基于工程教育認證的食品專業整合性實作課程構建與實踐

王 軍，林麗云，章 斌，劉謀泉，王忠合

（韓山師范學院生命科學與食品工程學院，廣東潮州 521041）

“新工科”是在新科技革命、新產業革命、新經濟背景下工程教育改革的重大戰略選擇，其建設的“三部曲”包括“天大行動”“復旦共識”“北京指南”[1-2]，是當前我國工程教育改革和發展的新思維、新方式。“新工科”理念的實現與建設除了重點院校之間達成的“三部曲”外，還需要以立足和服務地方產業發展與轉型升級的普通地方高等學校的有力支撐，重點院校和地方普通高校都是全方位建設新工科的重要部分，缺少任何一方都是不完全、不充分的，只有重點院校與地方院校之間積極推進形成合力才是深化工程教育改革的正確路徑。同時，“新工科”理念是普通地方高校發展與建設工科專業、實施工程教育認證的不可錯失的機遇。地方高校的發展主要面向地方經濟發展，在新工科發展上以辦“有特色的工科”為理念，在實現中華民族偉大復興的新時代要主動作為，以積極姿態和擔當實干精神推動工科專業加入工程教育建設和認證工作中。新興工科產業需要復合型、綜合性的高級人才，不僅要求學生具備整合能力解決復雜工程問題，具有全球視野、領導能力、實踐力，還要成為一個人文科學和工程領域的領袖人物。

“新工科”的發展不僅是面向未來布局新興工科專業，也要使當前的工科專業突破傳統的人才培養模式，整合升級、綜合發展，培養具備更高跨界整合能力、創新能力、國際競爭力的高素質、復合型人才，建立多方協同的育人模式、多學科交叉融合的工程人才培養模式、個性化的人才培養模式。傳統的理科和工科人才培養模式已經不足以應對新時代變革與新經濟發展的需要，加之互聯網時代學生的目標更多樣、思維更多元、學習路徑更多樣，新工科建設中必須融入一些新東西匹配，不斷變革與反思，重構人才培養目標、專業體系、核心知識、評價范式。以國際工程教育認證的“以學生為中心、產出導向（OBE）、持續改進”三大理念為引導，結合食品專業的特色與當前產業對人才能力的需求，開發整合性實作課程（Capstone 課程） 實踐項目，旨在鍛煉學生跨界整合能力與工程實踐能力，培養學生解決復雜工程問題、團隊合作與溝通能力等工程教育認證標準中規定的核心能力。

1 專業參與工程教育認證的背景

我國本科人才培養體系與社會對應用型人才和拔尖人才的需求相比，尚顯薄弱，這種薄弱不僅體現在重理論教學、輕實踐與能力培養，還體現在實踐教學的針對性與實踐課程的深度等方面。另外，還表現在探究性、創新性實驗流于形式，實踐項目與社會需求結合得不夠緊密，實踐項目綜合育人功能薄弱[3]。我國的本科實踐教學，特別是教學科研型和研究型大學的本科實踐課程當前也面臨美國研究型大學當時的境遇。2012 年初，教育部聯合中共中央宣傳部、財政部等七部委出臺《關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》，意見要求各高校各專業增加實踐教學比重，現在也已寫入各專業的普通高等學校本科專業類教學質量國家標準中，從而可確保各本科專業開設足夠的實踐課程、其中理工農醫類本科專業總學分（學時） 要求不少于25%，對高校本科實踐課程設置提出更高要求。同時，意見還要求深化實踐教學方法改革，這是推動實踐教學改革和人才培養模式改革的關鍵，把加強實踐教學方法改革作為專業建設的重要內容，重點推行基于問題、項目和案例的教學方法和學習方法，加強綜合性實踐科目設計和應用。

長期以來，高等教育中教學地位的相對薄弱是一個不爭的事實，教學淪為科研的可憐“表兄弟”。進入新世紀，我國高校在全力推進“雙一流”建設的同時，努力抓好高校最基本的培養人才任務，扎實推進本科教育，2018 年教育部提出堅持“以本為本、四個回歸”和“新高教40 條”等建設中國特色、世紀水平的一流本科教育的響亮口號，堅持“以本為本”，就是要求高校將本科教育放在人才培養的核心地位、將本科教育教學作為基本職能、新時代教育發展的前沿地位；推進“四個回歸”，就是要求大學回歸初心，堅持立德樹人的根本任務，促進專業知識教育與思想政治教育相結合，用知識體系教、價值體系育、創新體系做，傾心培養建設者和接班人；學生回歸常識，以刻苦學習為己任，引導學生求真學問、練真本領；教師回歸本分，以教書育人為重心，引導教師熱愛教學、傾心教學、研究教學，潛心教書育人；高等教育回歸夢想，以實現教育報國、教育強國夢為目標。“新工科”的發展不僅要面向未來布局新興工科專業，也要使當前的工科專業突破傳統的人才培養模式，整合升級、綜合發展，培養具備更強跨界整合解決復雜問題能力、更好創新實踐能力和國際競爭能力的復合型人才，建立多方協同育人與個性培養的工程教育新模式。為適應“新工科”建設和“一帶一路”國家戰略對工程教育提出的要求，學院啟動了新工科背景下的食品科學與工程類人才培養方案的修訂工作，積極推進與工程教育相關的各類課程教學改革，并于2018 年順利通過中國臺灣中華工程教育學會（IEET） 的工程教育認證[4]，整合性課程（又稱為Capstone 課程） 是IEET 工程教育認證必備課程和重要考查項目，該課程是本科課程教學的最后一門課程，具有實踐性、開放性、頂端性和協作性等特征。課程的這些特性是推進工程教育人才培養模式改革的重要理念，對培養學生解決復雜工程問題和鍛煉實踐能力具有重要作用，推動地方高校主動適應“新工科”建設理念和主動把握工程教育發展的機遇，對當前我國本科實踐教學也具有啟發意義。

