張莉麗，張華江，張 爽，楊福明，陳志紅，韓翠萍，徐 速

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150030；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030）

0 引言

食物和飲料在人類生活必不可缺少，經(jīng)過幾個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，食品制造業(yè)從廚房工業(yè)發(fā)展到涉及多學(xué)科的現(xiàn)代化復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)[1]。雖然近幾百年以來(lái)，基礎(chǔ)食品基本保持不變，但是不同產(chǎn)品的供應(yīng)量和選擇卻大幅度增加，主要?dú)w因于工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)是全球最主要的食品進(jìn)口國(guó)，也是重要的出口國(guó)[2]，尤其“一帶一路”背景下，我國(guó)食品的出口量將進(jìn)一步加大。國(guó)內(nèi)與日俱增的食品內(nèi)需市場(chǎng)和廣闊、不斷開拓的國(guó)際市場(chǎng)亟需我國(guó)食品產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步升級(jí)[3]。食品產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)、農(nóng)產(chǎn)品加工創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開食品工廠的設(shè)計(jì)和建設(shè)。食品工廠的設(shè)計(jì)一方面是滿足現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)管理和日益變化市場(chǎng)的需求，另一方面是為該領(lǐng)域培養(yǎng)輸送具有食品工廠設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力的優(yōu)質(zhì)專業(yè)型人才[4]。食品工廠的設(shè)計(jì)需要基于自然科學(xué)、生物科學(xué)、大多數(shù)工程學(xué)科、相關(guān)立法、運(yùn)營(yíng)管理和經(jīng)濟(jì)評(píng)估的完整知識(shí)體系[1-5]。

“食品工廠設(shè)計(jì)”是我國(guó)食品科學(xué)與工程學(xué)科一門不可缺少的工程設(shè)計(jì)類專業(yè)課程[4]，是一門運(yùn)用食品工廠工藝設(shè)計(jì)和非工藝的基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)食品工廠建設(shè)的科學(xué)，涉及食品微生物、食品機(jī)械與包裝、制冷技術(shù)、食品工程原理、食品工藝學(xué)等多學(xué)科專業(yè)知識(shí)[6]。該課程以食品工廠為研究對(duì)象，系統(tǒng)地介紹了食品工廠建設(shè)的基礎(chǔ)程序、工藝設(shè)計(jì)及非工藝設(shè)計(jì)等多方面內(nèi)容。著重強(qiáng)調(diào)了食品科學(xué)的基本理論和工藝技術(shù)在食品生產(chǎn)加工中的實(shí)際應(yīng)用及其對(duì)非工藝技術(shù)的要求，同時(shí)融入食品加工業(yè)的熱點(diǎn)問題，如新工藝新技術(shù)的論證、食品加工安全、清潔化生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等問題[7]。學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時(shí)，除了要注重理論知識(shí)的不斷深入學(xué)習(xí)，還要注重自己的理論和所學(xué)多領(lǐng)域知識(shí)與食品工廠的實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出可以用來(lái)生產(chǎn)符合國(guó)家法律、法規(guī)要求的食品衛(wèi)生質(zhì)量上乘的食品工廠，為生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)、價(jià)美的產(chǎn)品提供硬件保障。

1 “食品工廠設(shè)計(jì)”課程教學(xué)常見問題

“食品工廠設(shè)計(jì)”是我國(guó)高等教育院校食品學(xué)科普遍設(shè)置的一門課程。由于課程涉及面廣、綜合性強(qiáng)，需要“食品工程原理”“食品微生物學(xué)”“畜產(chǎn)品加工學(xué)”“食品機(jī)械與設(shè)備”“食品工藝學(xué)”等課程為基礎(chǔ)[8-9]；由于課程涉及了多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，如果學(xué)生偏重于專業(yè)，知識(shí)范圍不廣，就會(huì)給學(xué)生在學(xué)習(xí)該課的過程中帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。首先，考慮到這些因素，該課程一般在大學(xué)本科階段的開課時(shí)間為第六學(xué)期或第七學(xué)期，也就是大三下學(xué)期或者大四上學(xué)期，這一時(shí)刻正是學(xué)生碩士研究生備考，國(guó)家、省市公務(wù)員準(zhǔn)備和找工作的關(guān)鍵時(shí)期。因此學(xué)生不重視課程學(xué)習(xí)，也不愿意參加工廠參觀和實(shí)習(xí)的現(xiàn)象嚴(yán)重。其次，目前青年教師是高校本科教育的主力軍，大多數(shù)青年教師是博士、碩士畢業(yè)就從事教學(xué)工作，沒有工廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)[8]；該課程與工廠息息相關(guān)，所以大多數(shù)的青年教師僅能理論講解，缺乏課堂互動(dòng)、知識(shí)點(diǎn)共鳴、模擬設(shè)計(jì)的現(xiàn)象比較突出。最后，學(xué)生對(duì)“食品工廠設(shè)計(jì)”的掌握程度主要是以期末考核分?jǐn)?shù)和平時(shí)實(shí)踐分來(lái)體現(xiàn)，然而學(xué)生在期末考試中的表現(xiàn)就是在臨考前的突擊復(fù)習(xí)和死記硬背；實(shí)踐教學(xué)僅僅反映在日常作業(yè)中，所以難以充分反映課程的實(shí)踐性，造成了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力沒有得到充分的體現(xiàn)。課程內(nèi)容涉及多個(gè)學(xué)科，參考書的講解枯燥、乏味，學(xué)生覺得課程應(yīng)用性小，學(xué)習(xí)不主動(dòng)[10-11]。極個(gè)別學(xué)生對(duì)該課程表現(xiàn)出深厚興趣，由于教師經(jīng)驗(yàn)的缺乏，不能給予學(xué)生生產(chǎn)實(shí)踐指導(dǎo)。針對(duì)以上教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，結(jié)合國(guó)際一流學(xué)科建設(shè)目標(biāo)，對(duì)該課程進(jìn)行了以下改革。

