工程教育认证背景下“食品工程原理”与地方产业需求融合的教学改革

摘  要：文章从培养高质量工程型技术人才的教学目标出发，分析食品科学与工程专业在当前‘食品工程原理课程教学中存在的问题。基于工程教育认证思想，结合地方产业需求，分别从“学生中心”“产出导向”和“持续改进”三方面提出了食品工程原理课程教学改革措施。

关键词：工程教育；食品工程原理；教学模式

中图分类号：G641   文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2024）02-0109-04

“工程教育专业认证”始于20世纪30年代的美国，近年已成为工程教育质量保障的国际标准。2013年，国际工程联盟大会接纳我国成为该协议临时签约组织，这标志着我国的工程教育质量获得了国际工程教育界的认可［1］。我国工程教育专业认证贯彻“学生中心”“产出导向”和“持续改进”三大理念，重在对学生进行工程实践能力的培养。食品科学与工程专业是以工程类课程为主要支撑的强应用型学科，着重培养从事食品生产的高素质技术型人才，保障我国食品产业的健康与可持续发展［1］。“食品工程原理”是食品科学与工程专业的核心基础课程，在学生专业技能的塑造上具有不可替代的关键作用［2］。食品工程原理的主要学习内容是“动量传递”“热量传递”和“质量传递”组成的“三传理论”，和以“流体输送”“过滤”“蒸馏”和“膜分离”等为主要内容的“单元操作”。然而，食品工程原理一直以来都是食品科学与工程专业学生学习难度最大的课程之一［2］。因此，需要通过改革该课程的教学方法，以提高学生对该门课程知识与能力的掌握水平。

一、食品工程原理传统教学存在的问题

在传统的食品工程原理课程教学中，大多是基于板书和多媒体软件的讲授教学模式。然而，食品工程原理是一门涉及大量公式推导和理论计算的课程，要求学生具有较强的数学和物理学基础，只有如此才能很好地适应以单纯讲授为主的教学模式［1］。近年来，高考改革让学生具有更大的学科选择空间，但部分同学在高中阶段并未选修物理学等与食品工程原理紧密相关的课程，导致部分同学难以跟上讲授模式下的教学节奏。当然，这也给任课教师提出了更高的要求，需要教师在进入“工程知识”教学板块前，补充介绍一些基础的数学和物理学知识。食品工程原理课程的最终目的是让学生在掌握工程知识的基础上，具备分析问题和解决问题的能力。因此，在保留传统教学优点基础上，应该对教学模式进行改革。

二、基于工程教育认证理念的食品工程原理教学

“学生中心”“产出导向”和“持续改进”是我国工程教育认证的核心理念。其中，以学生为中心的教学模式与传统教学模式相比，最大的差异在于前者主要针对学生的工程实践能力进行培养，在教学过程中重点关注对课程学习目标的系统评估［3］。基于“学生中心”的理念，本研究认为学生通过学习应当获得能胜任其食品工作岗位的专业能力，特别是地方食品企业迫切需要的岗位人才。因此，在“食品工程原理”的教学过程中，应该与地方产业需求紧密结合。在课程设计中纳入地方食品企业特色产品生产相关的教学元素，可以培养出更契合地方产业需求的专业技术人才。胡志超等人提出，可以通过教学基于对象差异化、线上线下融合化、教学内容层次化、教学主体学生化和评价全程化为“以学生为中心”的五化原则［4］，系统梳理、设计食品工程原理的课程内容、教学方法和课程目标达成度评价的实施方法和途径。

成果导向的教育理念（Outcome Based Education，OBE）在工程教育认证中具有极其重要的地位［5］。该理念非常关注学生的实践能力，采用逆向设计模式对课程进行设计。基于该理念，可以在食品工程原理教学中借用虚拟仿真平台，提前向学生介绍“食品工程原理”相关知识在食品工程中的潜在应用［6］。此外，虚拟仿真实验也将成为后续实践教学环节的先驱教学步骤［7］，形成以能力塑造为教学目标的“虚拟仿真-理论学习-实践教学”为一体的教学链。

