基于CDIO工程教育理念的《食品保藏學》課程改革與實踐

吳永祥，吳麗萍，胡長玉，楚文靖，崔譜，李豐伯

(黃山學院生命與環(huán)境科學學院，安徽黃山245041)

基于CDIO工程教育理念的《食品保藏學》課程改革與實踐

吳永祥，吳麗萍，胡長玉，楚文靖，崔譜，李豐伯

(黃山學院生命與環(huán)境科學學院，安徽黃山245041)

基于CDIO工程教育理念，根據(jù)《食品保藏學》課程的特點，從該課程的教學內容、教學模式以及考核方式進行了改革和探索。實踐證明，采用CDIO工程教育理念，大大增強了學生自主學習的積極性和主動性，提高了實踐創(chuàng)新與合作能力。

CDIO工程教育理念；食品保藏學；課程改革；實踐

黃山學院食品科學與工程專業(yè)于2008年首次招生，開設了《食品保藏學》課程，其理論教學為48學時、實驗教學為12學時，相對于國內其他高校，起步較晚，基礎薄弱，且在教學過程中發(fā)現(xiàn)該課程暴露出不適合地方性應用型本科院校人才培養(yǎng)的弊端。對于地方性應用型本科院校而言，培養(yǎng)的是社會需求的應用型工程人才，教學內容應以基本理論和實用技術為中心，課程設計應以應用能力培養(yǎng)為核心，教學方法應以提高實踐技能為目標。構思conceive、設計design、實現(xiàn)implement和運作operate(簡稱CDIO)是工程教育最新的改革成果。它以產品從構思、研發(fā)到運行的整個周期作為載體，讓學生自發(fā)、主動地進行課程實踐，將課程知識體系之間有機聯(lián)系起來，能夠充分激發(fā)學生的學習興趣，是目前最新的卓越工程師培養(yǎng)解決方案[1,2]。由于目前中國高校食品工程專業(yè)的教學側重于理論教育，學生參與系統(tǒng)的工程實踐和團隊工作訓練較少，導致了工程教育中出現(xiàn)理論和實踐相互脫節(jié)的問題[3]。2005年，由汕頭大學將CDIO工程教育理念引進我國并實施，之后參與卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的194所高校中已有眾多高校運用CDIO工程教育理念，在人才培養(yǎng)方案、教學大綱、教學方法改革、實踐能力培養(yǎng)、提高團隊及創(chuàng)新等方面進行了大量的探索與實踐，積累了寶貴的成功經驗[4,5]。

筆者根據(jù)所在教學團隊近10年的教學經驗，結合地方性應用型本科院校人才培養(yǎng)模式，為適應工程教育發(fā)展需求，提出基于CDIO工程教育理念的《食品保藏學》課程改革，形成了具有特色和創(chuàng)新的教學內容、教學方法以及考核方式，并進行了認真地實踐，收獲了良好的教學效果。

1 教學內容的改革

傳統(tǒng)的《食品保藏學》教學內容包括理論和實驗兩部分。理論教學的主要內容為食品加工、制造的主要原料特性，食品熱處理和殺菌，食品的低溫處理與保藏，食品的干燥，食品的微波處理，食品的輻照，食品的腌漬、發(fā)酵和煙熏，以及食品的化學保藏與包裝等；實驗教學主要包括演示性、驗證性實驗和教師指定的綜合性實驗，僅僅作為對理論教學起輔助作用的補充性課程內容。由于《食品保藏學》具有教學內容多、各章節(jié)知識零散且獨立性強、多學科交叉融合、應用和實踐性強等特點，按照傳統(tǒng)的教學，學生對食品保藏技術在食品原料及食品工業(yè)中的實際應用則很難理解，使學生對該課程感到枯燥無味，產生畏難情緒，失去學習的興趣，教學效果不理想[6]。《食品保藏學》在CDIO理念下所教學的內容不僅能夠幫助學生掌握食品加工與保藏技術的理論知識，而且能夠提高學生獨立思考、分析與解決問題的能力，增強學生在食品保藏實踐過程中的系統(tǒng)構建能力，提高學生創(chuàng)新和合作能力。近年來，課題組基于CDIO工程教育理念，結合地方性應用型本科院校學生培養(yǎng)模式，提出通過產品化的項目設計和實現(xiàn)將整個課程體系有機地、系統(tǒng)地結合起來，學生所需學習的理論知識和需掌握的實踐技能都圍繞這個項目來設計。例如《食品保藏學》中重要理論“食品熱處理反應的基本規(guī)律”，實驗教學會演示熱處理對食品的影響，一般的實驗方法是將食品進行高溫處理，感官上評定熱處理對食品質構及外觀的影響，但學生對食品熱處理過程中微生物生長、酶活力及營養(yǎng)成分的變化很難理解。例如，設計開發(fā)一種具有良好品質和具有較長貨架期的常溫料理包，不僅需要研究熱處理對料理包中各原料熟化程度、色澤和滋味的影響，還需要測定經過熱處理后料理包內微生物致死的數(shù)量及各原料營養(yǎng)成分的變化。通過一個真實食品項目的設計，使學生在掌握理論知識的同時，增強知識在實踐中的應用能力，從而解決工程教育中出現(xiàn)的理論和實踐相互脫節(jié)的問題。

