食品工程综合实验教学模式探索与实践

李 阳，吴晓琴，罗自生

(浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江杭州 310058)

国务院〔2015〕64号文件《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》指出，高校应深化产教融合，将一流大学和一流学科建设与推动经济社会发展紧密结合，着力提高高校对产业转型升级的贡献率，努力成为催化产业技术变革、加速创新驱动的策源地，促进高校学科、人才、科研与产业互动，打通基础研究、应用开发、成果转移与产业化链条，推动健全市场导向、社会资本参与、多要素深度融合的成果应用转化机制[1]。推动产学研相互融合的一个重要着力点就是加强高校实验教学的建设，用以培养学生的实践能力，并满足产业技术变革和成果转化的需求[2]。而当前我国高校的创新型高等实践教育体系尚未完全建立，创新型科技人才培养教育环节亟待提升，实验教学内容和教学方法对相关产业及科学技术的发展不敏感或不适应[3]，因此需要探索出一套符合学生实践能力培养、创新力提升、综合素质形成的完整的实验教学体系。

食品工程综合实验是食品科学与工程专业的一门以运用食品工程理论知识来操作和使用食品机械设备的综合性实践课程[4]。在高校本科生的课程学习阶段中，该课程一般设置在大三、大四年级，该阶段的本科生一般已完成了通识课程及专业课中理论必修课程和专项实验课程的学习，但还缺乏将所学理论知识综合运用于食品生产实践的能力，更加缺乏动手操作食品机械设备、探索食品加工工艺的实践能力。因此，食品工程综合实验课程的开设对于培养食品生产领域的食品科学与工程复合型人才尤为重要。笔者就食品工程综合实验课程的教学内容、教学模式和与之相匹配的课程实践平台建设进行了初步探讨。

1 课程内容的综合性和系统性

食品工程综合实验课程教学目的主要包括2个方面：一是深入理解与掌握食品工程原理、食品工艺学、食品装备与工厂设计等课程中所涉及的食品加工理论知识；二是将这些理论知识综合运用于食品生产实践，掌握相关食品机械设备的工作原理和操作步骤，培养学生解决实际问题的能力。

要达到以上教学目的，需要高质量的实验教学内容、实验教学方法和技巧手段相结合，同时应当特别考虑实验教学内容的综合性和系统性。即要综合考虑食品工程原理、食品工艺学、食品装备与工厂设计等多门课程的理论知识，充分把握各门课程知识点之间的相互联系，从中总结归纳出综合性的实验内容，让学生在食品工程综合实验课程的学习中对所学专业知识做到触类旁通。另外，各知识点之间的相互联系又有其内在规律，可按食品加工过程中的各项操作单元进行分类与统筹安排，按照一般的食品加工顺序逐次展开，实现教学内容的系统性。因此，在食品工程综合实验课程的教学内容安排上，可以设置为分别对食品加工过程中所涉及的清洗、分离、均质、发酵、浓缩、杀菌、灌装、粉碎及干燥等工艺设备的掌握。在学生完成以上各操作单元的基础实验后，应当再设置一个创新性实验，以产品开发为导向，让学生综合运用上述各操作单元的知识设计一个实验项目，解决实际问题，对课程内容做到融会贯通。

对食品工程综合实验课程内容的综合性、系统性设计，是基于其课程内容学科交叉多、信息量大、知识更新快、实践性强等特点而产生的，将此种综合性、系统性教学理念引入实验教学之中，既符合当前食品工程综合实验教学的发展趋势，又符合当今食品工业对复合型工程人才的迫切需求。

2 课程创新性实验项目的开展

食品工程综合实验课程需要在基础实验内容外设置创新性实验。创新性实验以产品开发为导向，以学生兴趣为起点，以运用所学的食品工程设备为基础，激发学生的创新、创造热情，达到深入掌握课程知识并能学以致用的目的。

