新工科視域下“食品工廠設計”教學設計與實踐

鮑志杰，吳汶飛，溫成榮，李德陽，錢 方

（大連工業大學 食品學院，遼寧 大連 116034）

2017 年教育部發布了復旦共識、天大行動和北京指南“三部曲”[1-3]，旨在通過新工科建設，推進新時期工程培養模式的改革與創新，開拓了工程教育改革新路徑。要求樹立工程教育“新理念”，構建新興工科和傳統工科相結合的“新結構”，探索工程教育人才培養的“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質量”，建立中國特色工程教育“新體系”。由此可見，培養適應新經濟環境的工程人才，是新工科視域下教學改革與探索的新方向[4]。

食品工業是我國國民經濟中重要的支柱產業之一，專業人才需求量巨大[5]，目前高校專業人才培養與食品行業人才需求脫節問題日益突出，在一定程度上制約了我國食品產業的發展[6]。因此，培養既有理論基礎和專業素養，又能將知識應用于生產實際的應用型卓越工程技術人才是食品專業新工科建設的關鍵所在[7]。近年來，在高校工程類專業教學實踐中發現存在學生課程學習缺乏熱情、教學質量普遍不高等諸多問題，充分證實傳統專業課程的教學內容與方法，已無法適應當今時代發展需求[8]。具體表現在：①課程目標不明確；②課程教學與培養目標嚴重脫節；③課程考核辦法不足以支撐培養目標[9]。

新工科專業課程教學應具有培養學生個人效能、知識能力、學術能力、技術能力和社會能力等5 類核心能力[10]；傳統課堂講授方法，很難培養出具有創造性思維與人格的創新型人才；仍存在考核方式單一死板，考核內容結構不合理，重知識細節考核、輕綜合能力培養等一系列問題。新工科視域下以生為本是工程人才培養目標，應落實工程教育理念，加強師生互動，改革教學方法和考核方式，建設以學生為中心的工程教育模式。因此，專業課程更應重視教學內容的系統化、完整化，傳統教學模式忽視課程實際應用的問題比較突出，已不適合新時代新工科學生的培養。工科院校進行專業課程教學模式的改革與探索勢在必行。

大連工業大學食品科學與工程專業始于1958 年，是我國最早建立的食品學科之一，是遼寧省重點學科和學校特色學科。擁有一支以朱蓓薇院士為首的優秀“遼寧省高等學校教學團隊”，入選國家首批“雙萬計劃”一流專業，遼寧省首批一流專業、遼寧省重點專業、遼寧省特色專業、遼寧省創新創業重點支持專業，遼寧省專業評價第一，3 次通過中國工程教育認證。“食品工廠設計”課程歷經35 年改革與實踐，已打造成為名師引領、骨干支撐、以老帶新的一流課程團隊。該課程是在完成全部通識課和學科基礎課，扎實掌握基礎理論、工程技能及專業理論知識基礎上開設的作為食品科學與工程專業本科生的專業必修課，目的是通過課程學習和食品工程課程設計、食品產品開發實踐、畢業設計等的綜合性訓練，培養學生具備食品工廠工藝設計、物料計算、設備選型、管道設計等方面能力。從食品工藝角度對土建、施工、水電汽等非工藝設計提出要求，以便在實際工作崗位上獨立完成食品工廠設計任務，對提高食品專業學生的工程實踐能力與創新能力起著重要的作用。

1 改革目標

“食品工廠設計”課程是以工藝設計為主線的專業必修課，其綜合性強，更具實踐性[11]。伴隨著“新工科”的推進，“以學生為中心，以產出為導向”，教學上更注重理論與實踐的有機結合，調動學生學習的主動性，培養具有工程設計能力、工程實踐能力、工程創新能力的食品專業應用型復合人才，具備“食品工程師”能力，畢業后能適應社會并獨立完成設計工作。

通過“食品工廠設計”課程改革，使學生能深入了解基本建設的重要意義、一般程序和有關設計文件，掌握食品工廠設計的基本理論、基本內容和方法；使學生能夠應用食品工廠設計相關知識分析和解決相關專業問題，培養學生發現問題、解決問題能力；培養學生能及時主動地通過“互聯網+”網絡教學平臺查閱資料，使用手冊、標準規范及相關數據，提高運算和繪圖的能力，訓練學生在實際工作中獨立完成食品設計任務能力；培養學生具備工程師的基本素質，具有自主學習和終身學習的意識，勤于思考，富有探索精神，樂于創新，為課程設計和畢業設計打下基礎。

