CDIO理念下的食品工藝設(shè)計課程的探索

寧 芊

（福建農(nóng)林大學 金山學院 食品科學系，福建 福州 350002）

當前隨著社會產(chǎn)業(yè)升級步伐加快、社會文化建設(shè)不斷推進，高等教育的同質(zhì)化傾向愈發(fā)嚴重，結(jié)構(gòu)性矛盾更加凸顯，表現(xiàn)為畢業(yè)生就業(yè)難與生產(chǎn)服務(wù)一線人才緊缺的對立。國際高教界逐漸形成了一股新的思潮流，那就是重視實踐教學、強化應用型人才培養(yǎng)，獨立學院向應用型本科教育轉(zhuǎn)型正是順應了高等教育改革的主旋律。應用型本科教育區(qū)別于研究型、教學型本科的地方在于它更強調(diào)能力培養(yǎng)，突出應用性、創(chuàng)新性和實際性，注重服務(wù)地方性經(jīng)濟。然而對學生在基本理論素養(yǎng)和專業(yè)知識積淀上又較高等職業(yè)院校有著更高的要求。正因如此，獨立學院應圍繞培養(yǎng)既有專業(yè)理論知識又具備實踐能力的應用型人才的目標，以能力為主線，調(diào)整課程設(shè)置，注重實踐教學環(huán)節(jié)，讓學生在基于CDIO理念下“做中學、學中練”就顯得尤為重要。

CDIO即構(gòu)思（conceive）、設(shè)計（design）、實現(xiàn)（implement）和運作（operate）,它是將產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)到產(chǎn)品生成的生產(chǎn)周期為載體，讓學生以積極的、實踐的、將課程之間有機聯(lián)系在一起的方式進行學習的工程。CDIO的培養(yǎng)模式是將學生的能力分為基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和系統(tǒng)能力四個層面，并培養(yǎng)學生在這四個層面達到預定目標。

《食品工藝設(shè)計》正是在傳統(tǒng)食品工藝實驗完成的基礎(chǔ)上，基于CDIO理念，開發(fā)的一門注重培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、實踐能力、觀察和思維能力、分析和歸納能力等能力的綜合性創(chuàng)新實驗[1]。對于身處信息爆炸時代的學生來說，多元化的信息通路使他們漸漸不滿足于書本知識、既定內(nèi)容[2]，作為食品科學與工程專業(yè)學生畢業(yè)前最后的綜合實驗設(shè)計教學環(huán)節(jié)，它在食品科學與工程整個專業(yè)體系學習中占有不可或缺的地位。

1 課程開發(fā)的必要性

當前獨立院校的學生，更樂于具象化的知識習得，而對于符號系統(tǒng)的學科知識，則在接收上表現(xiàn)出一定的困難性和排斥性[3]。因此，在課程建設(shè)時要注重對學科知識體系的解構(gòu)并重構(gòu)，后用具象化的載體承載相關(guān)知識，目的在于通過具象的學習去理解和掌握抽象概念，而不能像普通本科教育的課程那樣以學科理論為基礎(chǔ)，內(nèi)容上強調(diào)理論知識的專深與完整[4]。

現(xiàn)今在CDIO理念下開設(shè)的食品工藝設(shè)計，屬于綜合設(shè)計性實驗，是以食品工藝相關(guān)知識為依托，引導學生自行設(shè)計涵蓋多項技能、跨課程、甚至是跨學科的綜合性的實驗方案并按設(shè)計方法和步驟有效執(zhí)行[5]，將理論知識貫穿于整體，多種實驗技能聯(lián)動運用起來的創(chuàng)新型復合性實驗[6]。與傳統(tǒng)食品工藝實驗相比（見表1），這類實驗的設(shè)計和執(zhí)行，由于貼近現(xiàn)實的食品研發(fā)場景，學生更多的是以興趣為導向參與其中，真實的體現(xiàn)食品研發(fā)的全過程，同時兼顧到學生在獨立性、創(chuàng)造性以及團隊合作能力上的鍛煉訴求。這對于以復合型人才為導向，以培養(yǎng)學生獨立解決實際問題的能力、創(chuàng)新能力以及組織管理能力為具體目標的培養(yǎng)模式，具有重要的現(xiàn)實意義[7]。

表1 CDIO理念下的食品工藝設(shè)計與傳統(tǒng)食品工藝實驗的對比Table 1 The comparison between the food processing design based on the CDIO and the food processing experiment

