食品科學(xué)與工程跨學(xué)科研究生培養(yǎng)模式探討

王榮春，程翠林，盧衛(wèi)紅

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150001）

食品產(chǎn)業(yè)是保障民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是各國(guó)經(jīng)濟(jì)的主要支柱產(chǎn)業(yè)。食品行業(yè)人才是該行業(yè)得以發(fā)展的動(dòng)力，因此，掌握著先進(jìn)的食品科學(xué)技術(shù)，具有創(chuàng)新精神的人才培養(yǎng)對(duì)食品工業(yè)未來的發(fā)展至關(guān)重要。

食品科學(xué)與工程學(xué)科融合了生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、醫(yī)學(xué)以及材料與工程學(xué)等學(xué)科的知識(shí)、理論和研究方法。學(xué)科方向?yàn)椋海?）食品微生物方向（食品與生物交叉），包括益生菌及其在食品工業(yè)中應(yīng)用；食品有害微生物的防控等。（2）食品化學(xué)方向（食品與化學(xué)交叉），食品功能活性與活性成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，食物原材料或食品組分的理化性質(zhì)對(duì)其加工特性、食用品質(zhì)等方面的影響研究。（3）食品營(yíng)養(yǎng)方向（食品與醫(yī)學(xué)交叉）：食物組分、飲食習(xí)慣與人類健康的關(guān)系，包括糖水化合物、脂質(zhì)、乳制品及其他食品組分，包括腸道菌群及其代謝對(duì)人體得糖代謝、心血管疾病、提高免疫力、抗衰老、抗疲勞等方面得影響。（4）食品安全方向（食品與分析化學(xué)、儀器分析、毒理學(xué)交叉）：農(nóng)殘、重金屬、抗生素、致病菌等食品安全因素的檢測(cè)等。（5）食品工藝學(xué)方向（食品與化學(xué)、工程學(xué)及機(jī)械等學(xué)科交叉）：包括新穎食品加工技術(shù)應(yīng)用于食品加工的各個(gè)環(huán)節(jié)，在加工過程中的食品組分的變化，新型加工設(shè)備等。故食品科學(xué)與工程專業(yè)就有交叉學(xué)科的屬性。交叉學(xué)科一般是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上學(xué)科融合、滲透所形成的學(xué)科，包括跨學(xué)科（trans- disciplinary）、多學(xué)科（multidisciplinary）及交叉學(xué)科（inter- disciplinary）。交叉學(xué)科也指的是不同學(xué)科交叉所形成的新學(xué)科，它產(chǎn)生自被交叉的學(xué)科，但又不同于原有學(xué)科[1]。

隨著科學(xué)的發(fā)展，學(xué)科間彼此的交叉、滲透與融合已成為必然，是解決科學(xué)瓶頸問題的手段和科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的主要途徑，因此學(xué)科交叉成為了科學(xué)發(fā)展的時(shí)代特征。隨著人類需求的變遷，會(huì)出現(xiàn)許多亟待解決的復(fù)雜問題，往往這些問題涉及多個(gè)學(xué)科或領(lǐng)域，單一學(xué)科的理論與技術(shù)無法解決這些問題。具有知識(shí)儲(chǔ)備廣泛，以及將各學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通能力和良好社會(huì)責(zé)任感的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才是行業(yè)、社會(huì)、國(guó)家以及科研發(fā)展對(duì)高等教育的要求，也是研究生教育的主要目標(biāo)。

一、學(xué)科交叉與融合的食品科學(xué)與工程人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀

