新工科與工程認(rèn)證背景下“功能性食品”的改革實(shí)踐

王順民，徐繼成，季長(zhǎng)路

（安徽工程大學(xué) 生物與化學(xué)工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）

依靠廣大工程人才隊(duì)伍使我國(guó)成為工程制造的強(qiáng)國(guó)，是實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，高等教育首先要解決我國(guó)工程技術(shù)人才嚴(yán)重短缺的問(wèn)題。在面向新工業(yè)體系的“新工科”的工程教育背景下，工科專業(yè)必須要培養(yǎng)具有面向未來(lái)的持續(xù)學(xué)習(xí)力、創(chuàng)新力、設(shè)計(jì)力和實(shí)現(xiàn)力的新時(shí)代大學(xué)生[1-2]。民以食為天，食品工業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)的支柱行業(yè)之一，食品“智能生產(chǎn)”也是中國(guó)制造的一部分。作為高等院校食品科學(xué)與工程專業(yè)，承擔(dān)著為國(guó)家培養(yǎng)新時(shí)代食品工程人才的重任。而食品專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的確定、課程設(shè)置及課程教學(xué)改革創(chuàng)新則尤為重要?！肮δ苄允称贰闭n程是食品科學(xué)與工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，也是學(xué)校必修學(xué)位課程，在專業(yè)工程能力培養(yǎng)中發(fā)揮著重要的支撐作用。課程教學(xué)必須面對(duì)新的工科人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，以滿足新時(shí)期人才培養(yǎng)要求。因此，依托食品專業(yè)課程之一“功能性食品”的課程教學(xué)改革，探索食品專業(yè)的新工科建設(shè)模式，為滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)食品領(lǐng)域新工科人才的需求尋找一條有效途徑[3]。

為此，基于新工科與工程認(rèn)證的背景，結(jié)合OBE理念，以促進(jìn)工程認(rèn)證為目標(biāo)，圍繞如何強(qiáng)化新工科教育，以安徽工程大學(xué)食品科學(xué)與工程“功能性食品”課程改革與實(shí)踐為對(duì)象，探究通過(guò)實(shí)踐改革帶動(dòng)學(xué)生培養(yǎng)模式的創(chuàng)新，并積極推進(jìn)食品科學(xué)與工程專業(yè)的“工程教育認(rèn)證”實(shí)踐活動(dòng)，在OBE模式下提高大學(xué)生創(chuàng)新能力，以滿足新工科和“工程教育認(rèn)證”適應(yīng)度。

1 “功能性食品”教學(xué)活動(dòng)改革措施與方法

1.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

傳統(tǒng)的“功能性食品”課程主要是以講授保健食品基本理論而完成課程教學(xué)任務(wù)，其最大缺陷是缺乏系統(tǒng)性和工程實(shí)踐能力培養(yǎng)。大健康背景下的功能性食品已經(jīng)擴(kuò)大到整個(gè)食品產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，包括活性物質(zhì)提取、產(chǎn)品研發(fā)、加工、制造、工藝及品質(zhì)控制等，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程[4]，因此“功能性食品”的基本理論知識(shí)也應(yīng)該盡量覆蓋整個(gè)食品產(chǎn)業(yè)鏈。《中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展綱要（2014—2020年）》指出“以現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)理念引導(dǎo)食物合理消費(fèi)，逐步形成以營(yíng)養(yǎng)需求為導(dǎo)向的現(xiàn)代食物產(chǎn)業(yè)體系”。以生物提取物為核心的功能因子在大健康產(chǎn)業(yè)鏈中扮演著越來(lái)越重要的角色。生物提取物主要應(yīng)用于功能因子、膳食補(bǔ)充劑和功能食品行業(yè)。為推動(dòng)營(yíng)養(yǎng)健康產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，構(gòu)建“大健康”格局，必須針對(duì)大健康產(chǎn)業(yè)中關(guān)于功能因子的提取、開發(fā)利用等相關(guān)內(nèi)容開展教學(xué)。因此，“功能性食品”教學(xué)內(nèi)容修訂為既包括研發(fā)、加工和銷售，也包括功能性原料中活性物質(zhì)的提取、功能評(píng)價(jià)、安全和毒理學(xué)評(píng)價(jià)技術(shù)，并使之形成完善的有機(jī)體系，從而能夠?yàn)楣δ軤I(yíng)養(yǎng)食品和特醫(yī)食品研究提供專業(yè)技術(shù)支持。通過(guò)修訂，可加強(qiáng)食品加工及單元操作、強(qiáng)化綜合性及工程性，特別是增加食品功能性因子分離制備和功能評(píng)價(jià)方面的內(nèi)容，從而使課程內(nèi)容更完整，以利于功能性食品方面專業(yè)工程人才的培養(yǎng)。

