大數(shù)據(jù)背景下食品科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式及課程體系探討

楊振泉等

【摘 要】隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，食品工程領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化，食品科學(xué)與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)模式和體系也將受到巨大的影響。論述了在大數(shù)據(jù)背景下食品科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)體系面臨的挑戰(zhàn)，提出對大數(shù)據(jù)背景下我國食品科學(xué)與工程專業(yè)課程體系的優(yōu)化、人才培養(yǎng)數(shù)據(jù)的建設(shè)及整合、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與更新、以及教學(xué)理念和教學(xué)方法改革措施，為提升我國食品工程領(lǐng)域的人才的培養(yǎng)質(zhì)量提供了新思路。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)；食品科學(xué)與工程；人才培養(yǎng)模式；課程體系

Discussion on Education Model and Curriculum system of Food Science and Engineering Specialty Under the Background of Big Data

YANG Zhen-quan GAO Lu RAO Sheng-qi YIN Yong-qi FANG Wei-ming

（College of Food Science and Engineering， Yangzhou University， Yangzhou Jiangsu 225127， China）

【Abstract】Great changes have taken place in the field of food engineering with the advent of the era of big data， accordingly， it will be reformed in the Education Model and Curriculum system of Food Science and Engineering Specialty. This paper discussed the challenge of teaching system of food science and engineering under the background of big data. The optimization for Curriculum system of food science and engineering specialty， the construction and integration of education model， the optimization and updation of teaching content， and the reform measures of teaching principle and teaching method were be put forward. It provided a new idea for improving the quality of talent cultivation in the field of food engineering in China.

【Key words】Big data； Food science and engineering； Education model； Curriculum system

食品工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中具有十分重要的地位和作用。隨著食品科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，食品工程領(lǐng)域不僅發(fā)生了巨大的變化，也對食品工程專業(yè)大學(xué)畢業(yè)生的基本素質(zhì)和能力提出了更高的要求。教育部2010年6月啟動的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”為培養(yǎng)大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的各類高質(zhì)量工程技術(shù)人才提供了指引。當(dāng)前隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算以及多種傳感器的飛速發(fā)展和應(yīng)用，數(shù)據(jù)源呈指數(shù)級增長并深刻的改變?nèi)藗兘鉀Q問題的思維方式，大數(shù)據(jù)作為一個新興概念引起廣泛的關(guān)注。大數(shù)據(jù)時代信息資源的多源性、易得性和可選性將改變知識的社會分布形態(tài)以及人們對它的擁有關(guān)系，對傳統(tǒng)教育模式和體系將產(chǎn)生巨大的影響和沖擊。食品科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量直接關(guān)系到我國食品產(chǎn)業(yè)的的新型工業(yè)化戰(zhàn)略與進(jìn)程，在大數(shù)據(jù)背景下如何優(yōu)化和改進(jìn)人才培養(yǎng)模式及課程體系，著力提升人才工程設(shè)計能力與創(chuàng)新能力是當(dāng)前迫切需要探討的新問題。本文圍繞食品科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求，構(gòu)建大數(shù)據(jù)背景下的新型人才培養(yǎng)體系進(jìn)行了初步的探索和研究。

1 大數(shù)據(jù)內(nèi)涵與特征

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算以及各式各樣傳感器的涌現(xiàn)，數(shù)據(jù)源以及信息數(shù)量飛速增長，形成了巨大的數(shù)據(jù)集。從海量數(shù)據(jù)中提取有價值的數(shù)據(jù)信息的能力正快速成為各個行業(yè)和領(lǐng)域發(fā)展方向和要求，也為分析問題和解決問題提供了另一種方法。大數(shù)據(jù)是一個較為抽象新興的概念，具有大量（Volume）、高速（Velocity）、多樣性（Variety）、真實性（Veracity）特點，但至今尚無確切統(tǒng)一的定義。盡管如此，大數(shù)據(jù)日益顯現(xiàn)出它的獨特魅力，將成為繼移動互聯(lián)網(wǎng)、智能傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算后的又一次技術(shù)革命，深刻影響經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ睿阌怪靡桑瑢κ称奉I(lǐng)域及高校人才培養(yǎng)也將產(chǎn)生巨大的影響。

