“食品专业工程设计”课程教学改革与思考

摘要：“食品专业工程设计”是高等院校食品科学与工程专业学生的专业必修课程，主要就工厂规划、工艺设计、车间布局等内容开展学习和综合实践。随着现代食品产业的快速发展，社会对工程型人才的需求也不断增长，同时，对人才的现代化知识、能力和技术水平亦提出了新要求，人才培养的任务更加艰巨，综合素质要求更高。本文主要根据当前产业发展新形势，对课程教学中存在的主要问题、可行的改革举措和人才培养要点进行了分析和探讨，强调了基于全局和未来视野的工程型高素质本科人才的培养，以期为食品本科教育教学提供一些理论指导与新思路。

关键词：食品专业工程设计；教学改革；高等教育

“食品专业工程设计”是针对食品工程项目（包括工厂规划、工艺设计、车间布局等）进行学习的一门实践课程，是高等学校食品科学与工程专业必修的核心主干课程，在食品工程专业人才培养中具有举足轻重的地位［12］。据中国食品工业协会2022年统计数据显示，我国食品工业年产值总计接近10万亿，年增长率达到9.6%，拥有食品制造企业数量3.8万家（数据来源：国家统计局），是我国当之无愧的经济支柱产业之一，在保障国家粮食安全、提高人民生活水平方面具有重要意义［3］。然而，随着产业的不断发展，新时代背景下食品工程技术人才的综合要求不断提高，作为一门必修专业课程，“食品专业工程设计”的教学改革势在必行，但如何改革是当前众多专任教师探究的重点［3］。

“食品专业工程设计”是学生在学习“食品工艺学”“食品机械与设备”“食品工厂设计”“食品生物化学”“食品工艺学实验”等多门课程后的一门综合性实践课程［78］，是对食品专业学生大学期间所学专业知识的一次综合实践与检验，因而也常被用于学生的毕业课程设计［9］。课程教学内容覆盖厂址选择、厂区规划、车间布局、工艺设计、设备选型、人员配套、三废处理、能耗与营收分析等内容，对于培养和提高学生的综合素质作用非常突出［1011］。在教学过程中，结合地方食品产业特色拟定设计内容与目标，突出以学生为主体，注重培养学生自主学习、勇于探索的实践能力至关重要。

一、食品专业工程设计教学面临的挑战

（一）教学内容陈旧，前沿性与创新性不足

“食品专业工程设计”涉及内容面较广，尤其涉及“食品工厂设计”“食品机械与设备”等较为复杂、综合的工科教学课程，内容更新难度大、更新频率低已成为该项课程教学过程长期存在的问题之一［12］。同时，随着智能制造技术、信息科学技术等的不断发展，食品在线加工工艺、食品机械与设备等相关内容不断更新，但“食品专业工程设计”的教学内容未能迅速跟上前沿技术的发展，大多依然停留于传统果汁厂、酱油厂、月饼厂等相关产品的工程设计，对人才培养形成一定不利影响［1315］。

（二）教学方法单一，互动与实践不足

“食品专业工程设计”是食品科学与工程专业人才培养过程中一门较为特殊的课程，因其涉猎内容非常广泛，其课程教学方式一般以教师布置设计内容与要求、学生自主完成设计任务的方式进行［16］，通常没有固定教学场地，由学生根据自身知识积累情况选择图书馆、教室、宿舍等场地进行学习，教学方式较为单一，其互动方式大多局限于答疑方式，而学生在设计时间过程亦大多与食品工厂脱离，教学取得效果一般，学生所提交的设计报告及图纸通常出现洁净车间与卫生间联通、洁净区与未经洁净区混用等常识性错误问题［13］。对于高难度系数下的工程设计任务，学生及格率普遍不高。

（三）人才培养特色不足，产学融合不够紧密

食品科学与工程专业大多以培养食品工程技术人才为宏观目标，再依据地方产业特色或地方政府重点发展产业导向设计人才特色培养方式及方法，但事实上，各高校间常存在专业特色不明显、定位不清晰等问题，以致相关课程在实际教学过程中大同小异，形成了一种流水线型人才培养模式［17］，这一现象在“食品专业工程设计”的课程教学过程中尤为明显。因设计内容较为简单、快捷，果汁、面包、酱油等食品的工程设计成为学生选题的首选，但往往忽略了地方食品特色产业或学生个人实践兴趣的倾向［1819］。

