新工科建設(shè)背景下食品科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革與建設(shè)

張劍 李夢(mèng)琴 范會(huì)平

摘要：本研究根據(jù)國家新工科建設(shè)要求，對(duì)食品科學(xué)與工程專業(yè)的課程實(shí)驗(yàn)、課程實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的改革，從而構(gòu)建有益于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與工程實(shí)踐能力的實(shí)踐教學(xué)課程體系。同時(shí)，引入“基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)”與“探究式學(xué)習(xí)”的教學(xué)方法，變傳統(tǒng)的驗(yàn)證性與演示性實(shí)驗(yàn)為綜合性、設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，推行跨課程的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)信息化進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：新工科建設(shè);實(shí)踐教學(xué);食品科學(xué)與工程;教學(xué)改革;創(chuàng)新能力

食品工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，2017年，全國食品工業(yè)年產(chǎn)值12.8萬億元，占我國GDP的10%以上。但我國食品企業(yè)由于缺乏高水平工程技術(shù)人員，在長期發(fā)展中逐漸暴露出核心競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)、自主創(chuàng)新能力不足等問題，在面對(duì)外資企業(yè)時(shí)明顯缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，很多企業(yè)逐漸被擠出市場(chǎng)。因此，食品企業(yè)對(duì)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力的工程技術(shù)人才需求迫切。習(xí)近平總書記也曾在全國教育大會(huì)上指出，如何培養(yǎng)出更優(yōu)秀的工程技術(shù)人才，已成為新時(shí)代國家人才戰(zhàn)略的核心。

新科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代奔騰而至，對(duì)工程技術(shù)人才提出了新的更高的要求，如何培養(yǎng)出更優(yōu)秀的創(chuàng)新人才已經(jīng)是擺在高校面前的重要課題。食品科學(xué)與工程專業(yè)屬于工科門類，肩負(fù)著為食品行業(yè)培養(yǎng)技術(shù)人員的重任。學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)更多地依靠實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)在教育教學(xué)過程中既獨(dú)立于理論教學(xué)又與之相輔相成，兩者共同構(gòu)成了完整的教學(xué)體系。在創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方面，實(shí)踐教學(xué)在教學(xué)功能上亟需拓展，教學(xué)設(shè)計(jì)要充分體現(xiàn)對(duì)工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，即在完成基本實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的過程中激發(fā)人才的創(chuàng)新意識(shí)、培養(yǎng)其創(chuàng)新思維、鍛煉其創(chuàng)新能力。因此，筆者依托所在的專業(yè)，通過長期的調(diào)研與論證，按照工程專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向教育（OBE）理念與國家新工科建設(shè)要求，對(duì)食品科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行改革，以期能有效提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力與工程素養(yǎng)。

一、體現(xiàn)新工科教育理念的實(shí)踐教學(xué)頂層設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的工程教育意識(shí)下，實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)是：通過課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的親自操作來發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證所學(xué)理論知識(shí)中的一些現(xiàn)象和規(guī)律，同時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器的使用方法;通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐或參觀進(jìn)一步加深理解專業(yè)知識(shí)的概念與定義及其在工程實(shí)際中的應(yīng)用。傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)與運(yùn)行以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力與工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

國際工程專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)高等教育教學(xué)要以O(shè)BE理念來設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，此理念已被寫入了國家新工科建設(shè)規(guī)劃與“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃2.0”中。OBE理念強(qiáng)調(diào)專業(yè)教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施以學(xué)生接受教育后所取得的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，教學(xué)的重點(diǎn)聚焦“學(xué)生產(chǎn)出”，注重學(xué)生創(chuàng)新、實(shí)踐等能力的培養(yǎng)。它是圍繞學(xué)生的最終“成果”來組織和開展教學(xué)的，以明確的綜合能力培養(yǎng)為目標(biāo)來設(shè)計(jì)教學(xué)過程，最終促成學(xué)習(xí)成果的達(dá)成。筆者所在學(xué)校食品科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)改革就以O(shè)BE理念為基礎(chǔ)，已經(jīng)取得了初步的效果。OBE理念與傳統(tǒng)教學(xué)理念的異同點(diǎn)如表1所示。為實(shí)現(xiàn)頂層設(shè)計(jì)目標(biāo)，本次實(shí)踐教學(xué)主要從課程建設(shè)、教學(xué)方法改革等方面進(jìn)行實(shí)施。