傳統(tǒng)教學內容從食品原料特性、食品熱處理、食品低溫處理、食品干燥、食品輻照、以及食品化學保藏與包裝等按章節(jié)依次講解，知識零散且獨立性強，課程知識體系之間未能有機聯(lián)系起來。課題組將CDIO工程教育理念貫穿到《食品保藏學》教學中，構建了以產品設計與實施為核心的教學體系。以項目“紅薯干的現(xiàn)代加工工藝研究”為例。首先老師講解紅薯的原料特性，包括組織結構特性、紅薯采摘后的生理作用(呼吸作用、水分蒸發(fā)、休眠與發(fā)芽等)、采摘后的貯藏。其次講解紅薯干的現(xiàn)代加工工藝流程：紅薯去皮、切條→護色、熱燙→一次蒸煮→干燥→二次蒸煮→烘烤→添加食品添加劑→包裝→射線滅菌→低溫貯藏。護色與熱燙主要目的是破壞或鈍化紅薯中導致質量變化的酶類，以保持紅薯原有的品質，降低紅薯在加工和保藏過程中由酶引起的色、香、味的劣化和營養(yǎng)成分的損失。蒸煮是一種較強烈的熱處理形式，可用于改善食品品質，同時破壞食品中熱敏性的微生物和致病菌，使紅薯既要符合品質要求又要達到符合貨架期的要求。而兩者對于熱處理的需求是矛盾的，過長時間的熱處理雖能使微生物和致病菌失活，但同樣對食品的營養(yǎng)成分破壞較大，影響了食品的品質。如何控制蒸煮的程度，需掌握熱處理反應的基本規(guī)律，必須了解熱處理時食品中各成分（微生物、酶、營養(yǎng)成分等）的變化規(guī)律。紅薯干的干燥是指在自然條件或人工控制條件下使食品中水分蒸發(fā)，起到改善食品品質和降低紅薯干水分活度的作用，延長產品貯存期。紅薯干的化學保藏、包裝和紫外滅菌即在紅薯干生產和貯運過程中使用化學保藏劑和包裝材料，通過紫外線或X射線，起到有效殺菌和延緩食品的腐化變質，提高紅薯干的耐藏性。這些環(huán)節(jié)依據(jù)《食品保藏學》各章重要知識點的相關性有機結合起來，而不是零散簡單羅列，并與食品化學、食品安全學中的知識點形成了交叉，培養(yǎng)了學生解決實際問題的綜合素質。學生通過設計和實施知識點在紅薯干加工工藝中的作用，增強了對課程相關知識的理解。同時學生分組，查閱文獻深入了解相關知識點后，相互討論，充分思考，完成實驗的設計與實驗操作，解決紅薯干的口味、品質、貯藏期等實際生產中的問題。最后小組獨立形成實驗報告，用現(xiàn)代加工工藝制作出紅薯干產品，且每一組選派一名學生進行最終成果匯報，學生們相互提問和評分。通過以項目設計為中心的教育方法，加深了學生對課程知識的理解，科學整合了學生的知識體系，真正實現(xiàn)“教、學、做合一”，大大提高了學生的工程項目思維能力和團隊協(xié)作精神。

2 教學方法改革

傳統(tǒng)的《食品保藏學》教學只是向學生系統(tǒng)地講授一個完整的知識體系，教師“講”的內容較多，缺乏機動靈活性，不利于學生養(yǎng)成獨立思考、分析與解決實際問題的習慣，也不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。基于以上教學現(xiàn)狀，課題組集合CDIO工程教育理念改革傳統(tǒng)教學方法，主要從3個方面進行。

