工程教育專業認證背景下食品科學與工程專業實驗實踐教學創新探索

呂新剛，曹 煒，趙會武，高 慧，程 妮，張 穎

（西北大學食品科學與工程學院，陜西西安 710069）

食品科學與工程專業是一個實踐性強、多學科交叉的應用型專業，培養的學生除了應該掌握食品科學與工程領域的基本知識和基本技能外，還應受到專業領域扎實的工程技術和實踐訓練，從而掌握從事食品或相關產品的科學研究、技術開發、工程設計、生產管理、品質控制、產品銷售、檢驗檢疫等實際工作的技能，成為具有一定創新能力、創業能力和實踐能力的應用型、復合型的高級工程技術人才。

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保證制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。近年來，針對工程專業教育認證的重要意義及食品科學與工程專業人才培養的問題，食品科學與工程教育專業認證已有序開展。目前，江南大學、南昌大學、中國海洋大學、華南理工大學、西北農林科技大學等30 所高校的食品科學與工程專業通過認證。

工程教育專業認證有一個非常重要的理念就是持續改進?！俺掷m”是連續的時間概念，顯而易見，改進不僅僅在認證之后，更應在認證之前實現教育教和管理理念的轉變，從便于管理到便于促進學生的發展；同時，更應該在認證過程中促進教育教學改革的持續深化，通過設計課程體系、改進課程教學、轉變管理模式，為學生多樣化發展提供合適的舞臺。以果蔬加工類實驗實踐教學工作為例，剖析了學校在工程工程教育專業認證工作實施過程中發現的問題及持續改進措施。

1 國內教學改革與實踐研究現狀

針對工程教育專業認證過程中存在的問題，諸多教師開展相關的教學改革研究。例如，南昌大學李紅艷等人[1]針對我國食品科學與工程專業普遍存在的工科偏理化現象，對食品科學與工程專業的培養目標、課程體系、實踐基地、教學方法、教師觀念等方面進行了思考，并就存在的相關問題提出解決的對策。鄭州輕工業學院張華結合食品工程教育專業認證，分析了目前高校食品科學與工程專業工程教育存在的問題，提出了以專業認證為導向的食品工程專業課程體系改革措施[2]。蘭州理工大學任海偉等人[3]從工程教育專業認證標準與概況、課程體系結構調整、整合優化理論教學內容和實踐教學體系等方面介紹食品科學與工程專業課程體系改革的思路和實踐。方婷等人[4]針對福建農林大學食品科學與工程專業課程體系存在的問題，提出以課程體系改革帶動學生培養模式的創新。此外，還有針對工程教育專業認證要求，對“食品酶學”“食品機械與設備”“食品工廠設計”等課程改革進行的探索性研究[5-7]。雖然相關研究較多，但根據學校實際情況，結合食品科學與工程專業培養目標、培養要求、培養特色，還需要進行工程教育認證背景下對教學的針對性探索和改革。

2 實驗實踐教學方面存在問題

2.1 專業實驗實踐內容設置不夠完善

目前，學校本科生開展的實驗包括“微生物學實驗”“食品分析實驗”“食品化學實驗”“果蔬貯藏與加工學實驗”“糧油食品工藝學實驗”“動物性食品工藝學實驗”“食品專業綜合實驗”等，但這些課程實驗內容設置都偏于簡單，多數未脫離驗證性實驗的范疇，且偏向工程類的工藝學實驗，實驗對象都過于傳統，與現代食品工業生產中的加工工藝偏離較遠，學生得到的鍛煉極為有限。實踐環節中認識實習以參觀為主，內容相對單一，而生產實習因為受到企業生產的限制，也不能充分做到頂崗實習，另外實習時間偏短，學生得到的鍛煉也比較有限。

2.2 專業實驗實踐教育體系并未形成

教學過程中雖然開設了以上諸多實驗課程，但實驗內容設計相對簡單，只是根據課程教學內容設計一定數量的實驗，但實驗內容“各自為政”，缺乏不同課程內容的有效銜接和相互支撐。例如，“食品物性學”中講到食品流變學和食品質構，分別是果蔬加工中飲料加工和肉制品、面制品加工的基礎理論和品質控制、評價基礎方法來源，但因為實驗內容各自設置，幾門課程的內在關聯并未關注，這樣難以與工程認證中培養指標點進行有效對應。再如，產品的安全性評價應該是產品生產過程中品質控制的一個重要環節，但果蔬、糧油、肉制品等工藝學課程中設計實驗并未有質構、感官評價、殺菌、包裝、安全性評價等環節，生產環節并未全部涉及到，這樣學生就無法有效融合各知識點，圍繞某一產品的生產進行全面的實踐。而這樣的教學方式和實驗內容設置只能局限地滿足工程認證標準中的某個指標點，但實際上學生并未得到系統性的鍛煉，對解決工程教育認證畢業要求中解決食品科學專業復雜工程問題的未能提供充分的支撐。

