食品科学与工程专业工程创新能力培养的实践教学模式研究

刘丽莉，张孟军，康怀彬，罗 磊，李 芳

（河南科技大学食品与生物工程学院，食品加工与安全国家级教学示范中心，河南洛阳 471023）

长期以来，通过培养大学生工程创新能力为社会输送了大量的人才，是我国人才培养的中流砥柱。但是由于多方面的原因，我国大学生特别是类似于食品科学与工程这类工科类专业，普遍存在着工程创新能力培养质量不高、学生工程创新能力较为薄弱等问题，随着经济的发展，社会对食品科学与工程专业人才的需求不断增大。在对大学生工程创新能力培养的环节中，不仅要提高学生工程素质和创新实践能力的培养，还要结合其他方面共同改进[1]。实践教学是学生工程创新能力培养的重要环节，是提升学生综合素质、增强解决各类实际问题等不可或缺的一步。

对大学生工程创新能力的培养是人类社会发展面临的共同问题，事关全人类文明的发展。开展与专业认证相吻合的专业建设综合改革研究变得十分必要。大学生工程创新能力的培养在食品科学与工程实践教学发展模式中的研究是高校教学工作的重要目标，对提升我国综合国力和教育的健康发展有一定帮助[2]。

1 食品科学与工程专业传统教学模式的缺陷

1.1 缺乏实践，“动手做”受到限制

食品科学与工程专业作为一门应用型专业，要求学生具备良好的工程创新能力和实践能力，反观以往教学模式，大多数偏离了理论与实践并重的理念，偏向于理论教学，而忽略了实践的重要性。实验室重视设备的购买，但对其运行、维护和开放机制等不够重视，且实验课前缺乏安全培训，导致出于安全考虑，学生很难真正完全接触及实际操作实验的全过程，特别是一些大型仪器。多为“听一听”“看一看”参观式，导致“动手做”受到限制，动手能力低，也会间接影响学生上课的积极性[3-4]。

1.2 实践效果不足，工程创新能力弱

实践机会不多，且由于时间及条件限制，独立完成实验操作很难实现。“参观式”的实践模式效果不明显，互动性较低，学生不易发现现有问题，解决问题的能力训练受限，工程创新能力得不到提升，达不到食品科学与工程专业对实践效果的要求。

2 工程创新能力培养实践教学模式的建立

2.1 遵循“全面系统、循序渐进、自主探究、因材施教”四大原则

（1） 全面系统原则。知识是基础，思考是关键，创新是根本。从全方位、全过程、全员3个方面系统地实现食品科学与工程专业工程创新能力培养的实践模式。全方位即理论教学、自主思考、实践创新一手抓；全过程即让学生参与到每一个环节中，学习、思考、实践缺一不可；全员即全体学生参与，让每一个学生都有实践的机会，参与并全身心投入实践。在理论教学中鼓励学生独立思考，培养学生的自主思考能力，在实践中以学生动手为主，激发学生自主创新能力[5]。

（2）循序渐进原则。按照分阶段、递进式的教学改革思路，将学科知识的内在联系从不同层面逐渐递进，针对学生的基础知识构建、研究技能培养、综合能力转化，创建基础实验、专业实验、创新实践“三位一体”的模式，重基础、严要求、谋创新。在教学实践中培养学生的工程创新思维、分析和解决工程问题的能力[5-6]。

（3）自主探究原则。自主探究是提高工程创新能力的核心，教学方式结合教材、课堂与实践实现多样化发展。激发学生主动去获取相关知识的兴趣。在教学过程中，教师根据当前所学知识背景，提出相关问题，以此为中心，以“解决问题”为目标，引导学生围绕这些问题进行思考和实践，并在此过程中激发学生的创新思维，探索出相关问题的解决方案。

（4）因材施教原则。目前工科类大学生毕业后一般有2个方向，即考研和就业，因此可以在大三阶段根据学生个性化需求制定针对性的计划，对于考研的学生注重理论实践并重，实验过程要求操作标准化、细节化、科学化、规范化，且基础理论扎实[6-8]。对于工作的学生，偏重于企业实习，向技术、技能应用型人才培养方向发展。院校通过调整培养计划因材施教，也可以有效提高就业率和升学率。

2.2 有效利用“论坛”“大创”“竞赛”“实验室”四大平台

（1） 论坛。学院注重拓展海外国际合作与交流，与40余家国内外高校及科研院所建立了稳定的合作关系。学院定期邀请知名学者开展关于食品科学与工程专业的论坛讲座，为学生创造了一个良好的学术交流平台，使其感受良好的科研氛围，了解目前专业相关研究的最新进展，激发学生对于科研的兴趣。

（2）大学生创业与培训中心。大学生创业与培训中心现有功能齐全的乳制品、肉制品、果蔬制品、焙烤制品、饮料等加工设备和小型生产线，科研力量雄厚、产品开发能力强，能为学生提供工艺设计、新产品开发、产品质量检测、产品论证及中试等一系列实践创新条件。积极组织策划开展创业教育活动，使其成为产、学、研结合的平台及功能齐全设施完善的校内实践教学基地[9]，全面提高大学生的综合能力。在此基础上，学生取得了2017年第一届河南省传统美食大赛最佳创意奖、河南省第一届大学生饮料创新创意大赛产品制作类一等奖等多项荣誉。

（3）“国家级”“省级”等科技竞赛。互联网+大学生创新创业大赛、本科生科研训练计划（SRTP）、挑战杯等竞赛项目为大学生提供进行科研训练和研究性学习的机会和平台，学生通过积极主动地探索新的知识领域，独立完成课题等过程，全面提升自身综合能力。河南科技大学食品与生物工程学院学生经过积极的探索和努力，获得了2018年“创青春”河南省大学生创业大赛二等奖、2018年河南省“互联网+”大学生创新创业大赛二等奖、2018年“创青春”创业大赛“挑战杯”创业计划竞赛金奖等奖项。

