食品工程綜合實驗教學模式探索與實踐

李 陽，吳曉琴，羅自生

(浙江大學生物系統工程與食品科學學院，浙江杭州 310058)

國務院〔2015〕64號文件《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》指出，高校應深化產教融合，將一流大學和一流學科建設與推動經濟社會發展緊密結合，著力提高高校對產業轉型升級的貢獻率，努力成為催化產業技術變革、加速創新驅動的策源地，促進高校學科、人才、科研與產業互動，打通基礎研究、應用開發、成果轉移與產業化鏈條，推動健全市場導向、社會資本參與、多要素深度融合的成果應用轉化機制[1]。推動產學研相互融合的一個重要著力點就是加強高校實驗教學的建設，用以培養學生的實踐能力，并滿足產業技術變革和成果轉化的需求[2]。而當前我國高校的創新型高等實踐教育體系尚未完全建立，創新型科技人才培養教育環節亟待提升，實驗教學內容和教學方法對相關產業及科學技術的發展不敏感或不適應[3]，因此需要探索出一套符合學生實踐能力培養、創新力提升、綜合素質形成的完整的實驗教學體系。

食品工程綜合實驗是食品科學與工程專業的一門以運用食品工程理論知識來操作和使用食品機械設備的綜合性實踐課程[4]。在高校本科生的課程學習階段中，該課程一般設置在大三、大四年級，該階段的本科生一般已完成了通識課程及專業課中理論必修課程和專項實驗課程的學習，但還缺乏將所學理論知識綜合運用于食品生產實踐的能力，更加缺乏動手操作食品機械設備、探索食品加工工藝的實踐能力。因此，食品工程綜合實驗課程的開設對于培養食品生產領域的食品科學與工程復合型人才尤為重要。筆者就食品工程綜合實驗課程的教學內容、教學模式和與之相匹配的課程實踐平臺建設進行了初步探討。

1 課程內容的綜合性和系統性

食品工程綜合實驗課程教學目的主要包括2個方面：一是深入理解與掌握食品工程原理、食品工藝學、食品裝備與工廠設計等課程中所涉及的食品加工理論知識；二是將這些理論知識綜合運用于食品生產實踐，掌握相關食品機械設備的工作原理和操作步驟，培養學生解決實際問題的能力。

要達到以上教學目的，需要高質量的實驗教學內容、實驗教學方法和技巧手段相結合，同時應當特別考慮實驗教學內容的綜合性和系統性。即要綜合考慮食品工程原理、食品工藝學、食品裝備與工廠設計等多門課程的理論知識，充分把握各門課程知識點之間的相互聯系，從中總結歸納出綜合性的實驗內容，讓學生在食品工程綜合實驗課程的學習中對所學專業知識做到觸類旁通。另外，各知識點之間的相互聯系又有其內在規律，可按食品加工過程中的各項操作單元進行分類與統籌安排，按照一般的食品加工順序逐次展開，實現教學內容的系統性。因此，在食品工程綜合實驗課程的教學內容安排上，可以設置為分別對食品加工過程中所涉及的清洗、分離、均質、發酵、濃縮、殺菌、灌裝、粉碎及干燥等工藝設備的掌握。在學生完成以上各操作單元的基礎實驗后，應當再設置一個創新性實驗，以產品開發為導向，讓學生綜合運用上述各操作單元的知識設計一個實驗項目，解決實際問題，對課程內容做到融會貫通。

對食品工程綜合實驗課程內容的綜合性、系統性設計，是基于其課程內容學科交叉多、信息量大、知識更新快、實踐性強等特點而產生的，將此種綜合性、系統性教學理念引入實驗教學之中，既符合當前食品工程綜合實驗教學的發展趨勢，又符合當今食品工業對復合型工程人才的迫切需求。

2 課程創新性實驗項目的開展

食品工程綜合實驗課程需要在基礎實驗內容外設置創新性實驗。創新性實驗以產品開發為導向，以學生興趣為起點，以運用所學的食品工程設備為基礎，激發學生的創新、創造熱情，達到深入掌握課程知識并能學以致用的目的。

