深化新工科建設(shè)背景下食品科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的思考

在新工科建設(shè)背景下，食品科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨著優(yōu)化課程體系、提升工程實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新思維的挑戰(zhàn)。實(shí)驗(yàn)課程作為食品科學(xué)與工程專業(yè)教育的重要環(huán)節(jié)，該課程體系立足國家食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，致力于培養(yǎng)具備實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才。基于此，提出了多維度的優(yōu)化建議，包括優(yōu)化實(shí)驗(yàn)選題以增強(qiáng)創(chuàng)新性、引入情景化教學(xué)提高自主學(xué)習(xí)能力、采用智能化教學(xué)工具提升實(shí)驗(yàn)交互性，并構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，有助于提升學(xué)生的工程思維、數(shù)據(jù)分析能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力，為食品行業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才提供有力支持。

新工科建設(shè)在培養(yǎng)高水平工程人才、打造具有中國特色并對標(biāo)國際標(biāo)準(zhǔn)的工程教育體系方面具有重要作用。當(dāng)前，我國已構(gòu)建起覆蓋廣泛、規(guī)模領(lǐng)先的工程教育體系，高等工程教育規(guī)模居全球首位，整體實(shí)力躋身世界前列。然而，在工程創(chuàng)新人才的培養(yǎng)過程中，仍存在一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)尚待優(yōu)化，需要加快推進(jìn)工程教育改革的深化落地，以切實(shí)打通“最后一公里”，為建設(shè)全球創(chuàng)新人才高地奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。近年來，新工科建設(shè)取得了顯著成效，但在人才培養(yǎng)的深度、廣度和質(zhì)量上仍面臨諸多亟待解決的問題。如何進(jìn)一步深化課程體系改革、強(qiáng)化學(xué)科交叉融合、突破前沿技術(shù)領(lǐng)域、重構(gòu)評(píng)價(jià)機(jī)制，已成為新工科建設(shè)再深化、再拓展、再突破、再出發(fā)的關(guān)鍵問題。

當(dāng)前，國內(nèi)高校在新工科背景下對食品科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)進(jìn)行了廣泛探索，提出了優(yōu)化課程體系、強(qiáng)化工程思維訓(xùn)練等改革方向，并在部分高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嘗試了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了參考。然而，食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程仍然存在對復(fù)雜工程問題關(guān)注不足、實(shí)驗(yàn)體系缺乏整體性等問題。目前的實(shí)驗(yàn)課程多以獨(dú)立的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對分散，強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)驗(yàn)證，而對食品工程實(shí)踐的系統(tǒng)性和創(chuàng)新性關(guān)注較少。此外，由于部分教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)實(shí)際需求未能充分對接，難以引導(dǎo)學(xué)生深入理解食品加工、質(zhì)量檢測、智能控制等復(fù)雜工程問題，限制了其系統(tǒng)思維和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)實(shí)踐需求之間的脫節(jié)，使得學(xué)生在解決實(shí)際食品問題時(shí)，缺乏系統(tǒng)性的訓(xùn)練和綜合應(yīng)能力。為突破這一限制，應(yīng)由具備豐富工程經(jīng)驗(yàn)的教師主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，將食品工程技術(shù)、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、質(zhì)量管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)融入實(shí)驗(yàn)課程，構(gòu)建更加系統(tǒng)化、實(shí)踐導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，助力學(xué)生應(yīng)對復(fù)雜食品工程挑戰(zhàn)。