2 大數(shù)據(jù)背景下食品科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)體系面臨的挑戰(zhàn)

2.1 大數(shù)據(jù)對現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系的影響

在教學(xué)內(nèi)容上，食品科學(xué)與工程專業(yè)主要教授化學(xué)、生物學(xué)和食品工程學(xué)的基本理論和基礎(chǔ)知識，提供食品生產(chǎn)技術(shù)管理、食品工程設(shè)計和科學(xué)研究等方面的基本訓(xùn)練，使學(xué)生具有食品保藏、加工、品質(zhì)控制和資源綜合利用方面的基本能力。大數(shù)據(jù)拓展了食品科學(xué)與工程研究的范疇。傳統(tǒng)食品研發(fā)過程包括試驗設(shè)計、數(shù)據(jù)采集和積累、整理分析、開發(fā)與應(yīng)用等四個基本環(huán)節(jié)，大數(shù)據(jù)時代，物聯(lián)網(wǎng)為食品在生產(chǎn)消費過程中數(shù)據(jù)的自動化采集提供了可能，多樣化的信息平臺提供了食品生產(chǎn)與風(fēng)險管理主體間信息收集通道，為食品研發(fā)提供了高效快捷的數(shù)據(jù)源。大量數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化和價值提煉將成為食品科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)對象必備的知識技能。

在理論教學(xué)體系上，食品科學(xué)與工程專業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)體系按模塊化組織，分為通識教育課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程三大模塊。通識教育課程模塊以培養(yǎng)學(xué)生文化素質(zhì)、身體素質(zhì)和心理素質(zhì)為宗旨，包括公共必修理論以及跨學(xué)科選修課程，主要包含軍事理論與訓(xùn)練、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、政治理論及形勢與政策、大學(xué)英語、大學(xué)語文、體育、文獻(xiàn)檢索以及人文社科、跨學(xué)科公共選修課等課程。學(xué)科基礎(chǔ)課程模塊是指同專業(yè)知識、技能直接聯(lián)系的基本課程，也是增強(qiáng)學(xué)生獲取新知識、分析和解決問題能力的基礎(chǔ)。其中共性基礎(chǔ)課程包括： 高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、基礎(chǔ)生物學(xué)等；專業(yè)方向基礎(chǔ)課程包括生物化學(xué)、微生物學(xué)、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、現(xiàn)代儀器分析等。專業(yè)課程模塊分為專業(yè)必修和專業(yè)選修兩個部分，其中專業(yè)必修課程是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能必不可少的骨干課程，主要包括食品工藝學(xué)及實驗、食品分析及實驗、食品微生物學(xué)及實驗、食品化學(xué)及實驗、食品工程原理及實驗等。專業(yè)選修課程是拓寬學(xué)生的專業(yè)視野、培養(yǎng)興趣和提高專業(yè)技能的重要手段，主要包括食品生物技術(shù)、功能性食品、食品包裝、試驗設(shè)計方法、食品工廠設(shè)計基礎(chǔ)、糧油加工工藝學(xué)、畜產(chǎn)品加工工藝學(xué)、水產(chǎn)品加工工藝學(xué)、發(fā)酵工藝學(xué)、食品法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)、食品機(jī)械與設(shè)備、營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)等。大數(shù)據(jù)帶動了優(yōu)質(zhì)教育資源的在線化和網(wǎng)絡(luò)化，資源的易得性將使得通識教育課程進(jìn)一步豐富，課程設(shè)置的系統(tǒng)化和多樣化將進(jìn)一步凸顯，學(xué)科基礎(chǔ)和專業(yè)課程模塊將在原有的基礎(chǔ)上更加側(cè)重信息獲取與分析理論的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，課程固化性將被打破，專業(yè)知識結(jié)構(gòu)的個性化設(shè)計與個性化教學(xué)將更加突出。

