新工科背景下創(chuàng)新班專業(yè)課的創(chuàng)新教學(xué)與實踐
—— 以食品化學(xué)為例

董緒燕，孫慶杰，陳海華，慕鴻雁，劉亮

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266109）

為積極推進(jìn)新工科建設(shè)、深化工程教育改革、促進(jìn)高教強國建設(shè)，教育部就開展、推薦新工科研究與實踐工作先后以高等教育司和教育部辦公廳的名義發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》和《教育部辦公廳關(guān)于推薦新工科研究與實踐項目的通知》，著力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式。新工科是基于國家發(fā)展新需求、國際競爭新形勢而提出的工程教育改革方向，目標(biāo)是培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，打開產(chǎn)業(yè)發(fā)展新局面和形成國際競爭新優(yōu)勢[1]。

我國是世界食品生產(chǎn)、加工制造和消費大國?？萍紕?chuàng)新實現(xiàn)了我國食品產(chǎn)業(yè)從農(nóng)產(chǎn)品初級加工的“規(guī)模型、數(shù)量型”到食品的精深制造與綜合利用的“質(zhì)量型、效益型”轉(zhuǎn)變，且部分領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。教育部關(guān)于“雙萬”計劃、“雙一流”建設(shè)計劃、國家重點學(xué)科和培育學(xué)科建設(shè)也正進(jìn)一步推動著食品科學(xué)與工程學(xué)科建設(shè)和食品科技自主創(chuàng)新人才培育，為我國食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展和食品科技進(jìn)步源源不斷地培育和輸送專業(yè)人才是各高校食品科學(xué)與工程專業(yè)的職責(zé)和作用[2]。經(jīng)過前期建設(shè)，我國食品科技與工業(yè)的基礎(chǔ)研究與人才培育體系正在形成。食品化學(xué)作為食品科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)必修核心課程之一，具有知識更新快、信息量大、實際應(yīng)用性強等特點，因此其在創(chuàng)新班的教學(xué)與實踐是衡量新工科研究和實踐的關(guān)鍵。

一、新工科背景下食品科學(xué)與工程專業(yè)的建設(shè)

（一）新工科背景下食品科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)的迫切性

隨著世界范圍內(nèi)的工業(yè)與科技變革，新一輪工業(yè)革命推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，“未來工廠”“工業(yè)4.0”“中國制造”這一系列詞匯相繼出現(xiàn)。3D產(chǎn)業(yè)鏈、未來食品、納米材料、光學(xué)與數(shù)字技術(shù)等創(chuàng)新手段逐步應(yīng)用于食品智能制造領(lǐng)域，食品工業(yè)正在發(fā)生一場世界范圍內(nèi)的革命，《中國制造2025》正是我國面向工業(yè)4.0做出的積極響應(yīng)[3]。我國食品產(chǎn)業(yè)在同時面臨前所未有的發(fā)展機遇和激烈的國際競爭壓力的新時代背景下，唯有不斷提升從業(yè)人員的知識水平與工程能力、勞動技能與協(xié)同協(xié)作、問題解決與數(shù)據(jù)決策等綜合素質(zhì)，才能引領(lǐng)食品產(chǎn)業(yè)多元化、優(yōu)質(zhì)化與功能化的時代潮流，而培養(yǎng)富有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)意識的創(chuàng)造型人才則是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵舉措[4]。要想增強我國食品產(chǎn)業(yè)的國際競爭力，需要有大量的具有扎實且豐富知識的食品產(chǎn)業(yè)專業(yè)性拔尖人才加入到我國產(chǎn)業(yè)的建設(shè)中。高校本科生敢闖會創(chuàng)，是當(dāng)代社會發(fā)展最具力量和創(chuàng)新性的人才，因此我們要以此為抓手，不斷發(fā)掘培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新型食品專業(yè)人才，提升我國食品產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。

（二）食品科學(xué)與工程創(chuàng)新班的培養(yǎng)目標(biāo)

