面向新工科的食品專業物理類課程群建設支撐工程人才培養

郭志明 鄒小波 姜 松 陳全勝 趙杰文

(江蘇大學食品與生物工程學院，江蘇 鎮江 212013)

食品科學與工程專業具有多學科交叉融合的特點，涉及農學、化學、物理、生物、機械等多個學科知識，是生命科學與工程科學聯通的重要橋梁。食品專業課程培養計劃具有明確的知識體系，三條知識體系主線分別為化學類知識體系主線、物理類知識體系主線和生物類知識體系主線[1]。每條知識主線對應一個課程群，如化學主線對食品工藝學習起支撐作用，而物理類主線對工程能力的培養起決定作用。食品科學與工程在工科大學科中區別于機械、車輛等傳統工科，一般稱為軟工科[2]，在食品的組分、結構、加工、檢測、制造、生產線設計等環節均需要物理類課程群的知識架構。因此食品專業物理類課程群建設的創新發展是面向新經濟時期食品工程人才培養的內在驅動力。

江蘇大學食品專業經過近30年的發展形成了食品工程裝備的鮮明特色[3]。在新工科與新經濟發展背景下，探索食品專業工程人才培養模式之路，直面產業需求，以能力為導向，緊密跟蹤技術前沿，注重多學科交叉融合，運用互聯網+思維重構核心知識，多措并舉、與時俱進，培養復合型、綜合性人才，主動面向未來，適應和引領新經濟。國家推動創新驅動發展，以人才培養為基本任務的高等院校必須面向未來布局新工科建設[4-6]，高度重視工科人才培養的課程體系建設，探索多樣化、個性化和多層次的人才培養模式。從食品專業物理類課程群建設出發，合理設置和融通知識結構，體現培養解決復雜工程問題的能力，創新培養食品高素質工程科技人才。

1 食品新經濟背景下食品工程人才可持續性發展的機遇與挑戰

截止2017年12月，教育部專業數據統計，全國295所高校開設食品科學與工程專業。為主動應對新一輪科技革命和產業變革，支撐健康中國2030、“中國制造2025”、創新驅動發展、“一帶一路”和“互聯網+”等一系列國家戰略及倡議，食品新經濟(新技術、新業態、新產業為特點)的蓬勃發展，必然要求食品工程人才具備更高的工程創新能力和科技創業能力，加快食品新工科專業建設，助力中國食品經濟轉型升級。近年來，食品工業取得了巨大的成就，向規模化、集約化和智能化方向發展，食品工程高端人才需求量巨大，食品工程人才的可持續輸送面臨巨大挑戰[7-8]。深入開展食品工程人才培養改革探索，培養工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才，支撐食品產業經濟發展具有十分重要的現實意義和戰略意義。

通過分析食品專業課程體系對工程人才培養的支撐作用，可以發現食品物理類課程群對食品專業人才的工程能力和工程素質的培養，特別是解決復雜工程能力方面起決定作用，因此，食品專業物理類課程群建設與實踐是食品工程人才培養改革創新邁出的一大步。因師資隊伍建設和實驗室建設等多方面原因，對食品專業的物理類課程有不同程度弱化，如課程設置、實踐環節設置、教學內涵、教學內容和形式，以及具體載體、師資隊伍等不到位，嚴重影響了學生工程能力的培養[9-10]。因此，食品專業的物理類知識體系的構建、教學活動的內容和形式及具體載體的建設、教學評價體系的構建、師資隊伍建設等，是面向新工科與成果導向教育(Outcome-based education, OBE)理念的食品專業物理類課程群建設與工程人才培養探索的主要問題[11]。結合中國食品科學與工程專業發展趨勢和江蘇大學食品專業工程教育經驗，構建新工科導向的食品專業物理類課程群“新結構”，樹立多元協同、全周期工程教育、融通培養生態“新理念”，以應對食品新經濟與新產業背景下食品工程人才可持續性發展的挑戰。

2 以食品物理類課程群融通培養專業工程人才新體系

2.1 食品物理類課程群建設體系

在食品專業培養計劃中，凸出工程人才的培養食品物理類課程群建設，江蘇大學食品專業培養計劃以物理類知識體系為主線，包括基礎物理、工程物理、應用物理三個層面，如圖1所示，具體包括大學物理、電工與電子學、機械工程基礎、食品物理類、食品工程原理、食品加工機械與設備、發酵設備等。

食品專業具有多學科交叉融合的特點，江蘇大學在制定和修訂食品專業人才培養方案時，對食品物理類課程體系、知識體系及教學實踐等各方面進行合理性、有效性、適用性進行了探索，以制定并完善切實可行的教學方案、培養計劃等。另外，從技術層面來看，食品物理類課程群與時俱進，在食品專業的工程教育教學過程中，有計劃地對課程體系、知識體系做出調整，把食品新技術、新裝備不斷加入到物理類課程教學中，豐富和拓展學習內容，改革實踐教學環節，讓學生學習到前沿的、有助于學生發展的技術與技能。

