“虛實結(jié)合”實踐教學(xué)體系模式提升食品類專業(yè)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”能力

陳秀梅，車金鑫，陳東方，黃師榮，陶能國

（湘潭大學(xué) 化工學(xué)院生物與食品工程系，湖南 湘潭 411105）

工程教育認證是用來衡量所培養(yǎng)的畢業(yè)生是否達到該專業(yè)所制訂的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求的一種合格性評價體系[1-2]。為了提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，有必要針對食品專業(yè)工程教育認證標準的畢業(yè)要求，設(shè)置和改進相應(yīng)的專業(yè)工程實踐教學(xué)體系、專業(yè)工程實踐環(huán)節(jié)和相應(yīng)的評價機制，建立持續(xù)改進的專業(yè)工程實踐過程、實踐質(zhì)量監(jiān)控和評價機制?！靶鹿た啤北尘跋?，虛擬仿真實驗是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必要手段，在本科教學(xué)中起著重要作用[3]。構(gòu)建虛實結(jié)合、虛實互補的實驗教學(xué)體系是當前實驗教學(xué)改革的方向之一[4]。虛擬仿真實驗教學(xué)模式在許多高校的食品專業(yè)中進行了探索，結(jié)果表明，將虛擬仿真技術(shù)融入實驗教學(xué)中，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，從而提高教學(xué)質(zhì)量[3，5-7]。但是“虛實結(jié)合”和“虛實互補”的思想還未真正融入專業(yè)整體教育教學(xué)體系中，也沒有形成融合教學(xué)改革和人才工程能力培養(yǎng)于一體的教育模式，更沒有深入融合虛擬仿真教學(xué)實習(xí)、學(xué)生創(chuàng)新實踐、專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計、專業(yè)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)等多個環(huán)節(jié)?；诖?，湘潭大學(xué)在工程教育認證理念的基礎(chǔ)上構(gòu)建多元化“虛實結(jié)合”實踐教學(xué)體系、形成有效評價機制和完善“虛實結(jié)合”實踐教學(xué)體系這三部曲，旨在增強學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜工程問題的能力，同時采取有效考核和評價機制，根據(jù)學(xué)生工程能力提高的情況及體系運行過程中出現(xiàn)的問題，及時調(diào)整完善該實踐教學(xué)體系以達到持續(xù)改進的目的。

1 “虛實結(jié)合”的多元化實踐教學(xué)體系

湘潭大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)通過完善實踐教學(xué)體系，逐步規(guī)劃形成一個“虛實結(jié)合教學(xué)體系構(gòu)建-教學(xué)實施-考核與評價-持續(xù)改進-完善教學(xué)體系”的良好循環(huán)，切實保證食品專業(yè)學(xué)生工程能力的提高。

“虛實結(jié)合”的多元化實踐教學(xué)體系見圖1。

圖1 “虛實結(jié)合”的多元化實踐教學(xué)體系

1.1 構(gòu)建多元化“虛實結(jié)合”實踐教學(xué)體系

湘潭大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)“虛實結(jié)合”實踐教學(xué)體系基于“能實不虛，虛實結(jié)合”的設(shè)計理念，緊密圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標，對當前的實踐教學(xué)體系的實踐手段優(yōu)化調(diào)整，整合成虛擬仿真教學(xué)實習(xí)、專業(yè)課程設(shè)計、實習(xí)模塊和創(chuàng)新實踐四大部分。

1.1.1 虛擬仿真教學(xué)實習(xí)

“新工科”背景下，培養(yǎng)出能夠運用所學(xué)專業(yè)知識處理實際工程中相關(guān)問題，同時能夠適應(yīng)食品科學(xué)技術(shù)發(fā)展需求的開拓創(chuàng)新精神的專業(yè)人才，是高校人才培養(yǎng)亟待解決的問題。為了彌補課堂理論知識與實際就業(yè)需要脫節(jié)等問題，學(xué)院獨立開設(shè)了“食品工程虛擬仿真”課程，并投入大量資金，構(gòu)建了啤酒生產(chǎn)廠2D/3D虛擬仿真實驗平臺，且配備相關(guān)軟件，將虛擬仿真融入到實踐教學(xué)過程中，這在全國范圍內(nèi)尚不多見。例如，“食品工藝學(xué)”作為食品專業(yè)的一門專業(yè)核心主干課程，在其實驗教學(xué)內(nèi)容，包括果蔬、糧油、畜產(chǎn)、飲料加工和發(fā)酵實驗等。通過“虛實結(jié)合”實踐教學(xué)使學(xué)生的專業(yè)綜合知識得以實踐、科研思維得到鍛煉與提升，針對書本上的實驗設(shè)備、機器的性能和使用方法能夠真實地去體驗及深入了解，也學(xué)會收集、處理分析數(shù)據(jù)的科學(xué)方法等。同時，繼續(xù)探索這種“虛實結(jié)合的”的實踐教學(xué)模式，將其融入到“食品微生物學(xué)”“食品檢驗與分析”和“現(xiàn)代儀器分析實驗”等更多課程內(nèi)容中，主動對接行業(yè)需求，建立更完善的實踐教學(xué)體系。

