基于CDIO理念的“現代食品加工新技術”實踐教學改革

吳 偉，吳曉娟

（中南林業科技大學食品科學與工程學院，湖南長沙 410004）

基于CDIO理念的“現代食品加工新技術”實踐教學改革

吳 偉，吳曉娟

（中南林業科技大學食品科學與工程學院，湖南長沙 410004）

CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）的英文簡寫，是集系統性與先進性為一體的教育理念和人才培養模式。將CDIO理念引入到“現代食品加工新技術”這門課程的實踐教學改革之中，采用集理論教學、實驗教學、工廠實踐三位一體的教學模式，使得學生更加熟練地掌握現代食品加工新技術，為今后從事食品加工領域相關工作打下堅實的基礎。

CDIO理念；現代食品加工新技術；實踐教學

0 引言

CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）的英文簡寫，是近年來國外專業技術教育領域興起的集系統性與先進性為一體的教育理念和人才培養模式［1］。該模式以培養新一代高水平工程師為目標，把理論、實踐及創新合為一體，以CDIO四段教育為載體，培養學生的工程技術能力。由于我國教育系統側重于理論教育，學生幾乎沒有受到過系統的工程項目和團隊工作的實際訓練，因此解決實際問題的能力欠佳［2］。自2005年我國引入CDIO工程教育模式以來，該教學理念已經在我國多所高校產生深遠影響，并形成了多個成功案例，大大提升了學生的工程實踐創新能力。

“現代食品加工新技術”是食品科學與工程、食品質量與安全和糧食工程專業非常重要的一門專業選修課，其主要目的是使學生系統掌握食品超微粉碎技術、分離新技術、冷凍新技術、加熱新技術、造粒新技術、質構調整新術、滅菌新技術、包裝新技術等食品高新技術的基本原理和工藝設備，并能在生產實踐中進行合理應用［3］。但是長期以來，這門課程僅開設了理論教學和實驗教學課程，對于學生工程實踐創新能力的培養作用十分有限。因此，本文將探索應用CDIO的理念對這門課程進行實踐教學改革，采用集理論教學、實驗教學、工廠實踐三位一體的教學模式，使學生更加熟練地掌握現代食品加工新技術，為今后從事食品加工領域相關工作打下堅實的基礎。

基于CDIO理念的“現代食品加工新技術”實踐教學體系見圖1。

圖1 基于CDIO理念的“現代食品加工新技術”實踐教學體系

1 基于CDIO理念的理論教學創新

“現代食品加工新技術”是一門涉及學科廣、學科交叉多、知識更新快、實踐性強的應用課程。以往的理論教學普遍采用“灌入式”教學模式，在教學過程一味追求各種新技術的多而全，盡可能使講授內容涉及到原理、方法、設備及其應用的方方面面。以分離新技術為例，目前在食品工業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、高壓脈沖電場等幾十種技術。但是，學生常常難以在有限的課時（共計32學時）內接受和理解如此多的內容，因而教學效果不甚理想。

CDIO是一種以工程項目設計為導向、工程能力培養為目標的工程教育模式，工程項目設計是工程實踐的精髓所在。因而，基于CDIO理念的“現代食品加工新技術”理論教學，重點是引導學生主動學習、創新思維，并積極參與到教學過程中。在課堂上，教師和學生采用1∶1的課時分配比例，即前16學時由教師講解基礎理論知識，主要包括技術原理、工藝流程和設備；而后16學時由學生講解案例，主要為單項技術在食品工程項目中的設計和應用。

食品質量與安全專業2012級學生主講案例內容如表1所示，學生按新技術類別分為8個小組，每組5個學生，每個小組的所有成員共同構思1個案例。以第6小組的案例“高壓脈沖電場在食品滅菌方面的應用”為例，首先教師為該小組確定案例需講解的核心技術是滅菌新技術，學生通過關鍵詞檢索及小組討論，確定選題為高壓脈沖電場技術方面的內容。然后，學生利用課外時間查閱文獻，經討論形成初步的案例構思，并確定具體講解內容，如技術原理、工藝、設備、應用及其他拓展內容，制作成PPT。最后，通過課堂講解、組間提問、課堂討論、教師答疑等方式完成新知識的鞏固。結果表明，這種讓學生在自主解決問題過程中體會事物之間關聯的教學方法，能夠促使學生更好地掌握新知識的相互關聯和意義建構。

