新工科視域下“食品工廠設(shè)計(jì)”教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

鮑志杰，吳汶飛，溫成榮，李德陽，錢 方

（大連工業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 大連 116034）

2017 年教育部發(fā)布了復(fù)旦共識(shí)、天大行動(dòng)和北京指南“三部曲”[1-3]，旨在通過新工科建設(shè)，推進(jìn)新時(shí)期工程培養(yǎng)模式的改革與創(chuàng)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(gòu)建新興工科和傳統(tǒng)工科相結(jié)合的“新結(jié)構(gòu)”，探索工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”，打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的工程教育“新質(zhì)量”，建立中國(guó)特色工程教育“新體系”。由此可見，培養(yǎng)適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)環(huán)境的工程人才，是新工科視域下教學(xué)改革與探索的新方向[4]。

食品工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，專業(yè)人才需求量巨大[5]，目前高校專業(yè)人才培養(yǎng)與食品行業(yè)人才需求脫節(jié)問題日益突出，在一定程度上制約了我國(guó)食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[6]。因此，培養(yǎng)既有理論基礎(chǔ)和專業(yè)素養(yǎng)，又能將知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的應(yīng)用型卓越工程技術(shù)人才是食品專業(yè)新工科建設(shè)的關(guān)鍵所在[7]。近年來，在高校工程類專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)存在學(xué)生課程學(xué)習(xí)缺乏熱情、教學(xué)質(zhì)量普遍不高等諸多問題，充分證實(shí)傳統(tǒng)專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容與方法，已無法適應(yīng)當(dāng)今時(shí)代發(fā)展需求[8]。具體表現(xiàn)在：①課程目標(biāo)不明確；②課程教學(xué)與培養(yǎng)目標(biāo)嚴(yán)重脫節(jié)；③課程考核辦法不足以支撐培養(yǎng)目標(biāo)[9]。

新工科專業(yè)課程教學(xué)應(yīng)具有培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人效能、知識(shí)能力、學(xué)術(shù)能力、技術(shù)能力和社會(huì)能力等5 類核心能力[10]；傳統(tǒng)課堂講授方法，很難培養(yǎng)出具有創(chuàng)造性思維與人格的創(chuàng)新型人才；仍存在考核方式單一死板，考核內(nèi)容結(jié)構(gòu)不合理，重知識(shí)細(xì)節(jié)考核、輕綜合能力培養(yǎng)等一系列問題。新工科視域下以生為本是工程人才培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)落實(shí)工程教育理念，加強(qiáng)師生互動(dòng)，改革教學(xué)方法和考核方式，建設(shè)以學(xué)生為中心的工程教育模式。因此，專業(yè)課程更應(yīng)重視教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)化、完整化，傳統(tǒng)教學(xué)模式忽視課程實(shí)際應(yīng)用的問題比較突出，已不適合新時(shí)代新工科學(xué)生的培養(yǎng)。工科院校進(jìn)行專業(yè)課程教學(xué)模式的改革與探索勢(shì)在必行。

大連工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)始于1958 年，是我國(guó)最早建立的食品學(xué)科之一，是遼寧省重點(diǎn)學(xué)科和學(xué)校特色學(xué)科。擁有一支以朱蓓薇院士為首的優(yōu)秀“遼寧省高等學(xué)校教學(xué)團(tuán)隊(duì)”，入選國(guó)家首批“雙萬計(jì)劃”一流專業(yè)，遼寧省首批一流專業(yè)、遼寧省重點(diǎn)專業(yè)、遼寧省特色專業(yè)、遼寧省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)重點(diǎn)支持專業(yè)，遼寧省專業(yè)評(píng)價(jià)第一，3 次通過中國(guó)工程教育認(rèn)證?！笆称饭S設(shè)計(jì)”課程歷經(jīng)35 年改革與實(shí)踐，已打造成為名師引領(lǐng)、骨干支撐、以老帶新的一流課程團(tuán)隊(duì)。該課程是在完成全部通識(shí)課和學(xué)科基礎(chǔ)課，扎實(shí)掌握基礎(chǔ)理論、工程技能及專業(yè)理論知識(shí)基礎(chǔ)上開設(shè)的作為食品科學(xué)與工程專業(yè)本科生的專業(yè)必修課，目的是通過課程學(xué)習(xí)和食品工程課程設(shè)計(jì)、食品產(chǎn)品開發(fā)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)等的綜合性訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生具備食品工廠工藝設(shè)計(jì)、物料計(jì)算、設(shè)備選型、管道設(shè)計(jì)等方面能力。從食品工藝角度對(duì)土建、施工、水電汽等非工藝設(shè)計(jì)提出要求，以便在實(shí)際工作崗位上獨(dú)立完成食品工廠設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)提高食品專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力起著重要的作用。