美國(guó)跨學(xué)科教育以選拔和培養(yǎng)尖端創(chuàng)新人才為宗旨，始于本科階段，集中于研究生階段，著重于培養(yǎng)創(chuàng)新型博士生。美國(guó)教育部于 1985、1990、2000、2010 和2020 年，先后修訂了5 次學(xué)科專業(yè)目錄。在1985 年版中，已開始設(shè)置了約30 個(gè)“多學(xué)科/交叉學(xué)科”的學(xué)科專業(yè)群。在近10 年,多學(xué)科/交叉學(xué)科專業(yè)群發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛，已經(jīng)形成了一套較為成熟的交叉學(xué)科發(fā)展模式。這一系列的交叉學(xué)科組織制度建設(shè)為學(xué)科真正的交叉融合提供了制度便利和發(fā)展空間,為從交叉學(xué)科的布局設(shè)立到學(xué)科交叉的真正實(shí)現(xiàn)提供了快速通道。如，2009 年1 月,俄亥俄州立大學(xué)食品學(xué)科開展了創(chuàng)新中心計(jì)劃與創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃，這兩個(gè)計(jì)劃均是由教師提議，由教務(wù)處與研究中心共同實(shí)施。該食品創(chuàng)新中心計(jì)劃包含多個(gè)交叉學(xué)科研究組，主要研究方向涉及食品衛(wèi)生安全、生物醫(yī)學(xué)預(yù)防疾病，同時(shí)也包括制定全球糧食戰(zhàn)略和相關(guān)政策。自中心建立以來到如今，成員組成由來自12 個(gè)學(xué)院的80 多名教師擴(kuò)增至涉及到14 個(gè)學(xué)院的150 多名教師[2]。2018 年，美國(guó)工程院、美國(guó)科學(xué)院和美國(guó)醫(yī)學(xué)院組成了一個(gè)交叉學(xué)科研究委員會(huì)。該委員會(huì)認(rèn)為隨著農(nóng)業(yè)生物技術(shù)等新興技術(shù)的快速發(fā)展，在農(nóng)業(yè)與食品生產(chǎn)系統(tǒng)交叉學(xué)科已成為常態(tài)。利用交叉學(xué)科和系統(tǒng)研究法來解決農(nóng)業(yè)中的瓶頸問題，提高系統(tǒng)的效力，適應(yīng)性和可持續(xù)性。如利用大數(shù)據(jù)信息化與食品專業(yè)知識(shí)的整合，使食品和農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)的決策分析成為可能。同時(shí)，交叉學(xué)科研究委員會(huì)建議，制定培育食品農(nóng)業(yè)信息學(xué)人才的方案，提升信息技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)和人工智能技術(shù)在食品工業(yè)與農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著組學(xué)技術(shù)、傳感器技術(shù)、材料科學(xué)、數(shù)據(jù)管理的快速發(fā)展，可應(yīng)用這些技術(shù)分析食品營(yíng)養(yǎng)成分、感官特征和微生物特征；利用傳感器技術(shù)快速測(cè)量、檢測(cè)食品的理化性質(zhì)；應(yīng)用新型材料改善包裝品質(zhì)并提高食品的質(zhì)量和安全性；同時(shí)可以避免食品損失和浪費(fèi)[3]。

由于秉持著“學(xué)科前沿和基礎(chǔ)理論的研究是交叉學(xué)科建設(shè)的根基”的觀點(diǎn)，英國(guó)則選擇將科研經(jīng)費(fèi)向基礎(chǔ)研究和交叉學(xué)科傾斜，以促進(jìn)本國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。英國(guó)連續(xù)發(fā)布教育白皮書，明確加強(qiáng)綜合教育和跨學(xué)科建設(shè)的復(fù)合人才培養(yǎng)方向，并于1999 年設(shè)立了首個(gè)生物相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)科交叉博士培養(yǎng)中心。目前，英國(guó)采用雙導(dǎo)師制聯(lián)合培養(yǎng)研究生，除理論授課外，學(xué)生的其他學(xué)業(yè)均在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成。雙導(dǎo)師制度有利于學(xué)生知識(shí)構(gòu)架和專業(yè)視野的拓寬。而課程設(shè)置上采用大學(xué)科平臺(tái)生活化課程[4]。

我國(guó)教育部門高度重視跨學(xué)科的人才培養(yǎng)，國(guó)務(wù)院在2015 年下發(fā)的《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》指出，“高校建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)體系，要進(jìn)行跨學(xué)科、跨專業(yè)交叉培養(yǎng)”?！督y(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)實(shí)施辦法（暫行）》是由我國(guó)教育部、財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展改革于2017 年聯(lián)合頒布的。文中提出“我國(guó)高校應(yīng)面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求和世界科技發(fā)展前沿，突出學(xué)科交叉融合和協(xié)同創(chuàng)新”。2020 年8 月與10 月國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)、教育部新增“交叉學(xué)科”作為我國(guó)研究生學(xué)科教育中的第14 個(gè)學(xué)科，同年11 月29 日交叉科學(xué)部正式成立。這些舉措說明了我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)學(xué)科交叉或跨學(xué)科的人才培養(yǎng)與科研工作的高度重視[5]。在國(guó)家各項(xiàng)舉措的指引下，已有多所院校設(shè)立了交叉學(xué)科，同時(shí)各個(gè)學(xué)校在培養(yǎng)學(xué)生的過程中也非常重視學(xué)科間滲透與交叉。部分設(shè)有食品學(xué)科的高校也積極響應(yīng)，教育部學(xué)位管理與研究生教育司認(rèn)定了（截至2020 年6 月30 日）與食品科學(xué)與工程相關(guān)的交叉學(xué)科18 個(gè)，涉及7所學(xué)校（見表1）。

