基于CDIO理念的食品工廠設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革探索

黨的十八大以來，我國食品產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，食品科技迎來長足進(jìn)步?！敖】抵袊睉?zhàn)略的實(shí)施為食品領(lǐng)域帶來巨大的發(fā)展機(jī)遇，也要求食品行業(yè)工作者為此做出更多原始創(chuàng)新和突破。習(xí)近平總書記指出，“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐，我們必須堅(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力”。為此，理應(yīng)加快新興領(lǐng)域工程科技人才培養(yǎng)、助推高等教育強(qiáng)國建設(shè)。食品工程教育在我國創(chuàng)新人才高等教育中占據(jù)著相當(dāng)重要的地位，其中“食品工廠設(shè)計(jì)”是食品相關(guān)專業(yè)一門重要的課程，內(nèi)容涉及新食品工廠的建造和舊食品工廠的改建，具有較強(qiáng)的工程性，是食品工程類學(xué)生必須學(xué)習(xí)掌握的課程，對(duì)我國的食品工程人才建設(shè)起到了較強(qiáng)的支撐作用。

CDIO工程教育模式是2000年由美國麻省理工學(xué)院瑞典皇家工學(xué)院等四所高校創(chuàng)立的國際組織提出的國際工程教育改革最新成果。該模式將學(xué)習(xí)過程分為構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operation）四個(gè)階段，便于教師在培養(yǎng)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生進(jìn)行觀察與評(píng)估，從而使工程教育改革可視化、具體化。將CDIO教學(xué)模式應(yīng)用于食品工廠設(shè)計(jì)這門課程中，不僅有利于學(xué)生在“做中學(xué)”的基礎(chǔ)上快速掌握相關(guān)知識(shí)，其構(gòu)建的考核評(píng)估體系也為教師的教學(xué)思路指明了方向，大大減輕教學(xué)負(fù)擔(dān)。

基于以上分析，CDIO理念的教學(xué)模式與“食品工廠設(shè)計(jì)”教學(xué)適配，其分層教學(xué)模式能夠滿足該課程的教學(xué)需求。本文總結(jié)在食品工廠設(shè)計(jì)課程實(shí)際教學(xué)中存在的問題，對(duì)照CDIO教學(xué)模式，為該課程的教學(xué)改革提供思路與方向。

1.食品工廠設(shè)計(jì)課程特點(diǎn)及教學(xué)問題

1.1食品工廠設(shè)計(jì)課程特點(diǎn)

食品工廠設(shè)計(jì)課程是本科院校根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)及食品產(chǎn)業(yè)需求而設(shè)立的一門以實(shí)踐設(shè)計(jì)為主的課程。其教學(xué)目的是培養(yǎng)能夠?qū)⑹称犯鲗W(xué)科知識(shí)進(jìn)行綜合，并將之應(yīng)用到食品工程設(shè)計(jì)之中的“復(fù)合型”高級(jí)人才。學(xué)生需要事先熟練掌握前幾個(gè)學(xué)期所學(xué)的專業(yè)課程知識(shí)，如工藝流程設(shè)計(jì)、工程制圖CAD等，才有學(xué)好“食品工廠設(shè)計(jì)”這門課程的可能。

1.2食品工廠設(shè)計(jì)課程教學(xué)問題

1.2.1教學(xué)手段落后

傳統(tǒng)課堂教學(xué)大都為單純的“教師講—學(xué)生聽”模式，即由教師為主體機(jī)械地向?qū)W生灌輸知識(shí)，學(xué)生在課堂中接收新的知識(shí)點(diǎn)，兩者缺乏有效的互動(dòng)。加之在現(xiàn)有教學(xué)體系下，多數(shù)高校面臨課時(shí)少，任務(wù)重等難題，教師難以在有限的課時(shí)內(nèi)將課程內(nèi)容完整地傳授給學(xué)生，學(xué)生同樣很難對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行理解與運(yùn)用，無法滿足食品工廠設(shè)計(jì)課程培養(yǎng)復(fù)合型高級(jí)人才的教學(xué)需求。