1 改革目標(biāo)

“食品工廠設(shè)計(jì)”課程是以工藝設(shè)計(jì)為主線的專業(yè)必修課，其綜合性強(qiáng)，更具實(shí)踐性[11]。伴隨著“新工科”的推進(jìn)，“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向”，教學(xué)上更注重理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)具有工程設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力、工程創(chuàng)新能力的食品專業(yè)應(yīng)用型復(fù)合人才，具備“食品工程師”能力，畢業(yè)后能適應(yīng)社會(huì)并獨(dú)立完成設(shè)計(jì)工作。

通過“食品工廠設(shè)計(jì)”課程改革，使學(xué)生能深入了解基本建設(shè)的重要意義、一般程序和有關(guān)設(shè)計(jì)文件，掌握食品工廠設(shè)計(jì)的基本理論、基本內(nèi)容和方法；使學(xué)生能夠應(yīng)用食品工廠設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)分析和解決相關(guān)專業(yè)問題，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力；培養(yǎng)學(xué)生能及時(shí)主動(dòng)地通過“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)查閱資料，使用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及相關(guān)數(shù)據(jù)，提高運(yùn)算和繪圖的能力，訓(xùn)練學(xué)生在實(shí)際工作中獨(dú)立完成食品設(shè)計(jì)任務(wù)能力；培養(yǎng)學(xué)生具備工程師的基本素質(zhì)，具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，勤于思考，富有探索精神，樂于創(chuàng)新，為課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

2 改革內(nèi)容

“食品工廠設(shè)計(jì)”課程教學(xué)以新工科視域下創(chuàng)新人才培養(yǎng)為牽引，著力體現(xiàn)“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”教學(xué)理念，依托大連工業(yè)大學(xué)泛雅網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，探索“互聯(lián)網(wǎng)+”混合式教學(xué)模式，“理論+實(shí)踐”，將課程線上學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)與上機(jī)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。設(shè)計(jì)合理的課程評(píng)價(jià)體系，實(shí)施過程考核，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，變教師主講為主導(dǎo)，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，以適應(yīng)新時(shí)期工程人才培養(yǎng)大趨勢(shì)。

（1）構(gòu)建以學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為導(dǎo)向的“互聯(lián)網(wǎng)+”混合式教學(xué)模式；

（2）創(chuàng)建規(guī)劃教材、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、教學(xué)題庫、課件錄像、課程網(wǎng)站、過程考核于一體的高水平有特色“五位一體”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)；

（3）設(shè)計(jì)合理課程評(píng)價(jià)體系，加強(qiáng)過程跟蹤，推進(jìn)過程考核，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

通過教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)模式和教學(xué)方式的改革，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”完整的教學(xué)體系，將課前備課和學(xué)生預(yù)習(xí)、課中課堂教學(xué)和上機(jī)實(shí)踐操作、課后復(fù)習(xí)考核、過程跟蹤和教學(xué)效果評(píng)價(jià)等教學(xué)環(huán)節(jié)融會(huì)貫通。實(shí)現(xiàn)學(xué)情分析智能化、交流互動(dòng)立體化、過程評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)化、課后輔導(dǎo)個(gè)性化，全面提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 具體實(shí)施方案

3.1 混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

（1）課前線上內(nèi)容設(shè)計(jì)?！邦A(yù)設(shè)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(jiǎn)版，將課程所要講解的重點(diǎn)內(nèi)容整理，通過預(yù)先的問題設(shè)置建立課程內(nèi)容的邏輯關(guān)系，讓學(xué)生在課前進(jìn)行相關(guān)的探索性活動(dòng)，預(yù)先了解課程重點(diǎn)內(nèi)容。線上討論內(nèi)容為理論學(xué)習(xí)的實(shí)際應(yīng)用案例的拓展，在討論區(qū)以小組或個(gè)人的形式回答案例問題，而后在線下的教學(xué)活動(dòng)中，重新回顧講解討論問題，幫助學(xué)生逐步形成完成的知識(shí)體系，同時(shí)也進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考自主學(xué)習(xí)的能力，這種“預(yù)設(shè)問題+課件資源+線上討論”使學(xué)生愿意全身心參與到在線學(xué)習(xí)中來，實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)。