3 實驗實踐教學改革思路

3.1 食品專業實驗實踐教學內容設計與創新

以實現培養學生解決復雜食品工程問題能力的目標為出發點，系統研究如何通過食品專業實驗及試驗內容的設計與構思，實現不同學科知識點的融合滲透和系統訓練；在經過充分驗證基礎上，明確食品專業綜合實驗與試驗的構成要素和這些要素如何達成對應的畢業要求，特別是如何實現培養學生解決復雜食品工程問題的能力目標。

3.2 食品專業實驗實踐教學形式創新探索

教學形式創新探索主要在于將課堂教學延伸到課外教學，豐富實驗實踐教學形式和內容的來源。引導學生利用周末等課余實踐進行社會調查，了解身邊的食品和消費者需求，以此探索并研究如何引導學生通過觀察分析、搜集資料（行業資源及科研資源）、分工合作等過程，系統解決一個專業問題，以培養其創新能力和解決實際問題能力。

3.3 食品專業實驗實踐教學考評方式創新探索

強化試驗課程全程考評的方式，具體為從學生實踐調查開始，到搜集資料、分析問題、制定方案、團隊合作、試驗實施全過程進行跟蹤評價。系統研究實驗實踐教學全過程評價指標體系，探索并研究試驗以項目形式開展，分階段學生自評、團隊成員互評和教師評價3 種結合的方式，在引導學生進行項目管理，并激發學生主動性。

4 實驗實踐教學改革舉措與實施

4.1 食品專業實驗實踐教學內容設計與創新

基于工程認證背景及對應的畢業要求，整合不同課程教學理論，系統設計實驗內容，系統研究食品專業綜合實驗（試驗） 的構成要素（內容、單元）和這些要素如何達成對應的畢業要求，特別是如何實現培養學生解決復雜食品工程問題的能力目標。通過研究、梳理各專業課程內部知識點的關聯性和不同專業課程間的關聯性，建立由課內小綜合驗證性實驗和課程間大綜合設計性試驗構成的食品綜合實驗（試驗） 內容體系。課內小綜合實驗是在課內小實驗分項訓練基礎上，以訓練提升學生的綜合專業實驗技能為目標，使得學生掌握該課程應該具備的單項及集成的實驗操作技能；課程間大綜合設計性實驗，是對不同學科的融合滲透和系統訓練，將零散的單元操作合并在一個綜合實驗中，訓練學生綜合利用食品化學、食品工藝、食品機械、食品工廠設計、食品分析等多學科知識，完成專業綜合實驗的能力。

例如，以教材《果蔬加工貯藏學》和《食品加工專業試驗》中的果蔬加工部分為基礎，系統梳理構成果蔬加工實驗實踐教學的要素（單元），理清果蔬加工過程中所用到知識與不同課程間的內在關聯（圖1）。所涉及的各門課程包含的實驗要素和知識單元具體包括：“果蔬加工貯藏學”——原料、產品類型、加工工藝，“食品原料學”——原料性質與構成，“食品試驗設計與統計分析”——試驗設計方法、數據處理與統計，“食品化學”——果蔬原料化學組分性質與加工特性，“食品營養學”——果蔬健康屬性、果蔬功效成分，“化工原理”——干燥、過濾、粉碎、均質、混合、分離、熱處理、冷凍等過程，“食品微生物學”——發酵、滅菌，“食品物性學”——感官評價、質構評價、流變學，“食品質量與安全控制”——質量控制體系、安全性評價，“食品包裝學”——食品保藏方法、包裝設計。

食品專業實驗實踐教學課程間關系示意圖見圖1。

圖1 食品專業實驗實踐教學課程間關系示意圖

基于以上要素和單元的組合，形成不同類型產品的系統研發過程，也就相當于建立了果蔬加工方面的綜合實驗手冊，手冊中既包含了產品的加工過程，又包含了所涉及的知識點和知識點之間的內在關聯。通過分析各要素和單元與培養目標、畢業要求的對應關系，對該手冊內容進行修訂完善。

該手冊是依照知識點、培養目標、畢業要求進行系統歸納整理得到的指導性文件。因此，該試驗手冊不直接作為學生開展實驗的依據，而是作為學生設計實驗的對照，但手冊中的內容都要通過實際驗證保證過程的準確性和可實施性；對照該手冊，發現學生設計實驗中的遺漏點和不足之處，進而將學生所接觸的知識點進行豐富和完善。該手冊不僅發揮指導實驗的作用，也體現了通過實驗實踐培養學生的方式方法及理念。

