基于“CDIO-OBE”理念的食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革探索

隨著我國(guó)食品工業(yè)越來越產(chǎn)業(yè)化、規(guī)范化，食品專業(yè)人才需求更加精確聚焦在技術(shù)應(yīng)用型人才上。通過各階段的學(xué)習(xí)，食品從業(yè)人員基本掌握了食品相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)，這是進(jìn)入食品行業(yè)的敲門磚。但是，僅僅擁有理論知識(shí)儲(chǔ)備還不夠，目前更加需要加強(qiáng)食品生產(chǎn)等方面的實(shí)踐技能。對(duì)于我們現(xiàn)代高校來說，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)勢(shì)在必行。

CDIO工程教育模式是近年來國(guó)際工程教育改革的最新成果，其代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生“做中學(xué)”和“以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)”，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，再將所學(xué)的課程理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中去。OBE（Outcome-based Education）教育理念又稱為成果導(dǎo)向教育，是一種以成果為目標(biāo)導(dǎo)向、以學(xué)生為本、采用逆向思維融入課程體系的建設(shè)理念，是一種先進(jìn)的教育理念，對(duì)于高校實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)具有非常重要的借鑒作用。

作為我校食品科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要涉及到食品的組分提取、含量測(cè)定和這些食品組分在食品加工和保藏中的物理、化學(xué)變化，以及這些變化對(duì)食品色、香、味、質(zhì)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)和保藏穩(wěn)定性的影響。本課程為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)食品專業(yè)相關(guān)知識(shí)提供了理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為學(xué)生今后從事食品加工、保藏和相關(guān)領(lǐng)域的研究提供了一定的技術(shù)支持，它有效銜接了食品科學(xué)理論知識(shí)和食品加工實(shí)踐。為此，本文主要從教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)安排、考核方式這四個(gè)方面闡述食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程教學(xué)中存在的問題，并緊緊圍繞“CDIO-OBE”理念提出課程改革辦法，以期對(duì)促進(jìn)專業(yè)課程支撐應(yīng)用型工程人才培養(yǎng)目標(biāo)具有現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1.食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題

1.1教學(xué)方式單一

食品專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程普遍存在教學(xué)方式單一的問題。尤其在食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)中，教師提前把實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和步驟等寫在黑板上并一一進(jìn)行講解，準(zhǔn)備好原輔料，教學(xué)生使用本次實(shí)驗(yàn)所需要用到的儀器設(shè)備，然后學(xué)生按照板書給定的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，機(jī)械地根據(jù)教師所講進(jìn)行操作，最終得到幾乎相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如果出現(xiàn)與教師所述不相符的現(xiàn)象或者結(jié)果就會(huì)手忙腳亂。這種被動(dòng)的教學(xué)模式不僅不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還會(huì)大大限制學(xué)生的主觀能動(dòng)性，亟需新型教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生自主、自發(fā)地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

1.2教學(xué)內(nèi)容重復(fù)

現(xiàn)在使用的食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中的內(nèi)容一部分涉及到反應(yīng)機(jī)理和食品組分提取。例如，美拉德反應(yīng)和果膠提取實(shí)驗(yàn)，但仍有一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容停留在食品六大成分含量的測(cè)定和食品中有害物質(zhì)檢測(cè)，與食品分析和食品毒理學(xué)課程中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)率較高。因此，多數(shù)學(xué)生會(huì)對(duì)這些重復(fù)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容感到枯燥乏味而失去學(xué)習(xí)興趣，長(zhǎng)此以往不僅難以學(xué)習(xí)到新的操作技能，而且會(huì)形成思維惰性，針對(duì)這部分實(shí)驗(yàn)的操作已經(jīng)形成肌肉記憶，做實(shí)驗(yàn)時(shí)基本不會(huì)進(jìn)行額外思考，進(jìn)而不利于實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的養(yǎng)成和實(shí)驗(yàn)思路的發(fā)散。

1.3教學(xué)安排不合理

受實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所或儀器設(shè)備的限制，食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)授課常常采取分組制授課，但由于每個(gè)小組人數(shù)較多，一般都把實(shí)驗(yàn)分成幾個(gè)部分分工完成，導(dǎo)致學(xué)生沒有進(jìn)行完整的實(shí)驗(yàn)操作，甚至根本未參與到實(shí)驗(yàn)中。另外，傳統(tǒng)的教學(xué)安排大部分都是將學(xué)生局限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，通過老師較為空泛地去講授實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)，再由學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的實(shí)驗(yàn)操作。長(zhǎng)此以往就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生食品實(shí)際生產(chǎn)、檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)匱乏，無法將所學(xué)知識(shí)靈活應(yīng)用于之后的工作中。

