新工科“虛實結(jié)合學(xué)踐研創(chuàng)”實踐教學(xué)體系的構(gòu)建與成效

周 闖，王 健，李小紅，謝松志，肖龍泉

（成都大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，四川 成都 610106）

0 引言

食品科學(xué)與工程是國家一級學(xué)科，與多門學(xué)科互相交叉、滲透，目的是培養(yǎng)具有化學(xué)、生物學(xué)、食品工程和食品技術(shù)知識，在食品領(lǐng)域從事食品生產(chǎn)、技術(shù)管理、產(chǎn)品開發(fā)、科學(xué)研究、品質(zhì)控制、工程設(shè)計等方面工作的高級工程技術(shù)人才。當(dāng)前，食品工業(yè)已成為以農(nóng)產(chǎn)品為基礎(chǔ)原料，廣泛利用現(xiàn)代生物生物技術(shù)、物理化學(xué)和工業(yè)技術(shù)，生產(chǎn)種類繁多、形態(tài)各異、不斷推陳出新的龐大制造業(yè)[1]。培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)發(fā)展要求、滿足企業(yè)用人需要、能夠解決復(fù)雜工程問題的專業(yè)人才，是當(dāng)前工科院校人才培養(yǎng)亟待解決的核心問題。

實踐教學(xué)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，在高等工程教育中占有舉足輕重的地位，通過實踐將理論與工程實際有機融合，對于學(xué)生工程素養(yǎng)的培育、解決復(fù)雜工程問題和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)和提高具有重要的意義。以國際工程教育認(rèn)證體系為標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)新實踐教學(xué)體系是人才培養(yǎng)和新工科建設(shè)的重要途徑。

1 食品科學(xué)與工程專業(yè)傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式存在的主要問題

目前，我國高校工程技術(shù)人才培養(yǎng)仍然存在“重科學(xué)、輕工程，重理論、輕實踐”的現(xiàn)象[2]，專業(yè)建設(shè)同質(zhì)化現(xiàn)象較為突出，表現(xiàn)為學(xué)生的實踐能力不足、創(chuàng)新能力不強、工程能力薄弱，現(xiàn)行教育模式下人才培養(yǎng)與社會對行業(yè)人才的需求存在較大的差距。主要制約因素包括：實踐教學(xué)課程體系和課程教學(xué)模式不適應(yīng)新的發(fā)展要求，現(xiàn)有工程實訓(xùn)平臺難以滿足教學(xué)需要，“走馬觀花”式的簡單參觀導(dǎo)致生產(chǎn)實習(xí)和工程訓(xùn)練環(huán)節(jié)難以得到可靠保證，教師工程實踐能力薄弱指導(dǎo)不到位[3]、實踐教學(xué)管理和考評體系不完善、學(xué)生參與度低等。

2 新工科“虛實結(jié)合 學(xué)踐研創(chuàng)”實踐教學(xué)體系的構(gòu)建

2.1 優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建以工程能力培養(yǎng)為核心的實踐教學(xué)新課程體系

結(jié)合社會和企業(yè)需求制定理論與實踐有機結(jié)合的人才培養(yǎng)方案，圍繞“基礎(chǔ)+應(yīng)用+綜合創(chuàng)新”三級能力培養(yǎng)，以學(xué)生工程能力培養(yǎng)為核心，構(gòu)建課程實驗為基礎(chǔ)、實習(xí)實訓(xùn)和第二課堂為補充的實踐教學(xué)新課程體系。

2.1.1 設(shè)置獨立實驗課，提升實驗課程的地位和學(xué)生的重視程度

在課程設(shè)置上，打破按照理論課程分設(shè)課內(nèi)實驗的課程設(shè)體系，將主干實驗課程從理論課剝離，先后設(shè)置了四大化學(xué)“儀器分析”“化工原理”“微生物學(xué)”“食品化學(xué)”“食品分析”和“焙烤實訓(xùn)”“糧油制品綜合實驗”“發(fā)酵工藝綜合實訓(xùn)”等16門獨立實驗實訓(xùn)課程，單獨設(shè)置學(xué)分，并配備專門師資。