學生講解案例見表1。

表1 學生講解案例

2 基于CDIO理念的實驗教學改革

實驗教學是理論教學的延生，是為了使學生能夠更好地掌握理論知識，同時培養其動手能力、團結協作的能力和綜合素質。最初，由于教學設施、實驗設備及經費等因素限制，這門課程的實驗項目幾乎全部為驗證型實驗，如全子葉豆漿的制作、全脂豆粉的制作、凍干香蕉片和蘋果片的制作等，缺乏設計型實驗、綜合性實驗和創新型實驗。隨后，教師在實驗教學中引入了翻轉課堂的教學模式，增加了“米糠膳食纖維面包的制作”等綜合性實驗，并且根據每個實驗項目的教學目標和知識難易程度，為學生準備了PPT課件、視頻和參考資料等課前學習資源。盡管這些改進措施在鞏固學生專業理論基礎、培養學生綜合素質方面起到一定作用，但是對于培養學生的實際應用能力和創新意識，尤其是系統的工程能力方面還存在一定差距。

近年來，隨著中南林業科技大學稻谷及副產物深加工國家工程實驗室的建立，初步建成了小型校內實習工廠，越來越多地融合了現代食品加工新技術，許多中試生產線被引進，如米粉中試生產線、發芽糙米中試生產線、糧食多功能擠壓膨化中試生產線、飲料中試生產線、谷物重金屬脫除中試生產線等，這為基于CDIO理念的實驗教學改革提供了硬件條件。因而，教師不僅可以開設驗證性實驗和綜合性實驗，還可以開設一些設計型實驗和創新型實驗。通過中試實驗課程的開設，不僅能使學生系統掌握食品超微粉碎、提取、分離、烘焙、滅菌、質構調整等食品高新技術的基本原理和工藝設備，并能夠更好地將這些技術與生產實踐進行對接，為學生進入飲料、烘焙、糧食加工等企業實習打下基礎。

現代食品加工新技術實驗項目見表2。

3 基于CDIO理念的工廠實踐

課程工廠實習是學生在大學階段難得的認知工廠生產、理論知識聯系實際的機會。但是，目前不論是“食品科學與工程”“食品質量與安全”還是“糧食工程”的專業選修課程都很少安排工廠實習的環節，即使是“食品工藝學”“食品工廠設計”等專業必修課程，安排的工廠實習也通常是相關教師與企業簽約后，由教師帶隊去參觀工廠的生產車間，學生進行走馬觀花式的參觀實習。由于沒有進行真正的操作實踐，實習結束后很快將實習過程中所見所聞拋之腦后，來不及思考就把相關的知識遺忘，剩下的可能只有些許照片作為記憶［4］。

表2 現代食品加工新技術實驗項目

在實踐教學改革中，增加基于CDIO理念的工廠實習，首要任務是確定設備先進、自動化程度高、生產具有代表性的食品高新技術企業，因而教師選擇金健高科技食品有限責任公司和金霞油茶科技有限公司作為校外實習基地，將學生分組、分批次進行生產實習。首先，要求學生帶著問題進工廠。實習前，學生通過查詢企業相關資料，對企業現有的生產規模、產品方案、工藝流程等方面進行預先了解和認識；實習過程中，對疑難問題進行記錄，并與企業工程師及管理人員進行廣泛交流和討論，掌握關鍵工藝、品質控制、企業文化和管理經驗等；實習結束后，撰寫實習報告和心得體會，并結合企業在生產或管理過程中存在的問題提出建議。以在金霞油茶科技有限公司的生產實習為例，學生通過為期2周的生產實踐，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全自控智能化技術的產業鏈全過程，并且在與企業工程師的交流座談中利用所學專業知識，提出了不少關于杜絕苯并芘產生和減少生育酚、角鯊烯損失的有效措施?？傊?，學生通過生產實踐和反思總結，充分調動了對“現代食品加工新技術”這門課程的學習興趣，提高了系統的工程能力。

4 結語

針對“現代食品加工新技術”教學過程中存在的側重于理論教育、缺乏工程實踐教育的問題，將CDIO理念引入到這門課程的實踐教學改革之中，采用集理論教學、實驗教學、工廠實踐三位一體的教學模式。首先，在理論教學中對傳統的“灌入式”教學模式進行改革，采用以學生為主的案例教學方法，充分發揮學生的主觀能動性，增強學生思考問題和解決問題的能力；然后，在實驗教學中充分利用國家工程實驗室的平臺優勢，在合理保留原有的驗證性和綜合性實驗的基礎上，增設設計型實驗和創新型實驗，培養學生的創新意識和技術應用能力；最后，還在理論教學和實驗教學的基礎上增加了工廠實踐環節，有利于學生深入實踐，培養系統的工程能力，為今后從事食品加工領域相關工作打下堅實的基礎。

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

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

［3］ 吳偉，吳曉娟，林親錄，等.“現代食品加工新技術”實驗教學改革和實踐 ［J］.農產品加工（下），2015（11）：79-81.

［4］ 張存勝.高校食品工廠設計課程教學改革研究 ［J］.農產品加工（學刊），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

中南林業科技大學校級教學改革項目（201506）。

吳 偉（1981— ），男，博士，副教授，研究方向為糧油加工。