1.4考核方式不完善

食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)判定一般由三部分組成：課前考勤、課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫以及期末考試實(shí)驗(yàn)操作與結(jié)果分析。值得注意的是，對(duì)于學(xué)生的平時(shí)成績(jī)，往往只根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評(píng)判，但因?yàn)榇蟀嗍浇虒W(xué)的教學(xué)安排形式，同一小組成員實(shí)驗(yàn)報(bào)告、總結(jié)思考等內(nèi)容同質(zhì)化嚴(yán)重，無法客觀真實(shí)地反映各個(gè)同學(xué)實(shí)驗(yàn)參與度及具體操作情況，同時(shí)養(yǎng)成了部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中的惰性，不利于其后續(xù)的學(xué)習(xí)。期末考試一般由同學(xué)們隨機(jī)抽取教師設(shè)定的主題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但由于各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)難易程度不同，無法對(duì)同學(xué)們的知識(shí)掌握情況進(jìn)行合理的評(píng)判，且在傳統(tǒng)的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式中，期末考試一般占比較大，需要重新分配各個(gè)環(huán)節(jié)所占的成績(jī)百分比，避免這種“一刀切”的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式。

2.食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程“CDIO-OBE”教學(xué)模式構(gòu)建的探索與嘗試

2.1改善教學(xué)方式

2.1.1實(shí)施開放式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，實(shí)施開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是改革傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)的必由之路。所謂開放式教學(xué)，即由教師確立該實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)和查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程及細(xì)則，教師審查通過后再開展實(shí)驗(yàn)。通過開展開放式實(shí)驗(yàn)，不僅能鍛煉學(xué)生的操作技能，還能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，通過查閱相關(guān)資料和參考文獻(xiàn)，有依據(jù)地不斷進(jìn)行嘗試，從而培養(yǎng)其主動(dòng)獲取知識(shí)、分析問題、解決問題的能力（如圖1）。

2.1.2引入新型輔助教學(xué)方式，增強(qiáng)課堂互動(dòng)性

食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該摒棄不合理的教學(xué)方式，注重過程、體驗(yàn)，使學(xué)生處于更加開放、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境中。例如，在食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中引入“思維導(dǎo)圖”以輔助教學(xué)（如圖2）。實(shí)驗(yàn)課開始之前，實(shí)驗(yàn)老師會(huì)輔以思維導(dǎo)圖對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，基于實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶岢鲆恍┩瑢W(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)該著重思考的關(guān)鍵點(diǎn)，并確保實(shí)驗(yàn)正常實(shí)施。例如，食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中果汁飲料的制作，老師以思維導(dǎo)圖的形式將實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)實(shí)施三大部分。實(shí)驗(yàn)開始前，首先由老師向?qū)W生說明此次實(shí)驗(yàn)的目的，即掌握果汁飲料的生產(chǎn)工藝和了解生產(chǎn)設(shè)備性能。然后，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的時(shí)候就需要在這些方面有所側(cè)重。比如，在原料選擇時(shí)，可以著重了解其護(hù)色和預(yù)處理方法的選擇；在混合調(diào)配時(shí)，可以對(duì)傳統(tǒng)果汁飲料生產(chǎn)工藝中的生產(chǎn)配方進(jìn)行優(yōu)化；在使用打漿機(jī)時(shí)，根據(jù)設(shè)備性能合理選擇打漿模式及時(shí)間。學(xué)生前期準(zhǔn)備工作完成后，再由老師仔細(xì)核查實(shí)驗(yàn)的可行性和準(zhǔn)確性，審核通過后，方可按自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案開展實(shí)驗(yàn)。這種新型輔助教學(xué)方式不僅明顯提高了學(xué)生的自主能力，充分發(fā)揮了學(xué)生的個(gè)性特征，而且也大大增強(qiáng)了師生間的互動(dòng)性。

2.2多元化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.2.1增加新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際

食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)雖然屬于一門基礎(chǔ)性學(xué)科，但我們不能僅僅局限于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)該增加新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使其與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系更加緊密。因此，我們可以圍繞以下一些主題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如葉綠素、類胡蘿卜素、花色素苷等天然色素在食品加工中的變化與保持，色素類食品添加劑的使用現(xiàn)狀和問題以及維生素C在食品加工中保存率的影響因素。

2.2.2保留部分舊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，合理分配實(shí)驗(yàn)難易比重

增加新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并不意味著完全摒棄以往的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)在課時(shí)允許的基礎(chǔ)上，衡量難易程度與實(shí)用性，就內(nèi)容進(jìn)行合理刪減，并且在修改實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)要控制過難實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的出現(xiàn)頻率。例如，液相色譜法測(cè)定食品中山梨酸和苯甲酸等，盡管這些分析方法非常精確，但其復(fù)雜的工作原理及冗長(zhǎng)的操作流程在本科單一實(shí)驗(yàn)分配的學(xué)時(shí)內(nèi)難以掌握透徹，一味地延長(zhǎng)其分配的學(xué)時(shí)不僅不能使學(xué)生熟練掌握，反而擠占其他實(shí)踐課程的課時(shí)。因此，此類復(fù)雜的bMF0MNWv6kHhI2/Kh30bgw==實(shí)驗(yàn)應(yīng)安排少量學(xué)時(shí)作為課程拓展，為有意深造的同學(xué)打下基礎(chǔ)。