（2）線下課程設(shè)計(jì)?！罢n程講授+討論回顧+課堂展示”。線下課堂先通過對(duì)線上預(yù)設(shè)問題的解答逐步講解課程內(nèi)容的理論知識(shí)，相比線上課件資源，線下課程內(nèi)容補(bǔ)充展示了案例、動(dòng)畫、圖片等內(nèi)容，使學(xué)生進(jìn)一步理解掌握課程重點(diǎn)內(nèi)容，講授課程過程中可根據(jù)學(xué)生的接受程度對(duì)課程進(jìn)行調(diào)整，學(xué)生也可在講授過程中提出問題，線下講授可以更好地與學(xué)生互動(dòng)，對(duì)學(xué)生開展個(gè)性化指導(dǎo)。

（3）課后線上內(nèi)容設(shè)計(jì)。“線上測(cè)試+課程視頻+知識(shí)拓展”。在經(jīng)歷了課前預(yù)習(xí)和線下討論講授環(huán)節(jié)后，通過“線上測(cè)試+課程視頻+知識(shí)拓展”環(huán)節(jié)幫助學(xué)生鞏固、復(fù)習(xí)課程內(nèi)容，同時(shí)提供國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的紀(jì)錄片用于幫助學(xué)生進(jìn)行課外的學(xué)習(xí)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行有益的補(bǔ)充，還原真實(shí)的工廠設(shè)計(jì)場(chǎng)景，讓學(xué)生了解工廠運(yùn)行的實(shí)際情況，幫助學(xué)生將所學(xué)理論運(yùn)用到實(shí)際問題的解決中，將知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提升科學(xué)設(shè)計(jì)和采取行動(dòng)的實(shí)戰(zhàn)能力。

3.2 課程考核評(píng)價(jià)體系建設(shè)

設(shè)計(jì)合理課程評(píng)價(jià)體系，考核方式包括線上考核、課堂考核和上機(jī)實(shí)踐繪圖考核，全面實(shí)施過程考核，轉(zhuǎn)變教師主講為主導(dǎo)，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。課程評(píng)價(jià)依照課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和要求進(jìn)行，考核方式包括課程簽到、任務(wù)點(diǎn)完成、線上測(cè)驗(yàn)、總結(jié)歸納、隨堂考試、上機(jī)實(shí)踐、繪圖設(shè)計(jì)（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(guī)性、期末考試等，各單項(xiàng)考核指標(biāo)定量評(píng)定成績(jī)，再根據(jù)各項(xiàng)量化考核指標(biāo)點(diǎn)加權(quán)計(jì)入總成績(jī)。

3.2.1 理論部分

（1）在線課程學(xué)習(xí)情況。在線課程學(xué)習(xí)情況主要是通過在線平臺(tái)，在規(guī)定的上課時(shí)間完成相應(yīng)的課程任務(wù)的學(xué)習(xí)，每次課程在對(duì)應(yīng)的PPT 課件及課程食品設(shè)置有任務(wù)點(diǎn)，完成任務(wù)點(diǎn)即可獲得此次課程的在線學(xué)習(xí)成績(jī)，總評(píng)后按照12%進(jìn)行折算。

（2）課后作業(yè)。每節(jié)課后作業(yè)1 次，總評(píng)后按照8%進(jìn)行折算。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為按照參考答案、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分。

3.2.2 繪圖部分

（1）在線課程學(xué)習(xí)情況。在線課程學(xué)習(xí)情況主要是通過在線平臺(tái)，在規(guī)定的上課時(shí)間完成相應(yīng)的課程任務(wù)的學(xué)習(xí)，每次課程在對(duì)應(yīng)的PPT 課件及課程食品設(shè)置有任務(wù)點(diǎn)，完成任務(wù)點(diǎn)即可獲得此次課程的在線學(xué)習(xí)成績(jī)，總評(píng)后按照8%進(jìn)行折算。

（2）圖紙作業(yè)情況。每張圖紙作業(yè)根據(jù)各個(gè)采分點(diǎn)評(píng)價(jià)，按照10 分制評(píng)分，共計(jì)4 張圖紙作業(yè)，總評(píng)后按照32%進(jìn)行折算，加入課程總成績(jī)。

3.2.3 期末考試

期末考試主要考核學(xué)生理論知識(shí)掌握情況。試卷共100 分，題型主要包括多選、填空、簡(jiǎn)單、繪圖4 個(gè)部分內(nèi)容，總評(píng)后按40%進(jìn)行折算，加入課程總成績(jī)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為按照參考答案、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分。

3.3 課程持續(xù)改進(jìn)方案

3.3.1 內(nèi)部改進(jìn)方案——課程達(dá)成度評(píng)價(jià)

