引领未来食品产业发展的食品科学与工程专业人才培养体系改革探索

罗自生，叶兴乾，王 蕾，刘东红，李 莉，徐艳群

（浙江大学生物系统工程与食品科学学院 杭州 310058）

“民以食为天”，食品工业是我国国民经济重要支柱产业。2020年，全国食品工业规模以上企业实现利润总额6 206.6 亿元，同比增长7.2%，高出全部工业3.1 个百分点[1]。随着全球经济一体化迅速发展，我国作为世界第一食品加工制造大国，新时代食品工业的高速发展和转型升级与国际环境越加紧密联系[2]。2020年，全球新型冠状病毒肺炎疫情爆发给我国食品安全风险管理，尤其是食品冷链物流环节的疫情防控带来了巨大挑战[3]。随着国际大环境日益严峻，人类命运共同体逐步加强，食品产业面临多方面、突发性、全球性等因素的影响，因此，培养能够引领未来食品产业发展的食品科学与工程专业人才迫在眉睫。

1 食品科学与工程专业人才培养面临的新挑战

1.1 未来食品产业发展对食品科学与工程专业人才提出新标准

随着气候变化、环境污染、人口增长和公共卫生事件情况日益严峻，未来食品产业在安全、营养和可持续发展方面面临着巨大挑战[2，4]。未来食品产业不仅需要满足保障全球食品供给、保证食品质量与安全、提供食物营养等基础要求，还需要满足人们日益增长的对美好生活的向往。以人造食品、智能制造、3D 打印、生物合成为代表的未来食品产业急速发展，急需知识、能力、素养、人格和国际战略眼光全面发展的食品引领性人才。未来食品科技也将朝着材料学、生命科学、合成生物学、医疗健康等多学科融合发展[5]。这不仅是中国面临的挑战，也是全球关注的问题。如何培养能够引领食品产业发展的卓越人才，将影响我们国家在未来全球食品产业发展的领先权和话语权。

1.2 高等教育改革对教学体系和方法提出新要求

高等教育关系国计民生，是国家发展的基石，是衡量国家核心竞争力的重要指标，高等教育的转型是建设创新型国家的重要动力源[6]。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》提出“要提高高等教育质量，分类建设一流大学和一流学科，加快培养理工农医类专业紧缺人才”[7]。高等工程教育是与国家经济社会发展联系最紧密的教育，在工业化时代，工程教育主要以工程技术教育为主，其目的是培养特定岗位的工程技术人员。在培养过程中，对于工程技术应用和操作技能的要求高于思辨和探究[8]。直到20世纪50年代，人们逐渐意识到工程技术与科学研究融合的巨大潜力，1955年美国发布《格林特报告》，推动了工程技术教育向工程科学教育的范式转变[8]。工程科学教育要求工程师除掌握专业技术外，还需要理解科学前沿发现的工程意义。随着21世纪信息化的高速发展，工程教育的新要求变为“培养能引领产业变革的工程人才”，工程引领教育既需要过硬的科学和技术基础，也关注学生的社会体验和人文素养[9-10]。2016年，我国加入《华盛顿协议》，工程教育得到了国际认可，标志着中国工程教育迈向了新的发展台阶，也要求各专业找准办学定位、凝聚专业特色、修订培养目标，提高人才培养质量[11]。

1.3 浙江大学“双一流”建设发展规划促进高质量学科建设

竺可桢校长曾提出“大学教育的目标，决不仅是造就多少专家如工程师、医生之类，而尤在乎养成公忠坚毅、能担当大任、主持风气、转移国运的领导人才”。浙江大学在“双一流”建设周期中，紧紧围绕“中国特色、世界一流”的核心定位，制定了“三步走”战略，坚持以质量为核心的内涵式发展，聚焦培养拔尖创新人才、服务创新驱动发展、创新学校治理模式[12]。其中，人才培养是第一要务，构建以立德树人、全面发展为导向的一流人才培养模式。积极创新人才培养模式，鼓励授课方式和教学方法的创新，打造一流本科教育品牌，优化一流学科体系布局，提升原始创新能力、打造学科特色两点、提升跨领域融合创新，支撑与推动学科进入世界一流行列或前列[13]。