此外，工程教育认证不是一旦通过就“终身有效”的认证，而是基于“持续改进”的质量管理理念的长期教学质量革命［8］。为了可持续化发展与改进，仅仅为了教学而教学的食品工程原理教学模式并不可取。可以依托地方产业，形成“教学-人才培养-就业应用-企业反馈-改进教学”为质量改进螺旋循环的教学模式。通过调研学生所学的食品工程原理知识与技能，能否胜任其所在岗位的工作需求。相关信息可用于反向调节相关课程的教学设计，从而增强学生能力与企业需求的契合程度。

三、食品工程原理课堂教学与地方产业需求相融合

每个教学单位所在地都有着一批高质量的食品企业。可以通过“产学研”合作项目、联合建立科学实验室、在企业设立实习实训基地、企业教师进课堂等形式构建课堂与企业的桥梁。将企业对人才能力的需求带入课堂，让学生了解企业需求的第一手资料。这有利于学生明确食品科学与工程专业的人才培养目标，进一步明确“食品工程原理”课程的学习目标，以及通过该课程的学习应该获得怎样的工程实践能力。此外，与地方产业需求融合有助于促进学生针对地方企业的靶向就业，能帮助地方企业蓄积能力对位型人才库。这与工程教育认证中“学生中心”核心理念相契合［7］。基于产业需求的食品工程原理课堂教学改革措施包括以下措施：

（一）基于产业需求的食品工程原理翻转课堂教学

基于上述工程教育认证理念和产业需求分析，传统的食品工程原理课堂教学模式越来越不能适应需求，容易导致课程与实际生产之间脱离开来，应该被深刻改进。鉴于食品工程原理涉及较多公式推导、物理学和机械设备等知识的特点，“翻转课堂（Flipped classroom）”是较为适宜的教学模式。翻转课堂是在课堂教学前进行知识点的初传授与自学，在课堂上针对学生提出的问题进行讨论与解答，使得学生具有极高的课堂参与度与学习积极性，从而让学生在课堂上形成知识内化［9］。

应建立与地方产业生产相关的课程视频资源，让学生初步构建知识应用架构，提出应用背后的机制问题，引发学生的思考与学习兴趣［10］。由于食品工程原理是基础核心课，开课学期早于食品工艺学和食品机械与设备等课程，导致学生不了解食品加工。因此，可以结合地方特色食品产业，在授课前前往当地食品工厂见习，或者前往学校自建的中式工厂见习，在工艺学实验室开展地方特色食品的制作，从而充分了解相關食品加工所涉及的单元操作和设备。如果线下硬件条件受限，也可以基于地方特色食品企业的真实生产线，构建高水平的虚拟仿真平台，通过虚拟仿真实验，让学生了解食品工程设备和单元操作［9］。

（二）基于产业需求的食品工程原理线上线下混合式教学

近年来，互联网技术飞速发展，已成为包括教育在内的众多领域的发展前沿，积极推进现代化互联网技术在教学中的应用已成为各高校教学改革的核心［11］。目前，线上线下混合式教学设计依然保留了传统课程设计的影子，主要聚焦于知识点的教学，而不是以课程目标为核心导向［12］。基于工程教育认证核心理念，结合产业需求，建立基于地方企业特色产品生产相关的工艺、工程问题和设备等方面的线上学习资源［13］。此外，具有沉浸化体验、个性化表达和社交化传播等属性的短视频在如今学生群体中具有非常高的关注度［14］。虽然，部分人认为短视频节目时长大多不到5分，不利于展开讲解课程知识点，但作为现在教学资源，可以很好發现其先导教学或课程认知的作用。因此，教师也可借鉴短视频平台，建立基于食品工程原理课程中重要教学内容的短视频资源，给学生带来既熟悉又新颖的学习体验［14］。也可以邀请地方企业的管理和生产人员，以其特色产品为知识背景，制作介绍产品生产中所用单元操作的短视频资源，既实现了产业人才的共同培养，也有助于提升企业知名度。

在经过上述线上学习后，开展线上线下的异步教学或同步教学［15］。期间，任课教师需依据学生的线上学习数据，分析相关知识板块的学习难点与重点，并据此设计线下教学环节［15］。例如，以线上学习中涉及的食品工程问题和生产实例为导向，激发学生的学习兴趣和思考，结合例题解答和演示实验进行讲授。然后通过分组讨论、课后作业和学习意见反馈进行知识点的巩固。通过上述措施，实现课前预习、课上巩固和课后复习的完整教学循环。

