工程教育認證背景下“食品工程原理”與地方產(chǎn)業(yè)需求融合的教學改革

摘 ?要：文章從培養(yǎng)高質(zhì)量工程型技術(shù)人才的教學目標出發(fā)，分析食品科學與工程專業(yè)在當前‘食品工程原理課程教學中存在的問題。基于工程教育認證思想，結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)需求，分別從“學生中心”“產(chǎn)出導向”和“持續(xù)改進”三方面提出了食品工程原理課程教學改革措施。

關(guān)鍵詞：工程教育；食品工程原理；教學模式

中圖分類號：G641 ? 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1673-7164（2024）02-0109-04

“工程教育專業(yè)認證”始于20世紀30年代的美國，近年已成為工程教育質(zhì)量保障的國際標準。2013年，國際工程聯(lián)盟大會接納我國成為該協(xié)議臨時簽約組織，這標志著我國的工程教育質(zhì)量獲得了國際工程教育界的認可［1］。我國工程教育專業(yè)認證貫徹“學生中心”“產(chǎn)出導向”和“持續(xù)改進”三大理念，重在對學生進行工程實踐能力的培養(yǎng)。食品科學與工程專業(yè)是以工程類課程為主要支撐的強應(yīng)用型學科，著重培養(yǎng)從事食品生產(chǎn)的高素質(zhì)技術(shù)型人才，保障我國食品產(chǎn)業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展［1］?！笆称饭こ淘怼笔鞘称房茖W與工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，在學生專業(yè)技能的塑造上具有不可替代的關(guān)鍵作用［2］。食品工程原理的主要學習內(nèi)容是“動量傳遞”“熱量傳遞”和“質(zhì)量傳遞”組成的“三傳理論”，和以“流體輸送”“過濾”“蒸餾”和“膜分離”等為主要內(nèi)容的“單元操作”。然而，食品工程原理一直以來都是食品科學與工程專業(yè)學生學習難度最大的課程之一［2］。因此，需要通過改革該課程的教學方法，以提高學生對該門課程知識與能力的掌握水平。

一、食品工程原理傳統(tǒng)教學存在的問題

在傳統(tǒng)的食品工程原理課程教學中，大多是基于板書和多媒體軟件的講授教學模式。然而，食品工程原理是一門涉及大量公式推導和理論計算的課程，要求學生具有較強的數(shù)學和物理學基礎(chǔ)，只有如此才能很好地適應(yīng)以單純講授為主的教學模式［1］。近年來，高考改革讓學生具有更大的學科選擇空間，但部分同學在高中階段并未選修物理學等與食品工程原理緊密相關(guān)的課程，導致部分同學難以跟上講授模式下的教學節(jié)奏。當然，這也給任課教師提出了更高的要求，需要教師在進入“工程知識”教學板塊前，補充介紹一些基礎(chǔ)的數(shù)學和物理學知識。食品工程原理課程的最終目的是讓學生在掌握工程知識的基礎(chǔ)上，具備分析問題和解決問題的能力。因此，在保留傳統(tǒng)教學優(yōu)點基礎(chǔ)上，應(yīng)該對教學模式進行改革。

二、基于工程教育認證理念的食品工程原理教學

“學生中心”“產(chǎn)出導向”和“持續(xù)改進”是我國工程教育認證的核心理念。其中，以學生為中心的教學模式與傳統(tǒng)教學模式相比，最大的差異在于前者主要針對學生的工程實踐能力進行培養(yǎng)，在教學過程中重點關(guān)注對課程學習目標的系統(tǒng)評估［3］?；凇皩W生中心”的理念，本研究認為學生通過學習應(yīng)當獲得能勝任其食品工作崗位的專業(yè)能力，特別是地方食品企業(yè)迫切需要的崗位人才。因此，在“食品工程原理”的教學過程中，應(yīng)該與地方產(chǎn)業(yè)需求緊密結(jié)合。在課程設(shè)計中納入地方食品企業(yè)特色產(chǎn)品生產(chǎn)相關(guān)的教學元素，可以培養(yǎng)出更契合地方產(chǎn)業(yè)需求的專業(yè)技術(shù)人才。胡志超等人提出，可以通過教學基于對象差異化、線上線下融合化、教學內(nèi)容層次化、教學主體學生化和評價全程化為“以學生為中心”的五化原則［4］，系統(tǒng)梳理、設(shè)計食品工程原理的課程內(nèi)容、教學方法和課程目標達成度評價的實施方法和途徑。