二、貫穿全學(xué)程的創(chuàng)新性實(shí)踐教學(xué)課程體系建設(shè)

本次實(shí)踐教學(xué)改革以“創(chuàng)新培養(yǎng)”貫穿全學(xué)程。由于工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，因此筆者根據(jù)學(xué)生在不同階段的知識(shí)儲(chǔ)備，將工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的全過程分階段設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行系列化的實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)。本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)如表2所示。

（一）低年級(jí)突出專業(yè)認(rèn)知與工程創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)

本專業(yè)在第1學(xué)期開設(shè)食品科學(xué)與工程專業(yè)導(dǎo)論課程，并開設(shè)1周的認(rèn)知實(shí)習(xí)課程。同時(shí)邀請(qǐng)本專業(yè)知名專家與知名教授分專題介紹食品行業(yè)的基本情況，并帶領(lǐng)學(xué)生參觀鄭州三全食品、中糧面業(yè)、好想你棗業(yè)等知名企業(yè)的加工工廠與標(biāo)準(zhǔn)車間，讓學(xué)生對(duì)本專業(yè)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，對(duì)本專業(yè)學(xué)習(xí)樹立堅(jiān)定的信心。在專業(yè)導(dǎo)論課程的講授中，本專業(yè)也邀請(qǐng)2名以上企業(yè)技術(shù)骨干或高層管理人員給學(xué)生做報(bào)告，將企業(yè)發(fā)展、規(guī)范管理與技術(shù)創(chuàng)新的理念傳授給學(xué)生，讓學(xué)生初步樹立起創(chuàng)新意識(shí)。

本專業(yè)在第3學(xué)期學(xué)生學(xué)習(xí)工程圖學(xué)課程后開設(shè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)測(cè)繪知識(shí)后繪制簡單的設(shè)備三視圖，培養(yǎng)學(xué)生的工程制圖能力，初步建立工程理念。第4學(xué)期學(xué)生學(xué)習(xí)完機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程后，也要經(jīng)過課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生通過機(jī)械設(shè)計(jì)提升自身對(duì)工程設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)與工程設(shè)計(jì)能力。第4學(xué)期也有工程實(shí)訓(xùn)（金工實(shí)習(xí)）課程，通過車工、磨工、鉗工、焊工等崗位的實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生切身感悟機(jī)械加工的過程。同時(shí)，學(xué)生要學(xué)習(xí)部分“金屬工藝學(xué)”知識(shí)，為高年級(jí)工程類專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

（二）高年級(jí)突出工程問題能力的培養(yǎng)，使學(xué)生形成較強(qiáng)的創(chuàng)新思維習(xí)慣

本專業(yè)第5學(xué)期開設(shè)三周的食品工藝學(xué)綜合實(shí)訓(xùn)課程，學(xué)生4人一組，在教師的指導(dǎo)下自行選題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、準(zhǔn)備材料、完成實(shí)驗(yàn)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，最后教師集中講解分析實(shí)驗(yàn)的成功與不足。本環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了極大的促進(jìn)作用。從第5學(xué)期開始，我們鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目與工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，同時(shí)開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生自主選題進(jìn)行科學(xué)研究。根據(jù)完成情況，學(xué)生可以申請(qǐng)創(chuàng)新學(xué)分。第6學(xué)期，在學(xué)生學(xué)習(xí)了食品工藝學(xué)課程后，本專業(yè)開設(shè)4周的生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，將學(xué)生分配到食品企業(yè)的生產(chǎn)崗位頂崗實(shí)習(xí)并按時(shí)輪崗，使學(xué)生對(duì)食品企業(yè)的整體布局、生產(chǎn)工藝、勞動(dòng)定員、生產(chǎn)管理、設(shè)備操作等有詳細(xì)的了解。這有助于學(xué)生將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)際有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)向技能轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)學(xué)生解決工程問題的能力。第7學(xué)期本專業(yè)安排2周的食品工廠設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，讓學(xué)生做一個(gè)完整的食品工廠設(shè)計(jì)項(xiàng)目，寫一份設(shè)計(jì)說明書，并利用CAD繪制總平面圖與車間平面圖。通過綜合設(shè)計(jì)消化課程中枯燥難懂的工程知識(shí)，學(xué)生解決工程問題的能力再一次得到增強(qiáng)與提升。第8學(xué)期本專業(yè)開設(shè)食品科學(xué)與工程專業(yè)前沿課程，安排學(xué)院知名教授做本學(xué)科發(fā)展前沿報(bào)告，向?qū)W生進(jìn)一步傳輸創(chuàng)新的理念，同時(shí)邀請(qǐng)知名企業(yè)的高管或技術(shù)骨干參與該課程授課，讓學(xué)生進(jìn)一步了解企業(yè)的人才需求及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方向的知識(shí)與信息。

