食品科學與工程專業(yè)工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐教學模式研究

劉麗莉，張孟軍，康懷彬，羅 磊，李 芳

（河南科技大學食品與生物工程學院，食品加工與安全國家級教學示范中心，河南洛陽 471023）

長期以來，通過培養(yǎng)大學生工程創(chuàng)新能力為社會輸送了大量的人才，是我國人才培養(yǎng)的中流砥柱。但是由于多方面的原因，我國大學生特別是類似于食品科學與工程這類工科類專業(yè)，普遍存在著工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)質量不高、學生工程創(chuàng)新能力較為薄弱等問題，隨著經濟的發(fā)展，社會對食品科學與工程專業(yè)人才的需求不斷增大。在對大學生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的環(huán)節(jié)中，不僅要提高學生工程素質和創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，還要結合其他方面共同改進[1]。實踐教學是學生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是提升學生綜合素質、增強解決各類實際問題等不可或缺的一步。

對大學生工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是人類社會發(fā)展面臨的共同問題，事關全人類文明的發(fā)展。開展與專業(yè)認證相吻合的專業(yè)建設綜合改革研究變得十分必要。大學生工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在食品科學與工程實踐教學發(fā)展模式中的研究是高校教學工作的重要目標，對提升我國綜合國力和教育的健康發(fā)展有一定幫助[2]。

1 食品科學與工程專業(yè)傳統(tǒng)教學模式的缺陷

1.1 缺乏實踐，“動手做”受到限制

食品科學與工程專業(yè)作為一門應用型專業(yè)，要求學生具備良好的工程創(chuàng)新能力和實踐能力，反觀以往教學模式，大多數(shù)偏離了理論與實踐并重的理念，偏向于理論教學，而忽略了實踐的重要性。實驗室重視設備的購買，但對其運行、維護和開放機制等不夠重視，且實驗課前缺乏安全培訓，導致出于安全考慮，學生很難真正完全接觸及實際操作實驗的全過程，特別是一些大型儀器。多為“聽一聽”“看一看”參觀式，導致“動手做”受到限制，動手能力低，也會間接影響學生上課的積極性[3-4]。

1.2 實踐效果不足，工程創(chuàng)新能力弱

實踐機會不多，且由于時間及條件限制，獨立完成實驗操作很難實現(xiàn)。“參觀式”的實踐模式效果不明顯，互動性較低，學生不易發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有問題，解決問題的能力訓練受限，工程創(chuàng)新能力得不到提升，達不到食品科學與工程專業(yè)對實踐效果的要求。

2 工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)實踐教學模式的建立

2.1 遵循“全面系統(tǒng)、循序漸進、自主探究、因材施教”四大原則

（1） 全面系統(tǒng)原則。知識是基礎，思考是關鍵，創(chuàng)新是根本。從全方位、全過程、全員3個方面系統(tǒng)地實現(xiàn)食品科學與工程專業(yè)工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實踐模式。全方位即理論教學、自主思考、實踐創(chuàng)新一手抓；全過程即讓學生參與到每一個環(huán)節(jié)中，學習、思考、實踐缺一不可；全員即全體學生參與，讓每一個學生都有實踐的機會，參與并全身心投入實踐。在理論教學中鼓勵學生獨立思考，培養(yǎng)學生的自主思考能力，在實踐中以學生動手為主，激發(fā)學生自主創(chuàng)新能力[5]。

（2）循序漸進原則。按照分階段、遞進式的教學改革思路，將學科知識的內在聯(lián)系從不同層面逐漸遞進，針對學生的基礎知識構建、研究技能培養(yǎng)、綜合能力轉化，創(chuàng)建基礎實驗、專業(yè)實驗、創(chuàng)新實踐“三位一體”的模式，重基礎、嚴要求、謀創(chuàng)新。在教學實踐中培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新思維、分析和解決工程問題的能力[5-6]。

（3）自主探究原則。自主探究是提高工程創(chuàng)新能力的核心，教學方式結合教材、課堂與實踐實現(xiàn)多樣化發(fā)展。激發(fā)學生主動去獲取相關知識的興趣。在教學過程中，教師根據(jù)當前所學知識背景，提出相關問題，以此為中心，以“解決問題”為目標，引導學生圍繞這些問題進行思考和實踐，并在此過程中激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，探索出相關問題的解決方案。

