新工科“虚实结合学践研创”实践教学体系的构建与成效

周 闯，王 健，李小红，谢松志，肖龙泉

（成都大学食品与生物工程学院，四川 成都 610106）

0 引言

食品科学与工程是国家一级学科，与多门学科互相交叉、渗透，目的是培养具有化学、生物学、食品工程和食品技术知识，在食品领域从事食品生产、技术管理、产品开发、科学研究、品质控制、工程设计等方面工作的高级工程技术人才。当前，食品工业已成为以农产品为基础原料，广泛利用现代生物生物技术、物理化学和工业技术，生产种类繁多、形态各异、不断推陈出新的庞大制造业[1]。培养适应行业发展要求、满足企业用人需要、能够解决复杂工程问题的专业人才，是当前工科院校人才培养亟待解决的核心问题。

实践教学是创新人才培养的重要环节，在高等工程教育中占有举足轻重的地位，通过实践将理论与工程实际有机融合，对于学生工程素养的培育、解决复杂工程问题和创新创业能力的培养和提高具有重要的意义。以国际工程教育认证体系为标准，创新实践教学体系是人才培养和新工科建设的重要途径。

1 食品科学与工程专业传统实践教学模式存在的主要问题

目前，我国高校工程技术人才培养仍然存在“重科学、轻工程，重理论、轻实践”的现象[2]，专业建设同质化现象较为突出，表现为学生的实践能力不足、创新能力不强、工程能力薄弱，现行教育模式下人才培养与社会对行业人才的需求存在较大的差距。主要制约因素包括：实践教学课程体系和课程教学模式不适应新的发展要求，现有工程实训平台难以满足教学需要，“走马观花”式的简单参观导致生产实习和工程训练环节难以得到可靠保证，教师工程实践能力薄弱指导不到位[3]、实践教学管理和考评体系不完善、学生参与度低等。

2 新工科“虚实结合 学践研创”实践教学体系的构建

2.1 优化人才培养方案，构建以工程能力培养为核心的实践教学新课程体系

结合社会和企业需求制定理论与实践有机结合的人才培养方案，围绕“基础+应用+综合创新”三级能力培养，以学生工程能力培养为核心，构建课程实验为基础、实习实训和第二课堂为补充的实践教学新课程体系。

2.1.1 设置独立实验课，提升实验课程的地位和学生的重视程度

在课程设置上，打破按照理论课程分设课内实验的课程设体系，将主干实验课程从理论课剥离，先后设置了四大化学“仪器分析”“化工原理”“微生物学”“食品化学”“食品分析”和“焙烤实训”“粮油制品综合实验”“发酵工艺综合实训”等16门独立实验实训课程，单独设置学分，并配备专门师资。

2.1.2 构建“基础+应用+综合创新”三级能力培养实践教学新课程体系

在第1学年以四大化学等基础实验课程培养学生的基本技能和创业意识；第2学年通过“仪器分析”“化工原理”“微生物学”“食品化学”“食品生物化学”和“食品分析”等专业基础独立实验课，结合课程设计和工程训练提高学生的专业认知，重点培养其设计应用能力和创业创新能力；在第3学年的专业学习阶段，针对性开设“食品微生物检验技术”“食品感官评价”“焙烤实训”“粮油制品综合实验”“发酵工艺综合实训”等实验实训课程，并安排生产实习32学时（2.0学分），开辟创新性实验、食品添加剂第二课堂，结合学科竞赛和社团活动，提高学生综合分析、科研创新和工程实践能力；第4学年设有毕业实习64学时（4.0学分）和毕业设计（论文）192学时（12.0学分），要求学生深入企业发现课题，鼓励问题解决和创新。通过实践教学新课程体系构建，确保“基础+应用+综合创新”三级能力培养和工程能力培养目标达成。

2.1.3 以工程能力培养为核心，结合社会和企业需求优化课程设置

学校食品与生物工程学院依托农业农村部杂粮加工重点实验室和肉类加工四川省重点实验室等科研平台，先后与30余家企业共同搭建了产学研创新平台，开展技术合作、成果转化、产业化开发和人才培养。通过校企合作强化与生产企业的联系，反过来根据产业需求和市场导向制定人才培养方案，灵活调整课程设置，全面提高学生生产实践和工程应用能力。例如，根据西南地区生猪、山羊、家兔和鸡、鸭等养殖规模较大，相应制品的生产加工需求旺盛的特点，2020年食品科学与工程专业增设了畜产品加工综合实验独立实验课（32学时，2.0学分），突出肉（香肠、肉干和肉松）、蛋及其副产品加工工艺；根据市场对川菜调味品的特色需求，2021年培养计划增设了酿造调味品实训（16学时，1.0学分），除酱油、食醋等传统调味品外，增加腐乳、复合调味品和火锅底料等富有鲜明地方特色的调味品实训内容。该专业新的培养方案总学分180分，其中实验教学25.75学分，集中实践环节29.50学分。实践教学在总学分中的占比由原来的26.50%增加到30.69%，而且集中实践环节的学分反超实验教学的学分，工程能力培养得以强化，实践教学得到了明显加强。

