基于新工科背景下的“食品工厂设计”课程教学改革探析

曾 俊，任小娜，黄雪松，吴江超，李晓庆

（喀什大学 生命与地理科学学院，新疆喀什 844000）

0 引言

“食品工厂设计”属于食品科学与工程专业的专业核心课程，其涉及“食品机械与设备”“食品工程原理”和“食品工艺学”等食品类相关的专业课程知识，这要求学生要具备较高的综合专业能力[1].此外，该课程还涉及土木、环境及标准法规等其他专业知识，由于涉及的学科知识多，对于学生来说学习难度也比其他课程大.在实际教学中，该课程对学生的食品专业理论知识、实践能力和综合知识储备都提出了更高的要求，学生要能够真正地掌握所学的专业知识，并且能应用于食品行业的相关工作，这对教师的教学就提出了更高的要求.同时，工程教育专业认证中也明确要求必须以学生为中心，以培养目标为导向.因此，探寻新的教学方式，以培养应用型食品类专业人才也成为目前的迫切需求.

教育部于2017 年2 月起积极推进“新工科”建设，先后提出了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等一系列教育战略[2].“新工科”人才培养要适应新经济、新业态，知识结构合理，有跨界能力，特别对工程能力和创新能力提出了更高要求[3].喀什大学食品科学与工程专业是喀什大学第一批建设的应用型工科专业，并且于2020年获批教育部第二批新工科研究与实践项目，2021 年成为新疆维吾尔自治区一流专业.“食品工厂设计”是该专业一门综合性、实践性很强的专业核心课程，其对“新工科”人才的培养起到非常重要支撑作用.因此，笔者对我院“食品工厂设计”课程当前的教学情况开展问卷调查，以了解目前课程教学现状，再结合“新工科”建设对人才培养的新要求，探讨了该课程的教学改革思路.

1 课程教学现状

“食品工厂设计”课程的教学内容包含食品工厂厂址选择、食品工厂总平面设计、食品工厂工艺设计、食品工厂辅助部门、食品工厂卫生设计、公用工程、食品工厂安全生产与环境保护以及基本建设概算和经济技术分析等内容.教学内容涉及学科多，要求学生具备扎实的专业基础知识和实践技能，因此该课程一般安排在第七学期，学生已完成了学科基础课程及先修专业课程的学习，且学生已进入食品生产企业及食品实训中心完成认知实习、食品工程训练、专业实习等实践环节.本次问卷调查主要针对目前学院食品科学与工程专业在校生中正在学习“食品工厂设计”课程的学生，分别从学生学习的积极性、学生对课程内容的掌握程度、学生对教学组织的认可度、教学效果和考核方式等方面对该课程进行了统计调查.

1.1 学生的学习积极性

在教学过程中，学生的“学”是影响教学效果的重要因素.问卷调查结果表明，75.41%的学生在学习该门课程时有课前预习和课后复习的习惯，这说明大部分学生具有课程学习的主动性.在学生的“学”需要改进的方面中（见图1）75.41%的学生认为“学习方法”需要改进，其次为“学习条件”“学习态度”和“学习勤奋程度”.这说明绝大部分学生认为该课程的学习方法与传统课程的学习有所不同，这也是由于该门课程的强实践性特点所决定的.同时，学院、教师应加强对学生的督促和引导，提高学生学习的积极性和主动性.

图1 学生在学习方面需要改进情况统计表

图2 教师在教学方面需要改进情况统计表

1.2 学生对课程内容的掌握程度

根据课程内容，问卷对核心课程内容的掌握程度和难度较大的课程内容进行调查分析.通过调查，学生反馈对于该课程核心内容的整体知识点掌握可以达到73.80%，说明学生对于该课程的绝大部分内容是可以掌握的.在课程核心内容掌握困难度方面（见表1），“工艺物料衡算”“工程制图”和“总平面设计”课程内容是难度排名前三的；在有关设计的内容中学生普遍反映“制图方面”是掌握最弱的内容；在课程需要绘制的工程图中“生产车间设备布置图”和“管路布置图”是学习难度较大的内容.综上分析，学生学习的难点主要集中在食品工厂工艺设计这一核心内容，因为这些内容的掌握不仅涉及食品科学与工程专业的专业知识，还涉及其他学科的专业知识，如机械制图、物理化学及土木工程等专业知识，因此学生学起来感觉晦涩难懂、掌握困难.这些问题为该课程今后的教学改革提供了一定的思路，可通过对课程内容有关资源的整合或改变教学方式让学生更加轻松的学习和掌握难点知识，提高综合分析能力及工程应用能力.

