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人工智能在高职食品智能加工技术专业教学中的应用研究

高岳 解鹏 崔保威 杨日成 章慧
  
大通媒体号
2025年166期
苏州农业职业技术学院 苏州肯德基有限公司 江苏苏州 215008

摘要:在“智能制造 2025”与“健康中国 2030”战略驱动下,食品加工行业向智能化、精准化转型,亟需“懂工艺 + 通智能”的复合型技术技能人才。高职食品智能加工技术专业传统教学存在课程体系滞后、实训条件不足、教学评价单一等问题。本文基于人工智能与职业教育融合理念,分析应用价值与现实困境,从课程体系、教学模式、实训平台、师资队伍、评价体系五个维度构建应用路径,为高职食品类专业数字化转型提供参考。

关键词:人工智能;高职教育;食品智能加工技术;教学改革;人才培养

一、引言

食品加工是国民经济支柱产业,在大数据、物联网、人工智能等技术推动下,正从规模扩张转向质量效益升级,智能生产线、智能质检、工艺智能调控系统广泛应用。《“十四五”食品工业发展规划》提出推进智能化改造,要求从业人员兼具传统加工技能与智能设备操作、数据处理、算法应用等复合能力。

高职食品智能加工技术专业是人才培养核心载体,但当前教学与产业脱节严重:课程体系重传统、轻智能,AI 内容碎片化;实训依赖传统设备,无法模拟智能场景;教学以“理论+技能”为主,忽视探究与创新能力;教师缺乏 AI 背景与行业经验,数字化教学能力不足。毕业生难以适配智能化岗位,制约行业转型。

人工智能技术的爆发式发展为高职食品智能加工技术专业教学改革提供了全新路径。机器学习、计算机视觉、虚拟仿真等技术能有效弥补传统教学短板,通过构建智能化教学环境、优化教学过程、提升实训效果,实现教学与产业的同步发展。因此,系统研究人工智能在专业教学中的应用路径,对推动高职食品智能加工技术专业高质量发展、培养符合产业需求的复合型人才具有重要的现实意义与时代价值 。

二、人工智能在高职食品智能加工技术专业教学中应用的现实困境

(一)课程体系融合深度不足

专业课程仍以食品化学、工艺学、微生物学等传统内容为核心,AI 相关课程多为选修或讲座,内容零散、缺乏系统融合。课程内容更新缓慢,未纳入食品智能检测、工艺优化、质量控制等前沿技术,与岗位需求脱节。课程标准未明确 AI 应用能力要求,教学目标模糊[2]。

(二)智能实训平台建设滞后

智能实训设备与虚拟仿真平台成本高,院校经费有限,难以大规模配置;AI 与食品加工技术迭代快,平台持续升级压力大;现有平台通用性强,缺乏专业针对性,模拟场景与企业实际差距大,实训效果不佳。

(三)师资数字化教学能力薄弱

教师多为食品科学传统专业背景,缺乏 AI、计算机知识,难以开展深度智能化教学;长期脱离企业一线,对行业智能化转型了解不足,无法融入真实案例;部分教师不熟练使用智能教学工具,个性化教学设计能力欠缺。

(四)教学评价体系适配性差

传统评价以知识笔试、实操考核为主,维度单一,忽视智能应用、创新思维、团队协作等素养;评价侧重终结性考核,缺乏过程动态监测;评价主体以教师为主,自评、互评、企业评价缺失;未运用 AI 与大数据分析,评价效率与精准度低。

(五)校企协同育人机制不健全

校企合作多停留在提供实习岗位、捐赠设备等浅层次,未深入课程设计、师资培养、实训基地共建等环节;企业参与教学改革动力不足,缺乏长效利益联结;责任分工、利益共享、风险共担机制不完善,难以形成“产业需求—教学改革—人才反哺”的良性循环。

三、人工智能在高职食品智能加工技术专业教学中的应用路径

(一)重构课程体系,强化人工智能与专业融合

1. 构建“三层三阶”课程架构

以岗位能力为导向,搭建“基础层- 核心层- 拓展层”三层体系,遵循“认知- 应用- 创新”三阶逻辑。基础层设置人工智能基础、Python 编程、大数据处理技术等课程,培养学生的智能技术基础素养;核心层开发食品智能检测技术、食品工艺智能优化、食品生产智能控制等课程,重点培养学生的专业核心技能与智能技术应用能力;拓展层开设智能食品工厂设计、食品追溯系统开发、创新创业实践等课程,满足学生的个性化发展需求[3]。

