在大数据洞察微观代谢、人工智能模拟工厂运行、虚拟仿真打破实验室围墙的时代背景下，传统的食品科学与工程类专业人才培养正经历巨大变革。为主动应对新一轮科技革命与产业变革对高层次创新人才提出的迫切需求，郑州轻工业大学食品科学与工程专业提出基于数字化教学资源建设的食品类专业核心课程改革与实践，系统推进以数字化教学资源建设为核心的深层教学改革。为培养面向未来的食品科学与工程类专业拔尖创新人才探索出一条成效显著、可复制的全新路径。
传统食品专业教学长期面临三大核心痛点：其一，理论教学抽象化，分子结构、反应机理、设备原理等核心知识依赖静态文字和二维图像，学生理解门槛高，存在“认知鸿沟”；其二，实践教学瓶颈化，受制于高成本设备、高风险实验、长周期流程以及物理空间限制，学生动手机会有限，理论与实践存在一定程度脱节；其三，知识体系碎片化，各门课程知识点孤立，学生难以构建解决复杂工程问题所需的系统性思维。针对以上问题，项目组以《食品生物化学》等专业核心课程为突破口，进行了彻底的数字化重塑，倾力打造了一个集“个性化数字资源库、知识图谱、可视化前沿工具、虚拟仿真实践教学系统”四位于一体的数字化教学资源平台，为技术赋能教学奠定了坚实的“数字基座”。
一、需求牵引，构建基于产科教融合的专业核心课程四维图谱
以“产业需求牵引—知识体系支撑—问题导向实践—能力匹配岗位”为核心逻辑，运用信息化技术构建了产科教深度融合的多门核心课程关联的动态、交互式四维知识图谱。其中，知识图谱是基础载体，整合7门核心课程的4310个知识点形成有机体系；问题图谱是实践纽带，锚定食品行业真实复杂工程问题；目标图谱是方向指引，对接专业人才培养各阶段要求；能力图谱是结果反馈，形成“知识学习→问题解决→目标达成→能力提升”的闭环。四维图谱通过“知识系统化、问题场景化、目标层级化、能力可视化”的协同设计，实现了“产教融合”从理念到实践的落地，为工科专业人才培养提供了可复制的“图谱化”解决方案。知识图谱还彻底改变了传统课程中知识点零散、关联性弱的“信息孤岛”状态，实现了“互联生态”的认知导航。同时，可视化的“知识地图”使学生能够直观把握学科全貌与内在逻辑，自主探索知识关联，将割裂的理论串联成解决复杂工程问题的能力链条。系统也能根据学生的学习行为数据，智能诊断其知识薄弱点，为其规划“一生一策”的个性化学习路径，实现“因材施教”。
二、数智赋能，打造“可视化—交互式”教学实践创新范式
在理论教学层面，成功将分子模拟技术应用于《食品生物化学》等课程，动态可视化了“蛋白质热变性”等关键难点，使抽象理论得以直观呈现。在实践教学层面，配套开发了肉制品、果蔬制品等虚拟仿真实验，将《食品加工工艺》中的发酵、杀菌等不可逆动力学过程转化为可交互的模拟操作。基于问题导向学习（PBL）框架，开创性地设计了以“糖酵解中己糖磷酸化意义”等核心问题为牵引的《食品生物化学》分子模拟实践课，引导学生从被动接受转向主动探究，实现了理论认知与实践操作的双向深化。借助VR/AR设备，学生可“走进”一座高度还原的现代化食品工厂，操作动辄千万元的超高压杀菌设备、无菌灌装生产线，进行全流程模拟。还可以在虚拟环境中进行“饮料超高压杀菌”实验，自由调整压力、时间参数，并即时观察不同参数下微生物的致死率及对产品品质的影响，从而深刻理解参数优化的工程意义。对于诸如致病菌操作、大型仪器分析等高危或高成本实验，在虚拟空间中得以安全、无损耗地反复进行。
三、过程追溯，形成以四维图谱为核心的可量化人才考核评价体系
以知识、问题、目标、思政四维图谱为核心，构建“评价维度多元化—过程动态化—指标数据化”的人才评价体系，实现从“结果考核”向“全周期成长评估”的转型。知识图谱奠定内容基础，问题图谱提供场景载体，目标图谱锚定培养方向，思政图谱强化价值评价维度，四者协同形成“知识输入—问题转化—目标校准—思政浸润—能力输出”的完整闭环。通过课前诊断、课中追踪、课后延伸全周期数据采集，结合大数据分析生成个性化报告。实践显示，学生核心知识点掌握度提升28%，各项毕业要求达成情况均有提高，毕业设计抽查合格率100%，用人单位满意度100%。形成“以评促学、以评促教”的良性循环，为应用型人才培养提供可量化、可追溯的量化评价范式。
此项教学改革以数字化资源库为依托，系统构建了覆盖多课程的“知识—问题—目标—能力”四维协同图谱，有效破解课程逻辑断层，实现行业需求、课程内容与能力培养的精准对接，并推动教学资源由“标准化”向“个性化”升级，实现教学内容系统化整合与学生差异化培养的深度融合。在路径创新上，实现了“两个融合”：一是将前沿科研手段融入日常教学，推动分子模拟与虚拟仿真成为易用教学工具与探究平台；二是推进理论传授与科研探究有机融合，依托PBL框架构建“理论指导实践、实践深化理论”的教学闭环，全面培养学生的科学思维与创新能力。同时，以四维图谱为核心构建动态数据化评价体系，将行业需求嵌入教学全过程，实现“资源—实践—评价”闭环管理，推动人才培养从理论教学向“学研产用”一体化高阶转型。在评价机制层面，构建了多元化、过程性人才评价体系，实现全周期、可量化、可追溯的能力评估，为高素质食品专业人才培养提供了系统化支撑与示范路径。
教学改革成果丰硕，多门课程获省级及以上荣誉，其中《食品营养学》获河南省本科高校研究性教学示范课程、《食品加工工艺》入选教育部拓金计划示范课程、《食品化学》获评河南省专创融合特色示范课程。系列虚拟仿真实验课程（如脱水蔬菜、干红葡萄酒、果汁、肉类罐头生产等）已形成示范辐射效应，在多所食品专业院校推广应用；教学资源建设成效突出，出版数字化特色教材2部，发表高水平教改论文15篇，并在国际化学教育顶级期刊Journal of Chemical Education（SCI收录）发表教研成果，实现了教学经验的国际交流；学生学习质效显著提升，课程满意度和挑战度调查数据连年攀升，在全国大学生生命科学竞赛、食品工程虚拟仿真大赛等高水平学科竞赛中屡获佳绩，展现了突出的复杂问题解决能力；毕业生凭借扎实的专业基础、优秀的信息化素养、卓越的实践创新能力和开阔的产业视野，深受业内知名企业欢迎与高度评价。
面向未来，学院将继续深化以数字化为支撑的教育教学改革。下一步，将重点探索人工智能、大数据学习分析等技术在个性化学习路径智能规划、自适应学习资源推送、学业表现预警与智能辅导等方面的深度应用。目标是持续完善“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体的食品专业拔尖创新人才培养体系，打造更具韧性、更富活力、更高效率的未来教育新形态，为我国食品产业的高质量发展和“健康中国”战略的顺利实施，贡献源源不断的卓越人才与智慧力量。（张艳艳 望运滔）