實施過程中，該部分內容以項目主持人為主導，整合不同課程教師力量，對內容進行系統梳理和歸納。在這一過程中，明確凝練實驗實踐教學內容設計理念、方法、原則。

4.2 食品專業實驗實踐教學形式創新探索

教學形式創新探索主要在于將課堂教學延伸到課外教學，豐富實驗內容的來源。食品專業綜合實驗（試驗） 不僅僅是學生在實驗室完成實驗內容的過程，還在于發現問題、提出構思、設計解決方案的過程。故課程內容除來源于教師設計的內容外，還包括學生自主選題、自主設計的內容?！皼]有調查就沒有發言權”，在信息時代，閉門造車的“灌輸式”“填鴨式”教育不能滿足學生對相關知識的渴求，也不能充分體現現代教育的多樣性[8]。鼓勵學生利用周末時間組建小組對自己感興趣的食品進行調查，以從中發現問題?；谠擁椖康膶嵤?，探索并研究如何引導學生通過觀察分析（身邊的食品、身邊的需求）、搜集資料（行業資源及科研資源）、分工合作，系統解決一個專業問題，以培養其創新能力及解決實際問題能力。

同樣以“果蔬加工”課程為例，具體實施過程如下：

按照小組調查→資料檢索→初步方案→試驗設計優化→試驗實施→匯報與評價的步驟進行課程的開展；

指導教師：果蔬加工方向教師；

學生分組：3～5 人一組，自行組隊；

調查地點：超市、便利店、網絡平臺；

資料檢索：Food daily 公眾號、中國知網平臺各類期刊等；

初步方案：規定方案包含的要素，由學生小組討論確定；

試驗優化設計：對方案中試驗設計角度缺失的內容進行補充和修訂；

試驗實施：分小組集中開展試驗；

匯報與評價：各小組制作PPT，對實驗開展過程及結果進行匯報，并由專家評價；每個小組完成實驗報告1 份，對實驗過程完整、實驗結果良好的小組，鼓勵其撰寫成專業論文或申報專利。

項目實施過程中，注重研究整個實施過程中學生的主動性、創新性、合作性、操作能力等方面是否得到系統鍛煉，通過跟蹤記錄，發現與目標偏離或未能達成目標的步驟，分析原因并明確糾偏措施，以滿足工程教育認證下全過程跟蹤與進程式評估要求。

4.3 食品專業實驗實踐教學考評方式創新探索

強化該課程全程考評的方式，具體為從學生實踐調查開始，到搜集資料、分析問題、團隊合作、實驗實施全過程進行跟蹤評價。在引導學生確定選題、制定全程實施方案后，由學生制定分段實施計劃及階段目標，由教師根據每個階段任務確定分值權重并細化評價指標，每個階段到期后，該部分成績由學生自評、團隊成員互評和教師評價3 個部分分值構成；實驗總體結束后，由各小組對整個實施過程進行整理匯報，撰寫實施文本并制作PPT 進行公開匯報（可以以學生產品創新大賽的形式實施），由專業教師進行最終的系統點評；最終成績由各個階段成績根據權重計算得出?；谠擁椖繉嵤?，探索全程考評、學生互評等方式在引導學生進行項目管理、激發學生主動性等方面的作用。

全過程跟蹤評價體系見圖2。

圖2 全過程跟蹤評價體系

5 結語

基于OBE 的教育理念，專業實驗實踐教學改革探索的關鍵點在于將被動學習轉變為完全主動學習，將零散的實驗單元操作轉變為產品開發項目綜合實施。根據學習金字塔，主動學習范疇內討論的學習內容留存率為50%, 實踐為75%，而教授給他人達到90%。創新將討論、實踐與教授他人融為一體，近3 年統計發現學習內容留存率非常高。從被動實驗轉變為主動創新性實驗，學生通過了解產品、了解需求、查閱資料、設計方案、團隊合作、知識集成和實踐操作，能力鍛煉不再局限于單純的實驗操作，而是全方位、系統地鍛煉了各方面的綜合能力，對知識的理解和運用也將更加熟練。在教學形式上，也實現了對學生的系統培養，切實從人才培養角度去系統凝練可起到良好效果的方式方法。從評價角度看，改革所涉及的實驗實踐教學內容、教學形式注重知識的靈活運用和知識向能力的轉化，更是通過自評、互評和教師評價3 種結合的方式，實現全過程的跟蹤評價，從而發現問題、針對性地解決問題。實驗實踐教學改革是工程教育認證中的重要環節，也是提升學生能力、滿足畢業要求的重要保障，今后仍需繼續深化改革，不斷提高人才培養質量。