2 改革內容

“食品工廠設計”課程教學以新工科視域下創新人才培養為牽引，著力體現“學生為主體，教師為主導”教學理念，依托大連工業大學泛雅網絡平臺，探索“互聯網+”混合式教學模式，“理論+實踐”，將課程線上學習、課堂教學與上機實踐有機結合。設計合理的課程評價體系，實施過程考核，激發學生學習興趣，變教師主講為主導，學生被動學習為主動學習，充分調動學生的積極性，全面提升學生的學習質量，以適應新時期工程人才培養大趨勢。

（1）構建以學生主動學習為導向的“互聯網+”混合式教學模式；

（2）創建規劃教材、標準規范、教學題庫、課件錄像、課程網站、過程考核于一體的高水平有特色“五位一體”網絡教學平臺；

（3）設計合理課程評價體系，加強過程跟蹤，推進過程考核，引導學生主動學習。

通過教學設計、教學模式和教學方式的改革，構建“互聯網+”完整的教學體系，將課前備課和學生預習、課中課堂教學和上機實踐操作、課后復習考核、過程跟蹤和教學效果評價等教學環節融會貫通。實現學情分析智能化、交流互動立體化、過程評價數據化、課后輔導個性化，全面提高學生學習的主動性，促進學生知識、能力、素質的協調發展。

3 具體實施方案

3.1 混合式教學設計

（1）課前線上內容設計。“預設問題+課件資源+線上討論”。線上的可見資源一般為線下課件的精簡版，將課程所要講解的重點內容整理，通過預先的問題設置建立課程內容的邏輯關系，讓學生在課前進行相關的探索性活動，預先了解課程重點內容。線上討論內容為理論學習的實際應用案例的拓展，在討論區以小組或個人的形式回答案例問題，而后在線下的教學活動中，重新回顧講解討論問題，幫助學生逐步形成完成的知識體系，同時也進一步培養學生獨立思考自主學習的能力，這種“預設問題+課件資源+線上討論”使學生愿意全身心參與到在線學習中來，實現有意義的學習。

（2）線下課程設計。“課程講授+討論回顧+課堂展示”。線下課堂先通過對線上預設問題的解答逐步講解課程內容的理論知識，相比線上課件資源，線下課程內容補充展示了案例、動畫、圖片等內容，使學生進一步理解掌握課程重點內容，講授課程過程中可根據學生的接受程度對課程進行調整，學生也可在講授過程中提出問題，線下講授可以更好地與學生互動，對學生開展個性化指導。

（3）課后線上內容設計。“線上測試+課程視頻+知識拓展”。在經歷了課前預習和線下討論講授環節后，通過“線上測試+課程視頻+知識拓展”環節幫助學生鞏固、復習課程內容，同時提供國內外優秀的紀錄片用于幫助學生進行課外的學習，對課程內容進行有益的補充，還原真實的工廠設計場景，讓學生了解工廠運行的實際情況，幫助學生將所學理論運用到實際問題的解決中，將知識進行內化，提升學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，提升科學設計和采取行動的實戰能力。

3.2 課程考核評價體系建設

設計合理課程評價體系，考核方式包括線上考核、課堂考核和上機實踐繪圖考核，全面實施過程考核，轉變教師主講為主導，學生被動學習為主動學習，充分調動學生的積極性。課程評價依照課程目標、教學內容和要求進行，考核方式包括課程簽到、任務點完成、線上測驗、總結歸納、隨堂考試、上機實踐、繪圖設計（包括工藝流程圖、車間平面圖、全廠平面圖、管道平面圖及透視圖）及合規性、期末考試等，各單項考核指標定量評定成績，再根據各項量化考核指標點加權計入總成績。

3.2.1 理論部分

（1）在線課程學習情況。在線課程學習情況主要是通過在線平臺，在規定的上課時間完成相應的課程任務的學習，每次課程在對應的PPT 課件及課程食品設置有任務點，完成任務點即可獲得此次課程的在線學習成績，總評后按照12%進行折算。

