新工科与工程认证背景下“功能性食品”的改革实践

王顺民，徐继成，季长路

（安徽工程大学 生物与化学工程学院，安徽 芜湖 241000）

依靠广大工程人才队伍使我国成为工程制造的强国，是实现中华民族伟大复兴的中国梦坚实基础。因此，高等教育首先要解决我国工程技术人才严重短缺的问题。在面向新工业体系的“新工科”的工程教育背景下，工科专业必须要培养具有面向未来的持续学习力、创新力、设计力和实现力的新时代大学生[1-2]。民以食为天，食品工业是国家经济的支柱行业之一，食品“智能生产”也是中国制造的一部分。作为高等院校食品科学与工程专业，承担着为国家培养新时代食品工程人才的重任。而食品专业培养目标的确定、课程设置及课程教学改革创新则尤为重要。“功能性食品”课程是食品科学与工程专业重要的专业基础课之一，也是学校必修学位课程，在专业工程能力培养中发挥着重要的支撑作用。课程教学必须面对新的工科人才培养目标进行教学创新，以满足新时期人才培养要求。因此，依托食品专业课程之一“功能性食品”的课程教学改革，探索食品专业的新工科建设模式，为满足当今社会对食品领域新工科人才的需求寻找一条有效途径[3]。

为此，基于新工科与工程认证的背景，结合OBE理念，以促进工程认证为目标，围绕如何强化新工科教育，以安徽工程大学食品科学与工程“功能性食品”课程改革与实践为对象，探究通过实践改革带动学生培养模式的创新，并积极推进食品科学与工程专业的“工程教育认证”实践活动，在OBE模式下提高大学生创新能力，以满足新工科和“工程教育认证”适应度。

1 “功能性食品”教学活动改革措施与方法

1.1 教学内容的改革

传统的“功能性食品”课程主要是以讲授保健食品基本理论而完成课程教学任务，其最大缺陷是缺乏系统性和工程实践能力培养。大健康背景下的功能性食品已经扩大到整个食品产业链环节，包括活性物质提取、产品研发、加工、制造、工艺及品质控制等，是一个庞大的系统工程[4]，因此“功能性食品”的基本理论知识也应该尽量覆盖整个食品产业链。《中国食物与营养发展纲要（2014—2020年）》指出“以现代营养理念引导食物合理消费，逐步形成以营养需求为导向的现代食物产业体系”。以生物提取物为核心的功能因子在大健康产业链中扮演着越来越重要的角色。生物提取物主要应用于功能因子、膳食补充剂和功能食品行业。为推动营养健康产业快速发展，构建“大健康”格局，必须针对大健康产业中关于功能因子的提取、开发利用等相关内容开展教学。因此，“功能性食品”教学内容修订为既包括研发、加工和销售，也包括功能性原料中活性物质的提取、功能评价、安全和毒理学评价技术，并使之形成完善的有机体系，从而能够为功能营养食品和特医食品研究提供专业技术支持。通过修订，可加强食品加工及单元操作、强化综合性及工程性，特别是增加食品功能性因子分离制备和功能评价方面的内容，从而使课程内容更完整，以利于功能性食品方面专业工程人才的培养。

1.2 课程目标的改革

课程任务是通过课堂教学，使学生获得功能食品方面的基本知识，培养功能食品的设计及评价的能力，支撑专业学习成果中相应指标点的达成。因此，在新工科及工程教育的背景下，“功能性食品”课程目标与对应的学生能力要求如下：

（1） 课程目标1。能够了解功能性食品原料的特性和适宜开发的产品类型，确定具体的研发目标。了解相关法律法规，具备查阅应用相关法律法规，进行产品自我设计的能力。

（2） 课程目标2。掌握功能性食品的产品设计原理，培养学生在产品设计时应用生物活性成分开发功能性食品的能力。能够根据功能性食品的特定需求，在安全、环境、法律等现实约束条件下进行方案设计，体现创新意识，考虑社会、健康等因素。

（3） 课程目标3。掌握有关功能性食品开发的设计原则及开发的原理，具备合理选择食品原辅料，设计专用功能性食品，并具有一定的方案优选和设计的能力。能够考虑安全、健康、文化等因素，论证设计方案的可行性，能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价食品生产与工程解决方案对社会、健康、安全、法律和文化的影响，并理解应承担的责任。