2 整合性實作課程的概念及目標

Capstone 課程是20 世紀80 年代從美國開始的一種課程設置，Capstone 這一術語來源于用于完成建筑物或紀念碑的最終裝飾頂蓋或“帽石”，是建筑物的最頂端、最后一塊石頭，其功能是穩固建筑結構，代表建筑物完工。其引申意是指教育里最后、最巔峰的學習經驗，即為頂峰課程、頂點課程、頂石課程、高峰課程、整合性課程等，是為大學本科高年級學生、特別是臨近畢業的學生開設的必修課，學生在校內教師或企業教師指導下，將所學的基礎知識與專業知識整合成統一整體，解決復雜工程問題的教學過程，以項目為抓手通過解決實際問題來鍛煉學生的能力。整合性課程不同于畢業設計，前者表現出緊湊多樣的課程形式、多層次的課程目標、人性化的選修制度，后者是一個必修的、學分較多的項目研究課程。該課程也可充分體現“以學生為中心”，學生在真實情境中帶著問題去學習，提升學習主動性、自覺性和積極性，實現對知識的真正理解和應用；教師起促進、推動作用；強調團隊合作、探究訓練與終身學習的重要性。

整合性實作課程是有計劃的學習體驗，其目標是要求學生把大學所學的大量相對零碎的基礎知識與專業知識整合為一個統一的整體，并把新知識與既有知識整合，以解決模擬的或者真實的問題，側重于對大學生已學知識的系統性梳理與拓展應用，是結束學業的一種儀式，能為大學生提供一種成功的體驗和向職場順利過渡的經驗。整合性實作課程基本目標為團隊合作技能、口頭書面溝通技巧、分析與實驗、工程設計、終身學習等5 種能力的達成，具體包括：①回顧、整合過去所學的基礎知識與專業知識，塑造新型的知識結構以適應新工科發展的需要；②發現、定義、建構需解決的模擬或實際問題，應用專業知識解決問題；③加強產教融合，通過校企合作協同培養學生、豐富其實踐經驗與提高就業能力，并為企業注入年輕活力和創造價值；④提高學生的綜合能力，尤其是非專業能力，如團隊合作、溝通表達、組織領導、工程管理和終身學習等能力；⑤引導學生關注、思考并試圖解決與人類生存和發展密切相關的環境與社會可持續發展的問題，培養學生的社會責任感和可持續發展的意識；⑥促進學生從校園生活到社會職場的順利過渡。總之，整合性實作課程秉持著多元化課程目標、兼顧學生的專業發展和綜合能力培養，以系統全面培養為宗旨并最終指向學生終身發展，既回顧過去又展望未來，是聯結校園和社會、學術與職業的橋梁。

3 食品科學與工程專業整合性實作課程實施方案與要求

長期以來，各高校為了改善教學效果，提高人才培養質量，不斷更新教學方法與教學手段，增加過程性考核方式，大力推行教學范式改革。整合性實作課程由于其課程性質、課程內涵與課程目標的特質，受到多所高校的關注與推崇，并在課程體系中逐步引入開設[5]。工科專業引入整合性實作課程不僅為教學范式改革注入新的生機，而且為傳統專業變革提供新的活力。同時，整合性實作課程對大學生而言是一種新的嘗試與體驗，備受大學生的期待；對教師而言，整合性實作體驗課程是一種新的挑戰，其教學效果備受同行的關注。“食品工程整合性實作”課程是為食品科學與工程專業開設的一門整合性、綜合性實作課程，通過產品工藝設計與生產制造項目的綜合實作將所學“食品化學”“食品工藝”與“食品機械”等課程的基礎理論和技術技能、團隊合作能力等應用于工程設計實踐，獲得對食品生產加工理論知識及相關領域的道德倫理和社會責任等問題的系統認識；通過食品檢測設計與規劃實施項目的綜合實作將所學“食品分析”“儀器分析與安全檢測”等課程的基礎理論和技術技能、團隊合作能力等應用于工程實作實踐，獲得對食品分析檢測理論知識及相關領域的道德倫理和社會責任等問題的系統認識；該課程可幫助學生理解理論和實踐相關性，引導學生適應將來的食品生產、食品檢驗、質量控制等職業工作，為學生將來真正進入企業與社會打下堅實基礎。學校食品科學與工程專業的食品工程綜合設計實作課程的實施綱要如表1 所示，實施中以3 人為一組、各小組成員具體負責不同內容、明確各自分工團隊協作完成文獻查閱、調查、方案設計與實施、報告撰寫、結果匯報等，指導教師深度參與課程指導、定期匯報交流，強化過程性評價。