表1 教育部學(xué)位管理與研究生教育司備案的與食品科學(xué)與工程相關(guān)的現(xiàn)有學(xué)科交叉專業(yè)情況

筆者所在的哈爾濱工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)屬于化工與化學(xué)學(xué)院，同時(shí)具備較為完善的生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與檢驗(yàn)平臺(tái)，近幾年來食品科學(xué)與工程專業(yè)的碩士研究生的研究方向充分體現(xiàn)了學(xué)科交叉這一特點(diǎn)。表2 中列舉了2016 年以來部分碩士畢業(yè)生的論文情況，主要包括5 個(gè)研究方向：極端環(huán)境營(yíng)養(yǎng)與防護(hù)，營(yíng)養(yǎng)與健康，天然產(chǎn)物分離與應(yīng)用，食品質(zhì)量與安全以及功能成分運(yùn)載。這5 個(gè)方向涉及的學(xué)科包括化學(xué)、生物、農(nóng)學(xué)、工程、醫(yī)學(xué)等方面。學(xué)科的發(fā)展方向主要是結(jié)合自身長(zhǎng)期的研究基礎(chǔ)與平臺(tái)優(yōu)勢(shì)逐漸形成的。極端環(huán)境營(yíng)養(yǎng)與防護(hù)方向是哈爾濱工業(yè)大學(xué)食品學(xué)科的特色方向，該研究方向的發(fā)展宗旨是服務(wù)于我國(guó)的航天及深海事業(yè)，且該方向既符合我國(guó)的十四五規(guī)劃和二零三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議中所提出的科研發(fā)展需求，又是一個(gè)交叉性極強(qiáng)，具有較高創(chuàng)新性的領(lǐng)域，對(duì)我國(guó)未來的航天、深地深海探索提供物質(zhì)保障的理論基礎(chǔ)。而食品功能成分運(yùn)載方向是納米技術(shù)、化學(xué)、生物學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、醫(yī)學(xué)的多方面學(xué)科匯聚的火花，功能成分的運(yùn)載對(duì)于未來精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)、精準(zhǔn)醫(yī)療提供途徑與方法。

表2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程中專業(yè)碩士研究生學(xué)生畢業(yè)論文學(xué)科交叉情況表

二、食品科學(xué)與工程學(xué)科研究生跨學(xué)科創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革的探討

研究生與本科生相比，學(xué)生具備較完善的專業(yè)基礎(chǔ)素養(yǎng)，同時(shí)有活躍而開放的思維，與教師和同學(xué)可以進(jìn)行很好的學(xué)術(shù)交流與互動(dòng)，可以快速地汲取各學(xué)科的知識(shí)、理論和技術(shù)，產(chǎn)生更多的創(chuàng)意和實(shí)踐方法?？梢詮囊韵? 個(gè)方面，即課程設(shè)置，跨學(xué)科創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的建立，評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)模式與方法進(jìn)行研究生的培養(yǎng)改革并形成良好、交叉學(xué)科的生態(tài)環(huán)境。

1.課程設(shè)置。由于學(xué)生已有專業(yè)知識(shí)積淀，在研究生階段，課程的設(shè)置應(yīng)該盡量將知識(shí)類信息與探討性前沿信息結(jié)合起來，同時(shí)將相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)概要及發(fā)展情況融入到課程體系中。食品學(xué)科的人才培養(yǎng)可以以食品行業(yè)中的一些瓶頸問題與需求為導(dǎo)向，以學(xué)科熱點(diǎn)問題為參考，進(jìn)行課程體系的建設(shè)。第一，以需求與自身優(yōu)勢(shì)為導(dǎo)向，以食品科學(xué)與工程學(xué)科為中心，相關(guān)其他學(xué)科為輔，適當(dāng)增加跨學(xué)科選修課程。例如，我國(guó)面臨老齡化社會(huì)，應(yīng)發(fā)展精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)或特殊需求的食品來長(zhǎng)期的應(yīng)對(duì)這一問題，從科學(xué)飲食、功能性食品角度改善人們的身體健康狀況。在面向未來社會(huì)可預(yù)知的需求時(shí)，及時(shí)調(diào)整課程安排，學(xué)位課與專業(yè)選修課可保持一定的開放性，如專業(yè)選修課可每年允許教師提出新選修課的開課申請(qǐng)，教師則可根據(jù)自身領(lǐng)域、學(xué)科優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域與社會(huì)、國(guó)家的需求，將實(shí)用、多學(xué)科融合的知識(shí)傳授給學(xué)生。第二，課程設(shè)置中應(yīng)加大學(xué)科間科研交流的機(jī)會(huì)，可在課程設(shè)置中增加如“食品新型材料的需求與研究進(jìn)展”“功能性食品與精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)”等學(xué)科交叉的課程，課程也應(yīng)由所屬不同學(xué)科的教師合作完成。先完成教師間的學(xué)科融合，再將相關(guān)知識(shí)傳授給學(xué)生。多學(xué)科間的交流對(duì)科研創(chuàng)新有著非常積極的作用，相關(guān)學(xué)科間了解彼此的需求與優(yōu)勢(shì)，不僅有助于更好地解決實(shí)踐問題，還可以迸發(fā)出更多的創(chuàng)新火花。第三，課程的教學(xué)形式應(yīng)多種多樣?，F(xiàn)在資訊發(fā)達(dá)，獲取信息手段多樣。要想吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，課堂教學(xué)模式的多樣性必不可少。如知識(shí)的講授，科學(xué)視頻的觀看，對(duì)于沖突問題的討論，教師提出問題，學(xué)生制作解決方案，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具的使用等。教學(xué)形式的與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新可以幫助教師更好地完成教學(xué)任務(wù)及人才培養(yǎng)工作。