成果導向的教育理念（Outcome Based Education，OBE）在工程教育認證中具有極其重要的地位［5］。該理念非常關(guān)注學生的實踐能力，采用逆向設(shè)計模式對課程進行設(shè)計?；谠摾砟?，可以在食品工程原理教學中借用虛擬仿真平臺，提前向?qū)W生介紹“食品工程原理”相關(guān)知識在食品工程中的潛在應(yīng)用［6］。此外，虛擬仿真實驗也將成為后續(xù)實踐教學環(huán)節(jié)的先驅(qū)教學步驟［7］，形成以能力塑造為教學目標的“虛擬仿真-理論學習-實踐教學”為一體的教學鏈。

此外，工程教育認證不是一旦通過就“終身有效”的認證，而是基于“持續(xù)改進”的質(zhì)量管理理念的長期教學質(zhì)量革命［8］。為了可持續(xù)化發(fā)展與改進，僅僅為了教學而教學的食品工程原理教學模式并不可取?？梢砸劳械胤疆a(chǎn)業(yè)，形成“教學-人才培養(yǎng)-就業(yè)應(yīng)用-企業(yè)反饋-改進教學”為質(zhì)量改進螺旋循環(huán)的教學模式。通過調(diào)研學生所學的食品工程原理知識與技能，能否勝任其所在崗位的工作需求。相關(guān)信息可用于反向調(diào)節(jié)相關(guān)課程的教學設(shè)計，從而增強學生能力與企業(yè)需求的契合程度。

三、食品工程原理課堂教學與地方產(chǎn)業(yè)需求相融合

每個教學單位所在地都有著一批高質(zhì)量的食品企業(yè)?？梢酝ㄟ^“產(chǎn)學研”合作項目、聯(lián)合建立科學實驗室、在企業(yè)設(shè)立實習實訓基地、企業(yè)教師進課堂等形式構(gòu)建課堂與企業(yè)的橋梁。將企業(yè)對人才能力的需求帶入課堂，讓學生了解企業(yè)需求的第一手資料。這有利于學生明確食品科學與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，進一步明確“食品工程原理”課程的學習目標，以及通過該課程的學習應(yīng)該獲得怎樣的工程實踐能力。此外，與地方產(chǎn)業(yè)需求融合有助于促進學生針對地方企業(yè)的靶向就業(yè)，能幫助地方企業(yè)蓄積能力對位型人才庫。這與工程教育認證中“學生中心”核心理念相契合［7］?；诋a(chǎn)業(yè)需求的食品工程原理課堂教學改革措施包括以下措施：

（一）基于產(chǎn)業(yè)需求的食品工程原理翻轉(zhuǎn)課堂教學

基于上述工程教育認證理念和產(chǎn)業(yè)需求分析，傳統(tǒng)的食品工程原理課堂教學模式越來越不能適應(yīng)需求，容易導致課程與實際生產(chǎn)之間脫離開來，應(yīng)該被深刻改進。鑒于食品工程原理涉及較多公式推導、物理學和機械設(shè)備等知識的特點，“翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped classroom）”是較為適宜的教學模式。翻轉(zhuǎn)課堂是在課堂教學前進行知識點的初傳授與自學，在課堂上針對學生提出的問題進行討論與解答，使得學生具有極高的課堂參與度與學習積極性，從而讓學生在課堂上形成知識內(nèi)化［9］。