1.1.2 創(chuàng)新實踐

為了培養(yǎng)具有“工匠精神”的工程創(chuàng)新綜合素質(zhì)和能力水平的復(fù)合型人才，培養(yǎng)適合中國未來發(fā)展的高素質(zhì)人才。食品科學(xué)與工程專業(yè)的科技創(chuàng)新模塊包含創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、學(xué)科競賽項目和科研項目3個方面。為了培養(yǎng)學(xué)生動手能力，提高學(xué)生專業(yè)創(chuàng)新能力和團隊組織、協(xié)調(diào)、協(xié)作精神，學(xué)院成立了大學(xué)生科創(chuàng)中心，根據(jù)學(xué)生的基本情況，針對性進行卓越人才選拔，選擇性培養(yǎng)和參賽，教師培訓(xùn)和輔助指導(dǎo)，學(xué)生作為參與主體，積極挖掘?qū)W生的潛能。將大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目引入實踐教學(xué)體系中，引導(dǎo)學(xué)生提供項目方案，對于表現(xiàn)優(yōu)秀的項目繼續(xù)推薦為省級或國家級等更高層次的項目。專業(yè)性學(xué)科競賽有很多，比如全國食品類專業(yè)工程實踐訓(xùn)練綜合能力大賽（原名食品工程虛擬仿真大賽）、食品創(chuàng)新大賽、全國化工設(shè)計大賽等。同時鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生參與教師科研課題，實行本科生導(dǎo)師負責制，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科研方法和手段，發(fā)表高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文，為將來工作及學(xué)歷提升做準備。

1.1.3 課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計

專業(yè)設(shè)計模塊主要包括教學(xué)環(huán)節(jié)和設(shè)計環(huán)節(jié)。指導(dǎo)教師通過在教學(xué)環(huán)節(jié)中引入實踐場景，通過“虛實結(jié)合”的方式進行講解，達到讓學(xué)生理解并掌握的目的。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標，聘請食品行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域經(jīng)驗豐富的專家、技術(shù)人員擔任學(xué)生校外指導(dǎo)教師，同時，在教學(xué)環(huán)節(jié)和課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)參與指導(dǎo)把關(guān)，從企業(yè)角度出發(fā)來規(guī)范和提升課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。

1.1.4 實習(xí)模塊

學(xué)生獲得的專業(yè)知識需要通過實踐來檢驗，通過建立多個湖南省內(nèi)外食品企業(yè)，如龍牌醬油、千金藥業(yè)、聚寶金昊米業(yè)、珠江啤酒等，若干專業(yè)匹配度高的校外實踐教學(xué)基地，結(jié)合具備的果蔬生產(chǎn)線等中試車間與實驗室，組織開展學(xué)生的認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)，同時，探索實踐教學(xué)的新途徑。例如將啤酒生產(chǎn)廠2D/3D虛擬仿真實驗平臺引入學(xué)生認識實習(xí)過程，將課本上的知識與實際結(jié)合，提高學(xué)生對專業(yè)知識的運用能力，直觀地了解實習(xí)的環(huán)境，增加對可能從事的職業(yè)崗位初步認識。

1.2 形成有效評價機制

評價方式注重評價主體的多元化且以決策為導(dǎo)向，并為其改進工作或做出決策提供依據(jù)，因此，評價目標具備多樣性、動態(tài)性和復(fù)雜性的特點?！疤搶嵔Y(jié)合”實踐教學(xué)體系中評價機制包括座談會、電話訪問、調(diào)查問卷等多種形式，從專業(yè)行業(yè)、用人單位、教師、學(xué)生多元評價，全方位、多角度匯總學(xué)生工程能力提高的具體情況和體系運行過程中存在的問題，形成一套有效的體系評價機制。

1.3 完善“虛實結(jié)合”實踐教學(xué)體系

根據(jù)評價結(jié)果及時采取措施調(diào)整實踐教學(xué)體系。例如，改進虛擬仿真授課內(nèi)容和方式，選派青年教師入駐企業(yè)進行定期的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，鼓勵和幫助青年教師深入企業(yè)、開展項目合作以提升教師自身的工程實踐能力，安排任課教師參加虛擬仿真培訓(xùn)，邀請企業(yè)、行業(yè)專家參與指導(dǎo)專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等。

1.3.1 實踐教師隊伍建設(shè)