圖1 食品物理類課程群支撐食品專業工程人才培養

圖1 Food physics curriculum group supports the cultivation of professional engineering talents

2.2 食品物理類課程群支撐食品專業高等工程教育

在新經濟發展的背景下，新工科人才的培養離不開高等工程教育。高等院校一方面需要主動布局專業課程與培養體系建設，探索培養引領未來科技發展的專業工程人才[12]；另一方面，要加快傳統工科專業的轉型升級，革新現有工科專業的培養方案和培養模式。而人才培養的方式、培養目標以及畢業生所需具備的知識結構和綜合素質需要新的人才培養方案作為指導，在“新工科”背景下，江蘇大學突出工程基礎教育，食品專業以食品物理類課程群教學改革為基本出發點，建設新課程群支撐食品專業工程人才培養新定位。

圍繞食品學科專業的新結構、新工科教育新理念、工程人才培養新模式、多元發展的新體系、教育教學的新要求等內容開展探索、研究和實踐[13]。江蘇大學充分考慮學生知識學習、能力培養、工程素質和創新創業等不同要求，從基礎做起，努力構建支撐工程能力的食品物理類課程群建設，建立模塊化、組合式、開放型工程人才培養體系；體現工程教育專業認證標準持續改進的要求，不斷推陳出新，結合國家和地區經濟建設和社會發展水平，結合高等工程教育的辦學定位、辦學優勢與特色等，結合人才培養目標、服務面向和未來發展，制定人才培養方案。落實以學生為中心的理念，增強師生互動，改革教學方法和考核方式。江蘇大學在食品物理類課程群建設的基礎上，建設網絡課堂和網上精品課程，以線上線下相結合，推進信息技術和教育教學深度融合，形成以學習者為中心的工程教育模式。

3 以塑造未來的新工科理念構建食品工程人才培養新模式

3.1 新工科理念下食品工程人才培養實踐

江蘇大學食品專業始終堅持“以工程為特色，以科研反哺教學，工藝與工程并舉”的辦學思想，以物理類課程為抓手，不斷完善人才培養方案，通過堅持不懈的努力，食品專業在培養模式上形成了自身的特色和優勢。2016年6月中國成為第18個《華盛頓協議》正式成員，2017年江蘇大學食品科學與工程專業順利通過了由中國工程教育專業認證協會和教育部高等教育教學評估中心聯合組織的工程教育專業認證，也成為《華盛頓協議》正式成員之后首批通過工程教育專業認證的食品專業。

食品物理類課程群建設的實踐在工程教育評價中凸顯了學科特色與優勢，同時，工程教育專業認證持續改進的教育理念對江蘇大學食品科學與工程專業建設和發展具有積極的引導作用。在工程教育國際化背景下，為助力中國高等教育強國建設，推進新工科建設，教育部和高等工程教育界先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”[14]。江蘇大學食品專業不斷豐富和完善食品裝備特色，提升食品工程人才培養質量，探索面向未來的食品工程人才塑造新模式。

3.2 食品物理類課程群教學改革深化食品工程人才培養模式

食品科學工程專業與社會發展及民生需求緊密聯系，是一門面向食品工業的工科專業，需要學生具備較高的工程實踐能力和創新能力，為食品智能制造的發展提供人力與智力支撐。當前食品工程人才的培養無法滿足食品工業高速發展的需要，以食品物理類課程群教學改革推進食品工程人才培養，以信息化和智能化的新工科模式重塑食品工程人才培養模式(圖2)，提升中國食品科技水平，推進食品工業健康可持續快速發展，讓中國食品產業躋身于世界食品工業之林。高等工程教育中食品專業人才的培養也必須要適應新產業和新經濟的發展，迎接新理念和新模式的挑戰，以食品物理類課程群為工程人才培養主線，抓住食品工業調結構、轉方式、調動能的健康轉型發展的機遇，探索一條食品專業工程人才培養新思路。

江蘇大學堅持科教融合的工程人才培養模式，發揮食品智能制造研究的優勢，食品學科建設有國家農產品加工技術裝備研發分中心、農業部蔬菜脫水加工技術集成基地、江蘇省食品物理加工重點實驗室、江蘇省食品智能制造工程技術研究中心、江蘇省食品智能制造裝備工程實驗室5個國家和省部級科研平臺，建設有食品智能化檢測與加工國際聯合實驗室、中美谷物科學與營養聯合研究中心、中美鮮切產業研究院、世界食品保藏中心等國際合作平臺。以物理類課程群的教師為學業導師，指導學生在科研平臺上學習新技術、新技能。同時開展大學生科研立項工作，以科研小組的形式在研究平臺開展研究探索。以物理類課程教學為基礎，以科研平臺為支撐，以科教融合為途徑，創新培養食品工程人才。