在實踐教學(xué)體系上，傳統(tǒng)上依據(jù)專業(yè)特點進(jìn)行設(shè)置，充分體現(xiàn)出專業(yè)特色，按照專業(yè)認(rèn)知、實驗技能、綜合實驗、工程與畢業(yè)設(shè)計四層次組織，遞進(jìn)式培養(yǎng)學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力，主要包括課程實習(xí)、課程論文、課程設(shè)計、教學(xué)生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)論文與設(shè)計等環(huán)節(jié)。近年來在國家相關(guān)政策和市場需求的指引下，各個高校在制定專業(yè)教學(xué)計劃時加大實踐教學(xué)的比例，重視本科教學(xué)的實驗環(huán)節(jié)，積極開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。大數(shù)據(jù)時代將更加學(xué)生實驗與論文設(shè)計的創(chuàng)新性和價值性，如何從海量的數(shù)據(jù)所帶來的信息中提取所需要的正確的數(shù)據(jù)，凝練有價值的實踐與研發(fā)思路將成為實踐教學(xué)體系主要目標(biāo)。

在素質(zhì)教育體系方面，傳統(tǒng)上按顯性課程和隱性的各種文化科技活動培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，食品科學(xué)與工程專業(yè)定期舉辦食品科技文化節(jié)、食品科技及餐旅管理創(chuàng)業(yè)大賽等活動，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用和團(tuán)隊意識對人才培養(yǎng)質(zhì)量提升起了重要作用。另外學(xué)院建立的創(chuàng)新實訓(xùn)體系，按學(xué)生自由組合、教師課外指導(dǎo)，以科技創(chuàng)新項目（含教師承擔(dān)的科技項目、學(xué)生科技創(chuàng)新項目、學(xué)科競賽項目等）形式組織實施，塑造了學(xué)生在食品研發(fā)方面的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在落實這些素質(zhì)教育教學(xué)過程中，往往指導(dǎo)教師，依靠自身的知識背景和積累起了主導(dǎo)作用，學(xué)生僅僅充當(dāng)助手和執(zhí)行者的角色。大數(shù)據(jù)背景下，素質(zhì)教育體系將以學(xué)生充分利用數(shù)據(jù)資源，凝練設(shè)計為主導(dǎo)，教師協(xié)助并提供條件共同完成項目，這對教學(xué)設(shè)施、學(xué)生能力和教師素質(zhì)均提出了更高的要求。

2.2 大數(shù)據(jù)對現(xiàn)有教學(xué)模式的影響

目前我國高校食品科學(xué)與工程本科專業(yè)都采用學(xué)分制，總學(xué)分在150-170學(xué)分之間，總學(xué)時為2500-2600，其中公共課和基礎(chǔ)課為55%，專業(yè)基礎(chǔ)課為30%，專業(yè)課為15%。總學(xué)時中15-20%為選修課。理論教學(xué)與實踐教學(xué)比例為（3-4）：1。在設(shè)置專業(yè)方向的學(xué)校可采取“專業(yè)+方向課”的模式。目前國內(nèi)高校普遍按照“7+1”或者“6+2”模式安排教學(xué)內(nèi)容，即在前6-7個學(xué)期完成所有理論、實驗教學(xué)、實踐教學(xué)與創(chuàng)新實踐，最后1-2個學(xué)期安排專業(yè)方向課程設(shè)計、畢業(yè)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計等綜合能力訓(xùn)練。對一、二年級大學(xué)生，主要完成公共課和基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容，著重培養(yǎng)創(chuàng)新意識，組織開展豐富多彩的課外科技和文化活動（學(xué)術(shù)科技節(jié)、講座、論壇）。對三、四年級學(xué)生完成專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課為主，開展科技立項活動，實行本科生導(dǎo)師制等，使廣大學(xué)生進(jìn)行各類科技實踐活動。對于四年級學(xué)生，重點以基本理論、知識和技術(shù)的工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為主，結(jié)合畢業(yè)論文設(shè)計和實習(xí)重點抓創(chuàng)新教育成果轉(zhuǎn)化，舉辦學(xué)生科技作品、實用發(fā)明等競賽和創(chuàng)業(yè)計劃大賽等。傳統(tǒng)教學(xué)模式的評價體系基本以由課程考試考核和畢業(yè)論文（設(shè)計）考核構(gòu)成，對學(xué)生參與課外科研活動缺乏相適應(yīng)的評價體系和激勵機(jī)制。在大數(shù)據(jù)時代，學(xué)生獲取知識的途徑不再限于課堂學(xué)習(xí)，在線教育全球化可以為任何一個地區(qū)的學(xué)生提供世界一流大學(xué)的優(yōu)質(zhì)教育資源，與相對固化的傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，在線學(xué)習(xí)將為學(xué)生提供更大的學(xué)習(xí)空間和選擇空間，在此背景下教學(xué)模式將隨食品工業(yè)的結(jié)構(gòu)和需求靈活變化，有利于構(gòu)建復(fù)合型、交叉性高層次人才培養(yǎng)體系，但高校學(xué)分設(shè)置、教學(xué)安排、評價體系將面臨巨大挑戰(zhàn)。