“新工科建設(shè)與工程教育認(rèn)證”以O(shè)BE理念引領(lǐng)新工科教育，通過教育與行業(yè)需求的有效銜接，促進(jìn)食品行業(yè)的多元化和協(xié)調(diào)化發(fā)展。食品科學(xué)與工程專業(yè)新工科建設(shè)中的人才培養(yǎng)要以智能轉(zhuǎn)型為目標(biāo)，通過科技創(chuàng)新改造傳統(tǒng)食品產(chǎn)業(yè)[5]。

食品科學(xué)與工程專業(yè)的新工科建設(shè)在關(guān)注個體知識水平的基礎(chǔ)上，更加注重解決實際問題的社會實踐能力的提高，以培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程人才。食品科學(xué)與工程專業(yè)創(chuàng)新班根據(jù)新工科建設(shè)要求制定的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展、對國家和社會具有高度責(zé)任感、具有良好的人文科學(xué)素養(yǎng)和身體素質(zhì)、具有知行合一、矢志“三農(nóng)”精神的社會主義事業(yè)合格建設(shè)者和可靠接班人；培養(yǎng)能夠了解食品行業(yè)發(fā)展動態(tài)和問題，掌握食品科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識、基本理論和基本技能，具有創(chuàng)新意識和實踐能力，能夠在食品的生產(chǎn)、加工、貯藏、流通、監(jiān)管等相關(guān)領(lǐng)域從事食品生產(chǎn)及管理、產(chǎn)品開發(fā)、品質(zhì)控制、工程設(shè)計、科學(xué)研究、教育教學(xué)等方面工作的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。

二、食品科學(xué)與工程創(chuàng)新班的特色

結(jié)合新工科建設(shè)與工程教育認(rèn)證的要求，食品科學(xué)與工程專業(yè)創(chuàng)新班以“重專業(yè)、強能力、提素質(zhì)”作為培養(yǎng)人才的目標(biāo)，按照“知識性學(xué)習(xí)、研究性訓(xùn)練、生產(chǎn)性實踐”三足鼎立的人才培養(yǎng)方法，形成“3+0.5+0.5”應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式。注重學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)，突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主，兼顧學(xué)術(shù)型和復(fù)合型發(fā)展需求的人才培養(yǎng)定位[6]。具體特色體現(xiàn)在：

1.“導(dǎo)師+項目+團隊”創(chuàng)新實踐培養(yǎng)模式：以課程、教師的科研項目和校內(nèi)外教學(xué)與科研基地為依托，建立“校內(nèi)—校外”“課堂—課外”和“科學(xué)—人文”多元化實踐教學(xué)模式，施行“創(chuàng)新教育—實驗實習(xí)—特性觀測—生產(chǎn)體驗/社會實踐—技能訓(xùn)練—學(xué)術(shù)報告—研究創(chuàng)新”七環(huán)節(jié)的運行機制，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

2.“小班化+個性化+競賽”培養(yǎng)模式：組建適應(yīng)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的教師隊伍，改革傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容；根據(jù)每個學(xué)生的特點和興趣實現(xiàn)大學(xué)四年全過程引導(dǎo)、幫助和指導(dǎo)學(xué)生開發(fā)個性，對創(chuàng)新性強的學(xué)生進(jìn)一步引導(dǎo)，加強訓(xùn)練，擇優(yōu)申報校級、省級和國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目；掌握知識和技能，增強自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，加強知識學(xué)習(xí)吸收與探究研究的結(jié)合，為其開展創(chuàng)新能力培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)[6]。

3.“夯實基礎(chǔ)+能力培養(yǎng)”的拔尖創(chuàng)新人才教學(xué)體系：利用學(xué)校、科研院所、企業(yè)等各級科研平臺，搭建科研實踐平臺，健全創(chuàng)新教學(xué)體系；改革考核方式，優(yōu)化評價體系，培養(yǎng)食品科學(xué)與工程專業(yè)的科研、教學(xué)、技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)管理等方面的復(fù)合型拔尖創(chuàng)新人才。