二、食品专业工程设计教学改革举措

（一）更新教学内容，引入行业前沿与创新技术

针对“教学内容陈旧，前沿性与创新性不足”的问题，课程内容的与时俱进及更新最为关键。当前，3D打印、智能烹饪、超高静压杀菌、脉冲电场辅助提取、冷冻喷雾干燥等一系列食品生产制造技术发展迅猛，为教学内容的更新设计提供了诸多前沿案例［2021］。利用这些新技术，一方面可以不断增强学生的学习兴趣与主观能动性，又可以拓展学生的视野，丰富学生对食品工程领域的最新了解，对未来学生从事相关岗位开展工程设计规划具有非常重要的引导意义。同时，智能物流供应、地面光伏能源建设、全线自动化智能控制等技术的发展亦为工厂设计及布局提供了新理念与发展途径，这些智能辅助技术大大降低了工程设计过程中的人员配套、物流输送、能源消耗要求，对工程盈利分析起到了非常重要的积极作用［2223］，这可以使学生在工程设计过程中更加深刻感受到科技发展对食品产业所带来的影响。

（二）创新教学方法，提升实践效果

传统教学方式方法容易造成课堂枯燥、学生厌倦等现象，因此创新教学方式尤为重要。“食品专业工程设计”作为一门综合实践课程，仅利用教室、图书馆讲授和实践绘图等方式通常难以对课程起到较好的教学效果，尤其在进行厂区规划、车间布局和设备选型等内容的教学时，缺乏现实对照容易引起学生困惑或不理解设计内容的现实意义，因此在教学方式方法上的创新对于增强课程教学效果至关重要［20］。一方面，在教学场景上，可以采用在食品示范工厂实地现场教学的方式进行，增强理论联系实际，依据示范工厂厂区规划、车间布置等实际情况，培养学生对设计内容与要求的理解，以及在设计过程中贯穿保障食品质量与安全策略优先的重要性；另一方面，随着近年来各种在线教学资源的上线，如慕课、实验空间等，可为学生的课程设计提供较多的学习和监督途径，同时极大地便利了学习条件。此外，人工智能大模型（ChatGPT、文心一言等）、AI在线视频生成（Sora）、混合现实（MR）技术的快速发展为课程教学素材准备与教学方法创新提供了新思路与技术支持［2425］。

（三）凝练课程特色，强化产研融合教育

“一方水土养一方人”，对于专业人才培养与课程教学同样如此。每一门课程在进行内容设计时，应根据地方产业的发展特色或特点，节选相关内容进行课程教学，以适应地方产业发展对本科人才的培养需求，避免出现学生课程内容与产业实际需求脱节的问题［13］。“食品专业工程设计”涉及工厂规划、工艺设计、车间布局等各项综合实践内容，如课程教学内容或设计任务脱离学生所处的地方产业环境，将导致学生对课程内容感到抵触。相反地，如结合地方产业特色，将大大增强学生的学习兴趣和主观能动性，同时亦能让学生在后期工作期间深刻领会到“学以致用”，对课程形成良好评价和传承［4］。

三、面向未来的食品专业工程设计教学要点分析

（一）注重培养学生全局视角下的工程规划

在进行“食品专业工程设计”课程内容设计时，应注重培养学生的全局规划能力，具体包括工厂布局的长远规划与短期设计结合、实用地与预留地规划、产品生命周期设计、产能规划设计、能源动力与三废排放盈余设计等，培养学生全局视角和未来视野，提升其综合素质能力。

（二）注重培养学生未来视角下的前沿设计

当前全球正处于新一代工业革命进程中，科技发展不断赋能食品制造产业，为产业带来了诸多新的增长点与生产制造技术，同时也为专业人才培养提出了新要求［26］。在“食品专业工程设计”课程设计时，应注重培养学生对食品工程领域前沿科技的了解，培养其应用和适应前沿科技赋能食品生产与制造的能力，学会通过前沿科技的设计实现更低能耗、更低成本、更优路线的食品先进制造与生态工厂设计。

（三）注重实践过程动手能力的实操培养

“食品专业工程设计”课程不仅要求学生编写设计报告，同时要求根据设计内容绘制重点车间与设备重点布局图，对学生实践动手能力要求较高。因此，在课程教学与实践过程，应注重加强学生自主实践动手能力的培养，减少代写、代画等现象，确保课程培养效果落到实处。

结语

在未来“食品专业工程设计”教学与实践过程中，依据地方产业发展特色和需求设计课程内容，制定设计目标任务与要求，优化教学内容与教学方法，加强产研融合与实践教育，紧跟前沿科学与技术发展动态更新教学内容，充分结合线上线下融合教学，调动学生兴趣和积极性，注重培养学生开展工程设计的全局观、未来视野与独立自主能力，为高素质工程技术人才培养提供保障。

参考文献：

［1］张存胜，田潇瑜，闫景坤，等.工程教育专业认证背景下“食品工厂设计”教学改革探讨［J］.农产品加工，2022（08）：105107.

