工程教育专业认证背景下食品科学与工程专业实验实践教学创新探索

吕新刚，曹 炜，赵会武，高 慧，程 妮，张 颖

（西北大学食品科学与工程学院，陕西西安 710069）

食品科学与工程专业是一个实践性强、多学科交叉的应用型专业，培养的学生除了应该掌握食品科学与工程领域的基本知识和基本技能外，还应受到专业领域扎实的工程技术和实践训练，从而掌握从事食品或相关产品的科学研究、技术开发、工程设计、生产管理、品质控制、产品销售、检验检疫等实际工作的技能，成为具有一定创新能力、创业能力和实践能力的应用型、复合型的高级工程技术人才。

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。近年来，针对工程专业教育认证的重要意义及食品科学与工程专业人才培养的问题，食品科学与工程教育专业认证已有序开展。目前，江南大学、南昌大学、中国海洋大学、华南理工大学、西北农林科技大学等30 所高校的食品科学与工程专业通过认证。

工程教育专业认证有一个非常重要的理念就是持续改进。“持续”是连续的时间概念，显而易见，改进不仅仅在认证之后，更应在认证之前实现教育教和管理理念的转变，从便于管理到便于促进学生的发展；同时，更应该在认证过程中促进教育教学改革的持续深化，通过设计课程体系、改进课程教学、转变管理模式，为学生多样化发展提供合适的舞台。以果蔬加工类实验实践教学工作为例，剖析了学校在工程工程教育专业认证工作实施过程中发现的问题及持续改进措施。

1 国内教学改革与实践研究现状

针对工程教育专业认证过程中存在的问题，诸多教师开展相关的教学改革研究。例如，南昌大学李红艳等人[1]针对我国食品科学与工程专业普遍存在的工科偏理化现象，对食品科学与工程专业的培养目标、课程体系、实践基地、教学方法、教师观念等方面进行了思考，并就存在的相关问题提出解决的对策。郑州轻工业学院张华结合食品工程教育专业认证，分析了目前高校食品科学与工程专业工程教育存在的问题，提出了以专业认证为导向的食品工程专业课程体系改革措施[2]。兰州理工大学任海伟等人[3]从工程教育专业认证标准与概况、课程体系结构调整、整合优化理论教学内容和实践教学体系等方面介绍食品科学与工程专业课程体系改革的思路和实践。方婷等人[4]针对福建农林大学食品科学与工程专业课程体系存在的问题，提出以课程体系改革带动学生培养模式的创新。此外，还有针对工程教育专业认证要求，对“食品酶学”“食品机械与设备”“食品工厂设计”等课程改革进行的探索性研究[5-7]。虽然相关研究较多，但根据学校实际情况，结合食品科学与工程专业培养目标、培养要求、培养特色，还需要进行工程教育认证背景下对教学的针对性探索和改革。

2 实验实践教学方面存在问题

2.1 专业实验实践内容设置不够完善

目前，学校本科生开展的实验包括“微生物学实验”“食品分析实验”“食品化学实验”“果蔬贮藏与加工学实验”“粮油食品工艺学实验”“动物性食品工艺学实验”“食品专业综合实验”等，但这些课程实验内容设置都偏于简单，多数未脱离验证性实验的范畴，且偏向工程类的工艺学实验，实验对象都过于传统，与现代食品工业生产中的加工工艺偏离较远，学生得到的锻炼极为有限。实践环节中认识实习以参观为主，内容相对单一，而生产实习因为受到企业生产的限制，也不能充分做到顶岗实习，另外实习时间偏短，学生得到的锻炼也比较有限。

2.2 专业实验实践教育体系并未形成

教学过程中虽然开设了以上诸多实验课程，但实验内容设计相对简单，只是根据课程教学内容设计一定数量的实验，但实验内容“各自为政”，缺乏不同课程内容的有效衔接和相互支撑。例如，“食品物性学”中讲到食品流变学和食品质构，分别是果蔬加工中饮料加工和肉制品、面制品加工的基础理论和品质控制、评价基础方法来源，但因为实验内容各自设置，几门课程的内在关联并未关注，这样难以与工程认证中培养指标点进行有效对应。再如，产品的安全性评价应该是产品生产过程中品质控制的一个重要环节，但果蔬、粮油、肉制品等工艺学课程中设计实验并未有质构、感官评价、杀菌、包装、安全性评价等环节，生产环节并未全部涉及到，这样学生就无法有效融合各知识点，围绕某一产品的生产进行全面的实践。而这样的教学方式和实验内容设置只能局限地满足工程认证标准中的某个指标点，但实际上学生并未得到系统性的锻炼，对解决工程教育认证毕业要求中解决食品科学专业复杂工程问题的未能提供充分的支撑。