2.1.2 構(gòu)建“基礎(chǔ)+應(yīng)用+綜合創(chuàng)新”三級能力培養(yǎng)實踐教學(xué)新課程體系

在第1學(xué)年以四大化學(xué)等基礎(chǔ)實驗課程培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和創(chuàng)業(yè)意識；第2學(xué)年通過“儀器分析”“化工原理”“微生物學(xué)”“食品化學(xué)”“食品生物化學(xué)”和“食品分析”等專業(yè)基礎(chǔ)獨立實驗課，結(jié)合課程設(shè)計和工程訓(xùn)練提高學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知，重點培養(yǎng)其設(shè)計應(yīng)用能力和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力；在第3學(xué)年的專業(yè)學(xué)習(xí)階段，針對性開設(shè)“食品微生物檢驗技術(shù)”“食品感官評價”“焙烤實訓(xùn)”“糧油制品綜合實驗”“發(fā)酵工藝綜合實訓(xùn)”等實驗實訓(xùn)課程，并安排生產(chǎn)實習(xí)32學(xué)時（2.0學(xué)分），開辟創(chuàng)新性實驗、食品添加劑第二課堂，結(jié)合學(xué)科競賽和社團(tuán)活動，提高學(xué)生綜合分析、科研創(chuàng)新和工程實踐能力；第4學(xué)年設(shè)有畢業(yè)實習(xí)64學(xué)時（4.0學(xué)分）和畢業(yè)設(shè)計（論文）192學(xué)時（12.0學(xué)分），要求學(xué)生深入企業(yè)發(fā)現(xiàn)課題，鼓勵問題解決和創(chuàng)新。通過實踐教學(xué)新課程體系構(gòu)建，確?！盎A(chǔ)+應(yīng)用+綜合創(chuàng)新”三級能力培養(yǎng)和工程能力培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成。

2.1.3 以工程能力培養(yǎng)為核心，結(jié)合社會和企業(yè)需求優(yōu)化課程設(shè)置

學(xué)校食品與生物工程學(xué)院依托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點實驗室和肉類加工四川省重點實驗室等科研平臺，先后與30余家企業(yè)共同搭建了產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新平臺，開展技術(shù)合作、成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化開發(fā)和人才培養(yǎng)。通過校企合作強化與生產(chǎn)企業(yè)的聯(lián)系，反過來根據(jù)產(chǎn)業(yè)需求和市場導(dǎo)向制定人才培養(yǎng)方案，靈活調(diào)整課程設(shè)置，全面提高學(xué)生生產(chǎn)實踐和工程應(yīng)用能力。例如，根據(jù)西南地區(qū)生豬、山羊、家兔和雞、鴨等養(yǎng)殖規(guī)模較大，相應(yīng)制品的生產(chǎn)加工需求旺盛的特點，2020年食品科學(xué)與工程專業(yè)增設(shè)了畜產(chǎn)品加工綜合實驗獨立實驗課（32學(xué)時，2.0學(xué)分），突出肉（香腸、肉干和肉松）、蛋及其副產(chǎn)品加工工藝；根據(jù)市場對川菜調(diào)味品的特色需求，2021年培養(yǎng)計劃增設(shè)了釀造調(diào)味品實訓(xùn)（16學(xué)時，1.0學(xué)分），除醬油、食醋等傳統(tǒng)調(diào)味品外，增加腐乳、復(fù)合調(diào)味品和火鍋底料等富有鮮明地方特色的調(diào)味品實訓(xùn)內(nèi)容。該專業(yè)新的培養(yǎng)方案總學(xué)分180分，其中實驗教學(xué)25.75學(xué)分，集中實踐環(huán)節(jié)29.50學(xué)分。實踐教學(xué)在總學(xué)分中的占比由原來的26.50%增加到30.69%，而且集中實踐環(huán)節(jié)的學(xué)分反超實驗教學(xué)的學(xué)分，工程能力培養(yǎng)得以強化，實踐教學(xué)得到了明顯加強。