课程目标对学习成果的支撑关系见表1。

1.3 教学过程的改革

基于“工程认证”“新工科”的要求，教学内容改革创新必须辅以教学实施过程的改革创新，以保障教学效果实现和培养目标的达成。传统教学是典型的灌输型教学模式。当今教学则必须以学生为主体，根据工程认证OBE理念，围绕如何提高学生创新能力和工程能力为前提，探究通过课程教学过程改革创新，提高大学生创新能力，以满足OBE模式的“工程”适应度。在教学实践中，研究将如何针对课程特点改革教学过程。采用案例教学，教学伊始，将学生分成若干小组（每组4位），要求准备一段时间，让学生搜集一些可加工利用的农副产品原料，讨论筛选开发利用的对象后每组设计一个案例或项目，并进行报告。小组中每位学生均汇报自己完成的部分，其中首位学生介绍项目创意（项目名称、研究目的、意图，包括市场调研）；第2位学生介绍项目实施方案（加工方法、工艺、参数等）；第3位学生介绍项目产品外延设计（成品定位、包装设计等），第4位学生介绍产品后期细节（产品申报、功能评价等）。后期，在“功能性食品设计与开发实验”的实践环节中要求组员将项目创意进行实践转化。通过实践创意转化为产品，让学生理解和掌握功能性食品及食品原料的提取工艺、加工操作要点、产品开发的过程，以及产品开发必须考虑的效率、健康和安全等问题。通过研发实践提高了学生的食品研发、创新和实践能力。通过项目的提出、策划、研究实施、交流和产品创意实现等方式，使学生进行主动质疑、思考、研究、决定，并展示他们的各种能力。另外，以团队的形式完成任务训练培养了学生的沟通能力、分析和解决问题的能力、策划和组织能力、团结协作能力和创造性思维的能力。通过以上应对人才培养要求，使学生具备了“新工科”和工程背景所要要求的能力。

表1 课程目标对学习成果的支撑关系

1.4 教学手段的改革

通过教学手段的改革和创新，制作高质量的多媒体课件，将收集到的各类食品功能因子的提取加工工艺流程、功能性评价和食品加工生产线的视频补充到教学媒体中，以增加课件的可视性和趣味性，使教学生动形象并能充分呈现知识信息。同时，通过教学内容讲授、书面作业完成及实验实施等不同方式的改变以创新教学过程，以激发学生学习兴趣、提高教学效果。

1.4.1 课堂讲授方法

（1） 启发案例式教学。通过给定“案例题目”，引导学生设计产品。利用网络将教学资料，包括课程教学大纲、课程教学日历、课件和作业等，行业发展动态及功能性食品加工技术和各种视频等资料共享给学生。让学生发挥主观能动性，培养其独立思考、分析和解决问题的能力，引导学生通过主动实践学习获得渴求的知识。

（2） 采用互动式教学。借助网络平台、QQ和微信等形式，线上线下多渠道交流，课内讨论和课外答疑相结合，充分把握每个学生的学习动态，打破学习互动的时空限制，最大程度地使师生课上课下无缝对接，以提高学生学习的主动性和积极性，拓宽学生的专业视野、学习的深度及广度，从而提高教学效果。同时改善教学手段与学习形式单一、教学课时不足、个性化学习机会少的现状，以提高教学效果。

1.4.2 作业形式

作业分为书面作业和大作业2个部分。

（1） 书面作业。根据授课进度适时布置作业2次，每人独立完成。作业之一：①XX活性成分的开发与研究进展；②具有XX食品的研究进展。要求二选一。作业之二：具有XX功能的产品开发与设计。

（2） 大作业（设计实验）。针对不同特性的功能性产品要求，学生完成产品设计方案，提交产品方案设计策划书一份，并在实验课进行操作。产品设计方案包括市场调研，要求产品设计与开发。通过设计训练，提高学生利用所学知识解决工程实践问题的能力，以及图纸设计表达能力、清晰陈述观点、回答问题和团队合作的能力。

组织形式及要求如下：

（1） 学生可选择教师给定的题目，或自主选题，以小组为单位，明确每个人的分工与责任。

（2） 通过分析给定产品的设计原理，确定产品需要实现的工艺要点、工艺流程图，给出合理的参数技术要求；这一部分由小组共同讨论完成。

（3） 分配每人完成指定方案的内容确定。

（4） 提交成果、答辩。组内派出代表陈述，然后教师提问，指定学生回答。

1.4.3 实验教学

实验操作（功能性食品的设计与开发试验）是该课程的另一个重要环节，对完成功能性食品的设计开发技术教学具有重要的作用，通过实验使学生掌握有关功能性食品开发技术方面的基本知识、简单产品的设计方法、工具操作技能、巩固课堂所讲授的内容，提高查阅有关文献的能力。要求态度认真、原理清楚、方法正确、数据准确、实验报告工整。根据小组设计方案，按照指导教师要求，学生分组完成，并提交实验报告。