1.2 課程目標(biāo)的改革

課程任務(wù)是通過(guò)課堂教學(xué)，使學(xué)生獲得功能食品方面的基本知識(shí)，培養(yǎng)功能食品的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)的能力，支撐專業(yè)學(xué)習(xí)成果中相應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成。因此，在新工科及工程教育的背景下，“功能性食品”課程目標(biāo)與對(duì)應(yīng)的學(xué)生能力要求如下：

（1） 課程目標(biāo)1。能夠了解功能性食品原料的特性和適宜開發(fā)的產(chǎn)品類型，確定具體的研發(fā)目標(biāo)。了解相關(guān)法律法規(guī)，具備查閱應(yīng)用相關(guān)法律法規(guī)，進(jìn)行產(chǎn)品自我設(shè)計(jì)的能力。

（2） 課程目標(biāo)2。掌握功能性食品的產(chǎn)品設(shè)計(jì)原理，培養(yǎng)學(xué)生在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用生物活性成分開發(fā)功能性食品的能力。能夠根據(jù)功能性食品的特定需求，在安全、環(huán)境、法律等現(xiàn)實(shí)約束條件下進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康等因素。

（3） 課程目標(biāo)3。掌握有關(guān)功能性食品開發(fā)的設(shè)計(jì)原則及開發(fā)的原理，具備合理選擇食品原輔料，設(shè)計(jì)專用功能性食品，并具有一定的方案優(yōu)選和設(shè)計(jì)的能力。能夠考慮安全、健康、文化等因素，論證設(shè)計(jì)方案的可行性，能夠基于工程相關(guān)背景知識(shí)進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)食品生產(chǎn)與工程解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律和文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。

課程目標(biāo)對(duì)學(xué)習(xí)成果的支撐關(guān)系見表1。

1.3 教學(xué)過(guò)程的改革

基于“工程認(rèn)證”“新工科”的要求，教學(xué)內(nèi)容改革創(chuàng)新必須輔以教學(xué)實(shí)施過(guò)程的改革創(chuàng)新，以保障教學(xué)效果實(shí)現(xiàn)和培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。傳統(tǒng)教學(xué)是典型的灌輸型教學(xué)模式。當(dāng)今教學(xué)則必須以學(xué)生為主體，根據(jù)工程認(rèn)證OBE理念，圍繞如何提高學(xué)生創(chuàng)新能力和工程能力為前提，探究通過(guò)課程教學(xué)過(guò)程改革創(chuàng)新，提高大學(xué)生創(chuàng)新能力，以滿足OBE模式的“工程”適應(yīng)度。在教學(xué)實(shí)踐中，研究將如何針對(duì)課程特點(diǎn)改革教學(xué)過(guò)程。采用案例教學(xué)，教學(xué)伊始，將學(xué)生分成若干小組（每組4位），要求準(zhǔn)備一段時(shí)間，讓學(xué)生搜集一些可加工利用的農(nóng)副產(chǎn)品原料，討論篩選開發(fā)利用的對(duì)象后每組設(shè)計(jì)一個(gè)案例或項(xiàng)目，并進(jìn)行報(bào)告。小組中每位學(xué)生均匯報(bào)自己完成的部分，其中首位學(xué)生介紹項(xiàng)目創(chuàng)意（項(xiàng)目名稱、研究目的、意圖，包括市場(chǎng)調(diào)研）；第2位學(xué)生介紹項(xiàng)目實(shí)施方案（加工方法、工藝、參數(shù)等）；第3位學(xué)生介紹項(xiàng)目產(chǎn)品外延設(shè)計(jì)（成品定位、包裝設(shè)計(jì)等），第4位學(xué)生介紹產(chǎn)品后期細(xì)節(jié)（產(chǎn)品申報(bào)、功能評(píng)價(jià)等）。后期，在“功能性食品設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)驗(yàn)”的實(shí)踐環(huán)節(jié)中要求組員將項(xiàng)目創(chuàng)意進(jìn)行實(shí)踐轉(zhuǎn)化。通過(guò)實(shí)踐創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，讓學(xué)生理解和掌握功能性食品及食品原料的提取工藝、加工操作要點(diǎn)、產(chǎn)品開發(fā)的過(guò)程，以及產(chǎn)品開發(fā)必須考慮的效率、健康和安全等問(wèn)題。通過(guò)研發(fā)實(shí)踐提高了學(xué)生的食品研發(fā)、創(chuàng)新和實(shí)踐能力。通過(guò)項(xiàng)目的提出、策劃、研究實(shí)施、交流和產(chǎn)品創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)等方式，使學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)質(zhì)疑、思考、研究、決定，并展示他們的各種能力。另外，以團(tuán)隊(duì)的形式完成任務(wù)訓(xùn)練培養(yǎng)了學(xué)生的溝通能力、分析和解決問(wèn)題的能力、策劃和組織能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和創(chuàng)造性思維的能力。通過(guò)以上應(yīng)對(duì)人才培養(yǎng)要求，使學(xué)生具備了“新工科”和工程背景所要要求的能力。