创新性实验以完成实验项目的形式来开展，涉及实验项目选题、资料信息收集、市场调研、实验进行、项目结题汇报等环节[5]。学生应当深入市场学习，把握当下食品行业的热点产品，分析产品背后所运用的技术原理，有针对性地选题，综合运用所学知识，在实验室现有机械设备及技术的基础上进行产品开发。在产品开发完成后，学生还需要针对所完成的产品构建合理的分析评价体系，进行感官评价及相关理化指标的检测等，分析产品的优点与不足，给出进一步的改进方案。

食品工程综合实验课程创新性实验项目相比于该课程的普通实验有一定的特殊性，包括实验周期长、实验设备操作更复杂、团队协作更紧密、经费需求多等特点。因此，在实验时间的安排上要更加灵活，需要学生合理利用课余时间独立自主地完成项目。在实验设备的使用方面，学生需进一步了解相关实验设备的原理及适用范围，探索与实验物料的处理相关的设备参数，合理并安全地操作实验设备。在团队协作方面，实验项目要求学生进行明确的分工合作及信息共享，并进行充分的讨论与探索，设计出完整的实验方案，以期高效地完成创新性实验。在实验经费方面，浙江大学每学年会为相关教学实验的创新性实验项目配备一定的经费支持，因此学生需在一定的经费额度下合理分配实验经费的用途，全盘统筹实验项目的运行情况。

通过创新性实验项目的开展，让学生有机会接触到食品企业的生产及运营中，增强学校与企业的交流互动[6]。高校可以了解到企业对人才的具体需求，并将之逐步融入到高校的人才培养观念及模式中，实现教学形式及内容不断创新，拉近高校专业培养与社会具体需求间的距离。

3 课程教学形式的丰富性

食品工程综合实验课程教学形式的丰富性首先体现在实验项目的性质上。该课程的各项实验皆为探索性实验，即在不知道实验结果的前提下，通过实验、探索、分析研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动[7]。例如，针对食品加工中的清洗、分离、均质、发酵、浓缩、杀菌、灌装、粉碎及干燥中的所有操作单元，学生可以自备自己感兴趣的实验原材料(由实验教学经费支出)来进行加工，然后结合理论课程知识及自己所查资料来分析实验结果，并且不同小组间实验原料各异，方便实验结果的横向对比，也能综合概括单个加工设备所适应的原料范围。而且，以探索性实验的方式来开展实验，则实验结果未知，可能成功也可能失败，这样大大增强了实验的未知性与想象空间，更有利于学生创造性的培养。

食品工程综合实验课程教学形式的丰富性还体现在具体的各个教学环节上。由于食品工程综合实验课程中运用到食品加工机械设备，尤其是大型精密设备，如何让学生真正理解并掌握其工作原理、结构及操作步骤等，一直是实验教学中的难点[8- 9]。因此，在课程准备之初，对于课程所涉及的食品加工机械设备，设备管理人员一般会对设备的安装、调试、运行、检修等各个阶段录制视频资料。而且，对于其中一些大型精密设备，会适时邀请设备厂家工程师到实验室进行设备原理及使用等方面的讲座，并完整录制视频。食品工程综合实验课程的学生在使用这些设备前，会有针对性地观看这些视频资料，对这些设备有较全面、直观、形象的了解。而在学生使用设备时，设备管理人员也会进行实地指导，以学生为主体、教师为协助的形式，最大限度地发挥学生的自主性，使学生较好地掌握其工作原理、结构及操作步骤等。在设备使用结束后，设置师生交流环节，针对设备使用过程中所遇到的问题进行充分总结、交流、探讨，促进学生对课程知识的深入学习与探索。这样通过对设备的视频资料学习、实地操作及指导、经验交流等多种环节及形式的多元复合，食品工程综合实验课程的教学效果得到了有利保证。

食品工程综合实验课程教学形式的丰富性更体现在教学空间的变化上。为了弥补普通专项实验仅仅在教学实验室开展的不足，该课程增设了食品工厂实地参观学习的形式，让学生有机会体验到食品生产工厂的运行与管理。而且，课堂上所使用的教学设备多为实验室小试、中试级别，参观食品工厂能让学生了解到食品工业大规模生产设备的运行情况，使之了解到科研活动的小试、中试、生产的逐级放大体系。