1.4 食品科学与工程专业国际认证推动人才培养模式变革

关于食品人才培养的高等教育体系，世界各国教学团队做出了长期探索。美国食品科学技术学会（the Institute of Food Technologist，IFT），作为国际食品科技界公认的权威学术组织[14]，开创的食品科学与工程专业认证及其相关标准得到了全世界广泛认可。IFT 培养标准将食品科学与工程专业培养体系分为核心技术能力和核心成功能力培养两种类型，为世界各高等院校食品科学与工程本科专业的良性发展和优秀专业人才培养提供了宝贵的指导意见[15]。其中，核心技术能力分为食品微生物和质量安全、食品化学及分析、食品科学应用及推广、食品工程及工艺学四大模块，涵盖了食品科学与工程专业的基础理论知识，核心成功技能包括交流技能、缜密思维和解决问题的技能、终生学习技能、专业技能、协作技能、信息获取与组织协调技能等[16]。核心技术能力与核心成功能力相辅相成，这不仅与工程引领教育理念相符合，更与浙江大学的“公忠坚毅、能担当大任、主持风气、转移国运”的人才培养理念相契合。

2 食品科学与工程专业人才教育存在的主要问题

2.1 课程教学偏农、偏理

目前我国有300 多所高校设立了食品科学与工程类本科专业，其主要是由农业、轻工、粮油、检验检疫和工程等类型逐步发展而来。食品科学与工程虽然作为一个工科类专业，但是课程教学难以脱离其院校原本属性，因此，食品科学与工程教学普遍存在教学内容偏农、偏理，工程类课程较少，未能与其它工程类学科形成很好的交叉、互补，工程科学培养不足，导致学生的工程思维薄弱。

2.2 课程体系衔接松散

IFT 培养标准将食品基础理论教学分为食品微生物和质量安全、食品化学及分析、食品科学应用及推广、食品工程及工艺学四大模块。国内食品高等教育一般将这些模块内容分布于专业必修课和专业选修课等不同课程。不同课程往往由不同教师授课，课程之间彼此独立、衔接松散。学生对于不同课程的知识结构难以链接、对于专业知识体系难以系统构建。

2.3 创新实践平台薄弱

目前高等教育对学生的要求已从“能够记忆和重复所学知识”转变为“有能力发现新知识并会运用”[17]。但是食品科学与工程专业本科教学仍然只停留在课堂本身上，在课外创新实践的教学资源投入明显不足，学生缺乏相关的实践平台和机会，工程引领培养不足，容易导致学生在核心成功能力方面的欠缺。

3 浙江大学食品科学与工程专业人才培养体系改革方法

3.1 创新专业培养方案

3.1.1 推行“3+1”学年模式 教学团队推行“3+1”（3年理论学习+1年毕业设计和科研开发实践）学年模式。在教学计划的课程安排中，课堂教学主要集中在前三学年；学生在第四学年主要开展毕业设计和科研创新实践。为了保持学生有规律的学习生活和加强学生的考勤管理，第四年也安排了少量的课堂教学。为了有效推行第四学年的毕业设计和科研开发实践，我们制定了专门的管理制度，规范每一个指导教师和学生的目标、要求和环节，由基层教学组织组成考查小组定期检查和督促，保证了教学质量。

3.1.2 建立“四维一体”培养体系 教学团队致力于打破课内、课外边界，改变传统课堂教学模式，建立了 “第一课堂”、“第二课堂”、“第三课堂”和“第四课堂”四维一体的人才培养体系，全方位多角度提升学生综合素养。其中第一课堂是课程教学，致力于提高学生核心技术能力，其中包括了思政、军体、美育、劳育、外语、创新创业等通识课程，计算机、自然科学等大类课程，专业必修课、专业选修课、实践教学课等专业课，以及跨专业、国际化等个性课程。致力于通过课堂教学，提高学生核心技术能力。

