新工科背景下“三位一體、產(chǎn)教融合”的課程建設(shè)與改革
——以“谷物加工工程”為例

王展，賈喜午*，楊國燕，沈汪洋，紀(jì)執(zhí)立，李金玲

武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（武漢 430023）

糧食是人類賴以生存的主食原料，糧食加工產(chǎn)業(yè)是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要民生行業(yè)。隨著科技的進(jìn)步與社會的發(fā)展，糧食加工在加工工藝、生產(chǎn)技術(shù)、加工裝備、產(chǎn)品開發(fā)等方面均取得了顯著的進(jìn)展，糧食行業(yè)需要大量掌握糧食加工專業(yè)知識和技能、能夠適應(yīng)時代發(fā)展的技術(shù)人才[1-2]。

“谷物加工工程”是糧食工程專業(yè)本科教學(xué)的核心必修課，也是一門理論性和應(yīng)用性兼具的工程類課程。通過課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生系統(tǒng)地掌握谷物加工的基本理論和技術(shù)，熟悉谷物加工環(huán)節(jié)關(guān)鍵設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理及影響工藝效果的主要因素，能夠應(yīng)用所學(xué)知識對谷物加工進(jìn)行合理的生產(chǎn)技術(shù)管理，并具備解決糧食工程專業(yè)工程實際問題的生產(chǎn)實踐知識和能力。課程包括稻谷碾米、小麥制粉兩大部分內(nèi)容，課時多，內(nèi)容抽象，學(xué)習(xí)難度較大，學(xué)生的理論知識和實踐能力提高有限，畢業(yè)生的水平距離行業(yè)和社會需求還有一定差距[3]。

2017年，國務(wù)院于印發(fā)《關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》，提出要發(fā)揮企業(yè)的重要主體作用，促進(jìn)人才培養(yǎng)供給側(cè)和產(chǎn)業(yè)需求側(cè)全方位融合。針對高校人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)的現(xiàn)象，國家和教育部先后提出面向全國高校積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)，培養(yǎng)符合產(chǎn)業(yè)需求的人才[4]。

因此，整合多年教學(xué)經(jīng)驗，將“谷物加工工程”課程的課堂教學(xué)、實驗教學(xué)和實踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，同時將產(chǎn)業(yè)需求全面融入各教學(xué)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和潛能，培養(yǎng)具備扎實的專業(yè)知識和較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力、符合行業(yè)需求和社會發(fā)展需求的糧食加工專業(yè)工程人才，具有非常重要現(xiàn)實意義。

1 “谷物加工工程”課程教學(xué)存在問題

1.1 教材內(nèi)容陳舊，教學(xué)方式單一

“谷物加工工程”教材內(nèi)容偏陳舊，相對于行業(yè)進(jìn)展，部分加工設(shè)備、加工工藝和工程理念落后，新設(shè)備、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)等不能及時補(bǔ)充，教材題材不具有代表性和典型性，如：在碾米工藝中，吹式去石機(jī)、谷糙分離平轉(zhuǎn)篩等設(shè)備已被加工企業(yè)淘汰，兩砂一鐵的秈稻加工工藝已經(jīng)落后，而回礱谷精選、大型涼米倉、智能控制、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進(jìn)的工藝和理念在業(yè)內(nèi)被廣泛使用；在制粉工藝中，色選機(jī)逐漸取代傳統(tǒng)的精選機(jī)，清粉系統(tǒng)進(jìn)一步強(qiáng)化，生產(chǎn)規(guī)模大幅提升。這些行業(yè)等相關(guān)知識全靠任課教師的講解，并在課堂上傳授給學(xué)生，學(xué)生大多是被動接收，主觀能動性不足，自主學(xué)習(xí)能力較差。從學(xué)生的課堂反饋來看，學(xué)生對這種“灌輸式”的教學(xué)方法接受程度不高，普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)難度較大，學(xué)習(xí)效率不高。