三、創(chuàng)新班食品化學(xué)教學(xué)體系

（一）教學(xué)模式

傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)模式下學(xué)生被動聽課，上課積極性不高，很少進(jìn)行獨立和評判性思維，只是停留在機械性記憶過程。在食品化學(xué)講授過程中，特別是食品加工過程中的基礎(chǔ)化學(xué)理論，很難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。這種教學(xué)模式只適合熟練性工人的培養(yǎng)，不利于未來的發(fā)展成才，更不能適應(yīng)新工科背景下對學(xué)生思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、跨學(xué)科交叉融合、自主終身學(xué)習(xí)、溝通協(xié)商能力和工程領(lǐng)導(dǎo)能力等工程教育認(rèn)證要求更無從談起。

新工科要求課堂改革創(chuàng)新工程教育方式與手段，優(yōu)化課堂教育，深化學(xué)生核心能力素質(zhì)的培養(yǎng)。創(chuàng)新班食品化學(xué)的講授主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.線上線下相結(jié)合。在線教育可以打破線下教育在時間和空間上的局限，能夠逼真模擬現(xiàn)實課堂環(huán)境，拓展學(xué)習(xí)廣度和深度，但也有部分學(xué)生會出現(xiàn)“水土不服”的現(xiàn)象，不能與老師的授課方式相融合，線下教育因材施教可以彌補這些不足。線上教育和線下教育只有相互融合，才能更好地提高教學(xué)效果，能夠培養(yǎng)大部分學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力和核心素質(zhì)能力，教師要對“水土不服”的學(xué)生積極引導(dǎo)，輔以線下討論交流，盡快提高其網(wǎng)上主動學(xué)習(xí)能力。通過不間斷的網(wǎng)上學(xué)習(xí)提升學(xué)生的綜合能力，加上課堂學(xué)習(xí)逐步形成“課堂精講+網(wǎng)上拓展”相融合的新教學(xué)模式，鞏固基礎(chǔ)，提高創(chuàng)新技能。

2.翻轉(zhuǎn)課堂。教師精心準(zhǔn)備課堂對話和討論，因材施教，通過課堂討論提升學(xué)生吸收知識的能力。翻轉(zhuǎn)課堂能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生可以自主規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)節(jié)奏、風(fēng)格和呈現(xiàn)知識的方式。通過對一個知識點、一個問題、一種現(xiàn)象進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，知識歸納整理，并結(jié)合小組討論和PPT匯報等形式來提高學(xué)習(xí)效率。結(jié)合講授法和協(xié)作法來滿足不同學(xué)生的需要，在不斷進(jìn)行知識熟化的基礎(chǔ)上促成他們的個性化學(xué)習(xí)，提高創(chuàng)新技能，通過實踐獲得更真實的學(xué)習(xí)。

3.虛擬仿真的運用。食品化學(xué)的實驗課通常包含果膠的提取、非酶褐變程度的測定、油脂氧化、蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)、果蔬加工中的護(hù)色實驗等內(nèi)容，由于實驗條件和學(xué)時有限，老師要將所需的試劑配置好，學(xué)生按部就班地照著實驗操作流程完成實驗，寫出實驗結(jié)果，最后撰寫實驗報告。這種教學(xué)方式造成學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性不高，只是機械地完成實驗，不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，更不能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，限制了學(xué)生各方面能力的提高。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，從最初的實驗設(shè)計、實驗材料、實驗方法，到獨立準(zhǔn)備實驗、進(jìn)行實驗[7]，虛擬仿真技術(shù)可實現(xiàn)食品真實實驗不具備或難以完成的教學(xué)功能，學(xué)生能夠真實體驗到實驗的各個環(huán)節(jié)，包含一些成本較高、需要用高檔儀器操作的實驗。通過虛擬仿真技術(shù)平臺，學(xué)生可真實體驗實驗的整個過程，且獨立完整地完成一遍實驗操作，掌握每個實驗細(xì)節(jié)。學(xué)生在虛擬操作過程中，親身體驗自己實驗設(shè)計的合理性，潛移默化地激發(fā)其思維和創(chuàng)新能力，即使實驗失敗，學(xué)生也能通過失敗經(jīng)驗獲取實驗知識和要點，思考失敗的原因，鞏固所學(xué)的知識，提高動手能力。