2.2 推进实践教学课程改革，构建以学生为中心的教学组织形式

实验教学是教学体系的重要组成部分，除了巩固学生理论知识、培养实践技能外，更进一步培养学生实践动手能力、提高学生创新能力和科研能力。传统实验教学以教师为主体，通常根据实验教材由教师首先讲授实验目的和原理，再讲解操作步骤和注意事项。实验项目的选择、实验方案设计、实验准备和实验要求等均由教师主导和把控，学生“照单抓药”缺乏主动性和积极性。推进实践教学课程改革，在实验教学体系中引入诸如任务驱动、案例教学等教学组织新形式，以学生为主体、项目任务为主导。由学生自主查阅文献资料、开展分组讨论，在教师指导下完成实验方案设计，预测实验过程中可能遇到的问题、困难及解决预案[4]。通过小组分工与合作完成实验、记录结果并提交实验报告。以学生为主体的实验教学组织形式，有利于发挥学生主动性，培养团队协作精神，从知识、思维、领导才能、个人品质多维度提升学生素质内涵。

2.3 打造“虚实结合，校企双赢”的多元化实践教学新平台

在传统的教学实验中，学生通过有限的课时常无法真正掌握仪器设备的内部结构和工作原理，大精设备昂贵价值和有限的设备台套数又不可能为学生提供足够的拆装样本。在实习实训环节，由于食品行业的特殊性，食品生产企业在产品质量、食品卫生和食品安全方面责任重大，企业没有精力投入大量时间和人力接待学生实习，实习通常缩水为“走马观花”式的参观，深入企业顶岗实习往往难以开展。虚拟仿真技术的推广应用和“校企双赢”合作共建为以上问题的解决提供了有效的应对方案。

2.3.1 加强虚拟仿真实践教学平台建设，推进“线上”仿真校内实践

现代教育技术之一的虚拟现实技术在高等学校实践教学中获得认可并以较快速度发展，强势地影响着传统模式与观念[5]。成都大学投入5年时间建设了开放运行的省级食品与生物工程虚拟仿真实验教学中心，仿真教学资源主要涵盖专业基础虚拟仿真实验、食品工程虚拟仿真实训、生物工程和制药工程虚拟仿真实训四大模块。进入专业基础虚拟仿真平台，学生可接受仿真安全培训和测试，通过仿真软件操作大型分析仪器，拆装并了解设备结构原理，模拟开展化工单元操作等。学生还可以访问丰富的化学化工软件及视频资源，获取相关知识，并得到拓展和锻炼。食品专业的学生可进入食品工程虚拟仿真实训平台，访问啤酒发酵工艺、猕猴桃干酒和干红葡萄酒生产工艺虚拟仿真实训，以及发酵乳制品车间3D仿真实训、吐司面包生产工艺3D虚拟仿真实训等教学资源，模拟再现企业生产场景和工艺操作条件。虚拟仿真实验教学平台的搭建和优质实践教学资源的共享开放，为“线上”仿真校内实践提供了物质条件。

2.3.2 构建“校企双赢”合作共建新模式，加强“线下”企业实习实训

发挥学科专业特点技术优势，通过产学研合作加强校外实践教学基地建设。学校先后与成都希望食品有限公司、成都伍田食品有限公司、四川高金食品股份有限公司、四川金忠食品股份有限公司、四川哈哥食品有限公司和四川省农业科学院农产品加工所等企事业单位建立了稳定合作关系，共建产学研创新平台，建设优质的校外食品工程实践教学基地，并广泛开展“线下”企业实习实训。在校企合作中，联合培养符合企业要求的专业人才，成功探索出“校企双赢”的食品工程创新人才培养模式。

“线上”虚拟仿真实验实训，与“线下”真实的教学实验和企业实习实训相结合，充分体现了“以实为本，虚实结合，学科交叉，突出工程实训”的实践教学特色。通过“虚实结合，校企双赢”的多元化实践教学新平台打造，弥补实践环节短板，在“基础+应用+综合创新”3个层次全方位加强学生工程能力的培养。