2.跨學(xué)科創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的建立。理論的積淀與新穎的想法都需要在實(shí)踐過程中轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的科研成果或生產(chǎn)力。適當(dāng)增加學(xué)科交叉的實(shí)踐環(huán)節(jié)有助于復(fù)合人才的培養(yǎng)。自2017 年我國(guó)教育部提出開展“新工科”建設(shè)以來，以“新工科”理念為先導(dǎo)凝聚更多共識(shí)，探索建立“新工科”建設(shè)的新理念、新標(biāo)準(zhǔn)、新模式、新方法、新技術(shù)、新文化，實(shí)現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，從專業(yè)分割轉(zhuǎn)向跨界交叉融合，從適應(yīng)服務(wù)轉(zhuǎn)向支撐引領(lǐng)?？鐚W(xué)科研究與學(xué)生培養(yǎng)平臺(tái)的建立有助于交叉學(xué)科人才的培養(yǎng)。在做到資源共享的同時(shí)，更是給教師、學(xué)生提供了日常科研交流的平臺(tái)，允許相關(guān)學(xué)科間，教師和學(xué)生的科研想法發(fā)生碰撞，了解彼此的需求，借鑒彼此的經(jīng)驗(yàn)。在科研項(xiàng)目中完成學(xué)生跨學(xué)科實(shí)踐能力的培養(yǎng)，首先是相關(guān)學(xué)科間教師協(xié)作制定實(shí)踐目標(biāo)，所屬不同學(xué)科學(xué)生共同完成課題，在實(shí)踐中促進(jìn)學(xué)生多學(xué)科、多領(lǐng)域知識(shí)構(gòu)架的構(gòu)建。

3.評(píng)價(jià)機(jī)制。對(duì)于跨學(xué)科人才培養(yǎng)評(píng)價(jià)的主要目的不僅是激勵(lì)交叉學(xué)科科研領(lǐng)域的快速發(fā)展，也是督促大學(xué)履行其社會(huì)責(zé)任。人才評(píng)價(jià)應(yīng)是多維度的，而跨學(xué)科人才的評(píng)價(jià)更是復(fù)雜。為保證評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性，評(píng)價(jià)體系的專家應(yīng)選擇具有交叉學(xué)科背景的，所以，交叉學(xué)科專家?guī)斓慕⑹怯斜匾?。評(píng)價(jià)開始前應(yīng)該根據(jù)學(xué)生學(xué)科交叉情況，確立評(píng)價(jià)專家。評(píng)價(jià)應(yīng)從學(xué)生課題的原創(chuàng)性、重要性、科學(xué)性角度進(jìn)行評(píng)價(jià)。除對(duì)研究生的科研工作進(jìn)行評(píng)價(jià)外，還需要對(duì)人才培養(yǎng)的過程管理、課程設(shè)置等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

三、結(jié)語

學(xué)科間的劃分可以在有限的時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)專門的人才，這是行業(yè)和國(guó)家經(jīng)濟(jì)的需要。但隨著社會(huì)進(jìn)步和科學(xué)的發(fā)展，學(xué)科間界限日益模糊，交叉部分逐漸增大。多學(xué)科人才的培養(yǎng)更能適應(yīng)未來社會(huì)，使社會(huì)人才更具有創(chuàng)造力，以更好地解決所面臨的問題。