（三）專業(yè)學(xué)習(xí)階段突出綜合應(yīng)用和工程創(chuàng)新開發(fā)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)

自第6學(xué)期開始，學(xué)生已經(jīng)學(xué)完了全部基礎(chǔ)理論課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程及部分專業(yè)課程，具備了綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的知識(shí)儲(chǔ)備。在此階段開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容均為綜合性、設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。綜合性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是綜合多門課程的知識(shí)內(nèi)容，采用綜合的實(shí)驗(yàn)方法，特別是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及形式的設(shè)計(jì)為學(xué)生留有充分的創(chuàng)意空間。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)過程能培養(yǎng)綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行研究和分析的能力，同時(shí)，形成更科學(xué)的創(chuàng)新思維與更完整的工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

（四）畢業(yè)實(shí)習(xí)階段突出創(chuàng)新訓(xùn)練與工程素質(zhì)相結(jié)合

由于工程認(rèn)證要求50%以上為畢業(yè)設(shè)計(jì)，本專業(yè)創(chuàng)新性地改革了畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）環(huán)節(jié)（將學(xué)生分為以畢業(yè)論文為實(shí)習(xí)目標(biāo)、以畢業(yè)設(shè)計(jì)為實(shí)習(xí)目標(biāo)、以論文和設(shè)計(jì)相結(jié)合為實(shí)習(xí)目標(biāo)）。以畢業(yè)論文為實(shí)習(xí)目標(biāo)的學(xué)生將在學(xué)院的幾個(gè)省市級(jí)科研平臺(tái)參與教師科研項(xiàng)目，在科研項(xiàng)目中選題并完成實(shí)習(xí)，最后撰寫畢業(yè)論文。對(duì)這部分學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是將其培養(yǎng)為創(chuàng)新型人才，此類學(xué)生大部分會(huì)選擇考研繼續(xù)深造。以畢業(yè)設(shè)計(jì)為實(shí)習(xí)目標(biāo)的學(xué)生的實(shí)習(xí)地點(diǎn)為食品加工企業(yè)，經(jīng)過至少2個(gè)月的生產(chǎn)一線實(shí)習(xí)，學(xué)生應(yīng)完成理論與實(shí)踐的結(jié)合，最后做一個(gè)完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)。對(duì)這類學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是將其培養(yǎng)為工程實(shí)踐型人才，使他們畢業(yè)后能夠成為企業(yè)的高級(jí)生產(chǎn)與管理人才。以論文和設(shè)計(jì)相結(jié)合為實(shí)習(xí)目標(biāo)的學(xué)生首先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一段時(shí)間的產(chǎn)品研發(fā)實(shí)驗(yàn)，通過單因素實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)手段開發(fā)產(chǎn)品，然后到同類型生產(chǎn)企業(yè)實(shí)習(xí)1個(gè)月，最后進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。即前一階段根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容撰寫研究論文，后一階段根據(jù)開發(fā)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一個(gè)生產(chǎn)車間。這個(gè)環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新與工程實(shí)踐的綜合能力。

三、基于OBE理念的實(shí)踐教學(xué)方法改革

（一）積極開展“基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)”的實(shí)踐教學(xué)模式