創新性實驗以完成實驗項目的形式來開展，涉及實驗項目選題、資料信息收集、市場調研、實驗進行、項目結題匯報等環節[5]。學生應當深入市場學習，把握當下食品行業的熱點產品，分析產品背后所運用的技術原理，有針對性地選題，綜合運用所學知識，在實驗室現有機械設備及技術的基礎上進行產品開發。在產品開發完成后，學生還需要針對所完成的產品構建合理的分析評價體系，進行感官評價及相關理化指標的檢測等，分析產品的優點與不足，給出進一步的改進方案。

食品工程綜合實驗課程創新性實驗項目相比于該課程的普通實驗有一定的特殊性，包括實驗周期長、實驗設備操作更復雜、團隊協作更緊密、經費需求多等特點。因此，在實驗時間的安排上要更加靈活，需要學生合理利用課余時間獨立自主地完成項目。在實驗設備的使用方面，學生需進一步了解相關實驗設備的原理及適用范圍，探索與實驗物料的處理相關的設備參數，合理并安全地操作實驗設備。在團隊協作方面，實驗項目要求學生進行明確的分工合作及信息共享，并進行充分的討論與探索，設計出完整的實驗方案，以期高效地完成創新性實驗。在實驗經費方面，浙江大學每學年會為相關教學實驗的創新性實驗項目配備一定的經費支持，因此學生需在一定的經費額度下合理分配實驗經費的用途，全盤統籌實驗項目的運行情況。

通過創新性實驗項目的開展，讓學生有機會接觸到食品企業的生產及運營中，增強學校與企業的交流互動[6]。高校可以了解到企業對人才的具體需求，并將之逐步融入到高校的人才培養觀念及模式中，實現教學形式及內容不斷創新，拉近高校專業培養與社會具體需求間的距離。

3 課程教學形式的豐富性

食品工程綜合實驗課程教學形式的豐富性首先體現在實驗項目的性質上。該課程的各項實驗皆為探索性實驗，即在不知道實驗結果的前提下，通過實驗、探索、分析研究得出結論，從而形成科學概念的一種認知活動[7]。例如，針對食品加工中的清洗、分離、均質、發酵、濃縮、殺菌、灌裝、粉碎及干燥中的所有操作單元，學生可以自備自己感興趣的實驗原材料(由實驗教學經費支出)來進行加工，然后結合理論課程知識及自己所查資料來分析實驗結果，并且不同小組間實驗原料各異，方便實驗結果的橫向對比，也能綜合概括單個加工設備所適應的原料范圍。而且，以探索性實驗的方式來開展實驗，則實驗結果未知，可能成功也可能失敗，這樣大大增強了實驗的未知性與想象空間，更有利于學生創造性的培養。

食品工程綜合實驗課程教學形式的豐富性還體現在具體的各個教學環節上。由于食品工程綜合實驗課程中運用到食品加工機械設備，尤其是大型精密設備，如何讓學生真正理解并掌握其工作原理、結構及操作步驟等，一直是實驗教學中的難點[8- 9]。因此，在課程準備之初，對于課程所涉及的食品加工機械設備，設備管理人員一般會對設備的安裝、調試、運行、檢修等各個階段錄制視頻資料。而且，對于其中一些大型精密設備，會適時邀請設備廠家工程師到實驗室進行設備原理及使用等方面的講座，并完整錄制視頻。食品工程綜合實驗課程的學生在使用這些設備前，會有針對性地觀看這些視頻資料，對這些設備有較全面、直觀、形象的了解。而在學生使用設備時，設備管理人員也會進行實地指導，以學生為主體、教師為協助的形式，最大限度地發揮學生的自主性，使學生較好地掌握其工作原理、結構及操作步驟等。在設備使用結束后，設置師生交流環節，針對設備使用過程中所遇到的問題進行充分總結、交流、探討，促進學生對課程知識的深入學習與探索。這樣通過對設備的視頻資料學習、實地操作及指導、經驗交流等多種環節及形式的多元復合，食品工程綜合實驗課程的教學效果得到了有利保證。

食品工程綜合實驗課程教學形式的豐富性更體現在教學空間的變化上。為了彌補普通專項實驗僅僅在教學實驗室開展的不足，該課程增設了食品工廠實地參觀學習的形式，讓學生有機會體驗到食品生產工廠的運行與管理。而且，課堂上所使用的教學設備多為實驗室小試、中試級別，參觀食品工廠能讓學生了解到食品工業大規模生產設備的運行情況，使之了解到科研活動的小試、中試、生產的逐級放大體系。

