心的互动参与式教学模式，注重教学互动和反思的闭环反馈。引入小组合作学习、研讨式教学、PPT汇报展示等丰富有趣的方式，充分激发学生的学习热情，引导学生积极参与到学习活动中，进一步加深学生对所学内容的理解程度，同时也强化学生的语言表达能力、沟通能力及合作能力等素养的培养[5-6]。具体实施过程如图1所示。

图1 “谷物加工工程”参与式教学体系实施过程

1) 将知识背景和学习目标等内容制作成指导性和引导性兼具的预习网络课件，提前推送，使学生建立相关知识点的初步认知，明确学习的重点和难点。

2) 将相关知识概念、原理意义等制作成具有一定考核作用的主、客观试题，课前向学生开放，考察学生的预习效果和对于相关内容前期理解程度，便于教师对教学内容有的放矢，开展有针对性教学。

3) 参与式学习。结合“前测”情况，设计线下课堂教学课件，将知识点进一步细化，开展学生全员参与的互动教学，引导学生积极参与到学习活动中来，注重有侧重性的交流和反馈。

4) 课后测验。利用网络课堂的限时答题、课堂测验等互动教学功能，实时检测学生对所学知识的掌握情况，以及在此基础上对相关原理、设备和工艺的灵活运用程度，初步判断其学习目标是否达到预期。

5) 总结。引导学生对知识点进行归纳总结，教师强调重点、难点，给出课程学习拓展性思考，使学生对所学知识进行综合应用训练和理解升华，实现学习目标的全面达成。

2.3 完善和丰富实验项目，优化实验教学模式

实验教学方面，将“谷物加工工程”实验建成一门独立的实践环节课程，完善和丰富实验项目，设计研究性、综合性实验，并单独进行考核评价[7]。

将实验内容分为稻谷品质分析实验、砻谷机和碾米机工艺性能实验、小麦调质及制粉实验、面粉品质检测和配粉实验等4个模块，同时引入“粮油品质检测”“谷物食品工艺学”等课程中的相关内容，通过综合实验将所学专业知识有机融合[8]。

要求学生分小组讨论制订实验方案，在教师的指导下选择合适的实验设备，构建实验系统，探讨原粮品质、设备工艺参数和产品品质之间的关系和影响因素，正确操作实验设备，对实验现象、实验结果和数据进行分析、归纳和总结。

构建虚拟仿真实验课程。与课堂教学进程相结合，在高校自主创建的虚拟仿真实验教学共享平台上，进行“大米加工虚拟仿真实验”“大米加工-抛光和异色米实验”，提升学生对大米加工设备和加工工艺的灵活掌握程度。

2.4 提升产业对接，促进产教融合

注重实践教学环节，加强产教融合和校企合作，延续和深化课堂理论教学，构建校内实训、企业实践、创新引领相互融合实践教学体系，提升学生专业技术技能水平及综合分析能力[9]。

表1 “谷物加工工程”教学模式改革前后的教学内容和教学形式对比

聘请企业技术人员作为校外导师，参与教学计划与授课，将实际生产活动嵌入到课程的教学活动中，使得课程学习与生产实践相结合，通过师生互动的探究式学习，提升学生解决问题的能力，激发学生的学习热情，促进产教融合。

在中粮集团、益海嘉里等多家粮食加工企业建立实习基地，给学生提供多个实践教学平台，强化现场教学，使学生能够将教材中所学理论知识与实践有机地结合，提升学生动手操作和工程实践能力。

校外导师参与指导课程设计，将实际生产中遇到的问题引入课程设计环节，引导学生以小组讨论的形式确定要完成的任务，同时将课程设计选题与后续课程，如粮食工厂设计原理、毕业设计等衔接起来，起到承上启下的作用。运用所学专业知识解决工程实际问题，熟悉工程设计和科学研究的基本思路和操作方法。

校企联合共建教师培养培训基地，提高教师教学水平和工程能力，吸引行业、企业人才进入课堂或实训教学，逐步形成开放性课程团队，深入推进产教合作协同育人。

2.5 引入形成性评价机制，完善考核方式

将形成性评价纳入教学考核机制，调整总评成绩构成，从理论成绩、平时成绩、实践创新能力、沟通和表达能力、团队协作能力等多种能力掌握情况进行综合评价。根据教学过程中，教师对学生各个环节的表现进行考核，强化过程性评价，完善考核方式及评价细则，及时掌握学生的学习效果，根据反馈对教学内容和教学方式做出针对性调整，促进教学效果的持续改进[10]。

表2 “谷物加工工程”教学模式改革前后考核评价机制对比

3 结语

“谷物加工工程”课程在粮食工程专业的课程体系中具有非常重要的地位。对于在新工科背景下，提高粮食工程专业教学质量，以企业需求为导向，结合行业热点动态和前沿技术，基于产教融合理念，构建理论教学、实验教学和实践教学“三位一体”课程教学体系，激发学生的主观能动性和自主学习能力，培养符合行业需求和社会发展需求的粮食工程专业人才，具有非常重要的现实意义。

未来课程建设可从以下几个方面进行：（1）持续更新和优化课程内容，增加前沿知识、新技术和新工艺的讲解，注重智能工业软件、云计算等信息技术在工程中的应用，与行业产业发展紧密衔接；（2）充分利用信息技术手段，设计多元化的教学模式，拓宽教育资源，运用网络教学、实验教学等方式加强教学体验，营造积极、开放的学习氛围；（3）建立“产、学、研”一体化的实践基地，引导学生深入了解行业前沿技术和市场需求，并通过实习、课程设计等方式将理论知识与实践操作相结合，提高学生的工程实践能力和创新能力；（4）建立科学有效的教学评价体系，对课程体系和教学效果进行监控和评估，完善质量保障体系，持续提高课程教学质量和水平。