新工科背景下學生創新能力培養的探索與實踐

呂遠平，曾維才，段飛霞，遲原龍，董怡，何強

四川大學輕工科學與工程學院（成都 610065）

新工科是我國基于國際競爭新形勢、國家戰略新需求、立德樹人新要求而提出的工程教育改革方向[1-2]。新工科建設是高等教育面對新一輪科技革命和經濟發展新態勢做出的主動應對，也是我國為推動科技發展、產業變革所做出的積極承諾[3-5]。復旦共識[6]、天大行動[7]和北京指南[8]構成了新工科建設三部曲。

新工科是創新創業人才培養的新導向，目的是培養實踐和創新能力強的卓越創新工程人才。作為實踐性、應用性和綜合性都非常強的工科專業，食品科學與工程專業培養的是從事食品領域相關的產品創新、科學研究、技術開發、品質控制和安全管理等方面的創新型人才[9]。四川大學食品科學與工程專業成立于1984年，分別于2019年和2020年入圍省級和國家級一流本科專業建設點，并于2019年獲工程教育認證。在新工科背景下，如何培養具有創新創業能力、適應新時期食品工業發展的工程人才，成為食品科類專業的難題[10-11]。

不同高校在辦學定位、教學模式等方面存在很大差異。在新工科建設目標下，不同高校的人才培養路徑如何進行差異化改革和發展，目前沒有清晰的可參照模板[12-14]。為有效發揮自身優勢，四川大學食品科學與工程專業以天大行動新工科六問為引領（問產業需求建專業，問技術發展改內容，問學校主體推改革，問學生志趣變方法，問內外資源創條件，問國際前沿立標準）[15]，以新工科建設新理念、新結構、新模式、新質量和新體系的內涵為指導，構建科學的人才培養機制，建設雙師型師資隊伍，搭建內外資源共享的教學平臺，改進教學模式，完善教學內容，對培養創新實踐能力強、競爭合作意識好的新工科人才教學模式進行探索與實踐[2]。

1 修訂科學的教學計劃

根據新工科六問的一問產業需求建專業和六問國際前沿立標準，首先是對教學計劃進行修訂[15]。教學計劃是綱領，是方向，是人才培養的行動指南。四川大學食品科學與工程專業為確定科學合理的教學計劃，進行了以下探索與實踐。

1.1 確立專業定位

根據四川大學總體發展規劃與學校的定位，食品科學與工程專業的定位是：建成國內領先的食品科學與工程本科專業。

1.2 確立培養目標

四川大學的人才培養目標：秉承海納百川精神，致力于促進人的全面發展，培養具有崇高理想信念、深厚人文底蘊、扎實專業知識、強烈創新意識、寬廣國際視野的國家棟梁和社會精英[16]，以此為指導思想，結合社會、行業對食品專業人才的需求，確立了食品科學與工程專業人才培養目標：培養適應新時代國家發展戰略和食品行業高質量發展需要，具有崇高理想信念、深厚人文底蘊、扎實專業知識、強烈創新意識、寬廣國際視野，能在食品及相關領域從事科學研究、工程設計、監督管理等工作的新工科人才。

1.3 修訂教學計劃

教學計劃修訂的對標標準包括：教育部《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》，教育部發布的團體標準《工程教育認證標準（食品科學與工程專業）》[17]，IFT食品科學與技術學會高等教育審查委員會發布的《本科食品科學及食品技術專業認證指南》。對標的國內外高校包括中國農業大學、江南大學、華南理工大學等國內高校，以及Wageningen University & Research（Netherlands）、Cornell University（USA）、National University of Singapore（Singapore）等國外高校。邀請高校、企業、行業、國外專家參與教學計劃修訂，包括江南大學夏文水教授、吉林大學劉靜波教授、華南理工婁文勇教授、蒙牛集團史玉東正高級工程師、蘇食集團張楠正高級工程師、國家食品安全風險評估中心陳瀟處長、成都市食品藥品監督管理局李明姝處長等專家。同時，與在校學生、課程教師、畢業生、學生家長、企業代表、行業代表、高校老師等代表進行溝通與交流，充分了解和分析內外需求的變化，使專業培養目標與學校定位、專業特色、社會需求和利益相關者的期望等內外需求一致。

