食品科学与工程跨学科研究生培养模式探讨

2022-12-18王荣春程翠林卢卫红

黑龙江教育·高校研究与评估 2022年12期

王荣春，程翠林，卢卫红

（哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨 150001）

食品产业是保障民生的基础产业，是各国经济的主要支柱产业。食品行业人才是该行业得以发展的动力，因此，掌握着先进的食品科学技术，具有创新精神的人才培养对食品工业未来的发展至关重要。

食品科学与工程学科融合了生物学、农学、化学、物理学、医学以及材料与工程学等学科的知识、理论和研究方法。学科方向为：（1）食品微生物方向（食品与生物交叉），包括益生菌及其在食品工业中应用；食品有害微生物的防控等。（2）食品化学方向（食品与化学交叉），食品功能活性与活性成分的化学结构的关系，食物原材料或食品组分的理化性质对其加工特性、食用品质等方面的影响研究。（3）食品营养方向（食品与医学交叉）：食物组分、饮食习惯与人类健康的关系，包括糖水化合物、脂质、乳制品及其他食品组分，包括肠道菌群及其代谢对人体得糖代谢、心血管疾病、提高免疫力、抗衰老、抗疲劳等方面得影响。（4）食品安全方向（食品与分析化学、仪器分析、毒理学交叉）：农残、重金属、抗生素、致病菌等食品安全因素的检测等。（5）食品工艺学方向（食品与化学、工程学及机械等学科交叉）：包括新颖食品加工技术应用于食品加工的各个环节，在加工过程中的食品组分的变化，新型加工设备等。故食品科学与工程专业就有交叉学科的属性。交叉学科一般是指由两个或两个以上学科融合、渗透所形成的学科，包括跨学科（trans- disciplinary）、多学科（multidisciplinary）及交叉学科（inter- disciplinary）。交叉学科也指的是不同学科交叉所形成的新学科，它产生自被交叉的学科，但又不同于原有学科[1]。

随着科学的发展，学科间彼此的交叉、渗透与融合已成为必然，是解决科学瓶颈问题的手段和科学技术创新的主要途径，因此学科交叉成为了科学发展的时代特征。随着人类需求的变迁，会出现许多亟待解决的复杂问题，往往这些问题涉及多个学科或领域，单一学科的理论与技术无法解决这些问题。具有知识储备广泛，以及将各学科知识融会贯通能力和良好社会责任感的复合型、创新型人才是行业、社会、国家以及科研发展对高等教育的要求，也是研究生教育的主要目标。

一、学科交叉与融合的食品科学与工程人才培养模式现状

美国跨学科教育以选拔和培养尖端创新人才为宗旨，始于本科阶段，集中于研究生阶段，着重于培养创新型博士生。美国教育部于 1985、1990、2000、2010 和2020 年，先后修订了5 次学科专业目录。在1985 年版中，已开始设置了约30 个“多学科/交叉学科”的学科专业群。在近10 年,多学科/交叉学科专业群发展势头十分迅猛，已经形成了一套较为成熟的交叉学科发展模式。这一系列的交叉学科组织制度建设为学科真正的交叉融合提供了制度便利和发展空间,为从交叉学科的布局设立到学科交叉的真正实现提供了快速通道。如，2009 年1 月,俄亥俄州立大学食品学科开展了创新中心计划与创新团队计划，这两个计划均是由教师提议，由教务处与研究中心共同实施。该食品创新中心计划包含多个交叉学科研究组，主要研究方向涉及食品卫生安全、生物医学预防疾病，同时也包括制定全球粮食战略和相关政策。自中心建立以来到如今，成员组成由来自12 个学院的80 多名教师扩增至涉及到14 个学院的150 多名教师[2]。2018 年，美国工程院、美国科学院和美国医学院组成了一个交叉学科研究委员会。该委员会认为随着农业生物技术等新兴技术的快速发展，在农业与食品生产系统交叉学科已成为常态。利用交叉学科和系统研究法来解决农业中的瓶颈问题，提高系统的效力，适应性和可持续性。如利用大数据信息化与食品专业知识的整合，使食品和农业管理系统的决策分析成为可能。同时，交叉学科研究委员会建议，制定培育食品农业信息学人才的方案，提升信息技术、数据科学和人工智能技术在食品工业与农业领域的应用。随着组学技术、传感器技术、材料科学、数据管理的快速发展，可应用这些技术分析食品营养成分、感官特征和微生物特征；利用传感器技术快速测量、检测食品的理化性质；应用新型材料改善包装品质并提高食品的质量和安全性；同时可以避免食品损失和浪费[3]。

由于秉持着“学科前沿和基础理论的研究是交叉学科建设的根基”的观点，英国则选择将科研经费向基础研究和交叉学科倾斜，以促进本国科学技术的发展。英国连续发布教育白皮书，明确加强综合教育和跨学科建设的复合人才培养方向，并于1999 年设立了首个生物相关领域的学科交叉博士培养中心。目前，英国采用双导师制联合培养研究生，除理论授课外，学生的其他学业均在导师的指导下完成。双导师制度有利于学生知识构架和专业视野的拓宽。而课程设置上采用大学科平台生活化课程[4]。

我国教育部门高度重视跨学科的人才培养，国务院在2015 年下发的《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》指出，“高校建立创新创业人才培养体系，要进行跨学科、跨专业交叉培养”。《统筹推进世界一流大学和一流学科建设实施办法（暂行）》是由我国教育部、财政部、国家发展改革于2017 年联合颁布的。文中提出“我国高校应面向国家重大战略需求和世界科技发展前沿，突出学科交叉融合和协同创新”。2020 年8 月与10 月国务院学位委员会、教育部新增“交叉学科”作为我国研究生学科教育中的第14 个学科，同年11 月29 日交叉科学部正式成立。这些举措说明了我国现阶段对学科交叉或跨学科的人才培养与科研工作的高度重视[5]。在国家各项举措的指引下，已有多所院校设立了交叉学科，同时各个学校在培养学生的过程中也非常重视学科间渗透与交叉。部分设有食品学科的高校也积极响应，教育部学位管理与研究生教育司认定了（截至2020 年6 月30 日）与食品科学与工程相关的交叉学科18 个，涉及7所学校（见表1）。