根據(jù)工程教育認(rèn)證評(píng)價(jià)機(jī)制建立“食品工廠設(shè)計(jì)”的課程內(nèi)部持續(xù)改進(jìn)方案，將所有學(xué)生形成性評(píng)價(jià)成績(jī)的采分點(diǎn)按照課程目標(biāo)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的劃分，根據(jù)評(píng)價(jià)方法計(jì)算各課程目標(biāo)的達(dá)成值，由達(dá)成結(jié)果可分析學(xué)生課程學(xué)習(xí)中的知識(shí)點(diǎn)掌握情況，針對(duì)性地提出今后的教學(xué)改進(jìn)措施，從而保證專業(yè)認(rèn)證中要求的持續(xù)改進(jìn)。根據(jù)工程教育認(rèn)證評(píng)價(jià)機(jī)制，課程達(dá)成度值達(dá)到目標(biāo)值的70%即為合格。改進(jìn)方案主要分為以下兩點(diǎn)：第一，觀察各個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度情況，是否能夠合格，若出現(xiàn)不合格的情況，再根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)得分情況，分析并改進(jìn)相應(yīng)課程內(nèi)容講解和補(bǔ)充相應(yīng)的線上教輔內(nèi)容；第二，若課程目標(biāo)達(dá)成度情況均較高，如大于85%，則說學(xué)生對(duì)內(nèi)容的掌握較好，可適當(dāng)提升課程內(nèi)容的難度，如提出更貼近實(shí)際生產(chǎn)加工的案例、補(bǔ)充課程設(shè)計(jì)內(nèi)容等，逐步提升課程教學(xué)質(zhì)量，豐富教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生獨(dú)立思考解決實(shí)際問題的能力。

3.3.2 外部改進(jìn)方案——后續(xù)實(shí)踐課程的效果反饋

“食品工廠設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容同樣也對(duì)后續(xù)“食品工程課程設(shè)計(jì)”等課程實(shí)踐起到至關(guān)重要的作用。觀察這些課程達(dá)成度完成情況、各觀測(cè)點(diǎn)得分情況，同樣對(duì)“食品工廠設(shè)計(jì)”的持續(xù)改進(jìn)起到積極作用，完善課程建設(shè)，有針對(duì)性地調(diào)整課程內(nèi)容和講授方法，提高學(xué)生重點(diǎn)內(nèi)容接受程度。

4 改革成效

“食品工廠設(shè)計(jì)”課程通過構(gòu)建高水平有特色“五位一體”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，探索“互聯(lián)網(wǎng)+”“理論+實(shí)踐”，將課程線上學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)及上機(jī)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的混合式教學(xué)模式，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范化進(jìn)行食品工廠工程設(shè)計(jì)能力。重點(diǎn)解決了5 個(gè)問題：①教學(xué)方式傳統(tǒng)，學(xué)生學(xué)習(xí)被動(dòng)問題；②教學(xué)平臺(tái)資源缺乏，理論與實(shí)踐脫節(jié)問題；③學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題能力弱的問題；④學(xué)生學(xué)習(xí)度缺乏有效把握的問題；⑤師資隊(duì)伍年齡結(jié)構(gòu)、梯隊(duì)層次不合理的問題。

首先，在課程評(píng)價(jià)取向上，摒棄了片面的評(píng)價(jià)觀念，盡可能全面真實(shí)地反映課程的全貌；其次，在課程評(píng)價(jià)手段上，注重多樣化和靈活性；再次，在課程評(píng)價(jià)主體上，摒棄了只有少數(shù)人參與評(píng)價(jià)的傾向，使更多人特別是教學(xué)第一線的人員有機(jī)會(huì)參與課程評(píng)價(jià)。通過持續(xù)改進(jìn)，目前課程改革內(nèi)容及措施已在學(xué)院食品質(zhì)量與安全專業(yè)、海洋資源與開發(fā)等專業(yè)進(jìn)行推廣。同時(shí)，能較好地應(yīng)用于食品工程課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、食品產(chǎn)品開發(fā)與實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)，效果顯著，受到用人單位和學(xué)生的一致好評(píng)。

5 結(jié)語

“食品工廠設(shè)計(jì)”是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的課程，對(duì)我國(guó)食品工業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式、評(píng)價(jià)體系、持續(xù)改進(jìn)等方面出發(fā)，持續(xù)改革與實(shí)踐，將實(shí)際工程與理論課程有機(jī)結(jié)合，用新思想、新技術(shù)、新知識(shí)迎接新工科視域下的“食品工廠設(shè)計(jì)”課程新挑戰(zhàn)，通過強(qiáng)化工程創(chuàng)新思維，縮短學(xué)生從學(xué)校到社會(huì)的適應(yīng)期，提高其在行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，從課程體系層面為新時(shí)期食品專業(yè)工程人才培養(yǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。