表1 課程目標(biāo)對(duì)學(xué)習(xí)成果的支撐關(guān)系

1.4 教學(xué)手段的改革

通過(guò)教學(xué)手段的改革和創(chuàng)新，制作高質(zhì)量的多媒體課件，將收集到的各類食品功能因子的提取加工工藝流程、功能性評(píng)價(jià)和食品加工生產(chǎn)線的視頻補(bǔ)充到教學(xué)媒體中，以增加課件的可視性和趣味性，使教學(xué)生動(dòng)形象并能充分呈現(xiàn)知識(shí)信息。同時(shí)，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容講授、書面作業(yè)完成及實(shí)驗(yàn)實(shí)施等不同方式的改變以創(chuàng)新教學(xué)過(guò)程，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)效果。

1.4.1 課堂講授方法

（1） 啟發(fā)案例式教學(xué)。通過(guò)給定“案例題目”，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)產(chǎn)品。利用網(wǎng)絡(luò)將教學(xué)資料，包括課程教學(xué)大綱、課程教學(xué)日歷、課件和作業(yè)等，行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)及功能性食品加工技術(shù)和各種視頻等資料共享給學(xué)生。讓學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)其獨(dú)立思考、分析和解決問(wèn)題的能力，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)主動(dòng)實(shí)踐學(xué)習(xí)獲得渴求的知識(shí)。

（2） 采用互動(dòng)式教學(xué)。借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、QQ和微信等形式，線上線下多渠道交流，課內(nèi)討論和課外答疑相結(jié)合，充分把握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，打破學(xué)習(xí)互動(dòng)的時(shí)空限制，最大程度地使師生課上課下無(wú)縫對(duì)接，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野、學(xué)習(xí)的深度及廣度，從而提高教學(xué)效果。同時(shí)改善教學(xué)手段與學(xué)習(xí)形式單一、教學(xué)課時(shí)不足、個(gè)性化學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)少的現(xiàn)狀，以提高教學(xué)效果。

1.4.2 作業(yè)形式

作業(yè)分為書面作業(yè)和大作業(yè)2個(gè)部分。

（1） 書面作業(yè)。根據(jù)授課進(jìn)度適時(shí)布置作業(yè)2次，每人獨(dú)立完成。作業(yè)之一：①XX活性成分的開發(fā)與研究進(jìn)展；②具有XX食品的研究進(jìn)展。要求二選一。作業(yè)之二：具有XX功能的產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)。

（2） 大作業(yè)（設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)）。針對(duì)不同特性的功能性產(chǎn)品要求，學(xué)生完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，提交產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)策劃書一份，并在實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行操作。產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案包括市場(chǎng)調(diào)研，要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)。通過(guò)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，提高學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力，以及圖紙?jiān)O(shè)計(jì)表達(dá)能力、清晰陳述觀點(diǎn)、回答問(wèn)題和團(tuán)隊(duì)合作的能力。

