“虚实结合”实践教学体系模...生解决“复杂工程问题”能力_陈秀梅.pdf

农产品加工2022 年第 12 期摘要：新工科背景下食品类专业人才培养的关键是提升学生“解决复杂问题”的工程能力。为了探索培养出理论基础扎实、实践能力强、具备运用所学专业知识去分析问题和解决问题的专业人才，湘潭大学通过深度融合虚拟仿真教学实习、专业设计、实习环节和学生科技创新等多个环节，给学生构建一个“虚实结合”的多元化实践教学体系。教学实践表明，经过该模式的系统培养，学生的实践和创新能力得到提高，具备了在实际问题中解决复杂工程问题的能力。关键词：“虚实结合”实践教学体系；食品工程虚拟仿真；食品科学与工程专业；工程能力培养；教学效果中图分类号：G640文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2022.12.055The Practice Teaching Mode of“Combination of Virtual and Real”Improvesthe Ability of Food Major Students to Solve“Complex Engineering Problems”CHEN Xiumei，CHE Jinxin，CHEN Dongfang，HUANG Shirong，*TAO Nengguo（Department of Biotechnology and Food Engineering，College of Chemical Engineering，Xiangtan University，Xiangtan，Hunan 411105，China）Abstract：The effective improvement of students engineering ability has become the key to the cultivation of food specialty tal-ents under the new engineering background.To explore and cultivate professional talents with solid theoretical foundation，strong practical ability，and ability to analyze and solve problems，Xiangtan University deeply integrated virtual simulationteaching practice，professional course design and graduation design，production practice and graduation practice，and stu-dents scientific and technological innovation through the“combination of virtual and real”.Construct a diversified practiceteaching system of“combination of false and reality”for students.After the systematic training of this model，the teachingperformance showed that the practice and innovation ability of students were improved.Key words：practice teaching system mode of“combination of virtual and reality”；virtual simulation technology of food engi-neering；food science and engineering specialty；engineering ability cultivation；teaching performance“虚实结合”实践教学体系模式提升食品类专业学生解决“复杂工程问题”能力陈秀梅，车金鑫，陈东方，黄师荣，*陶能国（湘潭大学 化工学院生物与食品工程系，湖南 湘潭411105）收稿日期：2021-11-29基金项目：湖南省普通高等学校教学改革项目（HNJG-2020-0218）；“后疫情时代食品专业多元化线上+线下混合实习教学体系构建”阶段性成果（2022-05）；湘潭大学校级虚拟仿真实验项目（2019 年）。作者简介：陈秀梅（1987），女，博士，讲师，研究方向为农产品贮藏与加工。*通讯作者：陶能国（1979），男，博士，教授，研究方向为农产品贮藏与加工。工程教育认证是用来衡量所培养的毕业生是否达到该专业所制订的培养目标和毕业要求的一种合格性评价体系1-2。为了提升学生解决复杂工程问题的能力，有必要针对食品专业工程教育认证标准的毕业要求，设置和改进相应的专业工程实践教学体系、专业工程实践环节和相应的评价机制，建立持续改进的专业工程实践过程、实践质量监控和评价机制。“新工科”背景下，虚拟仿真实验是培养创新型人才的必要手段，在本科教学中起着重要作用3。构建虚实结合、虚实互补的实验教学体系是当前实验教学改革的方向之一4。虚拟仿真实验教学模式在许多高校的食品专业中进行了探索，结果表明，将虚拟仿真技术融入实验教学中，可激发学生学习的积极性和主动性，从而提高教学质量3，5-7。但是“虚实结合”和“虚实互补”的思想还未真正融入专业整体教育教学体系中，也没有形成融合教学改革和人才工程能力培养于一体的教育模式，更没有深入融合虚拟仿真教学实习、学生创新实践、专业课程设计和毕业设计、专业实习和毕业实习等多个环节。