圖2 Food professional engineering talent training mode oriented to new engineering disciplines and new economy

4 以多元深度協同培養構建新經濟時代食品工程人才培養新思路

把握食品產業人才動態發展的人才需求方向，主動對接新經濟發展和產業技術創新要求，充分利用各方優勢資源，凝練辦學特色，以校企合作、協同育人深化產教融合，增強學生創新創業能力，培養面向未來食品產業新經濟時代下重交叉、寬基礎、強工程的復合型高技能食品工程人才。

4.1 食品工程教育責任共同體

面對新經濟和新業態的層出不窮，要打破高校人才培養閉門造車模式，推進產教融合、協同育人，打造共商、共建、共享的食品工程教育責任共同體(圖3)。搭建高校和食品上中下游產業多層次、多方位合作平臺[15]，在培養目標和培養方案制定，食品專業課程建設與教程開發等環節，把食品企業界代表請進來；在實驗室和實訓實習基地方面，與企業共建，合作培養培訓師資、合作開展研究；讓企業精英成為學業導師、兼職教授、產業教授，讓高校專業人才成為企業技術顧問、客座研究員。構建產教融合良好生態，通過校企多元深度協同，促進食品工程人才培養與產業需求緊密結合。

以江蘇大學與恒順醋業科教融合為例，合作開展香醋氣味嗅覺可視化評價、醋醅微生物光譜識別、醋醅功能成分光譜圖像二維分布、食醋超聲波催陳和香醋固態發酵智能翻醅機等科技創新工作，助力傳統醋業智能化改造升級；同時，一批技術高管成為江蘇大學產業教授，共建第二課堂。在科教平臺方面，共建江蘇省農產品生物加工與分離工程技術研究中心，共同培育國家食醋工程技術研究中心，形成了長期穩定的工程教育合作關系。

圖3 食品工程人才多元深度協同培養體系Figure 3 Food engineering talent co-cultivation systems with multiple depth models

4.2 食品工程人才的融通培養生態鏈

江蘇大學依托食品學科特色與優勢，不斷完善學科師資工程結構，壯大物理、機械、控制和計算機等師資力量，引領學生工程素質拓展與能力提升，構建以學習者為中心的工程教育生態(圖4)。一方面，探索以工程素質培養為導向的食品物理類課程群建設體系，加強食品物理類課程教學方法和教學手段的改革，整合教育教學資源，以校內校外兩個課堂創新基礎知識與工程應用相銜接的課程呈現形式。另一方面，引導學生由被動學習模式向探究式主動學習模式的自主轉變[16]，通過課堂學習與企業應用的協同培養模式，培養學以致用、學有所用的觀念，學習并不是簡單混幾個學分，實現從“以教學為中心”向“以學習為中心”的轉變，培育食品工程教育生態。

通過校企協同，明確創新型食品工程人才的培養目標，注重以知識武裝頭腦解決復雜工程問題的培養，融合品格和公民意識建設，開展以食品物理類課程內涵、學生個性化培養為核心的卓越教育體系，實施人才培養生態系統，改革傳統的人才培養理念，建立食品新工科人才的全新模式。推進多元協同培養，樹立全周期工程教育理念，優化食品人才培養各環節，培養學生自主學習、終身學習的能力以適應新經濟時代發展變化的需求。培養學生終身學習發展、適應時代要求的關鍵能力。積極探索創新創業教育，培育交叉融合的育人生態，建立創新創業教育和實踐平臺，將高水平科研優勢和產學研資源轉化為育人優勢[17-18]。江蘇大學在食品科學與工程人才培養模式改革與實踐方面進行了探索，通過產教融合、校企協同，提出了“重交叉、寬基礎、強工程、促創新”的多元協同新思路。

圖4 全鏈條食品工程人才的融通培養生態

Figure 4 Comprehensive cultivate ecology based on whole chains for food engineering talents

5 結論

以“新工科”理念為指引，面向食品新經濟與新產業的新挑戰，優化人才培養方案，改革食品專業人才課程教學體系，強化食品專業物理類課程群在食品工程人才培養支撐作用，以物理類課程群的知識架構提升學生的實踐能力，構建多元深度協同的食品工程人才培養生態，為食品產業可持續性培養復合型工程人才。以提升學生工程能力、創新意識和綜合素質為目標探索食品科學與工程專業工程人才培養模式，為學科發展和工程人才培養提供新的思路。