2 課程設(shè)計的構(gòu)建與實現(xiàn)

2.1 設(shè)計項目的選擇

《食品工藝設(shè)計》是在《食品工藝實驗》完成的基礎(chǔ)上開發(fā)的一門針對食品科學與工程專業(yè)，為時5周的課程設(shè)計，它以“企業(yè)為引導、學生為主體、教師為輔助”為教學模式，是該專業(yè)學生在校期間進行的周期最長且最系統(tǒng)、全面的訓練學生設(shè)計能力及動手能力的課程。

考慮到企業(yè)在市場的靈敏度和對產(chǎn)品定位的精準把握度上存在很大優(yōu)勢，課程組特邀食品企業(yè)共同編寫一套能代表當?shù)靥厣?jīng)濟產(chǎn)業(yè)的5種產(chǎn)品（魚松、魚類罐頭、魚丸、肉松和肉干）和市面上最受歡迎的7類產(chǎn)品（凝固型酸奶、皮蛋與咸蛋、廣式月餅、牛軋?zhí)?、面條、面包、蛋糕以及餅干）的《食品工藝創(chuàng)新設(shè)計項目指導書》。綜合考慮學生的興趣愛好與專業(yè)能力上的優(yōu)勢互補原則，對組員進行合理分配，每組5～6名學生，并從中選派積極主動，組織、溝通能力較強的成員擔任該組組長。之后每組根據(jù)《食品工藝創(chuàng)新設(shè)計項目指導書》的參考內(nèi)容和要求，查閱文獻資料，自主擬定實驗項目和方案，由課程組老師及校外企業(yè)專家對設(shè)計方案的可行性進行初步審核。

2.2 項目設(shè)計方案的呈現(xiàn)

小組選擇的創(chuàng)新性實驗項目在指導教師初步審核后，可通過查閱文獻，做初級實驗等方式來設(shè)計實驗方案?！妒称饭に噭?chuàng)新設(shè)計項目指導書》只提供了12類食品開發(fā)的基本框架和要求，對項目的具體工藝參數(shù)，所需的原輔料、工器具等都需要設(shè)計小組自行查閱，加以確定，在1周內(nèi)掌握所設(shè)計產(chǎn)品加工過程中的基本概念和基本原理，并對具體加工工藝過程、工序設(shè)計、及后續(xù)檢測指標進行分析并發(fā)現(xiàn)問題，通過指導老師結(jié)合校外企業(yè)專家的及時指導，再經(jīng)過小組討論，共同決策，制定最實際的項目設(shè)計方案。

2.3 準備和預實驗

根據(jù)實驗項目方案的要求，在1周之內(nèi)應先對所設(shè)計的方案進行預實驗，通過預實驗，能準確地控制實驗中的無關(guān)變量，從中發(fā)現(xiàn)各種問題，結(jié)合指導教師的引導，找出問題的原因，不斷調(diào)整方案，最終確定產(chǎn)品的工藝技術(shù)流程和最佳實驗材料。若小組所設(shè)計的產(chǎn)品在學院所提供的實驗室無法實現(xiàn)的，則可以依托企業(yè)的加工或?qū)嶒炇移脚_，這就跨越了學校實驗條件的限制，在最大程度上實現(xiàn)團隊設(shè)計成果。

2.4 作品實現(xiàn)與考核系統(tǒng)

經(jīng)預實驗后，除去基本的食品工藝制作設(shè)備和工器具由實驗室和校外企業(yè)統(tǒng)一提供外，每個小組自行購買組隊設(shè)計項目中的主要原輔料、食品添加劑和特殊的工器具，根據(jù)實驗室和企業(yè)平臺的利用情況，每組學生需安排時間按照自己設(shè)計的實驗方案及預實驗結(jié)果多次反復試驗，以優(yōu)化產(chǎn)品各方面品質(zhì)，確定產(chǎn)品最佳的工藝組合參數(shù)。傳統(tǒng)的食品工藝實驗，因為以驗證性模式為主，因此在完成設(shè)計的產(chǎn)品后，僅僅做了簡單的品評就開始撰寫報告，而該課程設(shè)計要求團隊在設(shè)計產(chǎn)品實現(xiàn)后，依據(jù)各自的產(chǎn)品類別，找到相關(guān)產(chǎn)品的國家、行業(yè)或地方標準，對產(chǎn)品出廠檢驗所需要檢測的主要理化指標進行檢測，同時列出實驗產(chǎn)品的感官評價指標，按照食品感官評定的評價方法，發(fā)放調(diào)查問卷30份與食品科學與工程或食品質(zhì)量與安全專業(yè)的學生（學習過食品感官評定）品嘗產(chǎn)品并打分，再算取采集的總體平均值。