（4）因材施教原則。目前工科類大學生畢業(yè)后一般有2個方向，即考研和就業(yè)，因此可以在大三階段根據(jù)學生個性化需求制定針對性的計劃，對于考研的學生注重理論實踐并重，實驗過程要求操作標準化、細節(jié)化、科學化、規(guī)范化，且基礎理論扎實[6-8]。對于工作的學生，偏重于企業(yè)實習，向技術、技能應用型人才培養(yǎng)方向發(fā)展。院校通過調整培養(yǎng)計劃因材施教，也可以有效提高就業(yè)率和升學率。

2.2 有效利用“論壇”“大創(chuàng)”“競賽”“實驗室”四大平臺

（1） 論壇。學院注重拓展海外國際合作與交流，與40余家國內外高校及科研院所建立了穩(wěn)定的合作關系。學院定期邀請知名學者開展關于食品科學與工程專業(yè)的論壇講座，為學生創(chuàng)造了一個良好的學術交流平臺，使其感受良好的科研氛圍，了解目前專業(yè)相關研究的最新進展，激發(fā)學生對于科研的興趣。

（2）大學生創(chuàng)業(yè)與培訓中心。大學生創(chuàng)業(yè)與培訓中心現(xiàn)有功能齊全的乳制品、肉制品、果蔬制品、焙烤制品、飲料等加工設備和小型生產線，科研力量雄厚、產品開發(fā)能力強，能為學生提供工藝設計、新產品開發(fā)、產品質量檢測、產品論證及中試等一系列實踐創(chuàng)新條件。積極組織策劃開展創(chuàng)業(yè)教育活動，使其成為產、學、研結合的平臺及功能齊全設施完善的校內實踐教學基地[9]，全面提高大學生的綜合能力。在此基礎上，學生取得了2017年第一屆河南省傳統(tǒng)美食大賽最佳創(chuàng)意獎、河南省第一屆大學生飲料創(chuàng)新創(chuàng)意大賽產品制作類一等獎等多項榮譽。

（3）“國家級”“省級”等科技競賽?；ヂ?lián)網+大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、本科生科研訓練計劃（SRTP）、挑戰(zhàn)杯等競賽項目為大學生提供進行科研訓練和研究性學習的機會和平臺，學生通過積極主動地探索新的知識領域，獨立完成課題等過程，全面提升自身綜合能力。河南科技大學食品與生物工程學院學生經過積極的探索和努力，獲得了2018年“創(chuàng)青春”河南省大學生創(chuàng)業(yè)大賽二等獎、2018年河南省“互聯(lián)網+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎、2018年“創(chuàng)青春”創(chuàng)業(yè)大賽“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)計劃競賽金獎等獎項。

（4）實驗室。學院建立了完整的教學、科研和實驗室管理體系，實驗室面積13 000多m2。擁有1個國家級實驗教學示范中心、4個省部級工程技術研究中心、1個河南省高校重點學科開放實驗室、3個地廳級工程技術研究中心。為學生提供了先進的儀器設備及良好的實踐環(huán)境，保證學生實踐過程的正常進行，為提高學生的工程創(chuàng)新能力創(chuàng)造了條件。近年來，學院承擔國家自然科學基金、國家“863”國家“十一五”支撐項目，為學生提供了良好的科研機會和平臺。

2.3 改革措施的全面實施與成效

在課程創(chuàng)新上分兩步走，一是工程教師的培養(yǎng)與引進，二是教學增設工程內容；“4+2”培養(yǎng)模式即“工程實訓”“頂崗實習”“畢業(yè)論文”“項目競賽”結合“創(chuàng)辦工程實驗中心”和“校企聯(lián)合創(chuàng)新教學平臺”的方式。

改革措施全面實施圖見圖1。

（1）課程創(chuàng)新。課程創(chuàng)新方面以食品與生物工程學院為例，學院平均每年都會從知名高校引進具有工程背景的優(yōu)秀教師4～5名，并積極組織教師工程能力的培訓，鼓勵青年教師進入企業(yè)交流培養(yǎng)并指導學生實訓[10]。教學內容增加工程實訓實踐課時，如增加“食品工廠設計”“食品工程原理”“食品加工綜合實驗”等基礎課時，并構建了國家級精品線上課程“食品工藝學”，采用新型的授課方式，將工程學的觀念和思維貫穿到整個教學環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學生應用工程學理論和方法解決實際工程問題的能力。