2 教學(xué)改革方法

2.1 建設(shè)穩(wěn)定的教學(xué)團(tuán)隊(duì)和利用外校教學(xué)資源

經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院的“食品工廠設(shè)計(jì)”課程教學(xué)已經(jīng)形成了穩(wěn)定的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。不論是完善復(fù)雜工藝、技術(shù)和設(shè)備，還是新產(chǎn)品的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化都需要專業(yè)人士和擁有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)研究人員，所以學(xué)院從相關(guān)企業(yè)和設(shè)計(jì)院引進(jìn)了3 位具有工廠設(shè)計(jì)和實(shí)踐的教師，同時(shí)配備了3 名具有博士學(xué)位常去工廠實(shí)踐、經(jīng)過工廠設(shè)計(jì)方面系統(tǒng)培訓(xùn)的教師共同從事課堂教學(xué)。在教學(xué)過程中教師們也改變填鴨式傳統(tǒng)的教學(xué)模式，通過食品工廠具體案例剖析與講解使課堂更加生動(dòng)靈活，也能讓學(xué)生自主思考，主動(dòng)參與課程討論，激發(fā)學(xué)生對(duì)該課程的興趣。教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)常到具有代表性的食品企業(yè)進(jìn)行考察、調(diào)研、學(xué)習(xí)，并且參與工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)。6 位教師在教學(xué)中相互切磋、通力合作，在教學(xué)方法和內(nèi)容上與時(shí)俱進(jìn)，以完成既定課程目標(biāo)。使學(xué)生能熟練掌握知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，培養(yǎng)了運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行多維設(shè)計(jì)的能力。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和兄弟院校該課程教師進(jìn)行線上線下的研討會(huì)教學(xué)交流，不斷提高團(tuán)隊(duì)教學(xué)水平。信息時(shí)代和新冠疫情激發(fā)了網(wǎng)絡(luò)課程的高速發(fā)展，中國(guó)大學(xué)MOOC、超星、智慧樹、雨課堂、藍(lán)墨等課程平臺(tái)為大學(xué)課程提供了很多教學(xué)資源[12]。福建農(nóng)林大學(xué)陳團(tuán)偉老師和南昌大學(xué)的劉軍平老師分別在中國(guó)大學(xué)MOOC 上建設(shè)了“食品工廠設(shè)計(jì)”課程。

2.2 激發(fā)學(xué)生興趣和設(shè)定課程目標(biāo)

大學(xué)生具備優(yōu)異的創(chuàng)新頭腦、良好的掌握知識(shí)和市場(chǎng)調(diào)研的能力，因此在教學(xué)實(shí)踐過程中引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，往往能得到事半功倍的教學(xué)效果。①激發(fā)使命感。在課程引言部分分析中國(guó)食品在國(guó)際貿(mào)易的作用、技術(shù)壁壘，對(duì)比國(guó)內(nèi)外食品工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，分析我國(guó)食品工業(yè)的前景和機(jī)遇，使學(xué)生感受到身為食品人具有的使命感。②培養(yǎng)責(zé)任心。通過展示我國(guó)5 000 年的飲食文化，利用實(shí)例剖析市場(chǎng)的需求及對(duì)人才的渴望，激發(fā)學(xué)生身為食品專業(yè)學(xué)生的責(zé)任心。③發(fā)掘創(chuàng)造力。通過展示最新研究技術(shù)成果的工業(yè)化，分析食品工廠設(shè)計(jì)人員的稀缺性，鼓勵(lì)學(xué)生在現(xiàn)有知識(shí)架構(gòu)下發(fā)揮其創(chuàng)造力。通過以上的舉措，引發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，為下一步安排工廠設(shè)計(jì)作業(yè)，完成課程目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。④增強(qiáng)互動(dòng)性。在課程進(jìn)行的過程中，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入當(dāng)?shù)氐氖称菲髽I(yè)參觀學(xué)習(xí)，組織學(xué)生參與生產(chǎn)實(shí)踐中，使學(xué)生對(duì)課程具有感性認(rèn)識(shí)。