2.3 大數(shù)據(jù)對現(xiàn)有教學(xué)方法的影響

現(xiàn)有的班級授課制，大部分采用的是以教師為中心的“灌輸式”傳統(tǒng)教學(xué)方法，每位教師在有限的教學(xué)時間與教學(xué)空間內(nèi)同時面對幾十個學(xué)生開展教學(xué)活動。教學(xué)資源大多來源于教材、輔導(dǎo)書籍以及教師收集的各種案例資料，教師很難對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的進(jìn)行理性判斷，難以實現(xiàn)真正的因材施教。大數(shù)據(jù)背景下，教學(xué)資源將被極大的拓寬，學(xué)生在授課中的主體性、參與性和積極性都將極大的提高，傳統(tǒng)教學(xué)方法將不再滿足教學(xué)需求。食品科學(xué)與工程學(xué)科是一個集生物、化學(xué)、農(nóng)學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、工程學(xué)和管理學(xué)等多學(xué)科交叉融合的的學(xué)科。如何通過授課激發(fā)學(xué)生的興趣和探究激情，引導(dǎo)學(xué)生自主探究和體驗知識的發(fā)生過程，還原原有的科學(xué)思維活動，通過師生互動、雙向交流的形式，鼓勵質(zhì)疑批判和發(fā)表獨立見解，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，將是大數(shù)據(jù)時代食品科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)方法探索的主要課題。此外，通過各種網(wǎng)絡(luò)交互平臺，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢測和評價，促進(jìn)學(xué)生回顧和理解之前的學(xué)習(xí)內(nèi)容，有效減少學(xué)生在線學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的疲乏，提高學(xué)習(xí)效率，也是未來教學(xué)方法中要解決的問題。

3 大數(shù)據(jù)背景下食品科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系的改革策略

3.1 優(yōu)化課程體系，加大工科課程比例和學(xué)時

大數(shù)據(jù)時代的到來，凸顯了從大量的非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)中提煉有價值信息的重要性，掌握與之相應(yīng)的信息技術(shù)，統(tǒng)計技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)對培養(yǎng)對象創(chuàng)新創(chuàng)造能力提升和知識結(jié)構(gòu)完整具有重要意義。食品科學(xué)與工程屬于工科學(xué)科，但具有工學(xué)、農(nóng)學(xué)和生命科學(xué)等學(xué)科性質(zhì)特征，在課程體系設(shè)置上高校之間存在較大差異，專業(yè)定位不夠明確，“重科學(xué)，輕工程”的傾向仍然存在。因此，在課程體系中加大工科課程比例和學(xué)時尤為必要、尤其是大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)課程如數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、計算機(jī)編程語言、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘以及數(shù)據(jù)可視化工具等課程，為學(xué)生的自我學(xué)習(xí)提供工具。

3.2 建設(shè)及整合高校人才培養(yǎng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)教育資源的優(yōu)化、組合與共享