在以上反復調研和討論基礎上，對教學計劃進行修訂，最終確立了2018版的教學計劃。在此版教學計劃執行過程中，實時對新形勢、新變化、新需求、新問題等進行教學計劃的微調整。基于教學計劃5年進行大修訂的原則，也基于教育部的新標準和新要求，四川大學食品科學與工程專業2013版新的教學計劃已完成初稿，正在報批過程中。

2 建設雙師型師資隊伍

基于新工科六問的問學校主體推改革，高校是新工科建設的責任主體[15]。工程教育認證標準對食品科學與工程專業師資隊伍的要求：從事專業課程授課的教師，在其學習經歷中至少有一個階段是食品科學與工程類或相關專業學位，且有6個月以上的相關工程實踐經歷[17]。針對以上要求，四川大學積極推進人事制度改革，完善內部激勵機制，促進建設雙師型師資隊伍。

2.1 人才引進措施

學校采取內培外引的方式，有計劃選留和引進優秀博士和博士后充實教師隊伍，特別是具有海外研修背景的教師，使專業教師的知識結構涵蓋食品、化學、生物化學與分子生物學等多個領域。

2.2 校外創新創業導師措施

為進一步優化師資結構、強化師資力量、吸收國內外先進技術、提高專業教學水平，專門從國內外知名大學和企業聘請高水平學者和工程實踐經驗豐富的企業技術骨干，作為學院兼職教授，承擔本專業學生理論教學和實踐教學工作[18]。

2.3 產科教融合提高工程背景

為提高教師工程實踐能力，學校采取了多種措施。每年斥資近3 000萬，與瀘州、宜賓、德陽、眉山等地區政府合作成立專項資金，資助四川大學專業教師與地方企業建立產學研合作，為專業教師積累工程經驗以及強化對外交流、溝通能力提供了良好的平臺。此外，學校還選派教師到食品行業大型企業、國家重點企事業進行工程項目學習和培訓。

2.4 師資培訓措施

有計劃地安排骨干教師出國訪問或進修，并設立專項基金鼓勵和資助教師積極出國進修和參加國際學術會議，學習國內外先進教育理念、教學方法和教學手段。同時，以賽促教，積極鼓勵與支持老師參加教學競賽、參與金課建設課程組。

基于以上政策與措施，四川大學食品科學與工程專業已形成一支以中青年教師為主體的雙師型師資隊伍。除新進教師以外，其余老師均具有工程實踐經歷，70%教師具有海外（美國、德國、日本等）學習或進修的經歷，具備較為廣闊的國際視野、扎實的專業知識水平和較強的實驗實踐指導能力。

3 搭建內外資源共享的教學平臺

基于新工科六問的問內外資源創條件，食品科學與工程專業在學校、學院的大力支持與配合下，全面優化校內資源，積極獲取社會資源，為創新人才的培養創造更好條件[15]。

3.1 校內教學平臺建設

四川大學2017年完成的雙創示范基地——智慧教學環境改造項目，形成了以數字化教室為代表的現代化教學環境，極大地改善了我校教室使用的硬件條件。同時，四川大學堅持理論教學與實踐教學并重，把實踐教學作為人才培養體系中不可或缺的組成部分。建立了設施齊全、管理運行體系規范的實驗、實訓教學平臺，包括國家級、省級和校級實驗教學示范中心8，15和9個。在學校平臺的基礎上，食品科學與工程專業具有2 000余m2專業實驗室，包括食品罐藏實驗室、食品烘焙實驗室、食品釀造實驗室、食品微生物實驗室、食品分析實驗室等。主要承擔食品科學與工程專業的食品分析實驗、食品工藝學實驗、食品微生物學實驗等實驗課程。專業實驗室是學校開放實驗室之一，結合教師科研項目和基地實習建設等，培養學生的專業創新和工程實踐能力，為學生進行各種科技創新訓練提供基礎場地和實驗設備。