2.4 构建实践活动新载体，助推跨专业多元交流和知识融合[3]

赛学结合，研学相辅，以学科竞赛、大学生创新创业训练计划、社团活动和参与教师科研等方式构建多元化、开放性的实践活动新载体。鼓励多学科专业师生跨界组合，促进跨专业交流和跨学科知识融合，营造更为广泛的实践活动氛围，提高学生科研和创新创业能力。

2.5 加强工程背景教师团队建设，从制度层面激发师生实践环节原动力

加强工程背景教师团队建设，生产实习校内指导教师要求80%以上有6个月以上的工程实践经历，全面推进“双师型”教师培养，打造一支职业背景鲜明、工程能力强、实践经验丰富的师资队伍。支持教师企业合作和企业实习，为校企合作和实习基地建设铺路搭桥。

在制度层面，建立“保障+激励”工作机制。实践教师工作量计算采用基础加绩效的方式，学校目标考核专门设置实践教学突出贡献、实践教学改革、大学生创新创业等奖项，以成果方式对师生进行奖励。教师职称评聘、职务晋升及学生奖学金和评优与所获奖项挂钩，构筑了师生实践创新压力转化为动力的通路。

2.6 构建多层次实践教学质量保障、考核和评价体系，严把教学质量关

实践教学环节按照PDCA教学质量保障管理模式实施闭环管理，确保实践教学质量目标的分级逐步实现。在实践教学考核中，打破以往主要注重理论知识考核的局面，实现对学生的知识和能力、设计和创新、操作与技能多方面综合考核：①实践课程单独分离考核、独立评价学分。校内独立实验课的成绩由平时成绩、实验理论考核、实验操作考核综合评定，实验理论考核成绩占比不超过40%。②实验考核增加实验操作、问题发现和解决、方案设计和优化等方面的内容，培养学生解决实际问题的能力和创新意识。③生产实习考核分为企业考核成绩和校内指导教师考评成绩2个部分（各占50%）。其中，企业考核主要考评学生实习态度、过程、能力3个方面，占比分别为20%，60%，20%。校内指导教师考评包含实习准备和实习报告2个方面，占比分别为20%和80%[6]。实习考核标准的改革有助于学生真正积累生产经验，加强实习过程的监督，督促学生积极完成生产实习。④在毕业设计与论文环节，要求学生深入企业发现课题，严格答辩，对于培养学生运用工程知识分析解决问题的能力具有重要作用。

在实践教学评价中，以项目形式分阶段开展学生评教、课程网络平台资料评价、院校两级专家评价和同行评价。引导学生参与项目管理，对教师教学质量进行综合评价，激发学生主动性。评价结果分为优、良、中、合格、不合格5个等级，并与教师评优、职务晋升及授课资格挂钩。

成都大学先后制定并实施了《成都大学教学质量保障体系纲要》《成都大学教考分离考核办法》《成都大学教学质量评价考核办法》《成都大学教学督导工作条例》以及《成都大学领导干部听课制度》等质量管理和评介制度。多层次实践教学质量保障、考核和评价体系的建立，为实践教学提供了强有力的制度保障，使学生的工程能力、创新创业和服务社会的能力在考评中得以真正体现，促进了学生工程实践和综合能力的培养与提升。

3 结语

成都大学是一所以高素质应用型人才为培养目标的地方性综合大学，食品与生物工程学院以专业认证为契机，根据产业需求制定食品科学与工程专业人才培养方案。以学生工程能力培养为核心，实践教学新课程体系为支撑，“保障+激励”工作机制、多层次实践教学质量考核和评价体系为制度保障，通过实践教学课程改革、多元化实践教学新平台建设和实践活动新载体构建，全面建设“虚实结合、学践研创”为一体的实践教学新体系。在校学生参与学科竞赛多次获奖，2020年获四川省第四届大学生化学实验竞赛三等奖1项，优秀奖2项，“德康杯”四川省大学生生物与环境科技创新大赛省级一等奖1项、二等奖3项、三等奖3项，成都营养师职业技能大赛暨第四届全民营养健康讲师大赛冠军。2021年参赛学生团队获“百胜杯”食品安全与营养健康知识大学生竞赛全国总决赛亚军。学生积极参与教师团队科研，2018年以来获四川省科技进步奖11项，其中一等奖3项，二等奖6项，三等奖2项。根据跟踪调查，学生进入企业能够熟练掌握设备的实际操作，结合理论知识向企业提供建设性的意见，具有创新思维并能够脚踏实地地开展工作。在服务新工科建设中，学生工程应用和创新创业能力培养取得较好的成效。