基于CDIO理念的“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”實(shí)踐教學(xué)改革

吳 偉，吳曉娟

（中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004）

基于CDIO理念的“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”實(shí)踐教學(xué)改革

吳 偉，吳曉娟

（中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004）

CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）的英文簡(jiǎn)寫(xiě)，是集系統(tǒng)性與先進(jìn)性為一體的教育理念和人才培養(yǎng)模式。將CDIO理念引入到“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”這門(mén)課程的實(shí)踐教學(xué)改革之中，采用集理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工廠實(shí)踐三位一體的教學(xué)模式，使得學(xué)生更加熟練地掌握現(xiàn)代食品加工新技術(shù)，為今后從事食品加工領(lǐng)域相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

CDIO理念；現(xiàn)代食品加工新技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)

0 引言

CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）的英文簡(jiǎn)寫(xiě)，是近年來(lái)國(guó)外專業(yè)技術(shù)教育領(lǐng)域興起的集系統(tǒng)性與先進(jìn)性為一體的教育理念和人才培養(yǎng)模式［1］。該模式以培養(yǎng)新一代高水平工程師為目標(biāo)，把理論、實(shí)踐及創(chuàng)新合為一體，以CDIO四段教育為載體，培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)能力。由于我國(guó)教育系統(tǒng)側(cè)重于理論教育，學(xué)生幾乎沒(méi)有受到過(guò)系統(tǒng)的工程項(xiàng)目和團(tuán)隊(duì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，因此解決實(shí)際問(wèn)題的能力欠佳［2］。自2005年我國(guó)引入CDIO工程教育模式以來(lái)，該教學(xué)理念已經(jīng)在我國(guó)多所高校產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，并形成了多個(gè)成功案例，大大提升了學(xué)生的工程實(shí)踐創(chuàng)新能力。

“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”是食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全和糧食工程專業(yè)非常重要的一門(mén)專業(yè)選修課，其主要目的是使學(xué)生系統(tǒng)掌握食品超微粉碎技術(shù)、分離新技術(shù)、冷凍新技術(shù)、加熱新技術(shù)、造粒新技術(shù)、質(zhì)構(gòu)調(diào)整新術(shù)、滅菌新技術(shù)、包裝新技術(shù)等食品高新技術(shù)的基本原理和工藝設(shè)備，并能在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行合理應(yīng)用［3］。但是長(zhǎng)期以來(lái)，這門(mén)課程僅開(kāi)設(shè)了理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，對(duì)于學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作用十分有限。因此，本文將探索應(yīng)用CDIO的理念對(duì)這門(mén)課程進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革，采用集理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工廠實(shí)踐三位一體的教學(xué)模式，使學(xué)生更加熟練地掌握現(xiàn)代食品加工新技術(shù)，為今后從事食品加工領(lǐng)域相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

基于CDIO理念的“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”實(shí)踐教學(xué)體系見(jiàn)圖1。

圖1 基于CDIO理念的“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”實(shí)踐教學(xué)體系

1 基于CDIO理念的理論教學(xué)創(chuàng)新

“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”是一門(mén)涉及學(xué)科廣、學(xué)科交叉多、知識(shí)更新快、實(shí)踐性強(qiáng)的應(yīng)用課程。以往的理論教學(xué)普遍采用“灌入式”教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程一味追求各種新技術(shù)的多而全，盡可能使講授內(nèi)容涉及到原理、方法、設(shè)備及其應(yīng)用的方方面面。以分離新技術(shù)為例，目前在食品工業(yè)中使用的有固相微萃取、超臨界流體萃取、分子蒸餾、冷凍離心、膜分離、高效液相色譜分離等，以及多種輔助手段，如微波、超聲波、超高壓、高壓脈沖電場(chǎng)等幾十種技術(shù)。但是，學(xué)生常常難以在有限的課時(shí)（共計(jì)32學(xué)時(shí)）內(nèi)接受和理解如此多的內(nèi)容，因而教學(xué)效果不甚理想。

CDIO是一種以工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向、工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)的工程教育模式，工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)是工程實(shí)踐的精髓所在。因而，基于CDIO理念的“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”理論教學(xué)，重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維，并積極參與到教學(xué)過(guò)程中。在課堂上，教師和學(xué)生采用1∶1的課時(shí)分配比例，即前16學(xué)時(shí)由教師講解基礎(chǔ)理論知識(shí)，主要包括技術(shù)原理、工藝流程和設(shè)備；而后16學(xué)時(shí)由學(xué)生講解案例，主要為單項(xiàng)技術(shù)在食品工程項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