3 实验实践教学改革思路

3.1 食品专业实验实践教学内容设计与创新

以实现培养学生解决复杂食品工程问题能力的目标为出发点，系统研究如何通过食品专业实验及试验内容的设计与构思，实现不同学科知识点的融合渗透和系统训练；在经过充分验证基础上，明确食品专业综合实验与试验的构成要素和这些要素如何达成对应的毕业要求，特别是如何实现培养学生解决复杂食品工程问题的能力目标。

3.2 食品专业实验实践教学形式创新探索

教学形式创新探索主要在于将课堂教学延伸到课外教学，丰富实验实践教学形式和内容的来源。引导学生利用周末等课余实践进行社会调查，了解身边的食品和消费者需求，以此探索并研究如何引导学生通过观察分析、搜集资料（行业资源及科研资源）、分工合作等过程，系统解决一个专业问题，以培养其创新能力和解决实际问题能力。

3.3 食品专业实验实践教学考评方式创新探索

强化试验课程全程考评的方式，具体为从学生实践调查开始，到搜集资料、分析问题、制定方案、团队合作、试验实施全过程进行跟踪评价。系统研究实验实践教学全过程评价指标体系，探索并研究试验以项目形式开展，分阶段学生自评、团队成员互评和教师评价3 种结合的方式，在引导学生进行项目管理，并激发学生主动性。

4 实验实践教学改革举措与实施

4.1 食品专业实验实践教学内容设计与创新

基于工程认证背景及对应的毕业要求，整合不同课程教学理论，系统设计实验内容，系统研究食品专业综合实验（试验） 的构成要素（内容、单元）和这些要素如何达成对应的毕业要求，特别是如何实现培养学生解决复杂食品工程问题的能力目标。通过研究、梳理各专业课程内部知识点的关联性和不同专业课程间的关联性，建立由课内小综合验证性实验和课程间大综合设计性试验构成的食品综合实验（试验） 内容体系。课内小综合实验是在课内小实验分项训练基础上，以训练提升学生的综合专业实验技能为目标，使得学生掌握该课程应该具备的单项及集成的实验操作技能；课程间大综合设计性实验，是对不同学科的融合渗透和系统训练，将零散的单元操作合并在一个综合实验中，训练学生综合利用食品化学、食品工艺、食品机械、食品工厂设计、食品分析等多学科知识，完成专业综合实验的能力。

例如，以教材《果蔬加工贮藏学》和《食品加工专业试验》中的果蔬加工部分为基础，系统梳理构成果蔬加工实验实践教学的要素（单元），理清果蔬加工过程中所用到知识与不同课程间的内在关联（图1）。所涉及的各门课程包含的实验要素和知识单元具体包括：“果蔬加工贮藏学”——原料、产品类型、加工工艺，“食品原料学”——原料性质与构成，“食品试验设计与统计分析”——试验设计方法、数据处理与统计，“食品化学”——果蔬原料化学组分性质与加工特性，“食品营养学”——果蔬健康属性、果蔬功效成分，“化工原理”——干燥、过滤、粉碎、均质、混合、分离、热处理、冷冻等过程，“食品微生物学”——发酵、灭菌，“食品物性学”——感官评价、质构评价、流变学，“食品质量与安全控制”——质量控制体系、安全性评价，“食品包装学”——食品保藏方法、包装设计。

食品专业实验实践教学课程间关系示意图见图1。

图1 食品专业实验实践教学课程间关系示意图

基于以上要素和单元的组合，形成不同类型产品的系统研发过程，也就相当于建立了果蔬加工方面的综合实验手册，手册中既包含了产品的加工过程，又包含了所涉及的知识点和知识点之间的内在关联。通过分析各要素和单元与培养目标、毕业要求的对应关系，对该手册内容进行修订完善。

该手册是依照知识点、培养目标、毕业要求进行系统归纳整理得到的指导性文件。因此，该试验手册不直接作为学生开展实验的依据，而是作为学生设计实验的对照，但手册中的内容都要通过实际验证保证过程的准确性和可实施性；对照该手册，发现学生设计实验中的遗漏点和不足之处，进而将学生所接触的知识点进行丰富和完善。该手册不仅发挥指导实验的作用，也体现了通过实验实践培养学生的方式方法及理念。