（4）实验室。学院建立了完整的教学、科研和实验室管理体系，实验室面积13 000多m2。拥有1个国家级实验教学示范中心、4个省部级工程技术研究中心、1个河南省高校重点学科开放实验室、3个地厅级工程技术研究中心。为学生提供了先进的仪器设备及良好的实践环境，保证学生实践过程的正常进行，为提高学生的工程创新能力创造了条件。近年来，学院承担国家自然科学基金、国家“863”国家“十一五”支撑项目，为学生提供了良好的科研机会和平台。

2.3 改革措施的全面实施与成效

在课程创新上分两步走，一是工程教师的培养与引进，二是教学增设工程内容；“4+2”培养模式即“工程实训”“顶岗实习”“毕业论文”“项目竞赛”结合“创办工程实验中心”和“校企联合创新教学平台”的方式。

改革措施全面实施图见图1。

（1）课程创新。课程创新方面以食品与生物工程学院为例，学院平均每年都会从知名高校引进具有工程背景的优秀教师4～5名，并积极组织教师工程能力的培训，鼓励青年教师进入企业交流培养并指导学生实训[10]。教学内容增加工程实训实践课时，如增加“食品工厂设计”“食品工程原理”“食品加工综合实验”等基础课时，并构建了国家级精品线上课程“食品工艺学”，采用新型的授课方式，将工程学的观念和思维贯穿到整个教学环节中，培养学生应用工程学理论和方法解决实际工程问题的能力。

（2）“4+2”培养模式。①工程实训：在实践课上增加工程实训课时，将专业介绍、金工实习、认识实习、课程设计、生产实习、科研训练课、食品工艺实验、毕业实习、毕业论文等实践教学课程有计划、分阶段地安排在整个课程计划中，以达到最佳的教学效果。注重探究性和开放性，让学生最大程度上发挥其主观能动性，通过实践思考发现问题，提出解决方案，将理论与实践融为一体，提高工程创新能力。②顶岗实习：建立一种校内实验室实习与校外企业实际生产实习相结合的模式，充分利用校内外资源，改革工艺实验内容设置及科研训练课程内容设置，与企业实际生产过程相结合，创办可以让学生自己动手的工程实践平台。改变以往走马观花式的以工厂参观实习为主的模式，让学生动手操作实验设备，培训后上岗实习，在实际操作中获取工程创新的能力，发挥实训实习基地的作用。③毕业论文：以创新项目为载体，引导学生选取具有研究意义且有适当深度的课题，通过选题、查阅文献、明确思路、预试验论证、立项、研究、结题等一系列科学研究过程，使学生解决问题的能力和工程创新能力得到质的提升。同时，充分利用当前的教学资源和师资队伍，使学生将所学知识灵活运用到实际操作中，提高其科学研究能力及论文水平[9-10]；教学与科研相辅相成、相互促进，构建可持续性发展，即提高教学质量促进科研水平提升，用研究成果丰富教学内容。④项目竞赛：以竞赛项目为支撑，积极组织学生参与，调动学生的积极性，增强其对科研的兴趣，在此过程中锻炼学生的协调能力、组织能力和应变能力等。培养并提升学生的自主工程创新能力。⑤创办工程实验中心：在基本理论教学过程中强化工程观念，课程实验和综合实验教学内容上设置多样化、层次化和综合化，综合培养学生工程思路，并将理论知识教学与食品生产实例结合起来。以科学发展观为指导，创办工程实验中心，以学生为主体，以实践为重点的工程实践教学行为，培养全面发展的复合型人才。⑥校企联合创新教学平台：改变传统的授课模式，聘请合作企业的优秀技术人员和教师一起对学生进行相关的授课和指导，构建“共享”“共建”“互补”校企合作资源融合的模式。一方面丰富课堂内容，有效调动学生上课的积极性，增强课堂的互动性，让学生更为直接地接触到实践中可能遇到的问题及相应的解决办法，另一方面，充分利用校外资源，组织学生进入合作企业进行实践，提升综合能力的同时长期稳定的为企业提供优秀的毕业生，达到“合作共赢”的作用。

（3）实践成效。以河南科技大学食品与生物工程学院为例，遵循“四大原则”，有效利用“四大平台”，再结合课程创新及“4+2”培养模式，2015年河南科技大学食品科学与工程专业顺利通过中国工程教育专业认证，随后通过复审，为学校工程教育的国际化打开了新局面，为学校工程类专业的建设和发展提供了宝贵的经验；同时，也是学院在深化教育教学改革、全面提升教育教学质量的进程中迈出的可喜一步。在不断探索和完善的过程中，学生工程创新能力的培养得到重视，实践课质量提升，工程实训取得了更好的效果，毕业论文水平整体提高，学生综合能力获得很大的进步；在各类比赛中取得了优异的成绩，其中国家级奖项4项、省部级奖项3项等。

3 结语

食品科学与工程专业作为一门工科类专业，工程创新能力占据举足轻重的地位，该能力的培养在学科教育教学改革中成为不可忽视的重要环节。因此，增加实践类课程学时、提升实践课质量显得尤为重要。为了培养学生的工程创新能力、实践动手能力，使其综合能力得到提升，学校应根据食品科学与工程专业工程创新能力培养的特点，对现有的教学模式进行针对性的改革，弥补以往教学模式的不足，并在发展中不断进行完善，进一步实现食品科学与工程专业多样化、个性化人才培养，提高专业人才质量。同时，也为近年来提出的多学科交叉、融合、渗透或拓展而形成的“新工科”项目的探索奠定一定的基础，是培养“新工科”创新型人才的重要途径。