工程教育認證背景下“谷物科學”的教學改革

張曉偉，李保國，張建國，李成

上海理工大學健康科學與工程學院（上海 200093）

中國制造2025是我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領，新工科建設是為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略而提出的，是走中國特色新型工業化道路的需要，是建設創新型國家建設人力資源強國的需要，其中工程師是支撐新工科建設的中堅力量。工程教育認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現國際工程教育互認和工程師資格互認的主要基礎[1]。專業認證是新工科建設的重要保障，是“五位一體”的中國高等教育質量保障體系中保證工科人才培養質量底線的最有效制度。目前，我國已經在計算機、機械、材料、車輛工程、地質工程、食品科學與工程、生物工程等多個專業領域進行了認證工作，截至2021年底，全國共有288所高等院校的1 977個專業通過了工程教育認證[2]。

“谷物科學”是食品科學與工程專業一門重要的專業基礎課程，也是食品科學與工程專業工程教育認證的核心課程，與食品科學與工程專業的其他課程關系密切，該課程的教學目的是使學生掌握谷物及其營養素的物理特性、化學特性和營養特性，對學生從事谷物產品開發、加工和儲藏等工作奠定寬廣的理論基礎[3]。通過知識汲取、獨立思考、理論聯系實際的授課方式，讓學生在學習過程中樹立正確的人生價值觀，培養其民族意識，形成正確的價值體系。

1 工程教育認證背景下“谷物科學”教學存在問題

基于“工程教育專業認證”的認證標準，“谷物科學”課程必須滿足4個學生畢業要求：（1）能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達，并通過文獻研究分析食品工程的復雜工程問題，以獲得有效結論；（2）能夠基于科學原理并采用科學的方法對食品工程復雜工程問題進行研究，包括實驗方案設計、數據分析與解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結論；（3）能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員及負責人的角色；（4）能夠就食品復雜工程問題與同行及社會公眾進行有效溝通，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發言、清晰表達或回應指令，并具備一定國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。但是，目前該門課程的教學內容與形式并不能完全契合工程教育認證的標準。依據工程教育認證標準以及調研其他院校關于這門課程的教學情況，發現“谷物科學”課程目前存在3個問題。

1.1 工程知識相對缺乏

“谷物科學”課程設置教學內容主要分為：（1）谷物成分簡介；（2）谷物宏觀營養素的生物合成酶類；（3）谷物結構；（4）谷物理化性質；（5）谷物與人體營養；（6）谷物在儲存、加工過程中營養素的變化。從上述課程內容可以看出，目前“谷物科學”課程中工程知識相對缺乏，無法完全滿足畢業要求中“能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達，并通過文獻研究分析食品工程的復雜工程問題，以獲得有效結論”。因此，適當增加谷物科學中相應工程知識的講述，不僅可以增加學生對于食品工程方面專業知識的理解，還可以提高學生在畢業之后進入食品行業工作對于食品加工知識的運用。

1.2 與實際工業生產銜接不夠緊密

學習“谷物科學”的知識是為了讓學生畢業之后可以在食品工業中順利就業，傳統的教學方式對于實踐環節的教學不足，過分注重于書本上的理論知識，從而導致學生學到的知識與實際應用脫軌[4]。學生學習的最終目的是學以致用，能夠將學到的知識運用到將來的工作之中，因此教學過程中必須特別注意理論與實際應用的結合。但是，目前“谷物科學”所講述的課程內容比較偏重于理論教學，對實踐教學不夠重視。基于這種情況，教師必須對課程內容進行調整，將實踐內容與教學相互結合，不能只是為了完成自己的教學任務，而忽視了學生真正的需求，必須要以學生和企業的需求為核心對課程內容進行改革，提高學生的實踐能力。

1.3 學生參與度相對不夠

“谷物科學”基于工程教育認證標準要求學生具備“能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員及負責人的角色”和“能夠就食品復雜工程問題與同行及社會公眾進行有效溝通，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發言、清晰表達或回應指令，并具備一定國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流”兩項要求。然而，傳統的教學主要是通過課程講授、學生完成課后作業和期末考試完成，對學生之間通過協作完成一個項目和溝通交流能力培養不夠，絕大部分學生在學習過程中都是自己聽課復習，合作的意識和動機薄弱，在學習與其他同學缺乏溝通與交流。同時，這種教學方式也無法完全調動學生學習的積極性和主觀能動性。因此，教師應該注重教學改革，改變教學方式，提高學生的團隊協作和溝通能力。