（二）創(chuàng)新實驗和實踐

新工科的“新”不僅能夠彌補實踐操作空洞化的短板，結(jié)合其他學(xué)科的優(yōu)勢，將理論轉(zhuǎn)化為實實在在的研究成果，還能夠?qū)?chuàng)新創(chuàng)業(yè)的理念根植于專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，為畢業(yè)生在工程領(lǐng)域高質(zhì)量的就業(yè)提供教育保障。新時期應(yīng)用型高校教育改革的重要內(nèi)容之一就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，創(chuàng)新班的設(shè)立正是為了培養(yǎng)國家與社會迫切需要的應(yīng)用型創(chuàng)新人才[8]。食品科學(xué)與工程專業(yè)創(chuàng)新班采取小班教學(xué)，學(xué)生在大二時可以根據(jù)自己的興趣和愛好選擇專業(yè)導(dǎo)師，導(dǎo)師對學(xué)生所學(xué)課程、專業(yè)方向選擇提供指導(dǎo)，并根據(jù)每個學(xué)生的特點和就業(yè)目標(biāo)制訂個性化培養(yǎng)方案，引導(dǎo)學(xué)生參與其感興趣的課題研究，給本科生提供良好的培養(yǎng)科研興趣的機會，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

學(xué)生參與導(dǎo)師的科研項目，結(jié)合創(chuàng)新課題立項參與創(chuàng)新競賽。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的開展可以拓寬學(xué)生的知識構(gòu)架，鞏固課堂所學(xué)知識，以賽促學(xué)，形成優(yōu)秀競賽案例，同時為教學(xué)質(zhì)量的監(jiān)控提供了有力支撐。結(jié)合國內(nèi)外專家學(xué)術(shù)報告和文獻(xiàn)研讀增強自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，加強知識學(xué)習(xí)吸收與探究研究的結(jié)合，為其開展創(chuàng)新能力培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。通過對不同發(fā)展階段和就業(yè)目標(biāo)的學(xué)生實施個性化指導(dǎo)，有助于個體科研能力的提高和未來職業(yè)生涯的規(guī)劃。食品化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中要充分結(jié)合學(xué)生實踐案例進(jìn)行學(xué)習(xí)，并將需要掌握的知識點融入教學(xué)案例中，按照展示案例、提出問題、分組討論、教師歸納、問題解答、效果評價等步驟，通過對食品化學(xué)中的水分活度、美拉德反應(yīng)、酶促褐變、油脂氧化、蛋白質(zhì)功能性質(zhì)等知識點進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，促進(jìn)食品化學(xué)理論在實踐中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

（三）科學(xué)、合理、全面的閉環(huán)考核體系

考核是學(xué)生學(xué)習(xí)的“指揮棒”，創(chuàng)新班食品化學(xué)的考核注重過程考核。借助超星、慕課等教學(xué)平臺強大的學(xué)習(xí)行為管理功能，教師及時跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，通過學(xué)習(xí)平臺動態(tài)記錄掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和效果[9]?？己顺煽冇伞熬€上+線下+期末成績”構(gòu)成，引導(dǎo)學(xué)生重視平時學(xué)習(xí)和課堂的主動性，并通過課后作業(yè)、提問答疑、PPT展示等成績來衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

四、展望

在新工科的背景下，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是本科高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)。食品科學(xué)與工程專業(yè)創(chuàng)新班食品化學(xué)的學(xué)習(xí)通過教學(xué)模式多樣化、實驗實踐層次化、競賽助力、考核標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)化等措施，增強學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，按照新工科的內(nèi)涵和工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)不斷提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。