食品質(zhì)量與安全專業(yè)2012級(jí)學(xué)生主講案例內(nèi)容如表1所示，學(xué)生按新技術(shù)類別分為8個(gè)小組，每組5個(gè)學(xué)生，每個(gè)小組的所有成員共同構(gòu)思1個(gè)案例。以第6小組的案例“高壓脈沖電場(chǎng)在食品滅菌方面的應(yīng)用”為例，首先教師為該小組確定案例需講解的核心技術(shù)是滅菌新技術(shù)，學(xué)生通過(guò)關(guān)鍵詞檢索及小組討論，確定選題為高壓脈沖電場(chǎng)技術(shù)方面的內(nèi)容。然后，學(xué)生利用課外時(shí)間查閱文獻(xiàn)，經(jīng)討論形成初步的案例構(gòu)思，并確定具體講解內(nèi)容，如技術(shù)原理、工藝、設(shè)備、應(yīng)用及其他拓展內(nèi)容，制作成PPT。最后，通過(guò)課堂講解、組間提問(wèn)、課堂討論、教師答疑等方式完成新知識(shí)的鞏固。結(jié)果表明，這種讓學(xué)生在自主解決問(wèn)題過(guò)程中體會(huì)事物之間關(guān)聯(lián)的教學(xué)方法，能夠促使學(xué)生更好地掌握新知識(shí)的相互關(guān)聯(lián)和意義建構(gòu)。

學(xué)生講解案例見(jiàn)表1。

表1 學(xué)生講解案例

2 基于CDIO理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的延生，是為了使學(xué)生能夠更好地掌握理論知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)其動(dòng)手能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力和綜合素質(zhì)。最初，由于教學(xué)設(shè)施、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及經(jīng)費(fèi)等因素限制，這門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目幾乎全部為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，如全子葉豆?jié){的制作、全脂豆粉的制作、凍干香蕉片和蘋(píng)果片的制作等，缺乏設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。隨后，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，增加了“米糠膳食纖維面包的制作”等綜合性實(shí)驗(yàn)，并且根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)和知識(shí)難易程度，為學(xué)生準(zhǔn)備了PPT課件、視頻和參考資料等課前學(xué)習(xí)資源。盡管這些改進(jìn)措施在鞏固學(xué)生專業(yè)理論基礎(chǔ)、培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)方面起到一定作用，但是對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)，尤其是系統(tǒng)的工程能力方面還存在一定差距。

近年來(lái)，隨著中南林業(yè)科技大學(xué)稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室的建立，初步建成了小型校內(nèi)實(shí)習(xí)工廠，越來(lái)越多地融合了現(xiàn)代食品加工新技術(shù)，許多中試生產(chǎn)線被引進(jìn)，如米粉中試生產(chǎn)線、發(fā)芽糙米中試生產(chǎn)線、糧食多功能擠壓膨化中試生產(chǎn)線、飲料中試生產(chǎn)線、谷物重金屬脫除中試生產(chǎn)線等，這為基于CDIO理念的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了硬件條件。因而，教師不僅可以開(kāi)設(shè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)，還可以開(kāi)設(shè)一些設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。通過(guò)中試實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)，不僅能使學(xué)生系統(tǒng)掌握食品超微粉碎、提取、分離、烘焙、滅菌、質(zhì)構(gòu)調(diào)整等食品高新技術(shù)的基本原理和工藝設(shè)備，并能夠更好地將這些技術(shù)與生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行對(duì)接，為學(xué)生進(jìn)入飲料、烘焙、糧食加工等企業(yè)實(shí)習(xí)打下基礎(chǔ)。

現(xiàn)代食品加工新技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表2。

3 基于CDIO理念的工廠實(shí)踐

課程工廠實(shí)習(xí)是學(xué)生在大學(xué)階段難得的認(rèn)知工廠生產(chǎn)、理論知識(shí)聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)。但是，目前不論是“食品科學(xué)與工程”“食品質(zhì)量與安全”還是“糧食工程”的專業(yè)選修課程都很少安排工廠實(shí)習(xí)的環(huán)節(jié)，即使是“食品工藝學(xué)”“食品工廠設(shè)計(jì)”等專業(yè)必修課程，安排的工廠實(shí)習(xí)也通常是相關(guān)教師與企業(yè)簽約后，由教師帶隊(duì)去參觀工廠的生產(chǎn)車(chē)間，學(xué)生進(jìn)行走馬觀花式的參觀實(shí)習(xí)。由于沒(méi)有進(jìn)行真正的操作實(shí)踐，實(shí)習(xí)結(jié)束后很快將實(shí)習(xí)過(guò)程中所見(jiàn)所聞拋之腦后，來(lái)不及思考就把相關(guān)的知識(shí)遺忘，剩下的可能只有些許照片作為記憶［4］。