3.2 校外產學研實習實訓基地建設

校外實習實訓基地是學生參加社會實踐的重要場所，也是教師進行科研與生產、理論與實踐相結合的科研、教學場所。選擇在行業領域內生產技術、設備水平、生產經營管理能力具有代表性、有影響力的食品企業為主要實習實訓基地。四川大學食品專業與新希望集團華西乳業、瀘州老窖、中儲糧成都糧科所、四川白家食品有限公司、四川徽記食品股份有限公司、四川茂華食品有限公司等20余家企業合作建立了校企共建實習實訓基地。在實習實訓基地，學生開展了畢業實習、生產實習、企業實踐等內容，創新能力得到了極大的鍛煉與提高。

4 完善教學內容

基于新工科六問的問技術發展改內容，企業技術的發展日新月異，工程教育要主動適應，必須面向產業需求進行課程體系與教學內容完善[15]。

4.1 課程體系建立

課程設置的合理性對學生系統性知識體系的構建有著顯著影響。四川大學在長期的辦學歷程中，以校訓“海納百川，有容乃大”為核心，圍繞創建一流研究型綜合大學的奮斗目標，確立了“以人為本，崇尚學術，追求卓越”的現代大學辦學理念，建立了“以院系為管理重心，以教師為辦學主體，以學生為育人中心”的管理運行新機制[16,18]。以上述理念和定位為基礎，食品科學與工程專業逐步形成了“工程與科學相結合、學科建設與本科教學相結合、拓寬基礎與強化實踐相結合、通識教育與個性化培養相結合、技術與管理相結合”的人才培養思路，本專業以學生為中心，依據專業培養目標及畢業要求，結合學生、教師教學反饋意見和企業、行業專家意見，研討確定食品科學與工程專業課程體系，如圖1所示。

圖1 食品科學與工程專業課程體系

4.2 科教融合補充新知識

新工科六問中的問技術發展改內容，與世界一流大學的科教融合核心辦學理念是一致的[15]。科學研究作為大學的一個核心優勢，必須要融入到大學人才培養體系中，轉化成提高高等教育質量的支撐條件[19]。首先，從四川大學的層面，每年的國際教學周中，學校開展“萬門課程”計劃，邀請世界各國的知名教授、企業家為學生開設講座與課程，極大地豐富了學生的知識和拓展了視野。其次，四川省是農業大省，食品業是四川省的六大主柱產業之一。四川大學食品學科位居川內高校首位，為四川省食品行業的發展做出了卓越的貢獻。與川內以及國內眾多食品企業合作，進行科學研究，為食品企業提供技術，支持食品行業的發展，這勢必形成了一系列的科研成果。四川大學食品專業定期的教學研討活動，促進老師將新技術、新產品、新態勢、新發展通過各種方式融入到教學中，切實實現科教融合，促進創新人才的培養。

4.3 實驗教學內容的改革

為充分發揮與挖掘學生的創造性和培養學生科學的思維方法，調整實驗內容中驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗的比例，由原先的4∶3∶3調整為2∶4∶4，降低驗證性實驗的比例與數量，提高設計性實驗和綜合性實驗的比例。設計性實驗是在一定的條件下，由學生根據所學的知識和興趣、自主確定實驗題目、設計實驗方案、個人或小組獨立完成實驗全過程。設計性實驗從實驗工藝流程的設計、原料配方的確定、實驗參數的選擇以及高品質實驗產品的獲得等一系列過程，使學生體會到獨特樂趣，從而激發學生學習積極性，培養學生獨立思考能力和創新能力。綜合性實驗是為解決多門實驗課程關聯性弱的問題而設置的，如食品分析實驗、食品微生物實驗的檢測原料，是學生自己在食品工藝學實驗中制備的產品。對自己實驗產品進行風味、品質以及安全性進行檢測分析，大大提高學生的積極性與創造性。