1.2.2教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足

教師作為課程的開發(fā)者、建設(shè)者和主導(dǎo)者，不僅要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)也應(yīng)具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和一定的工程實(shí)踐能力。然而，大多數(shù)院校食品專業(yè)的教師基本以學(xué)術(shù)型的碩士、博士為主，雖然他們的理論知識(shí)儲(chǔ)備過硬，但缺乏工廠實(shí)踐經(jīng)歷，難以將理論同實(shí)際聯(lián)系起來。因此，在進(jìn)行食品工廠設(shè)計(jì)這門以專業(yè)性和實(shí)踐性為主的課程的教學(xué)時(shí)，很難保證教學(xué)質(zhì)量。

1.2.3考核方式單一

傳統(tǒng)食品工廠設(shè)計(jì)課程學(xué)生成績?cè)u(píng)定主要以期末考試為主，輔以教師對(duì)學(xué)生日常考勤、作業(yè)完成質(zhì)量的評(píng)價(jià)，而忽視了師生間的交流，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。此外，在以期末考試為主的考核形式下，學(xué)生暴露出問題的時(shí)間較晚，教師難以及時(shí)糾正。同樣的，在當(dāng)前應(yīng)試教育的大環(huán)境下，學(xué)生往往通過臨陣磨槍的方式應(yīng)對(duì)期末考試，短時(shí)間內(nèi)吸收的知識(shí)無法長久保留，與“食品工程教育”育人育才的宗旨相悖。

2.食品工廠設(shè)計(jì)課程改革探索

2.1CDIO教學(xué)模式的構(gòu)建

在CDIO教學(xué)模式中，工程教育課程被分解與重構(gòu)成四個(gè)層級(jí)：第一，以學(xué)生專業(yè)知識(shí)能力作導(dǎo)向，建立一套完整的工程知識(shí)內(nèi)容體系，作為教師教育教學(xué)的基礎(chǔ)；第二，完善課程實(shí)踐內(nèi)容，進(jìn)行案例分析，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中分析和解決問題的能力，并進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，加深其工程背景；第三，安排團(tuán)隊(duì)協(xié)作任務(wù)，鍛煉學(xué)生的溝通能力與團(tuán)隊(duì)思維；第四，引導(dǎo)學(xué)生參與到現(xiàn)實(shí)中的工程項(xiàng)目之中，熟悉產(chǎn)品設(shè)計(jì)或系統(tǒng)開發(fā)的一整套流程，提高實(shí)際操作能力。該模式已被證實(shí)適用于工程教育教學(xué)，在國際上得到了廣泛認(rèn)可。

根據(jù)食品工廠設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)，教師需要找到“培養(yǎng)什么樣的人才”和“怎樣培養(yǎng)人才”這兩個(gè)問題，在CDIO教學(xué)模式構(gòu)建方面可做以下探索。

2.1.1完善教學(xué)框架 明確人才培養(yǎng)目標(biāo)

要知道“怎樣培養(yǎng)人才”，首先我們得解決“培養(yǎng)什么樣的人才”這一問題。食品工廠設(shè)計(jì)這門課程培養(yǎng)的對(duì)象往往是高專業(yè)化、多尺度的綜合型人才。隨著高新技術(shù)在食品加工與制造過程中不斷地滲透融合，我國食品正面臨著以智能制造為主代表的創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)的問題，迫切需要具有創(chuàng)新實(shí)踐能力、交流合作能力和國際競爭力的高層次復(fù)合型人才。基于以上，對(duì)食品工廠設(shè)計(jì)這門課程的人才培養(yǎng)提出以下要求（見表1）。