第二课堂是指课外学生活动。以学院教师担任指导老师，鼓励学生参与食品科技协会、食品营养协会等学生社团活动，以及食品科技节、学校挑战杯、学校本科生科研创新训练以及大学生创新创业类活动。这些课外学生活动，旨在促进学生核心成功技能，包括交流技能、缜密思维和解决问题的技能、终生学习技能、专业技能、协作技能、信息获取与组织协调技能等软实力的培养。

第三课堂是社会实践和产业实习。以学院牵头组织社区食品安全宣传、乡村合作社科普等社会实践活动，充分调动社会资源搭建食品产业实习平台。设置暑假小学期，组织学生参与社会实践和产业实习，旨在帮助学生了解所学专业知识的应用范围和应用潜力，帮助学生树立良好的就业价值观，以及促进学生深入了解自我能力、了解产业社会情况，有助于学生做好未来职业生涯规划。

第四课堂是对外交流。食品科学与工程专业教学团队充分发挥浙江大学的学校资源优势，与国际多所食品知名院校如康奈尔大学、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校、瓦戈宁根大学等建立密切合作，建立“1+2”、“2+2”联合培养项目，以及寒暑期实习项目。同时邀请外籍知名教授进行本科生授课，定期邀请国际知名学者开展讲座。此外，积极带领优秀本科生参与国际学术会议，引导学生将自主探究中的科学发现或技术发明进行国际学术交流。通过这些举措，旨在开阔学生的国际视野，培养学术国际化意识。第一、二、三、四课堂之间彼此联动，互融互促，有助于学生知识、技能、思维三要素培养，促进学生的全面发展。

3.2 优化课程教学方法

3.2.1 促进教学工程化转变 在工程技术教育方面，专业课程设置相关实验课，如工程力学实验、果蔬产品工艺学实验、果蔬采后生理实验、乳品工艺学实验、肉制品工艺学实验、粮油工艺学实验等，理论结合实验帮助学生进一步了解食品产业生产相关工艺流程、加工参数、机械设备操作等相关技术。同时，设置专业实践教育环节，如工程训练、食品贮藏加工教学实习、生产实习、食品生产设计与实践劳动，理论联系实际，提高学生的食品工程技术实践能力。

在工程科学教育方面，紧跟国际食品新科技和新业态的发展，立足国内食品产业升级新需求，教学团队及时对食品科学与工程专业课教学内容进行工程化优化。教学内容主动吸收材料科学、工程学、机械制造、新能源等学科的知识体系和研究方法，与食品科学与工程专业知识进行融合渗透。如《果蔬采后生理学》首次在课程和教材增设了运输生理学、果蔬品质和贮藏寿命的动力学等框架内容，即体现了果蔬采后生理学的前沿发展方向；《果蔬保鲜工程》课程率先在国内同类课程和教材中增加了果蔬品质动力学、蓄冷剂开发、包装设计和控温运输等果蔬物流领域的前沿突破和工程化技术。构建先进的工程科学教育理论和框架，促使学生掌握数学、物理、工程原理、工程设计和工程装备等专业知识，并能将其应用于解决食品产业相关领域的复杂问题。

在工程引领教育方面，设置博雅技艺类通识选修课程。食品科学与工程本科生培养方案要求，学生需选修 “中华传统”、“世界文明”、“当代社会”、“文艺审美”中部分课程；同时，学院积极组织专业教师带领学生参加食品社区科普宣传、农业下乡指导等社会实践活动，从而提高学生的人文素养和社会体验，促进能引领产业变革的工程人才培养。