2. 开发项目化课程内容

以食品加工行业真实项目为载体,开发项目化课程内容,将人工智能技术应用贯穿于项目实施全过程。例如,在“乳制品智能加工”项目中,设置原料质量智能检测、发酵过程参数智能调控、成品质量智能评估等任务,学生通过运用计算机视觉技术检测原料杂质、基于机器学习算法优化发酵温度与时间参数、利用传感器数据构建成品质量预测模型等,实现理论知识与实践技能的有机融合。同时,编写配套的项目化教材,融入行业最新技术标准与企业真实案例,确保课程内容的实用性与先进性。

3. 引入微课程与在线资源

依托国家职业教育智慧教育平台,开发人工智能与食品加工技术融合的微课程资源,涵盖智能设备操作教程、算法应用案例解析、工艺优化模拟演示等内容,方便学生利用碎片化时间自主学习。同时,引入国内外优质在线课程资源,如 Coursera 上的“食品数据分析与智能应用”课程、中国大学 MOOC 上的“人工智能在食品工业中的应用”课程等,丰富教学内容,拓展学生的知识视野。

(二)创新教学模式,提升教学的智能化水平

1. 推行个性化精准教学

利用智能学习分析平台,采集学生的学习行为数据,包括课堂互动、作业完成情况、实训操作记录、测试成绩等,通过机器学习算法分析学生的学习风格、知识掌握程度与能力短板,生成个性化学习画像。基于学习画像,为学生推送定制化的学习资源与学习任务,如为基础薄弱的学生推送人工智能基础知识微课与练习题,为能力较强的学生布置工艺智能优化项目任务,实现“因材施教”的精准教学。

2. 开展沉浸式虚拟仿真教学

建设食品智能加工虚拟仿真实训平台,利用 VR/AR 技术构建高度仿真的智能化生产场景。学生通过佩戴 VR 设备,沉浸式体验智能生产线的操作流程,如操控智能分拣机器人、调整智能杀菌设备参数、分析质量检测数据等,在虚拟环境中反复演练复杂操作与应急处理流程,降低实训成本与安全风险。同时,平台可模拟不同生产工况与故障场景,培养学生的问题解决能力与应急处置能力[4]。

3. 实施线上线下混合式教学

采用“线上预习 + 线下授课 + 线上复习 + 线下实训”的混合式教学模式,优化教学流程。线上环节,学生通过智能教学平台完成预习任务;线下课堂上,教师聚焦重点难点内容进行讲解,组织学生开展小组合作学习、案例分析、项目研讨等活动,强化知识理解与应用;线上复习环节,学生通过完成在线测试、观看复习微课、参与答疑互动等巩固学习成果;线下实训环节,学生在智能实训平台上完成实操任务,教师通过智能监测系统实时指导学生操作,及时纠正错误。

(三)建设智能实训平台,强化实践教学效果

1. 搭建校内智能实训基地

整合办学资源,建设校内食品智能加工技术实训基地,配备智能传感器、工业相机、智能分拣设备、工艺参数智能调控系统、质量检测分析软件等实训设备与工具。基地按照“真实生产场景 + 智能教学功能”的原则进行设计,划分智能检测区、智能加工区、数据分析区等功能区域,可开展原料智能检测、工艺智能优化、成品质量智能评估等实训项目。

2. 共建校企联合实训平台

深化校企合作,与食品智能加工龙头企业共建联合实训平台,将企业的智能化生产线、真实生产项目引入教学。企业为院校提供实训设备、技术支持与实训指导教师,院校为企业输送实习生与毕业生,实现资源共享、优势互补。学生在联合实训平台上参与企业真实生产项目,在实践中提升职业技能与岗位适应能力。同时,联合实训平台可作为教师实践锻炼基地,提升教师的行业实践能力与数字化教学水平。

3. 开发虚拟仿真实训资源库

围绕食品智能加工核心技能,开发虚拟仿真实训资源库,涵盖不同品类食品的智能化加工流程、智能设备操作规范、工艺参数优化案例、故障诊断与排除等内容。资源库采用模块化设计,可根据教学需求灵活组合,支持学生自主选择实训项目进行学习。同时,利用人工智能技术实现资源库的智能检索与推荐功能,学生输入实训需求即可快速找到相关资源,提高学习效率。

(四)培育高素质师资队伍,夯实教学改革基础

1. 加强教师专项培训

制定教师数字化能力提升培训计划,定期组织教师参加人工智能技术、智能教学工具应用、虚拟仿真平台操作等专项培训,邀请行业专家、人工智能技术专家进行授课指导。鼓励教师参加国内外学术交流活动,学习先进的教学理念与教学方法。同时,开展校内教学研讨与技能竞赛,促进教师之间的经验交流与相互学习,提升教师的数字化教学能力。

