工程教育认证背景下“谷物科学”的教学改革

张晓伟，李保国，张建国，李成

上海理工大学健康科学与工程学院（上海 200093）

中国制造2025是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，新工科建设是为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略而提出的，是走中国特色新型工业化道路的需要，是建设创新型国家建设人力资源强国的需要，其中工程师是支撑新工科建设的中坚力量。工程教育认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现国际工程教育互认和工程师资格互认的主要基础[1]。专业认证是新工科建设的重要保障，是“五位一体”的中国高等教育质量保障体系中保证工科人才培养质量底线的最有效制度。目前，我国已经在计算机、机械、材料、车辆工程、地质工程、食品科学与工程、生物工程等多个专业领域进行了认证工作，截至2021年底，全国共有288所高等院校的1 977个专业通过了工程教育认证[2]。

“谷物科学”是食品科学与工程专业一门重要的专业基础课程，也是食品科学与工程专业工程教育认证的核心课程，与食品科学与工程专业的其他课程关系密切，该课程的教学目的是使学生掌握谷物及其营养素的物理特性、化学特性和营养特性，对学生从事谷物产品开发、加工和储藏等工作奠定宽广的理论基础[3]。通过知识汲取、独立思考、理论联系实际的授课方式，让学生在学习过程中树立正确的人生价值观，培养其民族意识，形成正确的价值体系。

1 工程教育认证背景下“谷物科学”教学存在问题

基于“工程教育专业认证”的认证标准，“谷物科学”课程必须满足4个学生毕业要求：（1）能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达，并通过文献研究分析食品工程的复杂工程问题，以获得有效结论；（2）能够基于科学原理并采用科学的方法对食品工程复杂工程问题进行研究，包括实验方案设计、数据分析与解释，并通过信息综合得到合理有效的结论；（3）能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员及负责人的角色；（4）能够就食品复杂工程问题与同行及社会公众进行有效沟通，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。但是，目前该门课程的教学内容与形式并不能完全契合工程教育认证的标准。依据工程教育认证标准以及调研其他院校关于这门课程的教学情况，发现“谷物科学”课程目前存在3个问题。

1.1 工程知识相对缺乏

“谷物科学”课程设置教学内容主要分为：（1）谷物成分简介；（2）谷物宏观营养素的生物合成酶类；（3）谷物结构；（4）谷物理化性质；（5）谷物与人体营养；（6）谷物在储存、加工过程中营养素的变化。从上述课程内容可以看出，目前“谷物科学”课程中工程知识相对缺乏，无法完全满足毕业要求中“能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达，并通过文献研究分析食品工程的复杂工程问题，以获得有效结论”。因此，适当增加谷物科学中相应工程知识的讲述，不仅可以增加学生对于食品工程方面专业知识的理解，还可以提高学生在毕业之后进入食品行业工作对于食品加工知识的运用。

1.2 与实际工业生产衔接不够紧密

学习“谷物科学”的知识是为了让学生毕业之后可以在食品工业中顺利就业，传统的教学方式对于实践环节的教学不足，过分注重于书本上的理论知识，从而导致学生学到的知识与实际应用脱轨[4]。学生学习的最终目的是学以致用，能够将学到的知识运用到将来的工作之中，因此教学过程中必须特别注意理论与实际应用的结合。但是，目前“谷物科学”所讲述的课程内容比较偏重于理论教学，对实践教学不够重视。基于这种情况，教师必须对课程内容进行调整，将实践内容与教学相互结合，不能只是为了完成自己的教学任务，而忽视了学生真正的需求，必须要以学生和企业的需求为核心对课程内容进行改革，提高学生的实践能力。

1.3 学生参与度相对不够

“谷物科学”基于工程教育认证标准要求学生具备“能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员及负责人的角色”和“能够就食品复杂工程问题与同行及社会公众进行有效沟通，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流”两项要求。然而，传统的教学主要是通过课程讲授、学生完成课后作业和期末考试完成，对学生之间通过协作完成一个项目和沟通交流能力培养不够，绝大部分学生在学习过程中都是自己听课复习，合作的意识和动机薄弱，在学习与其他同学缺乏沟通与交流。同时，这种教学方式也无法完全调动学生学习的积极性和主观能动性。因此，教师应该注重教学改革，改变教学方式，提高学生的团队协作和沟通能力。