3.2.2 创建双螺旋教学模式 在课程之间组织衔接中，教学团队布鲁纳螺旋式教学基础上进行创新，开创了符合学生认知发展模式的双螺旋教学组织模式。在双螺旋教学模式的实施过程中，将培养方案中的课程按照方向分类，形成一个个课程群，每个课程群中各门课程以“双螺旋“模式进行有机融合。在遵循学生认知发展的基础上，以课程链和主题链构成双螺旋，以课程内容的知识点和探究主题的实践点一一对应，形成“配对碱基”对课程群不同课程间的有机衔接和循序渐进，实现了教学内容和学生能力同步的“螺旋上升”。

如在食品保藏课程群开展中，以《食品安全保藏导论》、《果蔬采后生理学》、《果蔬保鲜工程》、《果蔬加工工艺学》、《食品贮藏与加工实习》和《食品工艺学综合实验》，构成由浅入深的“课程链”；结合产业发展新科技和新业态，设计“猕猴桃采后生理变化”、“精准蓄冷剂开发”、“猕猴桃减震包装”等探究主题，构建循序渐进的“主题链”。在不同课程之间，围绕一个主题进行理论知识、实验探究、工程设计、产业实践步步深入。这个模式促进了教学过程中学生与老师的共鸣，激发了学生的学习兴趣和主动性，同时有助于课程之间有机融合，在帮助学生构建专业知识结构体系的同时，了解本学科的发展潜力和应用范围，显著提高了课程教学质量。

3.3 搭建多维实践交流平台

3.3.1 构建多层次课外科研训练平台 教学团队积极汇聚各类资源，构建了5 大个性化课外科研训练平台。1）开展系统的阶梯式暑假短学期教学实习，主要包括：大学一年级暑期开展专业教育与认知实习，加强学生对专业的认识；大学二年级暑期开展短学期专业课程实习，拓展学生的专业知识；大学三年级暑期学生开展驻厂深度实习，强化学生的专业实践能力和创新能力。2） 推行“优秀本科生一对一教授（含少数优秀副教授） 辅导计划”，从已确认专业的低年级本科生中选拔优秀学生，采取教授和本科生一对一结对，让优秀本科生加入教授的科研团队，制定个性化培养方案。3）全面落实学生科研训练计划（SRTP），要求所有学生参加校级或院级的科研项目训练计划，要求学生组队或者独立完成立项申请、试验研究、数据分析、论文撰写、中期考核和结题汇报等所有环节。4）大力提倡学科竞赛，与中国食品科学技术学会合作，开展一系列学科竞赛，并取得了优异的成绩，部分成果被相关企业采纳应用。5）鼓励参加食品科技协会的学生社团，选派多名教授担任学生食品科技协会的指导教师，通过讲座和咨询等方式为学生社团提供支撑，如今食品科技协会已经成为浙江省大学校园里最热门的学生专业社团之一。同时，每年还有部分优秀学生参加浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）和国家级大学生创新创业训练计划。通过对这些实践平台的打造，形成涵盖专业学习全阶段的全方位科研训练平台，有效提高学生的创新能力和综合素质。

3.3.2 建立多形式国际化交流合作 为更好地培养具有国际视野和国际竞争力的创新性食品科学领域优秀人才，推出了一系列的国际化交流措施。1）优秀本科生暑期交流计划。选拔部分优秀本科生利用暑假时间赴美国伊利诺大学香槟分校开展海外交流学习，在美国教授指导下深入国际知名大学实验室开展实验课题，并给每位入选参加海外交流的本科生5 000 元国际交流基金资助。2）与美国多所著名高校实行“3+2”、“2+2”联合培养。与美国伊利诺大学香槟分校实行“3+2”联合培养计划，毕业学生可获得浙江大学的本科学位和伊利诺大学的硕士学位；与美国康奈尔大学实行“2+2”联合培养计划，毕业学生可获得双方的本科学位。3）学分替代计划，积极推进学生进入欧美国际知名大学（如美国伊利诺大学香槟分校、美国康奈尔大学、美国加州大学戴维斯分校、美国普渡大学、澳大利亚昆士兰大学、德国亚琛工业大学、都柏林大学、荷兰瓦赫宁根大学和英国雷丁大学等）选修相同课程并取得替代学分，有力的拓宽了学生的国际视野；4） 建设国际化课程，邀请澳大利亚迪肯大学和美国哈佛大学营养学教授共建了《食品营养学》专业课程。通过以上这些措施，形成了多形式的国际化交流和本科生培养模式；5）暑期线上交流项目，受新冠肺炎疫情影响，学生出国交流受阻，为此推出了“数字农业与未来食品”线上暑期交流项目，邀请北卡大学、弗吉尼亚理工大学、威斯康辛大学等国外多所大学的优秀专家进行讲座交流，以扩宽学生国际视野。促使学生形成了国际化的专业思维交流模式，能够就食品科学与工程专业的相关问题及社会热点与国际业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，能够在跨文化国际背景下进行沟通和交流。