2.1.2優(yōu)化課程安排 “教”與“學(xué)”有效結(jié)合

基于“食品工廠設(shè)計(jì)”眾多學(xué)科交叉滲透的特性，學(xué)習(xí)難度較高，因此，在基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)中，教師可以嘗試線上線下混合式教學(xué)以提高教學(xué)質(zhì)量，把完整的教學(xué)過程拆分為課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)，老師和學(xué)生作為兩個(gè)主體在每個(gè)階段有對(duì)應(yīng)的任務(wù)，具體要求如下。

2.1.2.1課前引導(dǎo)

要讓學(xué)生自主去預(yù)習(xí)所學(xué)課程內(nèi)容，并對(duì)之產(chǎn)生足夠的興趣，教師的引導(dǎo)必不可少。教師可以通過雨課堂、知到、學(xué)習(xí)通等線上平臺(tái)，通過選取合適的網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)、音頻、文本等資料，引發(fā)學(xué)生思考并下發(fā)學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生有目的性地去學(xué)習(xí)。學(xué)生則是籍由老師下發(fā)的資料，將自己代入創(chuàng)業(yè)者的角色，去思索創(chuàng)立食品工廠必備的因素。通過這樣的方式，一方面可以加快教學(xué)的進(jìn)程，另一方面也有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.1.2.2課中教學(xué)

在這一過程中，教師需要做好線上課程與線下課程的銜接，避免出現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)跳躍，學(xué)生思維跟不上的局面。此外，線上教學(xué)更加注重學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，學(xué)生需要對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行充分預(yù)習(xí)，合理規(guī)劃學(xué)習(xí)時(shí)間，完成老師布置的教學(xué)任務(wù)。在線下課上，老師與學(xué)生應(yīng)當(dāng)進(jìn)行充分的交流與溝通，解決學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)過程中遇到的難題。

2.1.2.3課后鞏固

課后鞏固環(huán)節(jié)是對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的延伸和拓展，是學(xué)生想要基礎(chǔ)扎實(shí)必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。教師可通過布置作業(yè)的方式來檢測學(xué)生學(xué)習(xí)的成果。同時(shí)，學(xué)生也可借助線上平臺(tái)的評(píng)分功能，對(duì)老師的教學(xué)質(zhì)量做出評(píng)價(jià)，方便教師總結(jié)問題，進(jìn)一步調(diào)整之后的教學(xué)方案。

2.1.3豐富實(shí)踐活動(dòng) 提高實(shí)踐占比

通過工程實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對(duì)食品工廠有一個(gè)更加清晰直觀的認(rèn)識(shí)，也有利于加深對(duì)食品工廠設(shè)計(jì)這門課程知識(shí)的理解。

在當(dāng)前多領(lǐng)域、深層次、高智能、可持續(xù)的食品科技發(fā)展背景下，人們更加重視個(gè)人學(xué)習(xí)能力、人際交往能力、體系構(gòu)建能力等方面的提升。為此我們可做出以下嘗試：（1）加強(qiáng)學(xué)校與企業(yè)間的合作，讓企業(yè)工人帶領(lǐng)學(xué)生去見識(shí)和了解食品工廠，以實(shí)現(xiàn)學(xué)校與食品企業(yè)“人才共育、學(xué)成共享”。（2）在實(shí)踐教學(xué)中引進(jìn)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生在推進(jìn)項(xiàng)目的過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)專業(yè)素養(yǎng)的提高。（3）建立仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行總廠平面布置，最后讓不同小組間相互指正其他小組成員在任務(wù)提交過程中出現(xiàn)的問題，以考查學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交互式學(xué)習(xí)能力。

2.2強(qiáng)化師資隊(duì)伍

CDIO教學(xué)模式中，教師對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)至關(guān)重要，其知識(shí)儲(chǔ)備和工程背景更是工程教育的前提。引進(jìn)高層次人才是提升師資隊(duì)伍最直接最快速的方式。然而現(xiàn)如今我國正面臨人才稀缺的問題，為每個(gè)高校配備足夠數(shù)量的資深教師并不現(xiàn)實(shí)，為此提供以下兩種解決方案。