2.3改革教學(xué)安排

2.3.1摒棄大班式教學(xué)，提高學(xué)生參與性

實(shí)驗(yàn)和運(yùn)作是CDIO工程教育模式中的重要環(huán)節(jié)，這個(gè)過程主要使學(xué)生獲得“項(xiàng)目的規(guī)劃與實(shí)施能力”。進(jìn)行教學(xué)安排時(shí)，可以將學(xué)生分為每2人一組，以確保每位學(xué)生都能進(jìn)行實(shí)踐操作。同時(shí)，每組的工作包括前期文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)及難點(diǎn)標(biāo)記，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和總結(jié)分析。實(shí)驗(yàn)過程中，小組人員分工協(xié)作，以達(dá)到課程指標(biāo)點(diǎn)的“團(tuán)隊(duì)成員協(xié)作的能力”。

2.3.2加強(qiáng)課外學(xué)習(xí)，拓展學(xué)生視野

除了課堂學(xué)習(xí)外，還可以由老師帶領(lǐng)學(xué)生外出到企業(yè)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，熟悉工廠的生產(chǎn)線和生產(chǎn)工藝流程。不同于課堂的紙上談兵，對(duì)于食品生產(chǎn)線的實(shí)地考察以及食品企業(yè)高級(jí)技術(shù)人才的實(shí)際案例分享，學(xué)生可以將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行對(duì)比，加深對(duì)食品行業(yè)現(xiàn)狀以及前沿動(dòng)態(tài)的了解，擴(kuò)大學(xué)生視野，以期為以后的學(xué)習(xí)工作奠定更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4完善考核方式

為保證課程考核更加公正、合理，能夠真實(shí)地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，改變僅由出勤+實(shí)驗(yàn)報(bào)告+期末考試三部分組成的考核方式，設(shè)計(jì)更加完善的考核方式（如圖3）。課程考核考慮到CDIO理念中所強(qiáng)調(diào)的學(xué)生自主思考與設(shè)計(jì)，由此需要調(diào)整考核方式中各項(xiàng)內(nèi)容的占比，進(jìn)而提出平時(shí)實(shí)驗(yàn)（60%）+期末測(cè)試（40%）的考核方式。平時(shí)實(shí)驗(yàn)主要分為四個(gè)部分：課前考勤（5%）+實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)（40%）+實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)施（40%）+實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫（15%）。而OBE模式主要是以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向，主張一切教學(xué)活動(dòng)應(yīng)圍繞學(xué)生預(yù)期的學(xué)習(xí)成果來展開并進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，故實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫也應(yīng)該以培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求為產(chǎn)出導(dǎo)向，要求學(xué)生以畢業(yè)論文的格式來完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。比如，實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c意義類比于畢業(yè)論文的文獻(xiàn)綜述；實(shí)驗(yàn)步驟類比于畢業(yè)論文的材料與方法。同時(shí)，在平時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證學(xué)生參與度，觀看學(xué)生操作流程并指出錯(cuò)誤，提醒學(xué)生真實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并當(dāng)堂完成數(shù)據(jù)分析與實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫，杜絕抄襲現(xiàn)象。對(duì)于期末考核不再采取隨機(jī)抽取實(shí)驗(yàn)的形式，而是由教師設(shè)計(jì)一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，盡可能涵蓋食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中所需掌握的知識(shí)，由學(xué)生考試前自行查閱相關(guān)國(guó)標(biāo)，選擇合適的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在考試前一天到實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備好所需試劑和儀器，擺放整齊備用。改革后的成績(jī)?cè)u(píng)定制度，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)過程和個(gè)人實(shí)踐能力的體現(xiàn)，旨在通過課程的達(dá)成度分析每個(gè)學(xué)生不同能力目標(biāo)的達(dá)成情況，分析原因并對(duì)課程進(jìn)行不斷改進(jìn)。

結(jié)語

食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門應(yīng)用性與實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程，對(duì)學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，尤其對(duì)學(xué)生綜合性素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有獨(dú)特作用，對(duì)學(xué)生以后完成畢業(yè)論文、進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)以及從事與本專業(yè)相關(guān)的技術(shù)工作均具有十分重要的意義。本文結(jié)合食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，探討了基于CDIO工程教育理念、以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為引導(dǎo)的實(shí)踐教學(xué)模式，突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，讓學(xué)生參與了整個(gè)食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)中構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)作的全過程，又引入OBE模式進(jìn)行課程改革，使課程目標(biāo)與畢業(yè)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)完成，并在此過程中將CDIO和OBE兩種教學(xué)理念有機(jī)結(jié)合，并應(yīng)用于食品化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過先進(jìn)教學(xué)理念和新型改革手段的融會(huì)貫通改善教學(xué)質(zhì)量，有目的性地養(yǎng)成學(xué)生自主思考的習(xí)慣，培養(yǎng)創(chuàng)新型、實(shí)干型的人才，以期為其他實(shí)踐類課程的教學(xué)改革提供參考。

作者簡(jiǎn)介

戴濤濤（1991-），男，漢族，江西南昌人，助理研究員，博士；研究方向：植物蛋白、超微粉碎高效利用及食品組分相互作用。

*通信作者

陳軍（1986-），男，漢族，江西上饒人，研究員，博士；研究方向：食品資源的開發(fā)利用、食品加工新技術(shù)。