組織形式及要求如下：

（1） 學(xué)生可選擇教師給定的題目，或自主選題，以小組為單位，明確每個(gè)人的分工與責(zé)任。

（2） 通過(guò)分析給定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理，確定產(chǎn)品需要實(shí)現(xiàn)的工藝要點(diǎn)、工藝流程圖，給出合理的參數(shù)技術(shù)要求；這一部分由小組共同討論完成。

（3） 分配每人完成指定方案的內(nèi)容確定。

（4） 提交成果、答辯。組內(nèi)派出代表陳述，然后教師提問(wèn)，指定學(xué)生回答。

1.4.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)操作（功能性食品的設(shè)計(jì)與開發(fā)試驗(yàn)）是該課程的另一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)完成功能性食品的設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)教學(xué)具有重要的作用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握有關(guān)功能性食品開發(fā)技術(shù)方面的基本知識(shí)、簡(jiǎn)單產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法、工具操作技能、鞏固課堂所講授的內(nèi)容，提高查閱有關(guān)文獻(xiàn)的能力。要求態(tài)度認(rèn)真、原理清楚、方法正確、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、實(shí)驗(yàn)報(bào)告工整。根據(jù)小組設(shè)計(jì)方案，按照指導(dǎo)教師要求，學(xué)生分組完成，并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

1.5 課程考核的改革

根據(jù)新工科和OBE理念進(jìn)行課程考核改革。在期末考核中增加分析綜合題、情景設(shè)計(jì)題，增強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)理念的訓(xùn)練，把所學(xué)知識(shí)串聯(lián)起來(lái)。通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，訓(xùn)練學(xué)生的分析和解決問(wèn)題的能力。平時(shí)考核中計(jì)入小組產(chǎn)品研發(fā)報(bào)告成績(jī)。根據(jù)小組報(bào)告的案例或項(xiàng)目?jī)?nèi)容和口頭表達(dá)及產(chǎn)品轉(zhuǎn)化過(guò)程計(jì)分。“功能性食品設(shè)計(jì)與開發(fā)試驗(yàn)”的實(shí)踐環(huán)節(jié)的成績(jī)，分為2個(gè)部分，其中產(chǎn)品設(shè)計(jì)報(bào)告和動(dòng)手操作各占50%。以注重對(duì)過(guò)程及能力的考核，培養(yǎng)學(xué)生的有效交流、協(xié)同合作、口頭表達(dá)能力，同時(shí)要求學(xué)生接受具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，關(guān)注他們的高階能力，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維及創(chuàng)新能力。

考核與評(píng)價(jià)細(xì)則見表2。

通過(guò)達(dá)成度評(píng)價(jià)分析學(xué)生的相關(guān)畢業(yè)要求達(dá)成。

2 主要特色

（1）教育理念創(chuàng)新。樹立以“新工科”和“工程認(rèn)證”O(jiān)BE的理念為目標(biāo)的課程教學(xué)和課內(nèi)試驗(yàn)教學(xué)，全面提升了學(xué)生的實(shí)用技能和工程實(shí)踐創(chuàng)新能力。旨在培養(yǎng)學(xué)生具有面向未來(lái)的持續(xù)學(xué)習(xí)力、創(chuàng)新力、設(shè)計(jì)力和實(shí)現(xiàn)力。