2. 推动教师“双师型”发展

建立教师企业实践制度,要求专业教师每年到食品智能加工企业挂职锻炼不少于 2个月,参与企业的智能化生产项目、技术研发与设备维护等工作,积累行业实践经验。鼓励教师考取人工智能相关职业资格证书,如人工智能工程技术人员、数据分析师等,同时聘请企业技术骨干、行业专家担任兼职教师,参与课程设计、教学实施与实训指导,构建“校内教师 + 企业导师”的双师教学团队。

3. 支持教师教学科研创新

设立专项科研基金,支持教师开展人工智能在食品智能加工教学中的应用研究,鼓励教师与企业、科研机构合作申报教研项目、科研课题,开发智能教学资源与实训设备。对在教学改革、科研创新方面取得突出成果的教师给予表彰奖励,激发教师的创新积极性与主动性,提升师资队伍的整体教学科研水平。

(五)优化评价体系,实现教学质量精准管控

1. 构建多维度综合评价指标体系

打破传统单一的评价模式,构建涵盖知识掌握、技能应用、创新能力、职业素养等多维度的综合评价指标体系。知识掌握维度包括人工智能基础知识、专业核心知识等指标;技能应用维度包括智能设备操作、数据处理、工艺优化等指标;创新能力维度包括项目设计、技术改进、问题解决等指标;职业素养维度包括团队协作、沟通表达、职业道德等指标。

2. 采用过程性与终结性相结合的评价方法

综合运用过程性评价与终结性评价,全面反映学生的学习成果与能力提升。过程性评价通过智能教学平台采集学生的课堂表现、作业完成情况、实训操作记录、项目实施过程等数据,进行实时评价与反馈;终结性评价采用笔试、实操考核、项目答辩等形式,考核学生的综合能力。同时,引入学生自评、互评与企业评价,学生对自己的学习过程与成果进行自我评价,同学之间相互评价,企业导师对学生的实习表现与岗位适应能力进行评价,形成多元化评价主体。

3. 运用智能化评价工具

借助人工智能技术开发智能化评价工具,提高评价效率与精准度[5]。智能阅卷系统可自动批改客观题与部分主观题,生成详细的成绩分析报告;实训操作自动评分系统通过采集学生的操作数据,与标准操作流程进行对比,自动评分并指出操作失误;项目成果智能评估系统运用机器学习算法对学生的项目设计方案、数据分析报告等进行综合评估,给出客观评价意见。通过智能化评价工具的应用,实现评价的自动化、精准化与高效化。

四、展望

未来,随着人工智能技术的持续发展与职业教育改革的不断深化,人工智能在高职食品智能加工技术专业教学中的应用将迎来更广阔的发展空间。后续研究可从以下方面进步深化:一是加强人工智能与专业教学融合的长效机制建设,完善校企协同育人机制,推动合作常态化、深度化;二是探索人工智能技术在创新创业教学中的应用,培养学生的创新思维与创业能力;三是关注人工智能伦理教育,将伦理规范融入教学过程,培养学生的职业道德与社会责任感;四是扩大研究范围,将应用路径推广至其他食品类专业,形成可复制、可推广的教学改革经验,为职业教育数字化转型提供更强有力的支撑。

参考文献

[1] 郭安然, 李擎 . 人工智能赋能职业教育发展的研究现状与未来走向 [J]. 职教论坛 ,2025,41(02):36-45.

[2] 张婧婧, 黄一橙 . 人工智能赋能混合式教学改革的政策执行逻辑[J]. 民族教育研究 ,2025,36(06):31-41.

[3] 杨俊锋 , 沈梦婷 , 李世瑾 . 人工智能驱动职业教育数字化转型:行动框架与实践方略 [J]. 职教论坛 ,2026,42(01):23-29.

[4] 卢露 . 虚拟仿真 2.0 背景下食品科学类课程的创新发展 [J]. 食品与机,2024,40(09):246.

[5] 谢冰心. 人工智能赋能职业教育评价改革的价值意蕴、现实困境与实践路径[J].职业技术教育 ,2025,46(35):31-36.

作者简介:高岳(1979-),男,教授,硕士,研究方向为高等职业教育教学管理、食品质量与安全。

基金项目:教育部供需对接就业育人项目(2024092648771,2025060393415);江苏省职业教育食品生产与质量控制“双师型”名师工作室项目(苏教师函〔2022〕31 号);教育部职业院校信息化教学指导委员会 2026 年度数字化与人工智能背景下职业教育教学改革及教材建设创新研究项目(KT2604348)。

*本文暂不支持打印功能

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