1.2 實驗項目覆蓋不全面

“谷物加工工程”實驗是課程教學(xué)的一部分，包括稻谷碾米實驗和小麥制粉實驗兩部分。其中，碾米實驗主要是探討不同實驗礱谷機(jī)的出糙率和糙碎率，以及碾白參數(shù)對出米率和碎米率的影響，制粉實驗主要是利用實驗?zāi)シ蹤C(jī)考察不同系統(tǒng)的出粉率及其面粉品質(zhì)參數(shù)。實驗內(nèi)容雖然涉及谷物加工的主要設(shè)備和關(guān)鍵工藝，但是實驗教學(xué)項目及內(nèi)容相對簡單，綜合性和設(shè)計性不夠。學(xué)生使用相同的原料和設(shè)備，按照教師講授的流程操作，得到實驗結(jié)果幾乎相同，缺乏差異性。另外，實驗沒有單獨開課，成績評定只是實驗報告的撰寫，無具體量化指標(biāo)，不夠客觀，不能真實反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

1.3 與實際工業(yè)生產(chǎn)銜接不夠緊密

課程設(shè)計環(huán)節(jié)放在理論課程結(jié)束后，以校內(nèi)教師為主導(dǎo)，學(xué)生按教師指定的任務(wù)獨立完成一個碾米或制粉的課程設(shè)計任務(wù)，與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)，學(xué)生之間缺乏溝通交流和團(tuán)隊協(xié)作，也不能充分激發(fā)學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新性。

1.4 評價體系不全面

課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，總評成績由平時成績、實驗成績和期末考試成績組成，分別占比10%，20%和70%，期末考試占比例偏大，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果在考試完畢后才能夠體現(xiàn)，無法及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到問題，期末考試后暴露出的問題也無法及時有效反饋給學(xué)生，對教學(xué)效果的提升有限。

課程設(shè)計環(huán)節(jié)的考核主要從設(shè)計說明書撰寫和圖紙的繪制能力進(jìn)行評價。對學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊協(xié)作能力考核不足，培養(yǎng)環(huán)節(jié)存在的問題很難發(fā)現(xiàn)，難以形成良性循環(huán)的持續(xù)改進(jìn)培養(yǎng)模式。

2 課程與教學(xué)改革要解決的重點問題

2.1 完善教學(xué)資源，重構(gòu)課程內(nèi)容

關(guān)注行業(yè)進(jìn)展，及時更新教學(xué)內(nèi)容。優(yōu)化谷物理化特性、谷物加工前處理、谷物加工和后處理等基礎(chǔ)內(nèi)容，及時補(bǔ)充新設(shè)備、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)知識；增設(shè)案例分析和學(xué)科前沿技術(shù)，增加知識的深度和廣度；基于新工科建設(shè)理念，引入企業(yè)資源，結(jié)合智能工業(yè)軟件、云計算等信息技術(shù)，體現(xiàn)谷物原糧品質(zhì)、現(xiàn)代谷物加工、新型食品加工、產(chǎn)業(yè)智能發(fā)展的多學(xué)科深度融合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

線下教學(xué)環(huán)境，匹配功能齊全的智慧教室，可以實施分組討論，也可以實現(xiàn)與企業(yè)技術(shù)人員的聯(lián)網(wǎng)，將實際應(yīng)用場景搬入課堂。線上教學(xué)環(huán)境，建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，教學(xué)資源均已上網(wǎng)，滿足學(xué)生線上隨時查閱與學(xué)習(xí)。實驗教學(xué)環(huán)境，建立完備的實驗室，可開設(shè)原糧品質(zhì)檢測、礱谷、碾米、成品品質(zhì)檢測等實驗項目。實踐教學(xué)環(huán)境，在多家糧食加工企業(yè)建立實習(xí)基地，給學(xué)生提供多個實踐教學(xué)平臺，提升學(xué)生的實踐工程能力。

2.2 以學(xué)生為中心，構(gòu)建參與式教學(xué)體系

借助網(wǎng)絡(luò)課堂，實現(xiàn)線上線下教學(xué)的緊密銜接，構(gòu)建以學(xué)生為中心的互動參與式教學(xué)模式，注重教學(xué)互動和反思的閉環(huán)反饋。引入小組合作學(xué)習(xí)、研討式教學(xué)、PPT匯報展示等豐富有趣的方式，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生積極參與到學(xué)習(xí)活動中，進(jìn)一步加深學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解程度，同時也強(qiáng)化學(xué)生的語言表達(dá)能力、溝通能力及合作能力等素養(yǎng)的培養(yǎng)[5-6]。具體實施過程如圖1所示。