（2）教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新。課程教學(xué)內(nèi)容加強(qiáng)食品加工及單元操作、強(qiáng)化綜合性及工程性。內(nèi)容涵蓋功能性食品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，也包括功能性原料提取和功能性評(píng)價(jià)、安全和毒理學(xué)評(píng)價(jià)技術(shù)，并使之形成完善的體系。另外增加地方特色原料的開發(fā)利用，從而為功能營(yíng)養(yǎng)、特醫(yī)食品研究提供專業(yè)技術(shù)支持，推動(dòng)地方健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（3） 教學(xué)過(guò)程創(chuàng)新。根據(jù)工程認(rèn)證OBE理念，圍繞如何提高學(xué)生創(chuàng)新能力和工程能力為前提，以提高大學(xué)生創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)成果導(dǎo)向的OBE模式的“工程教育”的能力培養(yǎng)。課堂教學(xué)中將引入研究型教學(xué)模式，注重學(xué)生能學(xué)到什么、教師教什么。通過(guò)案例或項(xiàng)目設(shè)計(jì)，通過(guò)試驗(yàn)實(shí)踐讓創(chuàng)意變?yōu)楫a(chǎn)品，讓學(xué)生理解和掌握功能性食品活性成分的提取工藝、加工操作要點(diǎn)、產(chǎn)品開發(fā)的過(guò)程，以及產(chǎn)品開發(fā)必須考慮的效率、環(huán)境和健康、安全等問(wèn)題。通過(guò)項(xiàng)目提出、項(xiàng)目策劃、項(xiàng)目研究、口頭報(bào)告和產(chǎn)品創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)等方式使學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)質(zhì)疑、思考、研究、決定和展示他們的各種能力，以此培養(yǎng)學(xué)生溝通能力、分析和解決問(wèn)題能力、策劃和組織能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和創(chuàng)造性思維能力等工程能力。

表2 考核與評(píng)價(jià)細(xì)則

（4）教學(xué)手段創(chuàng)新。通過(guò)制作各類食品功能因子的提取工藝、功能性評(píng)價(jià)和食品加工生產(chǎn)的視頻，增加課件的可視性和趣味性，使教學(xué)生動(dòng)形象并能充分呈現(xiàn)知識(shí)信息。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，使教學(xué)手段與學(xué)習(xí)形式更加多樣化，并彌補(bǔ)了教學(xué)課時(shí)不足、學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)少的窘?jīng)r。同時(shí)，各種視頻、圖片等資料的共享，拓寬了學(xué)生的專業(yè)視野、學(xué)習(xí)的深度及廣度。而且打破了時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)師生課上課下無(wú)縫對(duì)接，從而顯著提高教學(xué)效果。

（5） 考核方式創(chuàng)新。相比以往，注重了對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程和能力的培養(yǎng)。課程考核內(nèi)容上，通過(guò)加強(qiáng)以分析綜合題來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)能力，強(qiáng)化學(xué)生的分析和解決問(wèn)題的能力訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)產(chǎn)品案例轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生的研發(fā)、交流、協(xié)同合作和表達(dá)能力，從而培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程能力。

通過(guò)教學(xué)改革，在食品專業(yè)大學(xué)生的工程能力培養(yǎng)方面著實(shí)獲得了提高。而且大學(xué)生依托“功能性食品的設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)驗(yàn)”中的自己的案例設(shè)計(jì)創(chuàng)新，開發(fā)出了許多新產(chǎn)品。其中，每年有多組學(xué)生憑借自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在安徽省大學(xué)生食品創(chuàng)新大賽、全國(guó)節(jié)能減排競(jìng)賽等比賽中獲得較好的名次，并獲批了國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。部分創(chuàng)新實(shí)踐小團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品申報(bào)國(guó)家專利并獲得了授權(quán)。每年專業(yè)獲益學(xué)生比例達(dá)20%。

3 結(jié)語(yǔ)

在“新工科”和工程教育背景下，培養(yǎng)食品專業(yè)學(xué)生的持續(xù)學(xué)習(xí)力、創(chuàng)新力、設(shè)計(jì)力和實(shí)現(xiàn)力等綜合工程能力，使其成為未來(lái)實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)的堅(jiān)實(shí)分子。這是新時(shí)代下食品專業(yè)院校人才培養(yǎng)的重任。因此，在新工程建設(shè)背景下，通過(guò)提出創(chuàng)新教育理念、創(chuàng)新教育模式和創(chuàng)新培養(yǎng)模式、構(gòu)建專業(yè)培養(yǎng)新體系等方面的專業(yè)建設(shè)途徑。在上述思想指導(dǎo)下，院系食品科學(xué)與工程專業(yè)于2015年啟動(dòng)工程教育認(rèn)證，并于2018年通過(guò)教育部工程教育認(rèn)證評(píng)估。因此，依托“功能性食品”課程的教學(xué)改革，探索食品專業(yè)的新工科建設(shè)模式，為食品領(lǐng)域新工科人才的需求尋找一條有效途徑。這對(duì)食品科學(xué)與工程特色專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)具有一定的參考意義。