在完成課程首章基本建設(shè)程序和工廠設(shè)計(jì)的組成的講解后，讓學(xué)生結(jié)合現(xiàn)有知識(shí)、興趣和市場(chǎng)需求提出項(xiàng)目建議書，并完成可行性研究報(bào)告書和工廠計(jì)劃任務(wù)書?？梢愿鶕?jù)課程內(nèi)容、課程設(shè)置的目標(biāo)及學(xué)生參觀實(shí)踐后的感悟，給學(xué)生設(shè)置幾個(gè)特定的題目：面包廠、酸奶廠、啤酒廠、雪糕廠等，讓學(xué)生根據(jù)興趣選擇一個(gè)題目完成設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)書。隨著課程的推進(jìn)，逐步完成食品工廠的廠址選擇、工藝設(shè)計(jì)、總平面設(shè)計(jì)、車間設(shè)計(jì)、物料計(jì)算、輔助工程和環(huán)境工程設(shè)計(jì)。課程講解完成，學(xué)生完結(jié)一個(gè)食品工廠的綜合設(shè)計(jì)作業(yè)。依據(jù)學(xué)生的意愿，把學(xué)生分成若干小組，每組4～5 人，每組學(xué)生選擇不同的題目，即使題目相同，也要有不同的設(shè)計(jì)風(fēng)格。每個(gè)小組成員擔(dān)任不同的任務(wù)，按照計(jì)劃實(shí)施。在搜集資料時(shí)，可告訴學(xué)生專業(yè)的網(wǎng)站和有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)。在這過程中，要不定期檢查任務(wù)進(jìn)度，學(xué)生遇到困難及疑惑時(shí)，及時(shí)耐心解答。

教學(xué)過程中，學(xué)生帶著興趣與問題來(lái)學(xué)習(xí)、完成課程設(shè)計(jì)，教師在課上對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)議。學(xué)生掌握理論知識(shí)的同時(shí)，提高了創(chuàng)新思維和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，為期末理論知識(shí)考核、畢業(yè)設(shè)計(jì)、工廠實(shí)踐和設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

2.3 多種課堂教學(xué)方式

2.3.1 國(guó)內(nèi)外實(shí)例教學(xué)

隨著我國(guó)加入WTO 和食品工業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)食品企業(yè)逐漸在世界食品舞臺(tái)上嶄露頭角，出口食品的工廠設(shè)計(jì)更應(yīng)該采用先進(jìn)的技術(shù)，以滿足中東、歐美、日本和“一帶一路”沿線國(guó)家的食品標(biāo)準(zhǔn)。因此，在教學(xué)中引入國(guó)外食品工廠設(shè)計(jì)實(shí)例，有助于學(xué)生更好地了解工廠設(shè)計(jì)的概念[5]。例如，通過國(guó)外工廠產(chǎn)品的生產(chǎn)視頻，分析產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，確定設(shè)備名稱型號(hào)、設(shè)備的相對(duì)位置等信息，幫助學(xué)生構(gòu)建生產(chǎn)車間平面圖。利用國(guó)內(nèi)大型食品廠的總平面布置圖，使學(xué)生了解分期建設(shè)工程如何設(shè)計(jì)。這些國(guó)內(nèi)外工廠實(shí)例開拓了學(xué)生視野展開發(fā)散思維的同時(shí)，使課程更加生動(dòng)、活躍，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

就教學(xué)方法而言，參考了美國(guó)高等學(xué)校的教學(xué)方法，其本科生課程有鮮明的國(guó)際化人才培養(yǎng)目標(biāo)，知識(shí)結(jié)構(gòu)采取厚基礎(chǔ)、博前沿，課程模式呈現(xiàn)“工程問題——解決方案”，培養(yǎng)方法采取“以生為本”的特色。課程涉及多學(xué)科交叉，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的融合，考慮基礎(chǔ)與學(xué)科前沿，倡導(dǎo)課程國(guó)際化。另外，美國(guó)大學(xué)本科課程教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)性的發(fā)揮。課程之“教”強(qiáng)調(diào)“吸引”“啟迪”與“調(diào)動(dòng)”，引入了獨(dú)立學(xué)習(xí)、多學(xué)科交流、專題研討、工廠實(shí)踐與課堂輪轉(zhuǎn)的靈活教學(xué)方式。