圖1 “谷物加工工程”參與式教學(xué)體系實施過程

1) 將知識背景和學(xué)習(xí)目標(biāo)等內(nèi)容制作成指導(dǎo)性和引導(dǎo)性兼具的預(yù)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課件，提前推送，使學(xué)生建立相關(guān)知識點的初步認(rèn)知，明確學(xué)習(xí)的重點和難點。

2) 將相關(guān)知識概念、原理意義等制作成具有一定考核作用的主、客觀試題，課前向?qū)W生開放，考察學(xué)生的預(yù)習(xí)效果和對于相關(guān)內(nèi)容前期理解程度，便于教師對教學(xué)內(nèi)容有的放矢，開展有針對性教學(xué)。

3) 參與式學(xué)習(xí)。結(jié)合“前測”情況，設(shè)計線下課堂教學(xué)課件，將知識點進(jìn)一步細(xì)化，開展學(xué)生全員參與的互動教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與到學(xué)習(xí)活動中來，注重有側(cè)重性的交流和反饋。

4) 課后測驗。利用網(wǎng)絡(luò)課堂的限時答題、課堂測驗等互動教學(xué)功能，實時檢測學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況，以及在此基礎(chǔ)上對相關(guān)原理、設(shè)備和工藝的靈活運用程度，初步判斷其學(xué)習(xí)目標(biāo)是否達(dá)到預(yù)期。

5) 總結(jié)。引導(dǎo)學(xué)生對知識點進(jìn)行歸納總結(jié)，教師強(qiáng)調(diào)重點、難點，給出課程學(xué)習(xí)拓展性思考，使學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行綜合應(yīng)用訓(xùn)練和理解升華，實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的全面達(dá)成。

2.3 完善和豐富實驗項目，優(yōu)化實驗教學(xué)模式

實驗教學(xué)方面，將“谷物加工工程”實驗建成一門獨立的實踐環(huán)節(jié)課程，完善和豐富實驗項目，設(shè)計研究性、綜合性實驗，并單獨進(jìn)行考核評價[7]。

將實驗內(nèi)容分為稻谷品質(zhì)分析實驗、礱谷機(jī)和碾米機(jī)工藝性能實驗、小麥調(diào)質(zhì)及制粉實驗、面粉品質(zhì)檢測和配粉實驗等4個模塊，同時引入“糧油品質(zhì)檢測”“谷物食品工藝學(xué)”等課程中的相關(guān)內(nèi)容，通過綜合實驗將所學(xué)專業(yè)知識有機(jī)融合[8]。

要求學(xué)生分小組討論制訂實驗方案，在教師的指導(dǎo)下選擇合適的實驗設(shè)備，構(gòu)建實驗系統(tǒng)，探討原糧品質(zhì)、設(shè)備工藝參數(shù)和產(chǎn)品品質(zhì)之間的關(guān)系和影響因素，正確操作實驗設(shè)備，對實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)。

構(gòu)建虛擬仿真實驗課程。與課堂教學(xué)進(jìn)程相結(jié)合，在高校自主創(chuàng)建的虛擬仿真實驗教學(xué)共享平臺上，進(jìn)行“大米加工虛擬仿真實驗”“大米加工-拋光和異色米實驗”，提升學(xué)生對大米加工設(shè)備和加工工藝的靈活掌握程度。

2.4 提升產(chǎn)業(yè)對接，促進(jìn)產(chǎn)教融合

注重實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)產(chǎn)教融合和校企合作，延續(xù)和深化課堂理論教學(xué)，構(gòu)建校內(nèi)實訓(xùn)、企業(yè)實踐、創(chuàng)新引領(lǐng)相互融合實踐教學(xué)體系，提升學(xué)生專業(yè)技術(shù)技能水平及綜合分析能力[9]。

表1 “谷物加工工程”教學(xué)模式改革前后的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式對比