應(yīng)建立與地方產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的課程視頻資源，讓學生初步構(gòu)建知識應(yīng)用架構(gòu)，提出應(yīng)用背后的機制問題，引發(fā)學生的思考與學習興趣［10］。由于食品工程原理是基礎(chǔ)核心課，開課學期早于食品工藝學和食品機械與設(shè)備等課程，導致學生不了解食品加工。因此，可以結(jié)合地方特色食品產(chǎn)業(yè)，在授課前前往當?shù)厥称饭S見習，或者前往學校自建的中式工廠見習，在工藝學實驗室開展地方特色食品的制作，從而充分了解相關(guān)食品加工所涉及的單元操作和設(shè)備。如果線下硬件條件受限，也可以基于地方特色食品企業(yè)的真實生產(chǎn)線，構(gòu)建高水平的虛擬仿真平臺，通過虛擬仿真實驗，讓學生了解食品工程設(shè)備和單元操作［9］。

（二）基于產(chǎn)業(yè)需求的食品工程原理線上線下混合式教學

近年來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，已成為包括教育在內(nèi)的眾多領(lǐng)域的發(fā)展前沿，積極推進現(xiàn)代化互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教學中的應(yīng)用已成為各高校教學改革的核心［11］。目前，線上線下混合式教學設(shè)計依然保留了傳統(tǒng)課程設(shè)計的影子，主要聚焦于知識點的教學，而不是以課程目標為核心導向［12］。基于工程教育認證核心理念，結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，建立基于地方企業(yè)特色產(chǎn)品生產(chǎn)相關(guān)的工藝、工程問題和設(shè)備等方面的線上學習資源［13］。此外，具有沉浸化體驗、個性化表達和社交化傳播等屬性的短視頻在如今學生群體中具有非常高的關(guān)注度［14］。雖然，部分人認為短視頻節(jié)目時長大多不到5分，不利于展開講解課程知識點，但作為現(xiàn)在教學資源，可以很好發(fā)現(xiàn)其先導教學或課程認知的作用。因此，教師也可借鑒短視頻平臺，建立基于食品工程原理課程中重要教學內(nèi)容的短視頻資源，給學生帶來既熟悉又新穎的學習體驗［14］。也可以邀請地方企業(yè)的管理和生產(chǎn)人員，以其特色產(chǎn)品為知識背景，制作介紹產(chǎn)品生產(chǎn)中所用單元操作的短視頻資源，既實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)人才的共同培養(yǎng)，也有助于提升企業(yè)知名度。

在經(jīng)過上述線上學習后，開展線上線下的異步教學或同步教學［15］。期間，任課教師需依據(jù)學生的線上學習數(shù)據(jù)，分析相關(guān)知識板塊的學習難點與重點，并據(jù)此設(shè)計線下教學環(huán)節(jié)［15］。例如，以線上學習中涉及的食品工程問題和生產(chǎn)實例為導向，激發(fā)學生的學習興趣和思考，結(jié)合例題解答和演示實驗進行講授。然后通過分組討論、課后作業(yè)和學習意見反饋進行知識點的鞏固。通過上述措施，實現(xiàn)課前預習、課上鞏固和課后復習的完整教學循環(huán)。

（三）基于產(chǎn)業(yè)需求的“食品工程原理”的“三維課堂”教學

“食品工程原理”課程的學習中具有較多的計算類問題，是部分學生對該門課程學習積極性不高且大多處于被動學習狀態(tài)的關(guān)鍵因素。此外，以傳統(tǒng)課堂教學模式培養(yǎng)的食品工程原理相關(guān)能力，更傾向于工程基礎(chǔ)知識，但是特別缺乏實踐技術(shù)［16］?！叭烤烹A段”教學模式認為，教師直接把知識結(jié)論告訴學生并不是最優(yōu)的教學方式，如果能引導學生自己得出知識結(jié)論是更好的方式［17］。這種教學模式要求課堂教學應(yīng)該依據(jù)特定的順序策略展開。例如：企業(yè)對人才的需求—基于需求的學生調(diào)研—基于需求進行教學內(nèi)容設(shè)計和講解—進入企業(yè)崗位實踐［17］。在該順序中，企業(yè)需求和企業(yè)實踐扮演了非常關(guān)鍵的角色。此外，學生的實踐能力也是企業(yè)需求關(guān)注的重點，期待所招收的畢業(yè)生能快速熟悉其工作崗位并輸出生產(chǎn)力［18］。然而，目前食品工程原理課程相關(guān)實踐教學缺乏大型工程實驗類設(shè)備或者學生實踐基礎(chǔ)能力差，以致相關(guān)實踐浮于表面［18］。雖然教學設(shè)計上是三維的，但實際教學過程卻依然保留在實踐不足的二維水平。因此，將企業(yè)需求切實引入課堂，并在企業(yè)實習或?qū)嵺`過程中深入內(nèi)化課程知識，是構(gòu)建食品工程原理“三維課堂”的潛在途徑。