2.2 推進(jìn)實踐教學(xué)課程改革，構(gòu)建以學(xué)生為中心的教學(xué)組織形式

實驗教學(xué)是教學(xué)體系的重要組成部分，除了鞏固學(xué)生理論知識、培養(yǎng)實踐技能外，更進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力、提高學(xué)生創(chuàng)新能力和科研能力。傳統(tǒng)實驗教學(xué)以教師為主體，通常根據(jù)實驗教材由教師首先講授實驗?zāi)康暮驮恚僦v解操作步驟和注意事項。實驗項目的選擇、實驗方案設(shè)計、實驗準(zhǔn)備和實驗要求等均由教師主導(dǎo)和把控，學(xué)生“照單抓藥”缺乏主動性和積極性。推進(jìn)實踐教學(xué)課程改革，在實驗教學(xué)體系中引入諸如任務(wù)驅(qū)動、案例教學(xué)等教學(xué)組織新形式，以學(xué)生為主體、項目任務(wù)為主導(dǎo)。由學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)資料、開展分組討論，在教師指導(dǎo)下完成實驗方案設(shè)計，預(yù)測實驗過程中可能遇到的問題、困難及解決預(yù)案[4]。通過小組分工與合作完成實驗、記錄結(jié)果并提交實驗報告。以學(xué)生為主體的實驗教學(xué)組織形式，有利于發(fā)揮學(xué)生主動性，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作精神，從知識、思維、領(lǐng)導(dǎo)才能、個人品質(zhì)多維度提升學(xué)生素質(zhì)內(nèi)涵。

2.3 打造“虛實結(jié)合，校企雙贏”的多元化實踐教學(xué)新平臺

在傳統(tǒng)的教學(xué)實驗中，學(xué)生通過有限的課時常無法真正掌握儀器設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，大精設(shè)備昂貴價值和有限的設(shè)備臺套數(shù)又不可能為學(xué)生提供足夠的拆裝樣本。在實習(xí)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，由于食品行業(yè)的特殊性，食品生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品質(zhì)量、食品衛(wèi)生和食品安全方面責(zé)任重大，企業(yè)沒有精力投入大量時間和人力接待學(xué)生實習(xí)，實習(xí)通?？s水為“走馬觀花”式的參觀，深入企業(yè)頂崗實習(xí)往往難以開展。虛擬仿真技術(shù)的推廣應(yīng)用和“校企雙贏”合作共建為以上問題的解決提供了有效的應(yīng)對方案。

2.3.1 加強虛擬仿真實踐教學(xué)平臺建設(shè)，推進(jìn)“線上”仿真校內(nèi)實踐

現(xiàn)代教育技術(shù)之一的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等學(xué)校實踐教學(xué)中獲得認(rèn)可并以較快速度發(fā)展，強勢地影響著傳統(tǒng)模式與觀念[5]。成都大學(xué)投入5年時間建設(shè)了開放運行的省級食品與生物工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心，仿真教學(xué)資源主要涵蓋專業(yè)基礎(chǔ)虛擬仿真實驗、食品工程虛擬仿真實訓(xùn)、生物工程和制藥工程虛擬仿真實訓(xùn)四大模塊。進(jìn)入專業(yè)基礎(chǔ)虛擬仿真平臺，學(xué)生可接受仿真安全培訓(xùn)和測試，通過仿真軟件操作大型分析儀器，拆裝并了解設(shè)備結(jié)構(gòu)原理，模擬開展化工單元操作等。學(xué)生還可以訪問豐富的化學(xué)化工軟件及視頻資源，獲取相關(guān)知識，并得到拓展和鍛煉。食品專業(yè)的學(xué)生可進(jìn)入食品工程虛擬仿真實訓(xùn)平臺，訪問啤酒發(fā)酵工藝、獼猴桃干酒和干紅葡萄酒生產(chǎn)工藝虛擬仿真實訓(xùn)，以及發(fā)酵乳制品車間3D仿真實訓(xùn)、吐司面包生產(chǎn)工藝3D虛擬仿真實訓(xùn)等教學(xué)資源，模擬再現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)場景和工藝操作條件。虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的搭建和優(yōu)質(zhì)實踐教學(xué)資源的共享開放，為“線上”仿真校內(nèi)實踐提供了物質(zhì)條件。

2.3.2 構(gòu)建“校企雙贏”合作共建新模式，加強“線下”企業(yè)實習(xí)實訓(xùn)