（2）“4+2”培養(yǎng)模式。①工程實訓：在實踐課上增加工程實訓課時，將專業(yè)介紹、金工實習、認識實習、課程設計、生產實習、科研訓練課、食品工藝實驗、畢業(yè)實習、畢業(yè)論文等實踐教學課程有計劃、分階段地安排在整個課程計劃中，以達到最佳的教學效果。注重探究性和開放性，讓學生最大程度上發(fā)揮其主觀能動性，通過實踐思考發(fā)現(xiàn)問題，提出解決方案，將理論與實踐融為一體，提高工程創(chuàng)新能力。②頂崗實習：建立一種校內實驗室實習與校外企業(yè)實際生產實習相結合的模式，充分利用校內外資源，改革工藝實驗內容設置及科研訓練課程內容設置，與企業(yè)實際生產過程相結合，創(chuàng)辦可以讓學生自己動手的工程實踐平臺。改變以往走馬觀花式的以工廠參觀實習為主的模式，讓學生動手操作實驗設備，培訓后上崗實習，在實際操作中獲取工程創(chuàng)新的能力，發(fā)揮實訓實習基地的作用。③畢業(yè)論文：以創(chuàng)新項目為載體，引導學生選取具有研究意義且有適當深度的課題，通過選題、查閱文獻、明確思路、預試驗論證、立項、研究、結題等一系列科學研究過程，使學生解決問題的能力和工程創(chuàng)新能力得到質的提升。同時，充分利用當前的教學資源和師資隊伍，使學生將所學知識靈活運用到實際操作中，提高其科學研究能力及論文水平[9-10]；教學與科研相輔相成、相互促進，構建可持續(xù)性發(fā)展，即提高教學質量促進科研水平提升，用研究成果豐富教學內容。④項目競賽：以競賽項目為支撐，積極組織學生參與，調動學生的積極性，增強其對科研的興趣，在此過程中鍛煉學生的協(xié)調能力、組織能力和應變能力等。培養(yǎng)并提升學生的自主工程創(chuàng)新能力。⑤創(chuàng)辦工程實驗中心：在基本理論教學過程中強化工程觀念，課程實驗和綜合實驗教學內容上設置多樣化、層次化和綜合化，綜合培養(yǎng)學生工程思路，并將理論知識教學與食品生產實例結合起來。以科學發(fā)展觀為指導，創(chuàng)辦工程實驗中心，以學生為主體，以實踐為重點的工程實踐教學行為，培養(yǎng)全面發(fā)展的復合型人才。⑥校企聯(lián)合創(chuàng)新教學平臺：改變傳統(tǒng)的授課模式，聘請合作企業(yè)的優(yōu)秀技術人員和教師一起對學生進行相關的授課和指導，構建“共享”“共建”“互補”校企合作資源融合的模式。一方面豐富課堂內容，有效調動學生上課的積極性，增強課堂的互動性，讓學生更為直接地接觸到實踐中可能遇到的問題及相應的解決辦法，另一方面，充分利用校外資源，組織學生進入合作企業(yè)進行實踐，提升綜合能力的同時長期穩(wěn)定的為企業(yè)提供優(yōu)秀的畢業(yè)生，達到“合作共贏”的作用。

（3）實踐成效。以河南科技大學食品與生物工程學院為例，遵循“四大原則”，有效利用“四大平臺”，再結合課程創(chuàng)新及“4+2”培養(yǎng)模式，2015年河南科技大學食品科學與工程專業(yè)順利通過中國工程教育專業(yè)認證，隨后通過復審，為學校工程教育的國際化打開了新局面，為學校工程類專業(yè)的建設和發(fā)展提供了寶貴的經驗；同時，也是學院在深化教育教學改革、全面提升教育教學質量的進程中邁出的可喜一步。在不斷探索和完善的過程中，學生工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)得到重視，實踐課質量提升，工程實訓取得了更好的效果，畢業(yè)論文水平整體提高，學生綜合能力獲得很大的進步；在各類比賽中取得了優(yōu)異的成績，其中國家級獎項4項、省部級獎項3項等。

3 結語

食品科學與工程專業(yè)作為一門工科類專業(yè)，工程創(chuàng)新能力占據(jù)舉足輕重的地位，該能力的培養(yǎng)在學科教育教學改革中成為不可忽視的重要環(huán)節(jié)。因此，增加實踐類課程學時、提升實踐課質量顯得尤為重要。為了培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力、實踐動手能力，使其綜合能力得到提升，學校應根據(jù)食品科學與工程專業(yè)工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的特點，對現(xiàn)有的教學模式進行針對性的改革，彌補以往教學模式的不足，并在發(fā)展中不斷進行完善，進一步實現(xiàn)食品科學與工程專業(yè)多樣化、個性化人才培養(yǎng)，提高專業(yè)人才質量。同時，也為近年來提出的多學科交叉、融合、滲透或拓展而形成的“新工科”項目的探索奠定一定的基礎，是培養(yǎng)“新工科”創(chuàng)新型人才的重要途徑。