（三）基于产业需求的“食品工程原理”的“三维课堂”教学

“食品工程原理”课程的学习中具有较多的计算类问题，是部分学生对该门课程学习积极性不高且大多处于被动学习状态的关键因素。此外，以传统课堂教学模式培养的食品工程原理相关能力，更倾向于工程基础知识，但是特别缺乏实践技术［16］。“三部九阶段”教学模式认为，教师直接把知识结论告诉学生并不是最优的教学方式，如果能引导学生自己得出知识结论是更好的方式［17］。这种教学模式要求课堂教学应该依据特定的顺序策略展开。例如：企业对人才的需求—基于需求的学生调研—基于需求进行教学内容设计和讲解—进入企业岗位实践［17］。在该顺序中，企业需求和企业实践扮演了非常关键的角色。此外，学生的实践能力也是企业需求关注的重点，期待所招收的毕业生能快速熟悉其工作岗位并输出生产力［18］。然而，目前食品工程原理课程相关实践教学缺乏大型工程实验类设备或者学生实践基础能力差，以致相关实践浮于表面［18］。虽然教学设计上是三维的，但实际教学过程却依然保留在实践不足的二维水平。因此，将企业需求切实引入课堂，并在企业实习或实践过程中深入内化课程知识，是构建食品工程原理“三维课堂”的潜在途径。

四、基于实践效果的食品工程原理持续改进

在传统的教学模式中，一门课程的教学通常会经历“老师授课-学生作业-学生考试-老师总结”等一系列教学过程。然而，在当前工程教育认证思想指导下，“持续改进”是每门课程教学的关键环节。1978年《光明日报》刊发的特约评论员文章指出“实践是检验真理的唯一标准”。因此，评价一门课程的教学模式是否适合当前的教学情况，应当由学生获得的能力即实践水平来评价。然而，“食品工程原理”一般在第四学期开课，而此学习阶段的学生不太可能参与地方企业的生产实践。即便如此，在校大学生也能通过参与教师的科研项目等科技活动实现实践，对提升学生的认知水平和社交能力都有非常显著的提升作用，学生参与的科研活动越多，越有利于其自身对专业知识的认知，以及对实践能力的掌握［19］。在学生参与科研的过程中，老师可以通过观察学生表现，推测学生对食品工程原理相关知识点的掌握情况，也能通过沟通交流获悉学生对食品工程原理教学情况的反馈意见。

此外，当前更缺乏长效持续改进机制，很可能是因为教师对于所授课程没有形成完善的质量监控体系［20］。因此，对食品工程原理教学效果的调查不仅局限于在校生，更应扩展跟踪调查毕业生在工作中应用食品工程原理相关知识和技能的情况。可以通过线下调查问卷、线上调查问卷、直接到用人单位调研、利用互联网大数据调查、第三方专业机构和校企交流会等方式，建立毕业生跟踪调查标准化方法［21］，准确获取近三年毕业生食品工程原理课程知识和技能的掌握情况。

依据实时的和长效的学习效果调查与意见反馈，制订并实施教学改进计划。可从以下几方面改进：突出重点和难道教学内容，及时更新前沿研究成果；革新教学模式以适应当前的学情，最大程度上提升教学效果；采用适宜的教学方法，提升学生的学习兴趣［22］。当然，无论多么科学的改进，都不可能适应该门课程在今后所有的教学。当教学模式和教学方法与学情不相适宜时，就会对学生掌握知识和技能产生不良影响，就需要在教学工作中持续改进。

五、结语

工程教育认证思想指导下的课程教学改革，是当前高校工科专业的改革重点。“食品工程原理”作为食品科学与工程专业的基础核心课程，扮演着由基础学科向专业技能课程过渡的关键角色。实践以工程教育认证思想为指导，以地方产业需求为目标的“食品工程原理”教学模式改革，将有助于切实激发学生们的学习积极性，不断促进学生相关实践能力的提升。

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（责任编辑：罗欣）

基金项目：本文系2022年重庆市高等教育教学改革重点项目“新农科生物工程与现代农业专业群服务乡村产业振兴模式研究与实践”（项目编号：222144）；长江师范学院教学改革重大项目暨重大教学成果培育计划“新农科‘智慧+专业群校政企合作育人模式研究”（项目编号：2022（3）号）研究成果之一。

作者简介：李文峰（1987—），男，博士，长江师范学院现代农业与生物工程学院副教授，研究方向为食品干燥技术。