2.1 結合問題式和競賽式的教學方法

傳統(tǒng)的“講解式”教學一般以教師為主體，知識的傳授具有單向性；基于CDIO工程教育理念，要以學生為中心，該教學法的基礎是設計問題引導學生自主學習。比如在“高峰呼吸型”和“非高峰呼吸型”的教學過程中，在課程中提問“為什么香蕉可以在沒有成熟的時候采摘”、“草莓、葡萄為什么必須在完全成熟條件下才能采摘”，引導學生去思考果蔬高峰呼吸型和非高峰呼吸型的區(qū)別。競賽式教學方法是將學生分成幾個不同的團隊，團隊內進行具體分工，相互討論與交流，讓不同團隊提出自己的見解，上講臺講演競賽，團隊之間相互現(xiàn)場打分。最后通過教師指導與總結，使同學們掌握相關知識點。這種結合問題式和競賽式的教學方法，引導了學生主動學習，培養(yǎng)了學生獨立思考、分析與解決問題的能力，也訓練了學生的團隊精神和合作能力。

2.2 設立開放式的課程環(huán)境

在CDIO理念的指導下，課題組為學生自主學習提供了開放式的課程環(huán)境，創(chuàng)建了《食品保藏學》“藍墨云班課”網絡教學平臺，并設立了開放性實驗室。網絡教學平臺中提供了課程課件、教學大綱、課程教案、食品保藏學的國內外參考書籍、優(yōu)秀學術論文、視頻教學、課程試題庫和PPT資源庫等學習材料。網絡教學平臺還有作業(yè)上傳、頭腦風暴等模塊。通過作業(yè)的提交，是對學生自學的有限監(jiān)督和自學能力的有效考核；學生之間可通過在頭腦風暴模塊中進行問題交流與討論，如果有疑問，也可聯(lián)系課題組的相關老師進行答疑解惑，通過這個環(huán)節(jié)可加深對知識的理解和掌握，充分調動學生主動探索問題的積極性。開放性實驗室的設立，可以為學生提供更多實踐空間，讓學生有機會參與到實踐和項目的運行中來，為學生構思、設計、實現(xiàn)和運作課程實踐及組建學生創(chuàng)新團隊提供了支持條件。

2.3 加強CDIO理念下實踐教學

CDIO理念下的實踐教學，注重培養(yǎng)學生構思-設計-實現(xiàn)-運作整個系統(tǒng)的實踐能力，強調學生在“做中學”，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和應用能力。在《食品保藏學實驗》的教學改革中，加大了設計性實驗所占的比例，使學生能夠構思新的創(chuàng)意、自主設計方案和組建團隊動手實驗，適當減少了演示性、驗證性或綜合性的實驗學時。比如：在《食品保藏學實驗》中開設了“不同保藏方法對紅薯干保藏過程中微生物及感官指標的影響”的設計性實驗，老師提前給出題目和要求，讓學生組建團隊，根據(jù)所學內容，進行查閱文獻、設計實驗方案、準備原料及試劑、實施實驗方案、實驗數(shù)據(jù)處理到實驗報告撰寫等操作，其中學生是實驗過程實施的主導者，教師只是起到輔助導向的作用。教師積極與企業(yè)合作搭建創(chuàng)新實踐平臺，讓學生從地方的實際出發(fā)，面向第一生產線，借助企業(yè)的優(yōu)勢彌補應用型食品人才實踐環(huán)節(jié)所缺失的部分。同時學生在企業(yè)的實踐中，結合企業(yè)的疑難問題，完成畢業(yè)論文或相關論文。通過在企業(yè)的實踐，學生掌握的不再是一種單純的實驗手段，更重要的是培養(yǎng)了一種解決實際問題的科學思維方式。同時教師還做到因材施教，積極鼓勵學生參與教師的科研活動，指導學生申請各級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃訓練項目和參加國家級、省級、校級大學生食品創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。

3 考核方式改革

《食品保藏學》以往成績的評定是從出勤情況(10%)、平時作業(yè)（30%）和期末考試（60%）3個方面進行的，不利于培養(yǎng)應用型創(chuàng)新性人才。基于CDIO工程教育理念，《食品保藏學》的教學應在理論知識、實驗操作技能和綜合素質上全面培養(yǎng)學生，所以考核評價體系必須多角度、全方位且合理化，對學生的成績的評定應該從傳統(tǒng)單一的期末考試向綜合測評轉變。學生綜合測評的內容包括平時考核（考勤、作業(yè)、自學情況、問題式及競賽式課堂表現(xiàn)、師生互動等30%）、獨立的能力評估（實踐項目完成情況、人際交流、團隊合作能力等30%）、期末閉卷考核（40%）3部分，其中期末考核題目增加主觀題目，引導學生自主學習，主動思考，強調了知識運用的能力。通過綜合測評方式，引導學生注重平時學習的投入而非考前突擊復習，最終使學生在知識、能力、素質3個方面協(xié)調發(fā)展。