近年，本專業(yè)積極采取“基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)”的教學(xué)模式，發(fā)揮學(xué)生的中心地位，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)“在做中學(xué)”，教學(xué)效果明顯提高。比如，在食品工廠設(shè)計(jì)課程的授課中，學(xué)生每3個(gè)人組成1個(gè)項(xiàng)目組，每組確定1個(gè)食品工廠設(shè)計(jì)項(xiàng)目，每學(xué)習(xí)一章，就按章節(jié)內(nèi)容完成一份作業(yè)（如完成項(xiàng)目建議書、工廠總平面設(shè)計(jì)圖、工廠產(chǎn)品方案、主要產(chǎn)品工藝流程設(shè)計(jì)、車間設(shè)備選型、管路設(shè)計(jì)與布置等）。項(xiàng)目組要通過查詢圖書、期刊、企業(yè)網(wǎng)站等收集資料，通過篩選分析、組內(nèi)討論來完成設(shè)計(jì)。每一部分作業(yè)均要有2個(gè)小組制作PPT講解展示，其他學(xué)生參與點(diǎn)評(píng)與討論。整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生充分參與，實(shí)現(xiàn)了“在做中學(xué)”，提高了知識(shí)掌握程度與實(shí)際操作能力，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、合作能力及組織協(xié)調(diào)能力，更好地達(dá)到工程認(rèn)證的畢業(yè)要求與新工科建設(shè)要求。

（二）開展跨課程的綜合性實(shí)驗(yàn)

本專業(yè)近年開展了跨課程的綜合性實(shí)驗(yàn)改革，比如，食品機(jī)械與設(shè)備課程和食品工藝學(xué)課程相結(jié)合，開展綜合性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。食品工藝學(xué)課程中的速凍餃子生產(chǎn)工藝、掛面工藝、饅頭生產(chǎn)技術(shù)、月餅制作工藝等實(shí)驗(yàn)，原來傾向于手工制作與感官評(píng)定，現(xiàn)在和食品機(jī)械與設(shè)備課程結(jié)合，優(yōu)選實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，組成了速凍餃子生產(chǎn)線、掛面生產(chǎn)線、饅頭生產(chǎn)線與月餅生產(chǎn)線。其中，速凍餃子生產(chǎn)線由絞肉機(jī)、盤刀切菜機(jī)、餃子成型機(jī)、雙螺旋速凍機(jī)、包裝機(jī)、噴碼機(jī)與冷庫組成。學(xué)生分組后首先選定實(shí)驗(yàn)材料，然后利用相應(yīng)設(shè)備完成和面、切菜直至包裝與噴碼等程序，做出成品。實(shí)驗(yàn)要求每人參與，實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生要拍照、錄視頻。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生要繪制部分設(shè)備結(jié)構(gòu)與原理圖，制作Word文檔實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師要選出優(yōu)秀者進(jìn)行PPT展示。這種綜合實(shí)驗(yàn)使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高，學(xué)生不但深入了解了設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理與使用方法，也深入掌握了生產(chǎn)工藝，明顯提升了工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)。

（三）積極開展信息化教學(xué)方法

近年，高等教育重大變革之一就是課程教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合。本專業(yè)進(jìn)行了多年的嘗試，建設(shè)了食品工藝學(xué)、食品機(jī)械與設(shè)備、食品化學(xué)等課程教學(xué)網(wǎng)站，開通了“食品工廠裝備與設(shè)計(jì)”微信公共號(hào)，將網(wǎng)絡(luò)信息資料、視頻圖片、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及時(shí)發(fā)布，供學(xué)生學(xué)習(xí)使用，極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容。由于教學(xué)信息化建設(shè)的突出成績，本專業(yè)的食品工藝學(xué)課程被評(píng)為國家級(jí)資源共享課程，課程內(nèi)容在“愛課程網(wǎng)”上全部上線公開。

綜上所述，本專業(yè)按照國家新工科建設(shè)要求與工程專業(yè)認(rèn)證的需求，以O(shè)BE理念構(gòu)建了有益于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與工程實(shí)踐能力的實(shí)踐教學(xué)課程體系，并將創(chuàng)新培養(yǎng)貫穿全學(xué)程;改革了實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)方法，深入開展了“基于項(xiàng)目的教學(xué)”與“探究式教學(xué)”方式，變傳統(tǒng)的驗(yàn)證性與演示性實(shí)驗(yàn)為綜合性、設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn);突破了單門課程為實(shí)施對(duì)象的局限性，推行了跨課程的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了課程之間的交互，有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng);積極開展信息化教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了課程教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合。這一系列的教學(xué)改革極大地促進(jìn)了教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的達(dá)成，對(duì)提高學(xué)生工程能力、創(chuàng)新能力起到明顯的作用，可以更好地為我國培養(yǎng)出能解決復(fù)雜工程問題的高級(jí)工程技術(shù)人才。

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