各組再把設(shè)計的項目做成報告上交，報告的內(nèi)容應包括：設(shè)計任務(wù)書，目錄，中文摘要，設(shè)計方案簡介，設(shè)計的目的與意義，原輔料與設(shè)備，工藝流程與工藝操作條件的確定，設(shè)計成果展示（產(chǎn)品制作過程圖片、成品圖片等），設(shè)計成品感官理化評價，結(jié)語（包括設(shè)計體會、收獲、評述、建議等），參考文獻，成員具體分工，課程設(shè)計評分表。之后由考核組將根據(jù)表2的評分組成，對每位學生打分。

表2 《食品工藝設(shè)計》評分細則Table 2 Scoring detailed regulations of food processing design

該課程在考核人員的設(shè)置上，有別于傳統(tǒng)由指導教師獨立打分的原則，而是采取指導教師、企業(yè)專家、組長三者相結(jié)合打分制。讓企業(yè)專家參與評價，是因為他們能從市場的角度看待作品，特別是在創(chuàng)新性、使用價值以及成品呈現(xiàn)上給予更具參考意義的意見。而組長，是過程化考核的參與者和鑒定者，他能輔助指導老師來評價和判斷該組學生在設(shè)計完成過程中是否獲得了相應分工上的相關(guān)的知識或能力的鍛煉；他對組員在協(xié)作能力、團隊精神、職業(yè)態(tài)度以及專業(yè)和方法能力的習得情況[9]上的評價，是指導教師和企業(yè)專家無法企及的，這是考慮到團隊活動的靈活性上采取的有效管理每個學生學習過程的較好方式，是構(gòu)建基于工作視角的課程評價方式。組長在對組員進行打分之前，應由指導老師分發(fā)打分原則和規(guī)范，并進行講解，細化得分點，使組長能更客觀公正的進行評分。

2.5 作品實現(xiàn)與考核系統(tǒng)

以組為單位派代表進行匯報交流活動，除展示相應成果作品外，還讓各組就設(shè)計結(jié)果進行討論、分析、總結(jié)，而教師在討論中穿針引線，因勢利導，巧妙點撥，以促進學生在分析討論問題中思維碰撞，提高科學素養(yǎng)。

3 食品工藝設(shè)計改革后的實施效果

3.1 學生綜合能力的培養(yǎng)

本課程設(shè)計依據(jù)現(xiàn)代先進工程教育模式CDIO，以設(shè)計并實現(xiàn)一個具體的食品為引導，強調(diào)學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的聯(lián)動方式，對知識、能力、素質(zhì)進行一體化的培養(yǎng)[10]。具體CDIO能力培養(yǎng)體系如圖1所示：

圖1 CDIO能力培養(yǎng)體系Figure 1 Ability training system of CDIO

實踐證明在CDIO環(huán)境下，學生更能促進專業(yè)目標的達成。通過《食品工藝設(shè)計》的教學改革活動的開展，學生對食品加工原理、食品工藝學、食品添加劑、食品檢測、食品法規(guī)與標準等課程中基本理論知識有了系統(tǒng)性的認識和理解，實現(xiàn)了在畢業(yè)工作前，第一次將所學的知識應用在實際的產(chǎn)品設(shè)計和實現(xiàn)過程中，由此培育了學生的設(shè)計意識，培養(yǎng)了學生的科研動手能力，團隊合作能力，分析問題及解決問題的能力等多方面綜合能力。

為了有效貫徹CDIO理念中所要求的“做中學，學中練”，提升食品科學與工程專業(yè)學生的綜合競爭力，此次以課程改革為契機，在建設(shè)校內(nèi)實訓室的同時，不斷拓展優(yōu)質(zhì)的校外實踐教學基地以及產(chǎn)學研創(chuàng)業(yè)實踐平臺，通過有效的校企合作項目的開展來培養(yǎng)學生的實踐技能，讓學生能時刻緊跟市場和食品行業(yè)的變化與需求，不再受限于學校在場地以及實驗條件上的“捉襟見肘”，較好的做出他們所設(shè)計的食品。在實踐軟硬件和引入企業(yè)專家提供指導性意見方面，也能更加支持學生動手和直接經(jīng)驗的學習。