4 食品工程综合实验课程实践平台的建设

食品工程综合实验课程的开设离不开实践平台及其相关仪器设备的支持。浙江大学食品工程综合实验课程实践平台配有食品工程中试实验室，总面积约600 m2，配备有清洗、分离、均质、发酵、浓缩、杀菌、灌装、粉碎及干燥等食品加工工艺设备，并能实现各操作单元的合理连接，形成中试型的食品加工生产线，为食品工程综合实验课程的开设创造了有利条件，也为培养食品专业理论及实践相结合的复合型人才奠定了良好的基础。

食品工程综合实验课程实践平台是学生进行工程训练的实践基地。实践平台将侧重培养学生解决实际问题的能力，单纯的知识积累并不能提高学生在实践中解决和处理问题的能力，只有将工程实践训练与理论教学相结合，才能使学生做到学以致用[10]。同时，中试实验是科技成果突破和转换的重要环节，引导学生进入中试实验室进行实地系统训练，实现技术转化与人才培养相结合，不仅能提高学生的学术素养，而且能使学生的许多创造性想法为技术转化提供新的思路，从而实现实验教学与实验室建设的良性互动及协同发展。

食品工程综合实验课程实践平台也是学校与企业、社会沟通的纽带[11]。开放式的食品工程综合实验教学模式要求其实践平台向社会开放，并允许企业直接利用实践平台的软硬件资源进行工程项目的研发。在开放过程中，能使学生接触、了解乃至参与到实践中，为学校与企业、社会间的交流搭建平台，为学生与社会之间的相互了解提供便利，并进一步提高学生的就业竞争力。

食品工程综合实验课程实践平台的建设是我国高校食品学科“双一流”建设与发展的重要组成部分，实践平台不仅要能开展高水准的实验教学，还要有与之相适应的管理模式，才能真正代表高校实验室的水平[12]。随着实验教学改革的不断深入，综合性、自主性、创新性实验的比例不断增大，而这些实验往往比较复杂，所需时间较长，计划内实验学时难以满足，这就需要课外开放学时来完成。食品工程综合实验课程实践平台实行开放式的管理模式，通过预约、实验、验收等环节来实现平台的全面开放，充分发挥学生的积极性和主观能动性。另外，实践平台不仅对本专业学生开放，还对本校其他专业、其他高校及企业人员开放，提高平台及其设备的利用率，促进教学与科研的交流。

5 结语

食品工程综合实验课程已面向4届浙江大学食品科学与工程专业学生开设，2届学生毕业。实行本课程培养体系的2届毕业生就业率达到100%，国内深造率达到41%，出国深造率平均达到33%；3年来学生本科期间发表论文18篇(排名前三)，其中SCI收录10篇；有15人次获得杜邦营养与健康两岸学生创新竞赛、李锦记杯学生创新大赛、康师傅食品安全科普创新大赛等全国性竞赛奖项，1人荣获浙江大学竺可桢奖学金。实行本课程体系的2015和2016届毕业生比未实行本课程培养体系的2013和2014届毕业生在出国(境)交流人次、国内深造人数和出国深造人数上分别高出53.5%、76.9%和145.5%。

食品专业比较侧重于工程科技型知识与能力的培养，其实践性很强，特别需要学生有很强的设计能力、动手能力和运用多学科知识的综合能力。而且，工程科技在支撑和引领经济社会发展中的地位和作用日益突出，在创新发展理念、突破发展难题、加速发展方式转变方面发挥着不可替代的重要作用[13]。食品工程综合实验课程是食品专业教学课程体系的重要组成部分，更是对相关专业课程理论知识的综合运用与实践，对学生结合专业知识解决实际问题的能力，熟悉食品工业生产过程及良好生产规范，培养工程思维能力均能起到积极的促进作用。

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