1.現(xiàn)狀分析

1.1 食品工程實(shí)驗(yàn)課程體系概述

食品科學(xué)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程體系旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，通過系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生掌握該領(lǐng)域的基本實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)研究方法和工程應(yīng)用能力。課程涵蓋食品工程原理、食品工藝學(xué)、食品保藏學(xué)、食品生物化學(xué)、食品化學(xué)、食品微生物學(xué)等實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生深入理解食品加工、存儲(chǔ)、品質(zhì)控制等各環(huán)節(jié)的科學(xué)原理與實(shí)際操作。實(shí)驗(yàn)課程不僅鞏固了學(xué)生的理論知識(shí)，還強(qiáng)化了其綜合運(yùn)用現(xiàn)代儀器、工程軟件及信息技術(shù)工具的能力，為未來從事食品領(lǐng)域的科研、生產(chǎn)及管理奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。作為食品科學(xué)與工程專業(yè)教育的重要環(huán)節(jié)，該課程體系立足國家食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，致力于培養(yǎng)具備扎實(shí)理論基礎(chǔ)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才。學(xué)生不僅需要具備運(yùn)用食品科學(xué)與工程知識(shí)解決復(fù)雜工程問題的能力，還需培養(yǎng)良好的溝通能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神及項(xiàng)目管理水平。此外，專業(yè)教學(xué)還應(yīng)注重終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生不斷掌握最新技術(shù)，提升專業(yè)素養(yǎng)，同時(shí)樹立社會(huì)責(zé)任感，倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的理念，最終成長為推動(dòng)食品行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的高素質(zhì)人才。

1.2 食工系實(shí)驗(yàn)課程存在的共性問題

1.2.1 實(shí)驗(yàn)選題滯后，缺乏創(chuàng)新性

目前食品工程系的實(shí)驗(yàn)課程選題主要集中于基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，較少涉及前沿科技和行業(yè)熱點(diǎn)，難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。例如，食品加工實(shí)驗(yàn)課程仍以傳統(tǒng)食品生產(chǎn)工藝為主，未能充分引入植物基食品、3D打印食品、精準(zhǔn)營養(yǎng)食品等新興領(lǐng)域。

1.2.2 教學(xué)模式單一，缺乏情景化和實(shí)踐性

實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多采用“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書+教師講解+學(xué)生操作”的傳統(tǒng)模式，學(xué)生按照既定流程操作，缺乏獨(dú)立思考和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)。此外，多數(shù)實(shí)驗(yàn)課程缺乏企業(yè)真實(shí)案例的應(yīng)用，使學(xué)生難以將理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與技術(shù)更新不足，智能化水平低

部分實(shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊，未能充分利用現(xiàn)代化智能儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。此外，食品專業(yè)的實(shí)驗(yàn)中仍依賴傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)記錄方式，缺乏智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的支持，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用率不高。

1.2.4 評(píng)價(jià)體系單一，過程性考核不足

當(dāng)前實(shí)驗(yàn)課程的考核方式以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)單一，未能充分評(píng)估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新思維等方面的表現(xiàn)。

2.食品科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程創(chuàng)新模式探索

2.1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)選題，增強(qiáng)創(chuàng)新性

食品工程實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)緊密結(jié)合食品工業(yè)的發(fā)展趨勢，引入創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如，在食品加工實(shí)驗(yàn)課程中，增加植物基食品開發(fā)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生研究植物蛋白的功能特性，開發(fā)肉制品替代品。此外，引入3D食品打印技術(shù)，探索個(gè)性化食品制造的工藝優(yōu)化。食品分析與檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)應(yīng)增加智能色譜分析實(shí)驗(yàn)，利用高效液相色譜（HPLC）和氣相色譜（GC）等先進(jìn)檢測方法，提升學(xué)生對復(fù)雜食品成分檢測的能力。食品真實(shí)性鑒定實(shí)驗(yàn)可以采用分子生物學(xué)技術(shù)，例如利用PCR技術(shù)檢測食品摻假行為，從而加強(qiáng)學(xué)生對食品安全的理解。