傳統(tǒng)的《食品工藝實驗》往往“依葫畫瓢”，教師仔細講解每個實驗步驟，學生只需按部就班制作成品，完成報告即可。這種重灌輸輕啟發(fā)的驗證性試驗，阻礙了學生獨立觀察、思考、分析和解決問題的能力，也將工藝與品質(zhì)、標準的關(guān)系相互割離，使學生無法通過感官評定、理化分析去感知不同的加工方式帶來的產(chǎn)品品質(zhì)之間的差異化。為此，《食品工藝設(shè)計》增加了感官評定單元和理化指標檢測，要求學生查閱相關(guān)產(chǎn)品現(xiàn)行標準，結(jié)合設(shè)計產(chǎn)品的特點去制定感官評價指標及評價描述，根據(jù)設(shè)定的出廠理化項目和方法，對得到的實驗室產(chǎn)品進行檢測與評定，要求學生結(jié)合工藝實驗操作過程進行得失分析，使學生更加全面地掌握食品的品質(zhì)與工藝的密切關(guān)系。

3.2 學生主動意識的提升

獨立學院的學生大部分基礎(chǔ)比較差，學習的積極性和主動性都不高，而且缺乏良好的學習習慣，也沒有濃厚的學習氛圍，但是他們也有很多優(yōu)勢，如社會適應力、表現(xiàn)力、交際能力往往比較突出，思想比較活躍，樂于接受新鮮的實物，該門課程設(shè)計恰好運用了體驗式教學方法，能更好的調(diào)動學生的學習興趣，激發(fā)每位學生探索求知的熱情。在對2015—2017學年3個年級的食品科學與工程專業(yè)全部學生進行的《食品工藝設(shè)計》主動參與度調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)經(jīng)以上改革后，2017學年的《食品工藝設(shè)計》的滿意程度大大超越過往兩年，達到66人，占2017學年食品科學與工程學生總數(shù)的83.54%（見圖2）。調(diào)查顯示，學生對改革后的《食品工藝設(shè)計》，在實驗過程的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性、課程對專業(yè)發(fā)展的實用性、考核方式的合理性方面的突出表現(xiàn)表示了認可，從而提高了對該門課程的主動參與度。

圖2 2015—2017學年學生對《食品工藝設(shè)計》課程的主動參與度調(diào)查Figure 2 The survey of active participation in the course of food processing design from 2015 to 2017

3.3 教師能力的提升

指導教師因要對各小組學生設(shè)計出的食品在未來的可實現(xiàn)性進行審核，這就要求指導教師自己主動去學習掌握各類食品的原料特性，基本工藝流程以及產(chǎn)品質(zhì)量控制核心參數(shù)，這樣才能對學生的設(shè)計方案提出著實有效的修改意見；此外，實踐基地提供的某些實驗條件以及企業(yè)專家的直接加入，也為指導老師提供跳出課堂，近距離接觸企業(yè)的平臺，能讓老師更能把握食品行業(yè)的脈動方向，了解理論與現(xiàn)實之間的溝壑，進而開啟教學上的一些新思路，更好的將所有教授的理論知識充盈在豐富的實踐案例中去，改變過去停留在單一理論知識的解惑之中，做到“授之以漁”，而不是“授之以魚”。

4 結(jié)語

在CDIO模式下的《食品工藝設(shè)計》開設(shè)的這一年里，學生在綜合能力的培養(yǎng)、主動意識的提升以及教師能力的提升方面都取的了很好的效果，也從側(cè)面驗證了該次教改的可行性和有效性。在最后的產(chǎn)品中，對特別有創(chuàng)新特色的食品可考慮申請“實用新型專利”，為學院在專利申請上的短板，添磚加瓦，同時也可以考慮與企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)對接，直接進行后續(xù)產(chǎn)品工業(yè)化的轉(zhuǎn)變。實驗平臺也將依據(jù)實習基地的建設(shè)將不斷擴充，以滿足后期產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的需要。

此外，課程依托校企合作平臺推動企業(yè)參與人才培養(yǎng)，通過該種形式，讓學生在實驗中學習知識和技能，在實驗中體驗責任和經(jīng)驗，加快實現(xiàn)從學生到勞動者的角色轉(zhuǎn)換，從而最終培養(yǎng)出符合應用型本科所需的滿足社會和市場需要、兼具創(chuàng)新精神、團隊合作精神、動手操作能力的復合型人才。