4 浙江大学食品科学与工程专业人才培养体系改革成效

4.1 学生创新能力显著提升

培养改革有效提升了学生知识综合、技术集成、自主创新和工程实践能力。有18 人次创办（或合伙人） 公司，2006 级食品科学与工程专业学生顾叶挺合伙创办的杭州慕玛披萨餐饮有限公司，目前在全国有700 家直营店。1998 级食品科学与工程专业学生李剑在浙江德兴合伙创办了浙江蓄冷能源科技有限公司。近5年来学生留学深造率显著提高，其中进入哈佛大学、耶鲁大学、康奈尔大学等国际顶尖大学深造人数增加；106 人次获得各类全国性大学生创新大赛48 项奖项。

4.2 学科认可度显著提升

培养体系改革优化了学科专业结构，推进了“新工科”、“新食品”建设，得到了美国IFT 认证专家的认可，2013年通过了IFT 高等教育评审委员会认证（有效期2014年-2018年），浙江大学食品科学与工程专业成为浙江省第一个获得国际认证的工科类本科专业。2019年，浙江大学食品科学与工程专业再次通过了IFT 高等教育评审委员会新标准的国际认证（有效期2020年-2025年）。改革成果得到了国际、国内同行的广泛认可，助力我校食品科学与工程学科获得2021年软科世界一流学科排名第5 名，泰晤士高等教育学科评级A+，并为国际一流本科专业。

5 食品科学与工程专业人才培养未来展望

5.1 资源支撑与转化越发重要

未来食品科学与工程专业人才需要全方位的培养，这就对教学资源提出了要求，如信息数据库资源、科研创新平台、产业实践机会和国际交流项目。教学团队需要积极调动学校、社会、国际等多方面资源，为学生成长提供良好平台，积极将高端科研资源、丰富社会资源转化为教学资源[18]。在未来食品人才培养中，科教融合、产教融合趋势越发明显，产业、科研资源优势向教学资源的转化将逐步成为食品教育发展的内生动力。

5.2 信息技术外在推动

近期全球性公共突发卫生事件改变了人们的传统教育方式，迅速带动了线上教育的发展。线上教育的优势逐渐凸显，学习不受时间和空间限制，学生可以合理安排和规划；大量优质教学资源可以实现及时资源共享，有助于掌握最前沿动态。后疫情时代的食品科学与工程专业教育中，由于信息技术所支撑的线上授课平台、线上会议与讲座迅速发展。由于其打破时间和空间限制，最大程度地实现国内外教学资源的共享和互促的优势，线上教育会逐渐与线下言传身教相结合，线上、线下混合式教育会逐步占据主导地位。

5.3 学科交叉日益强化

健康中国的大战略给食品科学发展带来很多机遇和遐想，为满足人们日益增长的美好生活需要，食品工业必将朝着可持续发展道路前进，其中涉及到材料科学、生命科学等多项基础学科的交叉融合。此外，随着时代的高速发展，产业的变革不再是单纯的技术革新，更是对人们生活方式的创新[19]。食品专业教育也不仅仅涉及工程技术和科学素养，其与人、社会和自然的联系更加紧密，需要从更加广阔的角度培养学生的知识、能力、素养、人格和国际战略眼光，全方位进行素质教育[8]。