［2］彭进明，刘祎帆，段邓乐，等.工程教育认证背景下“食品工厂设计基础”课程教学改革探索［J］.农产品加工，2022（04）：116117.

［3］陈旭.战略新兴产业和支柱产业背景下的食品营养学课程教学改革对策［J］.现代农业科技，2019（20）：252253.

［4］曾俊，任小娜，黄雪松，等.基于新工科背景下的“食品工厂设计”课程教学改革探析［J］.喀什大学学报，2023，44（06）：102105.

［5］陈敏敏，汪海燕，李融，等.新工科背景下《生物制药设备与工厂设计》课程的教学改革与探索［J］.云南化工，2023，50（03）：180182.

［6］那治国，白莉，付红岩，等.工程教育认证背景下食品工厂设计课程混合式教学模式探析［J］.当代教育实践与教学研究，2020（09）：2021.

［7］许青莲，邢亚阁，刘晓翠，等.食品工程设计类课程“一中心两角色三翻转”实践型教学模式构建［J］.食品工程，2021（03）：13.

［8］张培刚.应用型食品工程类专业教学质量提升策略［J］.广东蚕业，2020，54（02）：9597.

［9］刘谋泉，孔美兰.食品工厂设计课程教学改革与探索［J］.教育教学论坛，2019（20）：9596.

［10］王能强，周建红，许爱清，等.案例教学法在生物工程工厂设计概论课程教学中的应用［J］.广东化工，2021，48（10）：285286.

［11］张慧芸，陈俊亮，程伟伟，等.基于OBE理念的“食品工厂设计”教学改革与实践［J］.农产品加工，2021（03）：111113.

［12］李海燕，于慧.基于工程教育认证的“食品工厂设计与环境保护”课程教学改革探索［J］.农产品加工，2021（19）：108110.

［13］鲍志杰，吴汶飞，温成荣，等.基于工程教育专业认证的“食品工厂设计”课程达成度评价研究［J］.农产品加工，2023（21）：137140.

［14］肖功年，楚秉泉，袁海娜.基于成果导向教育理念重构“食品工厂设计”课程教学［J］.教育教学论坛，2023（38）：141144.

［15］苏宇杰，李才明，陈业明，等.虚拟仿真教学平台在《食品工厂设计》教学改革中的应用：以蛋品工厂设计虚拟仿真教学平台为例［J］.中国油脂，2023，48（07）：153155.

［16］张誉耀.基于混合现实技术的在线教育平台开发与应用［J］.中国新技术新产品，2023（14）：4345.

［17］王军，林丽云，章斌，等.基于工程教育认证的食品专业整合性实作课程构建与实践［J］.农产品加工，2023（20）：106110.

［18］吕慧威，李慧，柴振宇，等.食品工程专业课程“三体”式工程伦理教育模式探析：以“酿造酒工艺学”为例［J］.食品工程，2023（04）：7376.

［19］黄怡，彭钢，李雪，等.“新工科”背景下食品工程原理课程的教学研究与实践［J］.云南化工，2023，50（12）：161163.

［20］李源馨.翻转课堂法在食品高新技术实验教学中效果分析［J］.中国食品工业，2023（24）：105108.

［21］柴云雷，张雅娜，郭齐，等.“食品加工新技术”课程教学改革与探索［J］.农产品加工，2023（07）：101104.

［22］王永.智能物流技术的创新与应用［J］.科技创新与应用，2024，14（07）：912.

［23］王占超.屋面光伏发电项目施工安全风险预防探讨［J］.水电与新能源，2024，38（02）：6971.

［24］赵海红，岳洪浩，陈文礼，等.虚拟仿真技术在空间机构连接分离实验教学中的应用［J］.机械设计，2024，41（02）：140146.

［25］赵学伟，张华.基于互联网的免费食品加工虚拟实验［J］.管理工程师，2023，28（06）：7478.

［26］陈旭.战略新兴产业和支柱产业背景下的食品营养学课程教学改革对策［J］.现代农业科技，2019（20）：252253.

基金项目：广东省本科教学质量与教学改革工程项目（SJJX2022010、GDJX2023004）；五邑大学教学质量与教学改革工程项目（JX2022018、ZLGC05）；五邑大学2023年度“课程思政”建设项目（SZ2023010）

作者简介：徐巨才（1991—），男，汉族，湖南益阳人，博士，讲师，研究方向：食品生物信息与智造技术。

*通讯作者：徐学涛（1979—），男，汉族，山东泰安人，博士，副教授，研究方向：化学生物学。