1.5 课程考核的改革

根据新工科和OBE理念进行课程考核改革。在期末考核中增加分析综合题、情景设计题，增强产品开发设计理念的训练，把所学知识串联起来。通过理论联系实际，训练学生的分析和解决问题的能力。平时考核中计入小组产品研发报告成绩。根据小组报告的案例或项目内容和口头表达及产品转化过程计分。“功能性食品设计与开发试验”的实践环节的成绩，分为2个部分，其中产品设计报告和动手操作各占50%。以注重对过程及能力的考核，培养学生的有效交流、协同合作、口头表达能力，同时要求学生接受具有挑战性的任务，关注他们的高阶能力，培养创造性思维及创新能力。

考核与评价细则见表2。

通过达成度评价分析学生的相关毕业要求达成。

2 主要特色

（1）教育理念创新。树立以“新工科”和“工程认证”OBE的理念为目标的课程教学和课内试验教学，全面提升了学生的实用技能和工程实践创新能力。旨在培养学生具有面向未来的持续学习力、创新力、设计力和实现力。

（2）教学内容创新。课程教学内容加强食品加工及单元操作、强化综合性及工程性。内容涵盖功能性食品的研发、生产和销售，也包括功能性原料提取和功能性评价、安全和毒理学评价技术，并使之形成完善的体系。另外增加地方特色原料的开发利用，从而为功能营养、特医食品研究提供专业技术支持，推动地方健康产业的发展。

（3） 教学过程创新。根据工程认证OBE理念，围绕如何提高学生创新能力和工程能力为前提，以提高大学生创新能力，实现成果导向的OBE模式的“工程教育”的能力培养。课堂教学中将引入研究型教学模式，注重学生能学到什么、教师教什么。通过案例或项目设计，通过试验实践让创意变为产品，让学生理解和掌握功能性食品活性成分的提取工艺、加工操作要点、产品开发的过程，以及产品开发必须考虑的效率、环境和健康、安全等问题。通过项目提出、项目策划、项目研究、口头报告和产品创意实现等方式使学生进行主动质疑、思考、研究、决定和展示他们的各种能力，以此培养学生沟通能力、分析和解决问题能力、策划和组织能力、团结协作能力和创造性思维能力等工程能力。

表2 考核与评价细则

（4）教学手段创新。通过制作各类食品功能因子的提取工艺、功能性评价和食品加工生产的视频，增加课件的可视性和趣味性，使教学生动形象并能充分呈现知识信息。同时，利用网络教学平台，使教学手段与学习形式更加多样化，并弥补了教学课时不足、学生个性化学习机会少的窘况。同时，各种视频、图片等资料的共享，拓宽了学生的专业视野、学习的深度及广度。而且打破了时空限制，实现师生课上课下无缝对接，从而显著提高教学效果。

（5） 考核方式创新。相比以往，注重了对大学生学习过程和能力的培养。课程考核内容上，通过加强以分析综合题来培养学生的产品设计开发能力，强化学生的分析和解决问题的能力训练。实验过程中，通过产品案例转化，培养学生的研发、交流、协同合作和表达能力，从而培养大学生的创新能力和工程能力。

通过教学改革，在食品专业大学生的工程能力培养方面着实获得了提高。而且大学生依托“功能性食品的设计与开发实验”中的自己的案例设计创新，开发出了许多新产品。其中，每年有多组学生凭借自己设计的产品在安徽省大学生食品创新大赛、全国节能减排竞赛等比赛中获得较好的名次，并获批了国家大学生创新创业训练计划项目。部分创新实践小团队的产品申报国家专利并获得了授权。每年专业获益学生比例达20%。

3 结语

在“新工科”和工程教育背景下，培养食品专业学生的持续学习力、创新力、设计力和实现力等综合工程能力，使其成为未来实现中国梦的坚实分子。这是新时代下食品专业院校人才培养的重任。因此，在新工程建设背景下，通过提出创新教育理念、创新教育模式和创新培养模式、构建专业培养新体系等方面的专业建设途径。在上述思想指导下，院系食品科学与工程专业于2015年启动工程教育认证，并于2018年通过教育部工程教育认证评估。因此，依托“功能性食品”课程的教学改革，探索食品专业的新工科建设模式，为食品领域新工科人才的需求寻找一条有效途径。这对食品科学与工程特色专业建设和人才培养具有一定的参考意义。