深化新工科建設背景下食品科學與工程實驗課程教學的思考

在新工科建設背景下，食品科學與工程專業的實驗教學面臨著優化課程體系、提升工程實踐能力和培養創新思維的挑戰。實驗課程作為食品科學與工程專業教育的重要環節，該課程體系立足國家食品產業發展需求，致力于培養具備實踐能力和創新精神的復合型人才。基于此，提出了多維度的優化建議，包括優化實驗選題以增強創新性、引入情景化教學提高自主學習能力、采用智能化教學工具提升實驗交互性，并構建多元化評價體系促進學生全面發展，有助于提升學生的工程思維、數據分析能力和創新實踐能力，為食品行業培養高素質應用型人才提供有力支持。

新工科建設在培養高水平工程人才、打造具有中國特色并對標國際標準的工程教育體系方面具有重要作用。當前，我國已構建起覆蓋廣泛、規模領先的工程教育體系，高等工程教育規模居全球首位，整體實力躋身世界前列。然而，在工程創新人才的培養過程中，仍存在一些關鍵環節尚待優化，需要加快推進工程教育改革的深化落地，以切實打通“最后一公里”，為建設全球創新人才高地奠定堅實基礎。近年來，新工科建設取得了顯著成效，但在人才培養的深度、廣度和質量上仍面臨諸多亟待解決的問題。如何進一步深化課程體系改革、強化學科交叉融合、突破前沿技術領域、重構評價機制，已成為新工科建設再深化、再拓展、再突破、再出發的關鍵問題。

當前，國內高校在新工科背景下對食品科學與工程專業的人才培養進行了廣泛探索，提出了優化課程體系、強化工程思維訓練等改革方向，并在部分高校的實驗教學中嘗試了項目驅動的實驗課程設計，為實驗教學改革提供了參考。然而，食品專業實驗課程仍然存在對復雜工程問題關注不足、實驗體系缺乏整體性等問題。目前的實驗課程多以獨立的驗證性實驗為主，實驗內容相對分散，強調理論知識驗證，而對食品工程實踐的系統性和創新性關注較少。此外，由于部分教師實踐經驗有限，實驗教學內容與行業實際需求未能充分對接，難以引導學生深入理解食品加工、質量檢測、智能控制等復雜工程問題，限制了其系統思維和工程實踐能力的培養。實驗教學內容與行業實踐需求之間的脫節，使得學生在解決實際食品問題時，缺乏系統性的訓練和綜合應能力。為突破這一限制，應由具備豐富工程經驗的教師主導實驗教學改革，將食品工程技術、生產工藝優化、質量管理等關鍵環節融入實驗課程，構建更加系統化、實踐導向的實驗教學體系，助力學生應對復雜食品工程挑戰。

1.現狀分析

1.1 食品工程實驗課程體系概述

食品科學與工程專業的實驗課程體系旨在培養學生的實踐能力和創新精神，通過系統化的實驗教學，使學生掌握該領域的基本實驗技能、科學研究方法和工程應用能力。課程涵蓋食品工程原理、食品工藝學、食品保藏學、食品生物化學、食品化學、食品微生物學等實驗，幫助學生深入理解食品加工、存儲、品質控制等各環節的科學原理與實際操作。實驗課程不僅鞏固了學生的理論知識，還強化了其綜合運用現代儀器、工程軟件及信息技術工具的能力，為未來從事食品領域的科研、生產及管理奠定堅實基礎。作為食品科學與工程專業教育的重要環節，該課程體系立足國家食品產業發展需求，致力于培養具備扎實理論基礎、實踐能力和創新精神的復合型人才。學生不僅需要具備運用食品科學與工程知識解決復雜工程問題的能力，還需培養良好的溝通能力、團隊協作精神及項目管理水平。此外，專業教學還應注重終身學習能力的培養，鼓勵學生不斷掌握最新技術，提升專業素養，同時樹立社會責任感，倡導環境保護和可持續發展的理念，最終成長為推動食品行業創新發展的高素質人才。

1.2 食工系實驗課程存在的共性問題

1.2.1 實驗選題滯后，缺乏創新性

目前食品工程系的實驗課程選題主要集中于基礎性、驗證性實驗，較少涉及前沿科技和行業熱點，難以激發學生的創新意識。例如，食品加工實驗課程仍以傳統食品生產工藝為主，未能充分引入植物基食品、3D打印食品、精準營養食品等新興領域。

1.2.2 教學模式單一，缺乏情景化和實踐性

實驗教學大多采用“實驗指導書+教師講解+學生操作”的傳統模式，學生按照既定流程操作，缺乏獨立思考和實驗設計的機會。此外，多數實驗課程缺乏企業真實案例的應用，使學生難以將理論知識與實踐結合。