大數(shù)據(jù)背景下，食品行業(yè)生產(chǎn)、管理、研發(fā)、決策很大程度都將依賴社會媒體、消費群體、監(jiān)管部門以及上下游關(guān)聯(lián)企業(yè)所構(gòu)成的 “網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)”，高等學(xué)校作為食品科學(xué)與工程人才培養(yǎng)和科技研發(fā)的主體，必須納入這個生態(tài)系統(tǒng)。食品科學(xué)與工程高等學(xué)校作為大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和使用單元，加強(qiáng)大數(shù)據(jù)的建設(shè)與整合，在縱向整合上把人才培養(yǎng)的數(shù)據(jù)與政府部門以及企業(yè)群體整合，分工合作、互生互利，將人才供應(yīng)鏈向食品產(chǎn)業(yè)鏈整合，通過大數(shù)據(jù)獲得產(chǎn)業(yè)需求信息和人才單位的反饋信息，從而調(diào)整高校的人才培養(yǎng)策略。在橫向聯(lián)合上應(yīng)該與國內(nèi)外同行高校在協(xié)商基礎(chǔ)上建立密切合作關(guān)系，形成動態(tài)聯(lián)盟，實現(xiàn)教育資源的優(yōu)化、動態(tài)組合與共享。

3.3 更新優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生工程設(shè)計與創(chuàng)新能力

大數(shù)據(jù)背景下，知識更新和交替加快，現(xiàn)有的教材體系，在內(nèi)容設(shè)置上也相對滯后，難以跟上實踐發(fā)展的需要。因此，作為食品科學(xué)與工程專業(yè)的一線教師，應(yīng)該密切關(guān)注國際國內(nèi)本領(lǐng)域的發(fā)展前沿，及時更新自己的知識體系，不斷吸收新的信息，不能墨守成規(guī)。其二，授課教師應(yīng)該改“授人以魚”為“授人以漁”，教會學(xué)生根據(jù)自身興趣和需要從大量數(shù)據(jù)中去挖掘和提煉有價值的信息，不斷完善知識結(jié)構(gòu)。其三，大數(shù)據(jù)時代教學(xué)計劃中實踐教學(xué)的比例將大幅度加大。食品科學(xué)與工程高等學(xué)校與相關(guān)部門和企業(yè)聯(lián)合建立功能齊備、覆蓋面寬的實踐教學(xué)基地，開展面向產(chǎn)品的工程實訓(xùn)，促使學(xué)生動手能力的提高。加強(qiáng)理論與實踐的結(jié)合，將工程設(shè)計能力培養(yǎng)融入畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，畢業(yè)設(shè)計和軟件培訓(xùn)相結(jié)合，使學(xué)生能夠從工程實踐的角度去掌握食品工程以及相關(guān)研究的先進(jìn)設(shè)計軟件的基本理論和方法。

3.4 轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，改革教學(xué)方法

在大數(shù)據(jù)時代，學(xué)生獲取知識的途徑將不再僅限于課堂，當(dāng)在線學(xué)習(xí)逐漸成為學(xué)生獲取知識的主要途徑之時，教師應(yīng)該由傳統(tǒng)的上課者轉(zhuǎn)變成老師之間搭建了良好的交流途徑，鼓勵學(xué)生協(xié)同學(xué)習(xí)、發(fā)表觀點、交流看法，培養(yǎng)互相學(xué)習(xí)的氛圍，在探討中提出問題，在相互質(zhì)疑與論證中得出正確的結(jié)論，共同成長。教師應(yīng)該掌握學(xué)習(xí)分析方法，運用該工具搜集和分析學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)教學(xué)。隨著食品科學(xué)與工程領(lǐng)域信息量的迅猛增長，教師應(yīng)該將傳統(tǒng)的集體授課模式與大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程等新興教學(xué)模式相結(jié)合，充分發(fā)揮兩種教學(xué)模式的優(yōu)點，將會使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和教師授課效率同時得到提高。教師應(yīng)不斷的完善和整合個人資源共享平臺，為學(xué)生主動推送合適的學(xué)習(xí)資源，提供優(yōu)質(zhì)、個性化的教育資源。

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[責(zé)任編輯：湯靜]