聘請企業(yè)技術(shù)人員作為校外導(dǎo)師，參與教學(xué)計劃與授課，將實際生產(chǎn)活動嵌入到課程的教學(xué)活動中，使得課程學(xué)習(xí)與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，通過師生互動的探究式學(xué)習(xí)，提升學(xué)生解決問題的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)產(chǎn)教融合。

在中糧集團(tuán)、益海嘉里等多家糧食加工企業(yè)建立實習(xí)基地，給學(xué)生提供多個實踐教學(xué)平臺，強(qiáng)化現(xiàn)場教學(xué)，使學(xué)生能夠?qū)⒔滩闹兴鶎W(xué)理論知識與實踐有機(jī)地結(jié)合，提升學(xué)生動手操作和工程實踐能力。

校外導(dǎo)師參與指導(dǎo)課程設(shè)計，將實際生產(chǎn)中遇到的問題引入課程設(shè)計環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生以小組討論的形式確定要完成的任務(wù)，同時將課程設(shè)計選題與后續(xù)課程，如糧食工廠設(shè)計原理、畢業(yè)設(shè)計等銜接起來，起到承上啟下的作用。運用所學(xué)專業(yè)知識解決工程實際問題，熟悉工程設(shè)計和科學(xué)研究的基本思路和操作方法。

校企聯(lián)合共建教師培養(yǎng)培訓(xùn)基地，提高教師教學(xué)水平和工程能力，吸引行業(yè)、企業(yè)人才進(jìn)入課堂或?qū)嵱?xùn)教學(xué)，逐步形成開放性課程團(tuán)隊，深入推進(jìn)產(chǎn)教合作協(xié)同育人。

2.5 引入形成性評價機(jī)制，完善考核方式

將形成性評價納入教學(xué)考核機(jī)制，調(diào)整總評成績構(gòu)成，從理論成績、平時成績、實踐創(chuàng)新能力、溝通和表達(dá)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力等多種能力掌握情況進(jìn)行綜合評價。根據(jù)教學(xué)過程中，教師對學(xué)生各個環(huán)節(jié)的表現(xiàn)進(jìn)行考核，強(qiáng)化過程性評價，完善考核方式及評價細(xì)則，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，根據(jù)反饋對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式做出針對性調(diào)整，促進(jìn)教學(xué)效果的持續(xù)改進(jìn)[10]。

表2 “谷物加工工程”教學(xué)模式改革前后考核評價機(jī)制對比

3 結(jié)語

“谷物加工工程”課程在糧食工程專業(yè)的課程體系中具有非常重要的地位。對于在新工科背景下，提高糧食工程專業(yè)教學(xué)質(zhì)量，以企業(yè)需求為導(dǎo)向，結(jié)合行業(yè)熱點動態(tài)和前沿技術(shù)，基于產(chǎn)教融合理念，構(gòu)建理論教學(xué)、實驗教學(xué)和實踐教學(xué)“三位一體”課程教學(xué)體系，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性和自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)符合行業(yè)需求和社會發(fā)展需求的糧食工程專業(yè)人才，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

未來課程建設(shè)可從以下幾個方面進(jìn)行：（1）持續(xù)更新和優(yōu)化課程內(nèi)容，增加前沿知識、新技術(shù)和新工藝的講解，注重智能工業(yè)軟件、云計算等信息技術(shù)在工程中的應(yīng)用，與行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密銜接；（2）充分利用信息技術(shù)手段，設(shè)計多元化的教學(xué)模式，拓寬教育資源，運用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、實驗教學(xué)等方式加強(qiáng)教學(xué)體驗，營造積極、開放的學(xué)習(xí)氛圍；（3）建立“產(chǎn)、學(xué)、研”一體化的實踐基地，引導(dǎo)學(xué)生深入了解行業(yè)前沿技術(shù)和市場需求，并通過實習(xí)、課程設(shè)計等方式將理論知識與實踐操作相結(jié)合，提高學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力；（4）建立科學(xué)有效的教學(xué)評價體系，對課程體系和教學(xué)效果進(jìn)行監(jiān)控和評估，完善質(zhì)量保障體系，持續(xù)提高課程教學(xué)質(zhì)量和水平。