2.2.1創(chuàng)造“階梯式”教師隊(duì)伍

在院校學(xué)科建設(shè)過程中為避免出現(xiàn)教師青黃不接的現(xiàn)象，學(xué)校應(yīng)時(shí)刻注意教學(xué)人才的儲(chǔ)備，協(xié)調(diào)好師資隊(duì)伍的構(gòu)成。在教學(xué)過程中，青年教師可以通過旁聽的方式從有資歷的老教師授課過程中吸取教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。同樣的，資深教師也可以通過觀察青年教師的授課方式對(duì)青年教師做出點(diǎn)評(píng)，加快青年教師的成長。此外，學(xué)校也應(yīng)鼓勵(lì)老師進(jìn)行深造和對(duì)外交流，以保持教師隊(duì)伍的先進(jìn)性。

2.2.2構(gòu)建“雙師型”教師結(jié)構(gòu)

相對(duì)普通高等院校教師而言，企業(yè)的技術(shù)人才長期處在食品工廠的環(huán)境中，對(duì)于實(shí)踐教學(xué)有更加豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以很好地補(bǔ)足青年教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的短板?！半p師型”教學(xué)即聘請(qǐng)一些食品工廠的技術(shù)人才參與到實(shí)踐教學(xué)中，由學(xué)校教師與企業(yè)的技術(shù)人才對(duì)學(xué)生聯(lián)合培養(yǎng)，既可保證知識(shí)的傳授效果，又能豐富學(xué)生的食品工程背景，讓學(xué)生做到學(xué)以致用、融會(huì)貫通，以豐富食品工廠設(shè)計(jì)課程教學(xué)理念的內(nèi)涵。

2.3完善課程考核

為解決以往教學(xué)中存在的學(xué)生興趣匱乏、學(xué)習(xí)積極性不高的問題，教師可綜合課堂互動(dòng)與答疑情況，構(gòu)建課前線上課學(xué)習(xí)情況、線下課實(shí)際表現(xiàn)以及課后任務(wù)完成進(jìn)度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。CDIO教學(xué)模式以成果為導(dǎo)向，過程為基礎(chǔ)，結(jié)合課程特點(diǎn)，要求教師引導(dǎo)學(xué)生逐步了解工廠選址、工藝設(shè)計(jì)、物料衡算、污染防治等內(nèi)容，適當(dāng)提出建議，讓學(xué)生分組討論確定可行的食品工藝，最終以組為單位撰寫以該工藝為核心的食品工廠設(shè)計(jì)書，并要求每個(gè)人都繪制出配套的工藝流程圖、總廠平面圖和車間布置圖，將其設(shè)計(jì)過程和最終結(jié)果納入考核標(biāo)準(zhǔn)。

食品工廠設(shè)計(jì)課程考核方案建議見圖1。

結(jié)語

為助力“健康中國”戰(zhàn)略的實(shí)施，黨和國家將教育、科技、人才、創(chuàng)新對(duì)全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的重要性提升到了前所未有的戰(zhàn)略高度。在CDIO理念指導(dǎo)下的食品工廠設(shè)計(jì)課程教學(xué)應(yīng)結(jié)合新時(shí)代背景，充分利用現(xiàn)代科技的優(yōu)勢進(jìn)行教學(xué)改革?！熬€上線下”混合式教學(xué)模式的采用可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解與掌握；“雙師型”教師結(jié)構(gòu)則是進(jìn)一步強(qiáng)化了學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力；“多維度”考核模式的構(gòu)建降低了一次性考試比例，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的積極性，同時(shí)也更加客觀、全面地對(duì)學(xué)生各項(xiàng)能力進(jìn)行評(píng)估。該教學(xué)模式有助于系統(tǒng)性、針對(duì)性地培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、實(shí)踐創(chuàng)新能力強(qiáng)的高層次復(fù)合型人才，從而滿足食品科技日益發(fā)展過程中對(duì)人才的需求。