4 食品工程綜合實驗課程實踐平臺的建設

食品工程綜合實驗課程的開設離不開實踐平臺及其相關儀器設備的支持。浙江大學食品工程綜合實驗課程實踐平臺配有食品工程中試實驗室，總面積約600 m2，配備有清洗、分離、均質、發酵、濃縮、殺菌、灌裝、粉碎及干燥等食品加工工藝設備，并能實現各操作單元的合理連接，形成中試型的食品加工生產線，為食品工程綜合實驗課程的開設創造了有利條件，也為培養食品專業理論及實踐相結合的復合型人才奠定了良好的基礎。

食品工程綜合實驗課程實踐平臺是學生進行工程訓練的實踐基地。實踐平臺將側重培養學生解決實際問題的能力，單純的知識積累并不能提高學生在實踐中解決和處理問題的能力，只有將工程實踐訓練與理論教學相結合，才能使學生做到學以致用[10]。同時，中試實驗是科技成果突破和轉換的重要環節，引導學生進入中試實驗室進行實地系統訓練，實現技術轉化與人才培養相結合，不僅能提高學生的學術素養，而且能使學生的許多創造性想法為技術轉化提供新的思路，從而實現實驗教學與實驗室建設的良性互動及協同發展。

食品工程綜合實驗課程實踐平臺也是學校與企業、社會溝通的紐帶[11]。開放式的食品工程綜合實驗教學模式要求其實踐平臺向社會開放，并允許企業直接利用實踐平臺的軟硬件資源進行工程項目的研發。在開放過程中，能使學生接觸、了解乃至參與到實踐中，為學校與企業、社會間的交流搭建平臺，為學生與社會之間的相互了解提供便利，并進一步提高學生的就業競爭力。

食品工程綜合實驗課程實踐平臺的建設是我國高校食品學科“雙一流”建設與發展的重要組成部分，實踐平臺不僅要能開展高水準的實驗教學，還要有與之相適應的管理模式，才能真正代表高校實驗室的水平[12]。隨著實驗教學改革的不斷深入，綜合性、自主性、創新性實驗的比例不斷增大，而這些實驗往往比較復雜，所需時間較長，計劃內實驗學時難以滿足，這就需要課外開放學時來完成。食品工程綜合實驗課程實踐平臺實行開放式的管理模式，通過預約、實驗、驗收等環節來實現平臺的全面開放，充分發揮學生的積極性和主觀能動性。另外，實踐平臺不僅對本專業學生開放，還對本校其他專業、其他高校及企業人員開放，提高平臺及其設備的利用率，促進教學與科研的交流。

5 結語

食品工程綜合實驗課程已面向4屆浙江大學食品科學與工程專業學生開設，2屆學生畢業。實行本課程培養體系的2屆畢業生就業率達到100%，國內深造率達到41%，出國深造率平均達到33%；3年來學生本科期間發表論文18篇(排名前三)，其中SCI收錄10篇；有15人次獲得杜邦營養與健康兩岸學生創新競賽、李錦記杯學生創新大賽、康師傅食品安全科普創新大賽等全國性競賽獎項，1人榮獲浙江大學竺可楨獎學金。實行本課程體系的2015和2016屆畢業生比未實行本課程培養體系的2013和2014屆畢業生在出國(境)交流人次、國內深造人數和出國深造人數上分別高出53.5%、76.9%和145.5%。

食品專業比較側重于工程科技型知識與能力的培養，其實踐性很強，特別需要學生有很強的設計能力、動手能力和運用多學科知識的綜合能力。而且，工程科技在支撐和引領經濟社會發展中的地位和作用日益突出，在創新發展理念、突破發展難題、加速發展方式轉變方面發揮著不可替代的重要作用[13]。食品工程綜合實驗課程是食品專業教學課程體系的重要組成部分，更是對相關專業課程理論知識的綜合運用與實踐，對學生結合專業知識解決實際問題的能力，熟悉食品工業生產過程及良好生產規范，培養工程思維能力均能起到積極的促進作用。

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