發(fā)揮學(xué)科專業(yè)特點技術(shù)優(yōu)勢，通過產(chǎn)學(xué)研合作加強校外實踐教學(xué)基地建設(shè)。學(xué)校先后與成都希望食品有限公司、成都伍田食品有限公司、四川高金食品股份有限公司、四川金忠食品股份有限公司、四川哈哥食品有限公司和四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工所等企事業(yè)單位建立了穩(wěn)定合作關(guān)系，共建產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新平臺，建設(shè)優(yōu)質(zhì)的校外食品工程實踐教學(xué)基地，并廣泛開展“線下”企業(yè)實習(xí)實訓(xùn)。在校企合作中，聯(lián)合培養(yǎng)符合企業(yè)要求的專業(yè)人才，成功探索出“校企雙贏”的食品工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

“線上”虛擬仿真實驗實訓(xùn)，與“線下”真實的教學(xué)實驗和企業(yè)實習(xí)實訓(xùn)相結(jié)合，充分體現(xiàn)了“以實為本，虛實結(jié)合，學(xué)科交叉，突出工程實訓(xùn)”的實踐教學(xué)特色。通過“虛實結(jié)合，校企雙贏”的多元化實踐教學(xué)新平臺打造，彌補實踐環(huán)節(jié)短板，在“基礎(chǔ)+應(yīng)用+綜合創(chuàng)新”3個層次全方位加強學(xué)生工程能力的培養(yǎng)。

2.4 構(gòu)建實踐活動新載體，助推跨專業(yè)多元交流和知識融合[3]

賽學(xué)結(jié)合，研學(xué)相輔，以學(xué)科競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃、社團(tuán)活動和參與教師科研等方式構(gòu)建多元化、開放性的實踐活動新載體。鼓勵多學(xué)科專業(yè)師生跨界組合，促進(jìn)跨專業(yè)交流和跨學(xué)科知識融合，營造更為廣泛的實踐活動氛圍，提高學(xué)生科研和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

2.5 加強工程背景教師團(tuán)隊建設(shè)，從制度層面激發(fā)師生實踐環(huán)節(jié)原動力

加強工程背景教師團(tuán)隊建設(shè)，生產(chǎn)實習(xí)校內(nèi)指導(dǎo)教師要求80%以上有6個月以上的工程實踐經(jīng)歷，全面推進(jìn)“雙師型”教師培養(yǎng)，打造一支職業(yè)背景鮮明、工程能力強、實踐經(jīng)驗豐富的師資隊伍。支持教師企業(yè)合作和企業(yè)實習(xí)，為校企合作和實習(xí)基地建設(shè)鋪路搭橋。

在制度層面，建立“保障+激勵”工作機制。實踐教師工作量計算采用基礎(chǔ)加績效的方式，學(xué)校目標(biāo)考核專門設(shè)置實踐教學(xué)突出貢獻(xiàn)、實踐教學(xué)改革、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等獎項，以成果方式對師生進(jìn)行獎勵。教師職稱評聘、職務(wù)晉升及學(xué)生獎學(xué)金和評優(yōu)與所獲獎項掛鉤，構(gòu)筑了師生實踐創(chuàng)新壓力轉(zhuǎn)化為動力的通路。

2.6 構(gòu)建多層次實踐教學(xué)質(zhì)量保障、考核和評價體系，嚴(yán)把教學(xué)質(zhì)量關(guān)