4 改革的初步成效

實踐證明，基于CDIO理念下的《食品保藏學》教學改革收到了初步良好的成效。通過問卷方式對學生進行調研，結果見表1，2。學生調查表1顯示，有95.16%的學生對“教學內容”持滿意的態(tài)度，有93.55%的學生對“結合問題式和競賽式的教學方法”持滿意的態(tài)度，有88.71%的學生對“自主教學平臺的教學”持滿意的態(tài)度，有87.10%的學生對“基于CDIO理念下的實踐教學”持滿意的態(tài)度。表2表明，學生對教學綜合效果，包括條理是否清晰、重點是否突出、講解是否生動、是否培養(yǎng)了分析和解決實際問題能力及團隊合作能力等，是滿意的。在新的教學模式下，提高了學生學習的主動性和積極性，很好鞏固了專業(yè)知識和技能，培養(yǎng)了他們獨立思考、解決實際問題的能力，同時也注重了個人能力、團隊精神和綜合素質的培養(yǎng)。近3年來，課題組教師指導學生各類大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃訓練項目達18項；指導學生積極參加各類大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，相繼獲得2016年“創(chuàng)青春”安徽省大學生創(chuàng)業(yè)大賽創(chuàng)業(yè)實踐組銀獎、2016年安徽省“互聯(lián)網+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎、安徽省首屆大學生食品創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽三等獎等省級獎項5項和校級獎項2項。

表1 教學內容與教學方法滿意度調查（%）

表2 教學綜合效果滿意度調查（%）

5 小結

自探索與實踐CDIO工程教育模式以來，《食品保藏學》課程取得了較好的教學成效，充分調動了學生主動學習的積極性，培養(yǎng)了獨立思考、分析與解決問題的能力，提高了創(chuàng)新與合作能力。以產品為導向的工程教育，讓學生參與整個項目的構思-設計-實現(xiàn)-運行的全過程，做中學，學中做，使得理論與實踐相脫離的問題得到解決，所培養(yǎng)的學生更能適應社會對食品類人才的需求。CDIO工程教學模式為后續(xù)的課程教學、畢業(yè)實習和畢業(yè)論文設計乃至為成為卓越工程師奠定了堅實的基礎。但隨著食品生產技術的快速發(fā)展，《食品保藏學》的教學內容及教學方法不斷更新，課題組成員仍需不斷實踐與反思，從實踐中總結經驗，不斷探討教學模式中的重點、難點與細節(jié)，以求達到最好的教學目的。

[1]Woollacott L C.Validating the CDIO syllabus for engineering education using the taxonomy of engineering competencies[J].European journal of engineering education,2009,34(6)：545-559.

[2]張晶，王世清，陳海華.基于CDIO教育理念的食品工程專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)模式的構建[J].安徽農業(yè)科學,2014,42(30):10813-10815.

[3]周愛梅，劉欣，趙立超，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.

[4]阮征，胡曉波，劉成梅，等.基于CDIO理念的食品化學課程教學改革與實踐[J].中國輕工教育,2011(5):65-68.

[5]陳夢玲，張根華，詹月華，等.基于CDIO理念的食品感官評價課程改革與實踐[J].江蘇第二師范學院學報：自然科學版,2014,30(11):36-38.

[6]楚文靖.《食品加工與保藏》課程教學改革與探索[J].黃山學院學報,2013,15(5):138-140.

Curriculum Reform and Practice of Food Storage Based on CDIO Engineering Education Idea

Wu Yongxiang,Wu Liping,Hu Changyu,Chu Wenjing,Cui Pu,Li Fengbo
(School of Life and Environmental Sciences,Huangshan University,Huangshan 245041,China)

Based on CDIO engineering education idea,this article aims to reform and explore the curriculum teaching of Food Storage from such aspects as the teaching contents,teaching methods and assessment methods according to the characteristics of this course.The practice indicates that CDIO engineering education idea is helpful in greatly promoting college students’independent learning initiative,and improving their practice and innovation ability and team spirit.

CDIO engineering education idea;Food Storage;curriculum reform;practice

G642

A

1672-447X(2017)05-0131-004

2017-05-22

黃山學院質量工程建設項目(2016JXYJ12)；黃山學院自然科學研究項目(2016xkjq004)

吳永祥(1987-)，安徽黃山人，博士，黃山學院生命與環(huán)境科學學院講師，研究方向為食品安全與質量控制、功能性食品開發(fā)。

責任編輯：胡德明