表1 “食品工厂设计”课程核心内容学习困难度统计表

1.3 学生对教学组织的认可度

针对教师的“教”，本次问卷从“教学内容组织”“教学方式”“教材选用”“教育软件”“教师专业能力”和“提供的教学资料”等六个方面进行了调查，其中“教学内容组织”“教学方式”和“提供的教学资料”是名列前三需要调整的方面.这说明学生对任课教师的专业能力、学校为学生提供的软硬件资源和教材的选用方面比较认可.但由于该课程的属性，教学内容涉及知识面广，学生学习难度大等特点，使得当前的课堂教学在内容组织、方式和向学生提供的资料方面需要进行相应的改革调整，以满足学生的学习要求.同时，在教育部提出的“新工科”理念的指导下，传统的教学也急需改革，以更好地适应学生需求和社会发展.

1.4 教学效果和考核方式

调查发现，91.80%的学生可以独立或者在参阅相关材料后完成工程制图作业，93.40%的学生表示通过该课程的学习食品工厂设计的能力得到提升.这说明目前学生对该课程的教学效果是认可的.在对期末课程考核方式的调查中，学生反映采用闭卷、开卷和设计训练的比例分别为16%、24%和64%.这表明学生对于期末考核更加注重实际的设计能力，这与“新工科”的建设要求和该课程的教学目标也相一致.

因此，基于以上分析可知，学生对“食品工厂设计”课程当前的教学有一定的认可度.通过学习，学生的食品工厂设计的能力得到了锻炼和提升.但在学习过程中，由于核心知识点比较晦涩，学生需要耗费大量时间和精力才能掌握.同时，学生对“教学组织”和“课程考核模式”也提出了期望.这要求我们有必要对该课程的教学内容、教学组织形式及课程考核方式等方面进行改革，减轻学生学习的困难度，以相对轻松的方式实现对食品工厂设计的知识掌握和能力提升.

2 新工科建设对课程教学的新要求

新工科建设是引领我国高等教育改革、推动我国高等教育迈向强国的又一重要战略举措，其最终落脚点是人才培养[4].《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》中提出：“新工科”研究和实践围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系开展.这“五新”是“新工科”建设的重要内容[5].归纳起来，其实质就是要求高校面向创新型国家建设的重大战略和制约社会发展的迫切需求，培养新型工程科技人才[6].因此，面对“新工科”提出的新要求，该课程的教学也要进行相应改革，具体可以归纳为以下几点：第一，调整课程内容，构建丰富、多元的课程内容，突破传统的专业局限，增进学科知识的交叉融合，拓宽学生的知识体系，促进学生的全面发展；第二，对传统的教育教学模式进行改革，借助优质的网络教学资源和平台，结合疫情期间线上教学积累的经验，深入开展教学改革，更好地激发学生学习的积极性，培养学生发现和解决实际问题的能力，培育具有创新性的应用型人才；第三，增加课程中思政元素的提炼和融入，改变以往理工科教学重理论、技能培养的现象，增强对学生的人文素养和道德情操的培养.

3 课程教学改革实施策略

3.1 重构课程内容

3.1.1 促进学科交叉融合

“食品工厂设计”课程的学习除了要求学生具有食品类专业知识外，还要具有其他学科的专业知识.如，食品工厂选址涉及地理科学和环境的专业知识，食品工厂总平面设计、工艺和设备布置图涉及土木工程和工程制图的专业知识，工艺衡算、工艺流程设计和设备选型涉及数学、物理化学、机械和电气自动化等方面的专业知识.此外，学习与食品相关的法律法规、食品工厂GMP管理（良好生产规范）和HACCP 管理（危害分析与关键控制点）、经济和环境方面的专业知识，可拓宽学生的视野，有助于使工艺设计更符合各项标准[7].基于“新工科”建设下对人才培养提出的新要求，食品科学与工程专业培养的人才不仅要牢固掌握的专业知识，还应具备其他相关联学科的专业知识，才能实现培养创新性、应用型复合人才的目标.在“食品工厂设计”课程中适当增加相关学科的知识，通过学科交叉融合，学生能够快速进入课程的学习，提高对知识点掌握的效率.同时，其他学科知识的学习，也使学生具备一定的其他工程领域的理论知识和能力，拓展了学生的就业空间.

3.1.2 构建丰富、多元的线上线下课程资源

依据“新工科”对人才培养的新要求，结合国家级在线精品课程、“智慧树”等教学平台和虚拟仿真教学平台等线上优质的教学资源，对原课程的教学内容进行分解和重建，设计教学案例，构建线上线下丰富、多元的教学资源内容，培养学生的“新工科”思维和实践能力.如，对于学生反映的比较难学习的“工程制图”“工艺物料衡算”和“总平面设计”等内容，可以先依托线上资源提供相关的音视频和优质的授课视频，让学生直观的了解学习内容，或采用虚拟仿真平台让学生沉浸式体验食品工厂的设计要求、车间布置及设计细节等；线下授课时，教师可通过案例教学带领学生详细的掌握知识点.案例教学的构建在教学内容分解和重建的基础上尽可能构建大案例，涵盖各章节或大部分章节的核心知识点，如可将总平面设计、工艺流程设计、物料衡算等章节的知识点设计在一个大案例中，在上一个知识讲解结束时即可引发下一个知识点，启发学生的发散思维.同时，利用虚拟仿真教学平台，打破时间和空间的限制，让学生即时可在高仿真的情景中感受理论与实际的结合.