实施过程中，该部分内容以项目主持人为主导，整合不同课程教师力量，对内容进行系统梳理和归纳。在这一过程中，明确凝练实验实践教学内容设计理念、方法、原则。

4.2 食品专业实验实践教学形式创新探索

教学形式创新探索主要在于将课堂教学延伸到课外教学，丰富实验内容的来源。食品专业综合实验（试验） 不仅仅是学生在实验室完成实验内容的过程，还在于发现问题、提出构思、设计解决方案的过程。故课程内容除来源于教师设计的内容外，还包括学生自主选题、自主设计的内容。“没有调查就没有发言权”，在信息时代，闭门造车的“灌输式”“填鸭式”教育不能满足学生对相关知识的渴求，也不能充分体现现代教育的多样性[8]。鼓励学生利用周末时间组建小组对自己感兴趣的食品进行调查，以从中发现问题。基于该项目的实施，探索并研究如何引导学生通过观察分析（身边的食品、身边的需求）、搜集资料（行业资源及科研资源）、分工合作，系统解决一个专业问题，以培养其创新能力及解决实际问题能力。

同样以“果蔬加工”课程为例，具体实施过程如下：

按照小组调查→资料检索→初步方案→试验设计优化→试验实施→汇报与评价的步骤进行课程的开展；

指导教师：果蔬加工方向教师；

学生分组：3～5 人一组，自行组队；

调查地点：超市、便利店、网络平台；

资料检索：Food daily 公众号、中国知网平台各类期刊等；

初步方案：规定方案包含的要素，由学生小组讨论确定；

试验优化设计：对方案中试验设计角度缺失的内容进行补充和修订；

试验实施：分小组集中开展试验；

汇报与评价：各小组制作PPT，对实验开展过程及结果进行汇报，并由专家评价；每个小组完成实验报告1 份，对实验过程完整、实验结果良好的小组，鼓励其撰写成专业论文或申报专利。

项目实施过程中，注重研究整个实施过程中学生的主动性、创新性、合作性、操作能力等方面是否得到系统锻炼，通过跟踪记录，发现与目标偏离或未能达成目标的步骤，分析原因并明确纠偏措施，以满足工程教育认证下全过程跟踪与进程式评估要求。

4.3 食品专业实验实践教学考评方式创新探索

强化该课程全程考评的方式，具体为从学生实践调查开始，到搜集资料、分析问题、团队合作、实验实施全过程进行跟踪评价。在引导学生确定选题、制定全程实施方案后，由学生制定分段实施计划及阶段目标，由教师根据每个阶段任务确定分值权重并细化评价指标，每个阶段到期后，该部分成绩由学生自评、团队成员互评和教师评价3 个部分分值构成；实验总体结束后，由各小组对整个实施过程进行整理汇报，撰写实施文本并制作PPT 进行公开汇报（可以以学生产品创新大赛的形式实施），由专业教师进行最终的系统点评；最终成绩由各个阶段成绩根据权重计算得出。基于该项目实施，探索全程考评、学生互评等方式在引导学生进行项目管理、激发学生主动性等方面的作用。

全过程跟踪评价体系见图2。

图2 全过程跟踪评价体系

5 结语

基于OBE 的教育理念，专业实验实践教学改革探索的关键点在于将被动学习转变为完全主动学习，将零散的实验单元操作转变为产品开发项目综合实施。根据学习金字塔，主动学习范畴内讨论的学习内容留存率为50%, 实践为75%，而教授给他人达到90%。创新将讨论、实践与教授他人融为一体，近3 年统计发现学习内容留存率非常高。从被动实验转变为主动创新性实验，学生通过了解产品、了解需求、查阅资料、设计方案、团队合作、知识集成和实践操作，能力锻炼不再局限于单纯的实验操作，而是全方位、系统地锻炼了各方面的综合能力，对知识的理解和运用也将更加熟练。在教学形式上，也实现了对学生的系统培养，切实从人才培养角度去系统凝练可起到良好效果的方式方法。从评价角度看，改革所涉及的实验实践教学内容、教学形式注重知识的灵活运用和知识向能力的转化，更是通过自评、互评和教师评价3 种结合的方式，实现全过程的跟踪评价，从而发现问题、针对性地解决问题。实验实践教学改革是工程教育认证中的重要环节，也是提升学生能力、满足毕业要求的重要保障，今后仍需继续深化改革，不断提高人才培养质量。