2 改进措施

结合目前“谷物科学”的教学现状以及工程教育认证标准，同时基于上海理工大学的实际情况，对“谷物科学”课程进行改革，其改革路线如图1所示。

图1 “谷物科学”课程改革路线图

2.1 在课程内容中增加适量的谷物加工工程知识

“谷物科学”课程的最后一部分为谷物加工，但其重点在于加工过程中营养素的变化，涉及工程知识部分较少。因此，在此部分中增添工程知识部分，比如谷物食品如面包、饼干、蛋糕等加工过程能量的转化、管道设计、谷物乳酸饮料发酵、谷物酿酒过程中发酵罐的设置等相关内容。同时，对于学生很容易掌握的知识如谷物成分的简介，可以减少相对应的课时，让学生通过自行阅读相关资料学习，而着重讲解学生难以理解的原理、概念、公式等理论知识以及与工厂生产相关的技术和技能，提高学生解决复杂工程问题的能力。掌握相关的工程知识，不仅可以提高学生们的综合素质能力，还为学生们毕业后能够顺利进入工作岗位奠定坚实的基础。

2.2 增加实践教学内容

国家对高等教育的目的已经从单纯地培养人才变为教学、科研和生产三大功能，产学研一体化已经是一个世界性趋势[5]。校外实践可以把学生所学内容与实际生产紧密地连接起来，“谷物科学”课程由于课时限制，可以采取2种办法提高学生对实践内容的掌握：（1）视频案例教学，比如给学生播放工厂生产饼干、蛋糕等谷物食品的视频，让学生对工业化生产以及实际应用有初步的了解和熟悉，建立工业化食品生产的理念和意识；（2）组织学生去工厂实习参观，比如去面粉厂、馒头厂，让学生近距离观察生产设备，了解谷物食品的生产过程，掌握生产设备的原理和操作过程，同时让工厂的一线生产技术人员现场给学生们讲解。通过这些方式，可以很好地弥补理论教学的不足，加深学生对知识的理解，培养学生的动手能力，提高学生的学习兴趣。

2.3 完善过程考核制度

传统的“谷物化学”考核分为平时作业和期末考试，但这种考核方式对学生的合作意识以及交流沟通能力不够。交流的意识和能力对如今快速发展的社会极为重要，因此，在课程设置里面增加大作业的内容，占总成绩的30%，期末考试占40%，平时成绩（包括作业成绩、上课回答问题表现等）占30%。学期最后3～4人一起完成一个有关谷物科学相关的大论文，并根据小组大论文做成PPT进行课堂展示。其中，小论文撰写占总成绩的10%，课堂汇报占总成绩的5%，组员之间互评占总成绩的5%。通过分组完成大作业的方式，不但可以提高学生的合作沟通能力，形成学习的责任感，培养合作的精神和相互配合的良好品质，同时课堂汇报可以提高学生的交流能力，而通过组员互评又可以提高学生的参与度，防止某些学生偷懒依赖其他学生的行为。

3 结语

在新工科建设的背景下，食品行业正在向着现代食品行业转变，各大食品企业均需要大量的应用型和工程型的人才。根据工程教育认证要求，针对“谷物科学”课程教学中存在的问题，通过改善课程内容设置、增加教学实践内容以及完善过程考核方式等方法，提升学生将理论应用至实践的能力，激发学生学习的主动性与积极性，为学生走向社会顺利走上工作岗位打下坚实的基础。同时，我们也应该意识到快速完美的提升“谷物科学”课程的教学质量是一项长期而艰巨的任务，在授课过程中，教学团队应该不断反思总结教学中存在的问题以及解决办法，不断改进，真正地为社会和国家培养有用的食品工程师人才。