3.2 改革教学方式

网络教育灵活方便且资源丰富，更容易被当代年轻学生接受，从而可以提升学生的学习兴趣.这就要求教师在教学时要能够将网络教学与传统教学相融合[8]，开展线上线下混合教学.线上线下混合教学不是简单地将线上资源插入线下的课堂教学中，或者将部分线下教授的课程知识直接搬到线上教学.线上线下混合教学不仅在于教学模式的混合，也是将教师的“教”与学生的“学”进行有效混合[9].需要对线上、线下的教学资源依据实际教学情况进行筛选、总结，对授课方式、课程考核方式等方面进行调整，使授课过程达到预期的效果.线上线下混合式教学与传统教学相比，不仅可以调动学生的积极性、提高其在教学中的参与度，还可以将晦涩、深奥的理论知识以视频、动画等直观的方式呈现，使理论知识更加清晰易懂[10].混合式教学能够提升学生在学习中的主动性地位，并在吸收中构建自己的知识框架.

3.2.1 授课方式

理论知识授课时，教师可以提前将授课的有关内容（如PPT、音视频、思考问题和测试等）通过“雨课堂”教学平台发放给学生，学生课前预习并查找相关资料.预习后，学生可以自行开展预习测试.授课教师根据教学平台反馈的预习测试结果，评估学生对授课内容的掌握情况，及时调整授课的重难点.授课中可以采用翻转课堂的模式组织开展教学，将课堂教学由传统的教师为主体的灌输式转变为以学生为主体的讨论式.此外，通过课堂讨论，学生的表达和沟通能力也能够得到很好的锻炼，个人素质得到提升，为以后顺利就业奠定基础.课后，教师将作业发放给学生，在线评阅学生作业，掌握学生的学习效果，对学生反馈的具有共性的难点问题进行针对性的答疑.

在实践授课环节中，组织学生去具有代表性的工厂实地参观，引导学生将所学理论与实际结合，如工厂厂址的选择、厂区的总平面布置、生产工艺流程和车间设备布置等；组织学生分组分类对知识点进行总结，绘制相应的工艺流程和设备布置图，引导学生讨论参观的工厂在设计中的特殊之处和可能优化的地方，以培养学生的实践和创新能力.工厂的选择应尽量与案例教学相一致，学生可通过实习工厂的真实情景去理解和掌握知识点，以有助于激发学生对知识灵活运用的能力.

3.2.2 课程考核方式

目前该课程考核方式相对注重学生的期末考试结果，考试内容多为理论知识，对学生学习态度、课堂表现、实践设计能力等方面的纳入还不够全面.借助教学平台，可以统计学生的预习完成情况及效果、课堂出勤记录、课堂活跃度和每次课后作业或测试的结果；实践教学中学生绘制的工艺流程和设备布置图也应纳入成绩评定中.因此，最终成绩评定可以尝试由学生的预习和课后作业完成情况、课堂出勤率、课堂表现、实践绘图和期末测试等部分组成，使成绩评定实现真正的全过程考核，提高学生学习的积极性，促进教学质量的提升.

3.3 融入思政元素

高校聚集着大量的高级知识分子和青年学生，和其他的社会群体相比，拥有更加浓厚的学术氛围，更为活跃的思想意识[11].在日常的教学中融入思政元素，不仅对学生树立正确的人生观和价值观起着重要的引导作用，还有利于学校创建良好的学习氛围[12].因此，在教学内容新体系中应落实“三全”育人原则，尽可能地从多方面、多角度实现思政教育与课程内容的融合[13].例如，增加我国大型食品加工企业介绍，彰显大国情怀和自信；在工艺物料衡算和工程制图环节培养学生工匠精神和节能减排理念，提升学生科技报国情怀和敢于拼搏、勇于担当的使命和责任感；例举典型食品工厂的选址案例，提升学生的环保和安全意识，践行“绿水青山就是金山银山”的理念等.通过这些思政元素的融入教学实现对学生的人文素养和专业伦理的提升，培养学生高尚的职业道德、强烈的文化使命感和职业价值感，塑造学生开拓求实的创新精神.

4 结语

“食品工厂设计”是一门实践性很强的食品科学与工程专业的核心课程，由于其涉及众多其他学科专业知识，学生普遍反映其学习难度较大.通过问卷调查，在掌握当前“食品工厂设计”课程的教学现状、知晓学生在课程学习中的难点，并结合“新工科”建设对人才培养的新要求和调查问卷反馈的问题，从重构课程内容、改革教学方式、融入思政元素三个方面进行了“食品工厂设计”的课程教学改革，提高了学生的工程实践能力，为培养具有创新性、应用型的复合型人才奠定了坚实基础.