四、基于實踐效果的食品工程原理持續(xù)改進

在傳統(tǒng)的教學模式中，一門課程的教學通常會經(jīng)歷“老師授課-學生作業(yè)-學生考試-老師總結(jié)”等一系列教學過程。然而，在當前工程教育認證思想指導下，“持續(xù)改進”是每門課程教學的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1978年《光明日報》刊發(fā)的特約評論員文章指出“實踐是檢驗真理的唯一標準”。因此，評價一門課程的教學模式是否適合當前的教學情況，應(yīng)當由學生獲得的能力即實踐水平來評價。然而，“食品工程原理”一般在第四學期開課，而此學習階段的學生不太可能參與地方企業(yè)的生產(chǎn)實踐。即便如此，在校大學生也能通過參與教師的科研項目等科技活動實現(xiàn)實踐，對提升學生的認知水平和社交能力都有非常顯著的提升作用，學生參與的科研活動越多，越有利于其自身對專業(yè)知識的認知，以及對實踐能力的掌握［19］。在學生參與科研的過程中，老師可以通過觀察學生表現(xiàn)，推測學生對食品工程原理相關(guān)知識點的掌握情況，也能通過溝通交流獲悉學生對食品工程原理教學情況的反饋意見。

此外，當前更缺乏長效持續(xù)改進機制，很可能是因為教師對于所授課程沒有形成完善的質(zhì)量監(jiān)控體系［20］。因此，對食品工程原理教學效果的調(diào)查不僅局限于在校生，更應(yīng)擴展跟蹤調(diào)查畢業(yè)生在工作中應(yīng)用食品工程原理相關(guān)知識和技能的情況?？梢酝ㄟ^線下調(diào)查問卷、線上調(diào)查問卷、直接到用人單位調(diào)研、利用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)調(diào)查、第三方專業(yè)機構(gòu)和校企交流會等方式，建立畢業(yè)生跟蹤調(diào)查標準化方法［21］，準確獲取近三年畢業(yè)生食品工程原理課程知識和技能的掌握情況。

依據(jù)實時的和長效的學習效果調(diào)查與意見反饋，制訂并實施教學改進計劃?？蓮囊韵聨追矫娓倪M：突出重點和難道教學內(nèi)容，及時更新前沿研究成果；革新教學模式以適應(yīng)當前的學情，最大程度上提升教學效果；采用適宜的教學方法，提升學生的學習興趣［22］。當然，無論多么科學的改進，都不可能適應(yīng)該門課程在今后所有的教學。當教學模式和教學方法與學情不相適宜時，就會對學生掌握知識和技能產(chǎn)生不良影響，就需要在教學工作中持續(xù)改進。

五、結(jié)語

工程教育認證思想指導下的課程教學改革，是當前高校工科專業(yè)的改革重點。“食品工程原理”作為食品科學與工程專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，扮演著由基礎(chǔ)學科向?qū)I(yè)技能課程過渡的關(guān)鍵角色。實踐以工程教育認證思想為指導，以地方產(chǎn)業(yè)需求為目標的“食品工程原理”教學模式改革，將有助于切實激發(fā)學生們的學習積極性，不斷促進學生相關(guān)實踐能力的提升。

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（責任編輯：羅欣）

基金項目：本文系2022年重慶市高等教育教學改革重點項目“新農(nóng)科生物工程與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)專業(yè)群服務(wù)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興模式研究與實踐”（項目編號：222144）；長江師范學院教學改革重大項目暨重大教學成果培育計劃“新農(nóng)科‘智慧+專業(yè)群校政企合作育人模式研究”（項目編號：2022（3）號）研究成果之一。

作者簡介：李文峰（1987—），男，博士，長江師范學院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生物工程學院副教授，研究方向為食品干燥技術(shù)。