基于此，湘潭大学在工程教育认证理念的基础文章编号：1671-9646（2022）12b-0104-03第 12 期（总第 566 期）农产品加工No.122022 年 12 月Farm Products ProcessingDec.2022 年第 12 期上构建多元化“虚实结合”实践教学体系、形成有效评价机制和完善“虚实结合”实践教学体系这三部曲，旨在增强学生的工程实践能力、创新能力和解决复杂工程问题的能力，同时采取有效考核和评价机制，根据学生工程能力提高的情况及体系运行过程中出现的问题，及时调整完善该实践教学体系以达到持续改进的目的。1“虚实结合”的多元化实践教学体系湘潭大学食品科学与工程专业通过完善实践教学体系，逐步规划形成一个“虚实结合教学体系构建-教学实施-考核与评价-持续改进-完善教学体系”的良好循环，切实保证食品专业学生工程能力的提高。“虚实结合”的多元化实践教学体系见图 1。1.1构建多元化“虚实结合”实践教学体系湘潭大学食品科学与工程专业“虚实结合”实践教学体系基于“能实不虚，虚实结合”的设计理念，紧密围绕专业培养目标，对当前的实践教学体系的实践手段优化调整，整合成虚拟仿真教学实习、专业课程设计、实习模块和创新实践四大部分。1.1.1虚拟仿真教学实习“新工科”背景下，培养出能够运用所学专业知识处理实际工程中相关问题，同时能够适应食品科学技术发展需求的开拓创新精神的专业人才，是高校人才培养亟待解决的问题。为了弥补课堂理论知识与实际就业需要脱节等问题，学院独立开设了“食品工程虚拟仿真”课程，并投入大量资金，构建了啤酒生产厂 2D/3D 虚拟仿真实验平台，且配备相关软件，将虚拟仿真融入到实践教学过程中，这在全国范围内尚不多见。例如，“食品工艺学”作为食品专业的一门专业核心主干课程，在其实验教学内容，包括果蔬、粮油、畜产、饮料加工和发酵实验等。通过“虚实结合”实践教学使学生的专业综合知识得以实践、科研思维得到锻炼与提升，针对书本上的实验设备、机器的性能和使用方法能够真实地去体验及深入了解，也学会收集、处理分析数据的科学方法等。同时，继续探索这种“虚实结合的”的实践教学模式，将其融入到“食品微生物学”“食品检验与分析”和“现代仪器分析实验”等更多课程内容中，主动对接行业需求，建立更完善的实践教学体系。1.1.2创新实践为了培养具有“工匠精神”的工程创新综合素质和能力水平的复合型人才，培养适合中国未来发展的高素质人才。食品科学与工程专业的科技创新模块包含创新创业训练项目、学科竞赛项目和科研项目 3 个方面。为了培养学生动手能力，提高学生专业创新能力和团队组织、协调、协作精神，学院成立了大学生科创中心，根据学生的基本情况，针对性进行卓越人才选拔，选择性培养和参赛，教师培训和辅助指导，学生作为参与主体，积极挖掘学生的潜能。将大学生创新创业训练项目引入实践教学体系中，引导学生提供项目方案，对于表现优秀的项目继续推荐为省级或国家级等更高层次的项目。专业性学科竞赛有很多，比如全国食品类专业工程实践训练综合能力大赛（原名食品工程虚拟仿真大赛）、食品创新大赛、全国化工设计大赛等。同时鼓励学有余力的学生参与教师科研课题，实行本科生导师负责制，指导学生学习科研方法和手段，发表高质量的学术论文，为将来工作及学历提升做准备。1.1.3课程设计与毕业设计专业设计模块主要包括教学环节和设计环节。指导教师通过在教学环节中引入实践场景，通过“虚实结合”的方式进行讲解，达到让学生理解并掌握的目的。根据专业培养目标，聘请食品行业及相关领域经验丰富的专家、技术人员担任学生校外指导教师，同时，在教学环节和课程设计及毕业设计环节参与指导把关，从企业角度出发来规范和提升课程设计和毕业设计质量。1.1.4实习模块学生获得的专业知识需要通过实践来检验，通过建立多个湖南省内外食品企业，如龙牌酱油、千金药业、聚宝金昊米业、珠江啤酒等，若干专业匹配度高的校外实践教学基地，结合具备的果蔬生产线等中试车间与实验室，组织开展学生的认识实习、生产实习和毕业实习，同时，探索实践教学的新途径。例如将啤酒生产厂 2D/3D 虚拟仿真实验平台引入学生认识实习过程，将课本上的知识与实际结合，提高学生对专业知识的运用能力，直观地了解实习的环境，增加对可能从事的职业岗位初步认识。1.2形成有效评价机制评价方式注重评价主体的多元化且以决策为导向，并为其改进工作或做出决策提供依据，因此，评价目标具备多样性、动态性和复杂性的特点。“虚实结合”实践教学体系中评价机制包括座谈会、电话访问、调查问卷等多种形式，从专业行业、用人单位、教师、学生多元评价，全方位、多角度汇总学生工程能力提高的具体情况和体系运行过程中图 1“虚实结合”的多元化实践教学体系陈秀梅，等：“虚实结合”实践教学体系模式提升食品类专业学生解决“复杂工程问题”能力105农产品加工2022 年第 12 期存在的问题，形成一套有效的体系评价机制。1.3完善“虚实结合”实践教学体系根据评价结果及时采取措施调整实践教学体系。例如，改进虚拟仿真授课内容和方式，选派青年教师入驻企业进行定期的培训和学习，鼓励和帮助青年教师深入企业、开展项目合作以提升教师自身的工程实践能力，安排任课教师参加虚拟仿真培训，邀请企业、行业专家参与指导专业课程设计和毕业设计等。1.3.1实践教师队伍建设选派专业青年骨干教师深入食品企业、行业进行挂职锻炼，面向产业，提高食品专业教师对食品生产和工厂设计过程中实际问题的把控能力；深入了解食品企业现状和技术瓶颈，将学科专业教师以“科技特派员”的形式扎根于企业，同时将企业最新设备、仪器和研发水平等与课堂理论知识结合，拓宽学生的专业领域；通过实行校内校外双导师制，聘请一线经验丰富和技术过硬的企业专业技术人员作为食品专业学生的兼职导师，从企业的角度给学生上好专业导学课，协助专业指导教师完成食品专业认识实习、生产实习和毕业实习，联合指导本科毕业论文（设计）。1.3.2实践教学环境建设与专业前沿讲座加强实验室硬件软件设施和科研创新平台建设；积极发挥科创中心的作用，培养卓越人才主力；选拨优秀的学生作为实验课程的教师助理，提高学生带头示范性；举办食品专业大型会议、座谈会及开设食品学科前沿专题讲座，调动学生主