（2）課后作業。每節課后作業1 次，總評后按照8%進行折算。評分標準為按照參考答案、評分標準進行評分。

3.2.2 繪圖部分

（1）在線課程學習情況。在線課程學習情況主要是通過在線平臺，在規定的上課時間完成相應的課程任務的學習，每次課程在對應的PPT 課件及課程食品設置有任務點，完成任務點即可獲得此次課程的在線學習成績，總評后按照8%進行折算。

（2）圖紙作業情況。每張圖紙作業根據各個采分點評價，按照10 分制評分，共計4 張圖紙作業，總評后按照32%進行折算，加入課程總成績。

3.2.3 期末考試

期末考試主要考核學生理論知識掌握情況。試卷共100 分，題型主要包括多選、填空、簡單、繪圖4 個部分內容，總評后按40%進行折算，加入課程總成績。評分標準為按照參考答案、評分標準進行評分。

3.3 課程持續改進方案

3.3.1 內部改進方案——課程達成度評價

根據工程教育認證評價機制建立“食品工廠設計”的課程內部持續改進方案，將所有學生形成性評價成績的采分點按照課程目標進行對應的劃分，根據評價方法計算各課程目標的達成值，由達成結果可分析學生課程學習中的知識點掌握情況，針對性地提出今后的教學改進措施，從而保證專業認證中要求的持續改進。根據工程教育認證評價機制，課程達成度值達到目標值的70%即為合格。改進方案主要分為以下兩點：第一，觀察各個課程目標達成度情況，是否能夠合格，若出現不合格的情況，再根據觀測點得分情況，分析并改進相應課程內容講解和補充相應的線上教輔內容；第二，若課程目標達成度情況均較高，如大于85%，則說學生對內容的掌握較好，可適當提升課程內容的難度，如提出更貼近實際生產加工的案例、補充課程設計內容等，逐步提升課程教學質量，豐富教學內容，提高學生獨立思考解決實際問題的能力。

3.3.2 外部改進方案——后續實踐課程的效果反饋

“食品工廠設計”課程內容同樣也對后續“食品工程課程設計”等課程實踐起到至關重要的作用。觀察這些課程達成度完成情況、各觀測點得分情況，同樣對“食品工廠設計”的持續改進起到積極作用，完善課程建設，有針對性地調整課程內容和講授方法，提高學生重點內容接受程度。

4 改革成效

“食品工廠設計”課程通過構建高水平有特色“五位一體”網絡教學平臺，探索“互聯網+”“理論+實踐”，將課程線上學習、課堂教學及上機實踐有機結合的混合式教學模式，讓學生主動學習，培養學生規范化進行食品工廠工程設計能力。重點解決了5 個問題：①教學方式傳統，學生學習被動問題；②教學平臺資源缺乏，理論與實踐脫節問題；③學生獨立分析問題、解決問題能力弱的問題；④學生學習度缺乏有效把握的問題；⑤師資隊伍年齡結構、梯隊層次不合理的問題。

首先，在課程評價取向上，摒棄了片面的評價觀念，盡可能全面真實地反映課程的全貌；其次，在課程評價手段上，注重多樣化和靈活性；再次，在課程評價主體上，摒棄了只有少數人參與評價的傾向，使更多人特別是教學第一線的人員有機會參與課程評價。通過持續改進，目前課程改革內容及措施已在學院食品質量與安全專業、海洋資源與開發等專業進行推廣。同時，能較好地應用于食品工程課程設計、生產實習、食品產品開發與實踐、畢業設計等實踐環節，效果顯著，受到用人單位和學生的一致好評。

5 結語

“食品工廠設計”是一門應用性極強的課程，對我國食品工業的發展起著重要的作用。從教學目標、教學內容、教學方法、考核方式、評價體系、持續改進等方面出發，持續改革與實踐，將實際工程與理論課程有機結合，用新思想、新技術、新知識迎接新工科視域下的“食品工廠設計”課程新挑戰，通過強化工程創新思維，縮短學生從學校到社會的適應期，提高其在行業的競爭力，從課程體系層面為新時期食品專業工程人才培養打下了堅實的基礎。