表1 “食品工程綜合設計整合性實作”課程（Capstone） 綱要

“食品工程綜合設計整合性實作”課程（Capstone）綱要見表1。

4 食品科學與工程專業整合性實作課程實施成效與持續改進措施

新工科建設中需進一步培養學生解決復雜工程問題和執行工程設計的能力，傳統人才培養中不太注重的團隊合作、有效溝通、主動學習和項目管理等能力也需加強或改進，食品工程綜合設計（Capstone 課程） 以學生為中心、內容以本專業產品開發和工程設計或分析檢驗為主，以在工程實踐中學習的模式，使學生在具體食品工程實務中綜合運用基礎知識與專業知識解決實際的或模擬的復雜工程問題，促進學生運用專業知識解決復雜綜合性工程問題能力的培養，提高工程設計的素質與能力，增強學生綜合實踐技能。整合性實作課程要幫助學生在知識、能力、情感態度等方面進行整合，獲得頂峰體驗，主要有研究項目、產品設計、專題討論、個案研究、辯論、角色扮演、展演、綜合考試、學科競賽等形式，這些課程形式讓學生可以綜合運用已學習的知識和能力，解決復雜工程問題并提升其情感、態度、價值觀等方面的能力。根據學生在項目實施過程中的整體表現與參與度進行過程性評價，撰寫報告（含文獻翻譯、項目建設可行性報告等）水平和匯報效果等進行綜合評定。

食品工程綜合設計對畢業生核心能力達成情況評價結果（五分制） 見表2。

表2 食品工程綜合設計對畢業生核心能力達成情況評價結果（五分制）

近3 年，食品工程綜合設計（Capstone 課程） 對畢業生核心能力達成情況評價結果（見表2），從核心能力得分情況來看，各組成績均達到良好至優秀水平，說明學生具備了解決整合性專題實作問題的能力。由近3 年各項核心能力評分的得分情況可得知，核心能力4 和核心能力7 掌握得還不夠牢，需再加強，特別是核心能力4 有關學生解決食品綜合工程能力和核心能力7 具有持續學習的能力和一定的創新應用能力有所欠缺，以后可通過對應課程加強此兩項核心能力的培養。同時，“食品工程綜合設計”課程應加強指導教師與產業合作項目為基礎來設計，實現項目的真正可應用性。根據前述整合性實作課程與核心能力培養情況對照分析，提出如下持續改進的方面：①在專業知識與能力培養方面，增加食品試驗設計與數據處理課程，并開設相關軟件的使用培訓，進一步提升學生在大數據時代獲取有用信息以有針對性地分析解決相關問題，從而提高畢業生的綜合應用能力和實踐動手能力；②進一步整合豐富“食品工程綜合設計”課程內容，統一評分標準，以任務的形式設計課程單元目標，有目標地培養學生的項目管理和團隊協作的能力；③學生缺乏持續學習和自主學習的能力，需在專業課程教學中多采用翻轉課堂、線上線下混合式、任務驅動式等教學方法，拓展課前預習與收獲分享，并增加課后任務及測驗，引導學生養成自主學習和持續學習的習慣；④積極鼓勵教師參與企業橫向項目，加強指導教師應用能力與實踐能力的鍛煉，引導企業工程師參與課程目標設計、過程指導與結果評定[6]，鼓勵學生參加創新創業活動與比賽，培養學生的創新意識與思維。

5 結語

在新工科建設與教育改革的背景下，學校食品科學與工程專業依托一流專業建設的機遇與地方食品產業優勢，進行校企深度融合，創新工程實踐教學組織形式開設食品工程綜合設計整合性實作課程，促進學生解決復雜工程問題、執行工程設計、團隊合作、有效溝通、主動學習和項目管理等能力的培養，主要側重于對知識的系統性梳理、培養學生利用已學知識的拓展與整合，獲得頂峰體驗，引導學生適應將來的食品生產職業工作，為學生真正進入企業與社會打下堅實基礎，由較單一的知識技能訓練向專業綜合訓練與工程實踐創新訓練方面轉化，縮短高校畢業生的能力水平與企業需求間的距離，從而培養出貼近產業需求、符合區域經濟發展的高水平工程技術人才。