表2 現(xiàn)代食品加工新技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

在實(shí)踐教學(xué)改革中，增加基于CDIO理念的工廠實(shí)習(xí)，首要任務(wù)是確定設(shè)備先進(jìn)、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)具有代表性的食品高新技術(shù)企業(yè)，因而教師選擇金健高科技食品有限責(zé)任公司和金霞油茶科技有限公司作為校外實(shí)習(xí)基地，將學(xué)生分組、分批次進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)。首先，要求學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)工廠。實(shí)習(xí)前，學(xué)生通過(guò)查詢企業(yè)相關(guān)資料，對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、工藝流程等方面進(jìn)行預(yù)先了解和認(rèn)識(shí)；實(shí)習(xí)過(guò)程中，對(duì)疑難問(wèn)題進(jìn)行記錄，并與企業(yè)工程師及管理人員進(jìn)行廣泛交流和討論，掌握關(guān)鍵工藝、品質(zhì)控制、企業(yè)文化和管理經(jīng)驗(yàn)等；實(shí)習(xí)結(jié)束后，撰寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告和心得體會(huì)，并結(jié)合企業(yè)在生產(chǎn)或管理過(guò)程中存在的問(wèn)題提出建議。以在金霞油茶科技有限公司的生產(chǎn)實(shí)習(xí)為例，學(xué)生通過(guò)為期2周的生產(chǎn)實(shí)踐，掌握了從油茶鮮果脫皮、高水分油茶籽干燥、油茶籽物理低溫冷榨制油、茶餅高效浸出制油、茶籽油六脫精煉PLC全自控智能化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈全過(guò)程，并且在與企業(yè)工程師的交流座談中利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，提出了不少關(guān)于杜絕苯并芘產(chǎn)生和減少生育酚、角鯊烯損失的有效措施?？傊?，學(xué)生通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐和反思總結(jié)，充分調(diào)動(dòng)了對(duì)“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”這門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣，提高了系統(tǒng)的工程能力。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”教學(xué)過(guò)程中存在的側(cè)重于理論教育、缺乏工程實(shí)踐教育的問(wèn)題，將CDIO理念引入到這門(mén)課程的實(shí)踐教學(xué)改革之中，采用集理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、工廠實(shí)踐三位一體的教學(xué)模式。首先，在理論教學(xué)中對(duì)傳統(tǒng)的“灌入式”教學(xué)模式進(jìn)行改革，采用以學(xué)生為主的案例教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；然后，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中充分利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，在合理保留原有的驗(yàn)證性和綜合性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增設(shè)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和技術(shù)應(yīng)用能力；最后，還在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上增加了工廠實(shí)踐環(huán)節(jié)，有利于學(xué)生深入實(shí)踐，培養(yǎng)系統(tǒng)的工程能力，為今后從事食品加工領(lǐng)域相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］ 田洪磊，顏海燕，詹萍，等.基于CDIO理論的《食品風(fēng)味化學(xué)》課程改革與創(chuàng)新 ［J］.教育教學(xué)論壇，2015（24）：109-110.

［2］ 周愛(ài)梅，劉欣，趙力超，等.基于CDIO理念的“食品化學(xué)”課程教學(xué)改革 ［J］.食品與機(jī)械，2015，31（2）：277-280.

［3］ 吳偉，吳曉娟，林親錄，等.“現(xiàn)代食品加工新技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)踐 ［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工（下），2015（11）：79-81.

［4］ 張存勝.高校食品工廠設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革研究 ［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2014（11）：78-80.◇

CDIO is the abbreviation of conceive，design，implement and operate，which is a systematic and advanced educational concept and training mode.In order to make students master new technology of modern food processing，and lay a solid foundation for the future related work in the field of food processing.CDIO concept is introduced into the practical teaching reform of New Technology of Modern Food Processing，and the trinity teaching mode with theory teaching，experimental teaching，and facility practice is employed.

concept of CDIO；Modern Food Processing；practical teaching

1671-9646（2016）09a-0073-03

G642

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.09.025

2016-07-17

中南林業(yè)科技大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目（201506）。

吳 偉（1981— ），男，博士，副教授，研究方向?yàn)榧Z油加工。