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)按照PDCA教學(xué)質(zhì)量保障管理模式實施閉環(huán)管理，確保實踐教學(xué)質(zhì)量目標(biāo)的分級逐步實現(xiàn)。在實踐教學(xué)考核中，打破以往主要注重理論知識考核的局面，實現(xiàn)對學(xué)生的知識和能力、設(shè)計和創(chuàng)新、操作與技能多方面綜合考核：①實踐課程單獨分離考核、獨立評價學(xué)分。校內(nèi)獨立實驗課的成績由平時成績、實驗理論考核、實驗操作考核綜合評定，實驗理論考核成績占比不超過40%。②實驗考核增加實驗操作、問題發(fā)現(xiàn)和解決、方案設(shè)計和優(yōu)化等方面的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力和創(chuàng)新意識。③生產(chǎn)實習(xí)考核分為企業(yè)考核成績和校內(nèi)指導(dǎo)教師考評成績2個部分（各占50%）。其中，企業(yè)考核主要考評學(xué)生實習(xí)態(tài)度、過程、能力3個方面，占比分別為20%，60%，20%。校內(nèi)指導(dǎo)教師考評包含實習(xí)準(zhǔn)備和實習(xí)報告2個方面，占比分別為20%和80%[6]。實習(xí)考核標(biāo)準(zhǔn)的改革有助于學(xué)生真正積累生產(chǎn)經(jīng)驗，加強實習(xí)過程的監(jiān)督，督促學(xué)生積極完成生產(chǎn)實習(xí)。④在畢業(yè)設(shè)計與論文環(huán)節(jié)，要求學(xué)生深入企業(yè)發(fā)現(xiàn)課題，嚴(yán)格答辯，對于培養(yǎng)學(xué)生運用工程知識分析解決問題的能力具有重要作用。

在實踐教學(xué)評價中，以項目形式分階段開展學(xué)生評教、課程網(wǎng)絡(luò)平臺資料評價、院校兩級專家評價和同行評價。引導(dǎo)學(xué)生參與項目管理，對教師教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行綜合評價，激發(fā)學(xué)生主動性。評價結(jié)果分為優(yōu)、良、中、合格、不合格5個等級，并與教師評優(yōu)、職務(wù)晉升及授課資格掛鉤。

成都大學(xué)先后制定并實施了《成都大學(xué)教學(xué)質(zhì)量保障體系綱要》《成都大學(xué)教考分離考核辦法》《成都大學(xué)教學(xué)質(zhì)量評價考核辦法》《成都大學(xué)教學(xué)督導(dǎo)工作條例》以及《成都大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)干部聽課制度》等質(zhì)量管理和評介制度。多層次實踐教學(xué)質(zhì)量保障、考核和評價體系的建立，為實踐教學(xué)提供了強有力的制度保障，使學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和服務(wù)社會的能力在考評中得以真正體現(xiàn)，促進(jìn)了學(xué)生工程實踐和綜合能力的培養(yǎng)與提升。

3 結(jié)語

成都大學(xué)是一所以高素質(zhì)應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)的地方性綜合大學(xué)，食品與生物工程學(xué)院以專業(yè)認(rèn)證為契機，根據(jù)產(chǎn)業(yè)需求制定食品科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案。以學(xué)生工程能力培養(yǎng)為核心，實踐教學(xué)新課程體系為支撐，“保障+激勵”工作機制、多層次實踐教學(xué)質(zhì)量考核和評價體系為制度保障，通過實踐教學(xué)課程改革、多元化實踐教學(xué)新平臺建設(shè)和實踐活動新載體構(gòu)建，全面建設(shè)“虛實結(jié)合、學(xué)踐研創(chuàng)”為一體的實踐教學(xué)新體系。在校學(xué)生參與學(xué)科競賽多次獲獎，2020年獲四川省第四屆大學(xué)生化學(xué)實驗競賽三等獎1項，優(yōu)秀獎2項，“德康杯”四川省大學(xué)生生物與環(huán)境科技創(chuàng)新大賽省級一等獎1項、二等獎3項、三等獎3項，成都營養(yǎng)師職業(yè)技能大賽暨第四屆全民營養(yǎng)健康講師大賽冠軍。2021年參賽學(xué)生團(tuán)隊獲“百勝杯”食品安全與營養(yǎng)健康知識大學(xué)生競賽全國總決賽亞軍。學(xué)生積極參與教師團(tuán)隊科研，2018年以來獲四川省科技進(jìn)步獎11項，其中一等獎3項，二等獎6項，三等獎2項。根據(jù)跟蹤調(diào)查，學(xué)生進(jìn)入企業(yè)能夠熟練掌握設(shè)備的實際操作，結(jié)合理論知識向企業(yè)提供建設(shè)性的意見，具有創(chuàng)新思維并能夠腳踏實地地開展工作。在服務(wù)新工科建設(shè)中，學(xué)生工程應(yīng)用和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)取得較好的成效。