2.2 引入情景化教學(xué)，提高自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

情景化教學(xué)理論是一種注重學(xué)習(xí)環(huán)境與實(shí)際應(yīng)用場景融合的教學(xué)方法，在教育實(shí)踐中已展現(xiàn)出顯著成效。在食品科學(xué)專業(yè)中，該教學(xué)模式能夠營造模擬真實(shí)工作環(huán)境的學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生更直觀地掌握和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。通過理論與實(shí)際問題的緊密結(jié)合，學(xué)生不僅能夠深化對專業(yè)知識(shí)的理解，還能提升解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。這種教學(xué)方式的優(yōu)勢在于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)動(dòng)力，使教學(xué)過程更加貼近行業(yè)需求。個(gè)性化的教學(xué)設(shè)計(jì)與環(huán)節(jié)安排有助于引導(dǎo)學(xué)生緊跟課程進(jìn)度，沉浸式學(xué)習(xí)，真正激發(fā)思維活力，促使其主動(dòng)探索知識(shí)與科學(xué)原理。按照知識(shí)問題化、問題層次化、解決問題探究化的原則設(shè)置教學(xué)模式。以圖1中可溶性固形物含的測為例，設(shè)置教學(xué)模式如圖1所示。在“設(shè)置情景、引導(dǎo)自學(xué)、探究體驗(yàn)、反思提高”型課堂教學(xué)模式下，學(xué)生能夠在特定情境中自主感知，并在問題情境的設(shè)置下積極探究。通過師生互動(dòng)與同伴交流，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性得以激發(fā)，興趣逐步增強(qiáng)，求知欲持續(xù)提升。實(shí)踐操作不僅鍛煉了動(dòng)手能力，還促進(jìn)了深入思考，使知識(shí)掌握與技能培養(yǎng)同步推進(jìn)。同時(shí)，情感體驗(yàn)與學(xué)習(xí)興趣相輔相成，營造出濃厚的研究性學(xué)習(xí)氛圍，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2.3 采用智能化教學(xué)工具，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量

實(shí)驗(yàn)課程改革應(yīng)充分利用智能化教學(xué)工具，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的交互性和個(gè)性化。AI實(shí)驗(yàn)助手可以提供實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)，如使用Labster虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中模擬實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果。在食工系實(shí)驗(yàn)課中，引入智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，使學(xué)生能夠更精確地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和利用率。例如，智能色譜數(shù)據(jù)分析軟件（Chromeleon、OpenLab CDS）可用于優(yōu)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解析，使學(xué)生更直觀地理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在食品質(zhì)量檢測實(shí)驗(yàn)中，可通過AI算法預(yù)測食品加工過程中的質(zhì)量變化（如圖2，以油炸食品質(zhì)量預(yù)測與優(yōu)化為例），增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力。

2.4 構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系，促進(jìn)全面發(fā)展

實(shí)驗(yàn)課程的考核方式應(yīng)包括過程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、團(tuán)隊(duì)合作等多個(gè)維度進(jìn)行評(píng)分（如圖3所示）。例如，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分之外，增加對實(shí)驗(yàn)過程的觀察考核，評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、問題分析能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。此外，采用學(xué)習(xí)日志、實(shí)驗(yàn)反思等方式，讓學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)過程中的思考與問題，從而促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

結(jié)論

本研究基于新工科教育理念，圍繞食品科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，提出了系統(tǒng)性的教學(xué)改革方案。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)選題，使課程更加貼合行業(yè)需求，增強(qiáng)創(chuàng)新性和前沿性；引入情景化教學(xué)，提高學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問題的能力；結(jié)合AI與智能數(shù)據(jù)分析技術(shù)，提升實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)性與交互性；構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)從過程性評(píng)價(jià)到綜合能力評(píng)估的優(yōu)化。這些措施彌補(bǔ)了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)與工程實(shí)踐之間的脫節(jié)，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和工程應(yīng)用能力。未來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，利用先進(jìn)技術(shù)手段提升實(shí)驗(yàn)資源的共享與利用效率，為食品行業(yè)培養(yǎng)更加適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)需求的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

基金項(xiàng)目

2025年河南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目，青年教師項(xiàng)目，深化新工科建設(shè)背景下《食品分析與檢驗(yàn)》創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)（2025XJGLX133）；2023年河南省本科高校虛擬教研室項(xiàng)目“食品營養(yǎng)與安全課程群虛擬教研室”。