表1 教育部学位管理与研究生教育司备案的与食品科学与工程相关的现有学科交叉专业情况

笔者所在的哈尔滨工业大学食品科学与工程专业属于化工与化学学院，同时具备较为完善的生命科学实验平台与检验平台，近几年来食品科学与工程专业的硕士研究生的研究方向充分体现了学科交叉这一特点。表2 中列举了2016 年以来部分硕士毕业生的论文情况，主要包括5 个研究方向：极端环境营养与防护，营养与健康，天然产物分离与应用，食品质量与安全以及功能成分运载。这5 个方向涉及的学科包括化学、生物、农学、工程、医学等方面。学科的发展方向主要是结合自身长期的研究基础与平台优势逐渐形成的。极端环境营养与防护方向是哈尔滨工业大学食品学科的特色方向，该研究方向的发展宗旨是服务于我国的航天及深海事业，且该方向既符合我国的十四五规划和二零三五年远景目标的建议中所提出的科研发展需求，又是一个交叉性极强，具有较高创新性的领域，对我国未来的航天、深地深海探索提供物质保障的理论基础。而食品功能成分运载方向是纳米技术、化学、生物学、营养学、医学的多方面学科汇聚的火花，功能成分的运载对于未来精准营养、精准医疗提供途径与方法。

表2 哈尔滨工业大学食品科学与工程中专业硕士研究生学生毕业论文学科交叉情况表

二、食品科学与工程学科研究生跨学科创新人才培养模式改革的探讨

研究生与本科生相比，学生具备较完善的专业基础素养，同时有活跃而开放的思维，与教师和同学可以进行很好的学术交流与互动，可以快速地汲取各学科的知识、理论和技术，产生更多的创意和实践方法。可以从以下3 个方面，即课程设置，跨学科创新实践平台的建立，评价机制对学生的培养模式与方法进行研究生的培养改革并形成良好、交叉学科的生态环境。

1.课程设置。由于学生已有专业知识积淀，在研究生阶段，课程的设置应该尽量将知识类信息与探讨性前沿信息结合起来，同时将相关学科的基础知识概要及发展情况融入到课程体系中。食品学科的人才培养可以以食品行业中的一些瓶颈问题与需求为导向，以学科热点问题为参考，进行课程体系的建设。第一，以需求与自身优势为导向，以食品科学与工程学科为中心，相关其他学科为辅，适当增加跨学科选修课程。例如，我国面临老龄化社会，应发展精准营养或特殊需求的食品来长期的应对这一问题，从科学饮食、功能性食品角度改善人们的身体健康状况。在面向未来社会可预知的需求时，及时调整课程安排，学位课与专业选修课可保持一定的开放性，如专业选修课可每年允许教师提出新选修课的开课申请，教师则可根据自身领域、学科优势领域与社会、国家的需求，将实用、多学科融合的知识传授给学生。第二，课程设置中应加大学科间科研交流的机会，可在课程设置中增加如“食品新型材料的需求与研究进展”“功能性食品与精准营养”等学科交叉的课程，课程也应由所属不同学科的教师合作完成。先完成教师间的学科融合，再将相关知识传授给学生。多学科间的交流对科研创新有着非常积极的作用，相关学科间了解彼此的需求与优势，不仅有助于更好地解决实践问题，还可以迸发出更多的创新火花。第三，课程的教学形式应多种多样。现在资讯发达，获取信息手段多样。要想吸引学生注意力，激发学生学习热情，鼓励学生大胆创新，课堂教学模式的多样性必不可少。如知识的讲授，科学视频的观看，对于冲突问题的讨论，教师提出问题，学生制作解决方案，网络教学工具的使用等。教学形式的与时俱进，不断创新可以帮助教师更好地完成教学任务及人才培养工作。

2.跨学科创新实践平台的建立。理论的积淀与新颖的想法都需要在实践过程中转化为有价值的科研成果或生产力。适当增加学科交叉的实践环节有助于复合人才的培养。自2017 年我国教育部提出开展“新工科”建设以来，以“新工科”理念为先导凝聚更多共识，探索建立“新工科”建设的新理念、新标准、新模式、新方法、新技术、新文化，实现从学科导向转向产业需求导向，从专业分割转向跨界交叉融合，从适应服务转向支撑引领。跨学科研究与学生培养平台的建立有助于交叉学科人才的培养。在做到资源共享的同时，更是给教师、学生提供了日常科研交流的平台，允许相关学科间，教师和学生的科研想法发生碰撞，了解彼此的需求，借鉴彼此的经验。在科研项目中完成学生跨学科实践能力的培养，首先是相关学科间教师协作制定实践目标，所属不同学科学生共同完成课题，在实践中促进学生多学科、多领域知识构架的构建。

3.评价机制。对于跨学科人才培养评价的主要目的不仅是激励交叉学科科研领域的快速发展，也是督促大学履行其社会责任。人才评价应是多维度的，而跨学科人才的评价更是复杂。为保证评价结果的客观性，评价体系的专家应选择具有交叉学科背景的，所以，交叉学科专家库的建立是有必要的。评价开始前应该根据学生学科交叉情况，确立评价专家。评价应从学生课题的原创性、重要性、科学性角度进行评价。除对研究生的科研工作进行评价外，还需要对人才培养的过程管理、课程设置等进行评价。