1.2.3 實驗設備與技術更新不足，智能化水平低

部分實驗室設備陳舊，未能充分利用現代化智能儀器進行實驗教學。此外，食品專業的實驗中仍依賴傳統實驗記錄方式，缺乏智能數據分析系統的支持，實驗數據利用率不高。

1.2.4 評價體系單一，過程性考核不足

當前實驗課程的考核方式以實驗報告為主，評分標準單一，未能充分評估學生在實驗設計、團隊協作、創新思維等方面的表現。

2.食品科學與工程專業實驗課程創新模式探索

2.1 優化實驗選題，增強創新性

食品工程實驗課程應緊密結合食品工業的發展趨勢，引入創新性實驗項目。例如，在食品加工實驗課程中，增加植物基食品開發實驗，使學生研究植物蛋白的功能特性，開發肉制品替代品。此外，引入3D食品打印技術，探索個性化食品制造的工藝優化。食品分析與檢驗實驗應增加智能色譜分析實驗，利用高效液相色譜（HPLC）和氣相色譜（GC）等先進檢測方法，提升學生對復雜食品成分檢測的能力。食品真實性鑒定實驗可以采用分子生物學技術，例如利用PCR技術檢測食品摻假行為，從而加強學生對食品安全的理解。

2.2 引入情景化教學，提高自主實驗能力

情景化教學理論是一種注重學習環境與實際應用場景融合的教學方法，在教育實踐中已展現出顯著成效。在食品科學專業中，該教學模式能夠營造模擬真實工作環境的學習氛圍，使學生更直觀地掌握和運用所學知識。通過理論與實際問題的緊密結合，學生不僅能夠深化對專業知識的理解，還能提升解決現實問題的能力。這種教學方式的優勢在于增強學生的學習興趣，提升學習動力，使教學過程更加貼近行業需求。個性化的教學設計與環節安排有助于引導學生緊跟課程進度，沉浸式學習，真正激發思維活力，促使其主動探索知識與科學原理。按照知識問題化、問題層次化、解決問題探究化的原則設置教學模式。以圖1中可溶性固形物含的測為例，設置教學模式如圖1所示。在“設置情景、引導自學、探究體驗、反思提高”型課堂教學模式下，學生能夠在特定情境中自主感知，并在問題情境的設置下積極探究。通過師生互動與同伴交流，學生的學習主動性得以激發，興趣逐步增強，求知欲持續提升。實踐操作不僅鍛煉了動手能力，還促進了深入思考，使知識掌握與技能培養同步推進。同時，情感體驗與學習興趣相輔相成，營造出濃厚的研究性學習氛圍，全面提升學生的綜合素質。

2.3 采用智能化教學工具，提升實驗教學質量

實驗課程改革應充分利用智能化教學工具，提高實驗教學的交互性和個性化。AI實驗助手可以提供實驗操作指導，如使用Labster虛擬實驗平臺，讓學生在虛擬環境中模擬實驗，提高實驗預習效果。在食工系實驗課中，引入智能數據分析系統，使學生能夠更精確地處理實驗數據，提高實驗數據的準確性和利用率。例如，智能色譜數據分析軟件（Chromeleon、OpenLab CDS）可用于優化實驗數據解析，使學生更直觀地理解實驗結果。在食品質量檢測實驗中，可通過AI算法預測食品加工過程中的質量變化（如圖2，以油炸食品質量預測與優化為例），增強學生的實驗數據分析能力。

2.4 構建多元化評價體系，促進全面發展

實驗課程的考核方式應包括過程性評價和終結性評價，并結合實驗設計、數據分析、團隊合作等多個維度進行評分（如圖3所示）。例如，在實驗報告評分之外，增加對實驗過程的觀察考核，評價學生的實驗操作規范、問題分析能力和團隊合作能力。此外，采用學習日志、實驗反思等方式，讓學生記錄實驗過程中的思考與問題，從而促進深度學習。

結論

本研究基于新工科教育理念，圍繞食品科學與工程實驗課程的現狀與挑戰，提出了系統性的教學改革方案。通過優化實驗選題，使課程更加貼合行業需求，增強創新性和前沿性；引入情景化教學，提高學生自主實驗設計和解決實際問題的能力；結合AI與智能數據分析技術，提升實驗的精準性與交互性；構建多元化評價體系，實現從過程性評價到綜合能力評估的優化。這些措施彌補了當前實驗教學與工程實踐之間的脫節，提高了學生的綜合素質和工程應用能力。未來的實驗教學改革應進一步加強產學研合作，利用先進技術手段提升實驗資源的共享與利用效率，為食品行業培養更加適應現代產業需求的高素質工程技術人才。

基金項目

2025年河南農業大學本科教育教學改革研究與實踐項目，青年教師項目，深化新工科建設背景下《食品分析與檢驗》創新實驗課程建設（2025XJGLX133）；2023年河南省本科高校虛擬教研室項目“食品營養與安全課程群虛擬教研室”。