選派專業(yè)青年骨干教師深入食品企業(yè)、行業(yè)進行掛職鍛煉，面向產(chǎn)業(yè)，提高食品專業(yè)教師對食品生產(chǎn)和工廠設(shè)計過程中實際問題的把控能力；深入了解食品企業(yè)現(xiàn)狀和技術(shù)瓶頸，將學(xué)科專業(yè)教師以“科技特派員”的形式扎根于企業(yè)，同時將企業(yè)最新設(shè)備、儀器和研發(fā)水平等與課堂理論知識結(jié)合，拓寬學(xué)生的專業(yè)領(lǐng)域；通過實行校內(nèi)校外雙導(dǎo)師制，聘請一線經(jīng)驗豐富和技術(shù)過硬的企業(yè)專業(yè)技術(shù)人員作為食品專業(yè)學(xué)生的兼職導(dǎo)師，從企業(yè)的角度給學(xué)生上好專業(yè)導(dǎo)學(xué)課，協(xié)助專業(yè)指導(dǎo)教師完成食品專業(yè)認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)，聯(lián)合指導(dǎo)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）。

1.3.2 實踐教學(xué)環(huán)境建設(shè)與專業(yè)前沿講座

加強實驗室硬件軟件設(shè)施和科研創(chuàng)新平臺建設(shè)；積極發(fā)揮科創(chuàng)中心的作用，培養(yǎng)卓越人才主力；選撥優(yōu)秀的學(xué)生作為實驗課程的教師助理，提高學(xué)生帶頭示范性；舉辦食品專業(yè)大型會議、座談會及開設(shè)食品學(xué)科前沿專題講座，調(diào)動學(xué)生主動參與的熱情，多渠道幫助學(xué)生了解食品專業(yè)前沿科技進展，拓寬學(xué)生知識面，啟發(fā)學(xué)生研究性思維。

1.3.3 以賽促學(xué)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維

積極探索“以學(xué)促賽、以賽促學(xué)和學(xué)賽結(jié)合”的競賽-教學(xué)相互促進模式[8]，結(jié)合學(xué)院設(shè)置的科創(chuàng)中心搭建“校級競賽-省級競賽-國家級競賽”三級競賽平臺，組建“雙師型”教學(xué)團隊、健全獎勵制度等方面，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力，提高競爭意識，加強團隊合作，增強學(xué)生自信心等方面得到有效的鍛煉。

2 實施效果

自“虛實結(jié)合”實踐教學(xué)體系建立以來，效果明顯?！笆称饭こ烫摂M仿真”教學(xué)實踐調(diào)查問卷分析表明，學(xué)生對該課程的整體教學(xué)效果滿意度較高。其中，完全滿意占44.2%，比較滿意占52.6%，同時60.53%的學(xué)生認為啤酒工藝虛擬仿真實驗教學(xué)對食品工廠設(shè)計的能力有提升作用。同時，將食品工程虛擬仿真課程與其他專業(yè)課程有機融合，多措并舉的教學(xué)模式能激發(fā)學(xué)生在教學(xué)中的積極性與學(xué)習(xí)興趣，有效提高課程教學(xué)效果，提升學(xué)生工程知識和工程能力。通過對實習(xí)日志和實驗報告等的分析可知學(xué)生在實踐中得到鍛煉，具備了解決復(fù)雜工程問題的能力。通過回訪、電話等方式了解到用人單位對學(xué)生評價很高。通過“以學(xué)促賽，以賽促學(xué)和學(xué)賽結(jié)合”的教學(xué)模式，學(xué)生對食品專業(yè)領(lǐng)域知識的理解及創(chuàng)新實踐能力得到不斷的提高。例如，全國食品專業(yè)工程實踐訓(xùn)練綜合能力競賽中，學(xué)院學(xué)生連續(xù)榮獲國家級一等獎和省級一等獎；學(xué)院每年舉辦的食品創(chuàng)新大賽，為學(xué)生提供一個創(chuàng)新平臺，同時邀請相關(guān)企業(yè)參與到食品創(chuàng)新大賽中，學(xué)生的食品創(chuàng)新設(shè)計獲得企業(yè)的一致好評。

3 結(jié)語

湘潭大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)“虛實結(jié)合”實踐教學(xué)體系建設(shè)，優(yōu)化了教學(xué)體系模式，學(xué)生“解決復(fù)雜工程”問題能力的提升，已初步取得一定的成效。但專業(yè)教學(xué)體系的建設(shè)是一個實踐、反饋和持續(xù)改進的循環(huán)過程，還需根據(jù)學(xué)生工程能力提高的情況及體系運行過程中出現(xiàn)的問題，及時調(diào)整完善該實踐教學(xué)體系以達到持續(xù)改進的目的，著力探索培養(yǎng)掌握食品科學(xué)與工程專業(yè)理論知識和基本實踐技能，具備解決“復(fù)雜工程問題”的工程能力，能在食品及相關(guān)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計和生產(chǎn)管理等方面工作的高級專業(yè)人才和管理者。