5 改進教學模式

基于新工科六問的問學生志趣變方法，在互聯網時代，知識獲取無障礙，但學習動力和注意力則成了稀缺資源[15]。四川大學食品科學與工程專業根據學生志趣進行教育教學方式方法的調整，極大提高了教學效果。

5.1 具有川大烙印的小班化教學模式

2018年，四川大學“以課堂教學改革為突破口的一流本科教育川大實踐”榮獲國家教學成果特等獎。食品科學與工程專業秉承學校探究式——小班化教學、全過程評價——非標答案考試等為主要內容的本科教學改革創新，實現了教學模式從單向灌輸向啟發式講授、互動式交流、探究式討論轉變，學業評價從重死記硬背向關注學習過程和注重獨立思考轉變，課堂面貌煥然一新，課程質量大幅提升。2018年6月，在成都召開了新時代高等學校本科教育工作會，在觀摩了包括食品系教師曾維才老師為代表的46位老師的探究式——小班化課堂教學后，時任教育部黨組書記、部長陳寶生部長對四川大學本科教學方式的改革給予了高度評價：老師和學生你來我往啟智慧、線上線下探真知、現實虛擬頻轉換、手腦并用練本領，讓我們看到了不一樣的課堂，很受啟發和觸動[20]。

5.2 開放性實驗教學

實驗教學內容中驗證性實驗降低、設計性實驗和綜合性實驗提高，伴隨而來的是教學方式的調整與改變。所有學生在固定時間、按固定操作步驟、做相同實驗內容，得到相同產品，傳統的實驗教學模式即可滿足驗證性實驗的開展。為滿足設計性實驗和綜合性實驗的順利開展，學院公共平臺和食品科學與工程專業實驗室平臺均實現開放性服務。各實驗中心堅持以學生為本的原則，充分利用現代網絡技術，實行實驗網上選課。實驗時段對學生開放，學生可結合自己的專業并根據自己的時間安排，自由選擇實驗項目和實驗時段，給予了學生較大的選擇空間。開放性的實驗教學模式，為設計性實驗和綜合性實驗的進行提供了保障，充分培養了學生的創新能力和綜合能力。

5.3 創新創業計劃與競賽

為實現食品科學與工程專業學生創新能力的培養，采取了不同層次的舉措。首先，從學校層面，推行大學生創新創業訓練計劃、互聯網+大學生創新創業大賽以及挑戰杯競賽等，根據項目不同，分為國家級、省級、校級項目。其次，中國食品科學技術學會、中國輕工業聯合會、四川省食品科學技術學會等組織舉辦天博食品創意大賽、康師傅杯創新競賽、盼盼食品杯創意大賽、四川省食品營養產業產學研創新設計大賽等比賽，為創新人才的培養提供了平臺。同時，四川大學以及食品工程系與食品行業直接針對企業需求舉辦徽記實戰杯大學生創新競賽、海底撈杯創新競賽，進一步提供了學生為企業解決問題的實戰經歷。

6 結語

結合新工科六問，四川大學食品科學與工程專業對創新人才培養模式進行了探索。經過幾年的實踐，不斷修訂教學計劃，構建了科學的人才培養機制，建設了科學的雙師型師資隊伍，搭建了內外資源共享的教學平臺，改進教學模式，完善教學內容，致力于食品科學與工程專業創新工程人才的培養。在此基礎上，四川大學將繼續秉承新工科理念，建設符合高等教育發展趨勢和行業發展需要的食品科學與工程專業，為新工科建設提供支撐。