2.3.2 多媒體教學(xué)豐富課程內(nèi)容

多媒體教學(xué)是現(xiàn)代化的教學(xué)手段，它能將語(yǔ)言很難描述的問題圖聲并茂、形象生動(dòng)地展示出來(lái)，使枯燥的教學(xué)內(nèi)容直觀易懂，提高了教學(xué)效率和效果[9]。“食品工廠設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)計(jì)劃是32 學(xué)時(shí)。教學(xué)內(nèi)容包括學(xué)習(xí)食品工廠設(shè)計(jì)的意義、基本建設(shè)程序、廠址選擇、總平面設(shè)計(jì)、食品工廠工藝設(shè)計(jì)、非工藝設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)、基本建設(shè)概算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等[13]。課程綜合性強(qiáng)、內(nèi)容枯燥、涉及工程術(shù)語(yǔ)，傳統(tǒng)的“教師講授知識(shí)，學(xué)生接受知識(shí)”的教學(xué)方式需要改變。運(yùn)用適合該課程的生動(dòng)、直觀、形象的現(xiàn)代化教學(xué)方式更容易被現(xiàn)代大學(xué)生接受。因此，在教學(xué)中利用圖片、視頻、動(dòng)畫、具有代表性的工廠設(shè)計(jì)圖紙等資料，加強(qiáng)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的詳盡分析，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生深入理解課程內(nèi)容。

2.3.3 小組討論與師生互動(dòng)

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)拔尖人才班的“食品工廠設(shè)計(jì)”課程采用小班授課。在學(xué)生部分完成工廠設(shè)計(jì)作業(yè)后，授課教師根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)工廠的類型不同對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，將同一類工廠設(shè)計(jì)分為1 組，整個(gè)班級(jí)會(huì)被分成4～8 個(gè)小組。根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，每一小組成員分別展示本人設(shè)計(jì)，教師和學(xué)生點(diǎn)評(píng)設(shè)計(jì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，班級(jí)每位學(xué)生均會(huì)得到相應(yīng)的設(shè)計(jì)得分。每組選出最優(yōu)秀的設(shè)計(jì)在全班進(jìn)行PPT 演講展示。通過這一教學(xué)環(huán)節(jié)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力、表現(xiàn)力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。通過點(diǎn)評(píng)觀看其他學(xué)生的優(yōu)秀設(shè)計(jì)，借鑒其他學(xué)生設(shè)計(jì)的突出之處，補(bǔ)足自己的不足，通過對(duì)其他學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握和理解。

2.4 課程考核

大學(xué)教學(xué)的目的不是讓學(xué)生死記硬背定理、概念、公式，在期末考試試卷上取得好的分?jǐn)?shù)，而是通過課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握工廠設(shè)計(jì)的基本步驟、原理及實(shí)際的應(yīng)用[10]。因此，課程的考核不再拘泥于期末考試，而是加強(qiáng)平時(shí)對(duì)課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和監(jiān)管，引導(dǎo)和調(diào)整學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維，從工廠設(shè)計(jì)的每一個(gè)章節(jié)入手，展開教學(xué)，更加注重學(xué)生對(duì)“食品工廠設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)過程，使學(xué)生能夠獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成解決實(shí)際問題的能力，學(xué)生對(duì)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的實(shí)踐運(yùn)用能力。課程考查分為課程出勤率、課堂提問、工廠設(shè)計(jì)作業(yè)和期末考試試卷多種形式來(lái)完成。教師指導(dǎo)每位學(xué)生完成一個(gè)工廠設(shè)計(jì)作業(yè)，學(xué)生能夠把書本中的知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐結(jié)合，并且在課后對(duì)作業(yè)進(jìn)行不斷補(bǔ)充、整理、完善，最終在期末試卷中考查學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握。相比其他課程，該課程要考核的內(nèi)容繁重，是對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)知識(shí)的一個(gè)整體考核，著重培養(yǎng)學(xué)生解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題的能力。

3 結(jié)語(yǔ)

在教學(xué)改革的過程中，通過展示國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)和工廠設(shè)計(jì)實(shí)例，擴(kuò)展了學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，開闊了學(xué)生的眼界，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力；通過工廠設(shè)計(jì)作業(yè)的布置，要求學(xué)生每次課后對(duì)作業(yè)不斷完善，使學(xué)生更加自律，也提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力；利用小組討論，提高學(xué)生的表達(dá)能力和組織能力，同時(shí)激發(fā)學(xué)生團(tuán)體互助精神?？傊?，通過該課程的教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力、培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造力、提高他們的綜合素質(zhì)，為將來(lái)參加工業(yè)生產(chǎn)和教學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。