2 改進措施

結合目前“谷物科學”的教學現狀以及工程教育認證標準，同時基于上海理工大學的實際情況，對“谷物科學”課程進行改革，其改革路線如圖1所示。

圖1 “谷物科學”課程改革路線圖

2.1 在課程內容中增加適量的谷物加工工程知識

“谷物科學”課程的最后一部分為谷物加工，但其重點在于加工過程中營養素的變化，涉及工程知識部分較少。因此，在此部分中增添工程知識部分，比如谷物食品如面包、餅干、蛋糕等加工過程能量的轉化、管道設計、谷物乳酸飲料發酵、谷物釀酒過程中發酵罐的設置等相關內容。同時，對于學生很容易掌握的知識如谷物成分的簡介，可以減少相對應的課時，讓學生通過自行閱讀相關資料學習，而著重講解學生難以理解的原理、概念、公式等理論知識以及與工廠生產相關的技術和技能，提高學生解決復雜工程問題的能力。掌握相關的工程知識，不僅可以提高學生們的綜合素質能力，還為學生們畢業后能夠順利進入工作崗位奠定堅實的基礎。

2.2 增加實踐教學內容

國家對高等教育的目的已經從單純地培養人才變為教學、科研和生產三大功能，產學研一體化已經是一個世界性趨勢[5]。校外實踐可以把學生所學內容與實際生產緊密地連接起來，“谷物科學”課程由于課時限制，可以采取2種辦法提高學生對實踐內容的掌握：（1）視頻案例教學，比如給學生播放工廠生產餅干、蛋糕等谷物食品的視頻，讓學生對工業化生產以及實際應用有初步的了解和熟悉，建立工業化食品生產的理念和意識；（2）組織學生去工廠實習參觀，比如去面粉廠、饅頭廠，讓學生近距離觀察生產設備，了解谷物食品的生產過程，掌握生產設備的原理和操作過程，同時讓工廠的一線生產技術人員現場給學生們講解。通過這些方式，可以很好地彌補理論教學的不足，加深學生對知識的理解，培養學生的動手能力，提高學生的學習興趣。

2.3 完善過程考核制度

傳統的“谷物化學”考核分為平時作業和期末考試，但這種考核方式對學生的合作意識以及交流溝通能力不夠。交流的意識和能力對如今快速發展的社會極為重要，因此，在課程設置里面增加大作業的內容，占總成績的30%，期末考試占40%，平時成績（包括作業成績、上課回答問題表現等）占30%。學期最后3～4人一起完成一個有關谷物科學相關的大論文，并根據小組大論文做成PPT進行課堂展示。其中，小論文撰寫占總成績的10%，課堂匯報占總成績的5%，組員之間互評占總成績的5%。通過分組完成大作業的方式，不但可以提高學生的合作溝通能力，形成學習的責任感，培養合作的精神和相互配合的良好品質，同時課堂匯報可以提高學生的交流能力，而通過組員互評又可以提高學生的參與度，防止某些學生偷懶依賴其他學生的行為。

3 結語

在新工科建設的背景下，食品行業正在向著現代食品行業轉變，各大食品企業均需要大量的應用型和工程型的人才。根據工程教育認證要求，針對“谷物科學”課程教學中存在的問題，通過改善課程內容設置、增加教學實踐內容以及完善過程考核方式等方法，提升學生將理論應用至實踐的能力，激發學生學習的主動性與積極性，為學生走向社會順利走上工作崗位打下堅實的基礎。同時，我們也應該意識到快速完美的提升“谷物科學”課程的教學質量是一項長期而艱巨的任務，在授課過程中，教學團隊應該不斷反思總結教學中存在的問題以及解決辦法，不斷改進，真正地為社會和國家培養有用的食品工程師人才。