以工程能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的食品科學(xué)與工程專業(yè)課程體系建設(shè)研究

劉漢文 彭英云 余曉紅 鄭清

摘 要： 本文結(jié)合CDIO工程教育理念及當(dāng)前食品工程專業(yè)工程能力培養(yǎng)存在的不足，以CDl0理念引領(lǐng)現(xiàn)代工程能力的培養(yǎng)，探討食品科學(xué)與工程專業(yè)課程體系建設(shè)和與之相關(guān)的實踐教學(xué)模式及教學(xué)方式改革。

關(guān)鍵詞： 工程能力 CDIO理念 食品工程 課程體系

在高等工程教育國際化的大背景下，以能力為主的“大工程”教育理念正在逐步確立。以專業(yè)認(rèn)證為引導(dǎo)，實行以工程能力為導(dǎo)向的實踐教學(xué)改革，強(qiáng)化大學(xué)生工程實踐能力訓(xùn)練，使工程人才培養(yǎng)質(zhì)量達(dá)到專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，是食品科學(xué)與工程專業(yè)必須面對和解決的問題。所謂工程能力，是指人腦對事物、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、自然環(huán)境這個“大工程”的能動反應(yīng)，是在充分掌握自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，尊重自然、保護(hù)自然，合理合法地開發(fā)利用自然條件，完成某項工程，創(chuàng)造出新的物質(zhì)財富的能力[1]。從根本上說，工程能力內(nèi)涵不僅包含：知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力、思維判斷與分析能力、工程設(shè)計與實踐能力、表達(dá)與交流能力、創(chuàng)造創(chuàng)新能力，還包括與市場經(jīng)濟(jì)相適應(yīng)的質(zhì)量意識、安全意識、競爭意識、環(huán)保意識、經(jīng)濟(jì)意識、協(xié)作意識和道德意識等許多方面[2][3]。現(xiàn)代工程作為一個多學(xué)科的綜合體越來越依賴于社會、經(jīng)濟(jì)、政治和文化等背景，工程訓(xùn)練包括與現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)水平相應(yīng)的設(shè)計、制造、運行、開發(fā)和管理的訓(xùn)練，與現(xiàn)代科技發(fā)展水平相適應(yīng)的創(chuàng)新精神和綜合能力的訓(xùn)練，與市場經(jīng)濟(jì)相適應(yīng)的質(zhì)量意識、安全意識、環(huán)保意識和協(xié)作意識的培養(yǎng)等。

一、CDIO工程教育理念

2000年麻省理工學(xué)院和瑞典皇家理工學(xué)院等四所大學(xué)組成的工程教育改革研究團(tuán)隊提出并持續(xù)發(fā)展和倡導(dǎo)了全新CDIO工程教育模式，受到了國內(nèi)外高校的廣泛矚目。CDIO即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[4]-[5]。CDIO理念是：充分利用大學(xué)學(xué)科齊全、學(xué)習(xí)資源豐富的條件，以盡可能接近工程實際，涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、企業(yè)和社會團(tuán)隊綜合設(shè)計大項目為主要載體，結(jié)合專業(yè)核心課程教學(xué)，使學(xué)生在CDIO的全過程中不斷地在理論知識、個人素質(zhì)和發(fā)展能力、協(xié)作能力和集社會、歷史、科技為一體的大系統(tǒng)適應(yīng)與調(diào)控能力四個方面得到全面的訓(xùn)練和提高。CDIO不僅僅強(qiáng)調(diào)學(xué)生的專業(yè)知識和實踐能力，更關(guān)注學(xué)生的復(fù)合性、創(chuàng)新性和開放性，關(guān)注學(xué)生在現(xiàn)實工作中所需的各種技能，包括人際交往技能，讓學(xué)生畢業(yè)后更好地融入社會，滿足社會需要。

二、目前食品科學(xué)與工程專業(yè)工程教育存在的不足

1.學(xué)科知識為導(dǎo)向。以學(xué)科知識為核心的培養(yǎng)計劃，存在對歷史、社會和環(huán)境的認(rèn)知與責(zé)任方面的明顯不足；課程設(shè)置注重學(xué)科和知識的完備性，難以適應(yīng)區(qū)域與食品產(chǎn)業(yè)需求；教學(xué)內(nèi)容偏向理論，學(xué)生缺乏以用為主的主動學(xué)習(xí)；強(qiáng)調(diào)個人學(xué)術(shù)能力的培養(yǎng)而忽視團(tuán)隊協(xié)作精神；重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等諸多問題。

2.校內(nèi)實踐平臺資源缺乏，平臺開發(fā)利用率低，相近學(xué)科之間實驗設(shè)備和實踐資源難以共享，食品企業(yè)實踐基地建設(shè)滯后。

3.滿足能力培養(yǎng)要求的實踐教學(xué)模式還未形成。實驗課往往穿插在理論課之間安排，限于課時，仍然主要是教師示范，要求學(xué)生規(guī)范化操作，驗證性實驗偏多，綜合性、探索性實驗偏少。實習(xí)課主要是通過參觀見習(xí)，不太能全面跟班參與實踐操作，缺乏真實的工程情景體驗和動手操作機(jī)會，無法從中獲得工程經(jīng)驗與感受。集中實訓(xùn)環(huán)節(jié)訓(xùn)練項目較少。無法培養(yǎng)學(xué)生靈活運用所學(xué)知識解決復(fù)雜工程問題的能力，難以培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題和自學(xué)創(chuàng)新能力，交流溝通和團(tuán)隊協(xié)作能力。

4.學(xué)生能力評價與考核方式單一。食品科學(xué)與工程專業(yè)實踐評價體系注重理論知識解釋的考核；實驗課主要看實驗報告；實習(xí)、實踐課主要看考勤與記錄，缺少對于學(xué)生實踐收獲的評價方法與標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵學(xué)生只管聽話、守規(guī)，避免犯錯，不易調(diào)動學(xué)生動腦、動手操作的積極性和創(chuàng)造性。

三、以CDIO理念引領(lǐng)食品科學(xué)與工程專業(yè)現(xiàn)代工程能力的培養(yǎng)

1.轉(zhuǎn)變觀念，樹立現(xiàn)代工程教育觀。

樹立“大工程觀”意識，明確工程能力培養(yǎng)在食品工程人才培養(yǎng)中的地位與作用，體現(xiàn)“面向工程”的辦學(xué)理念和培養(yǎng)目標(biāo)，將食品科學(xué)與工程教育由傾向于培養(yǎng)“食品科研人才”轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)食品工程師。實現(xiàn)四個轉(zhuǎn)變：一是專業(yè)對口教育向基本素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變；二是注重知識傳授向重視學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變；三是注重共性教育向注重個性發(fā)展、全面因材施教轉(zhuǎn)變；四是注重科學(xué)系統(tǒng)性向注重工程綜合性的轉(zhuǎn)變[6]-[7]，從而為食品科學(xué)與工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供新型的知識體系和能力結(jié)構(gòu)。

2.面向工程實際，科學(xué)設(shè)置食品科學(xué)與工程培養(yǎng)目標(biāo)。

CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，因此，結(jié)合CDIO培養(yǎng)大綱制訂食品科學(xué)與工程專業(yè)培養(yǎng)計劃。培養(yǎng)目標(biāo)定位為食品產(chǎn)品設(shè)計、制造的工藝工程師和食品質(zhì)量與安全檢測工程師及食品企業(yè)管理者，完成工程師的基本訓(xùn)練。

3.改革食品科學(xué)與工程課程體系與教學(xué)內(nèi)容。

結(jié)合學(xué)校特色與目標(biāo)定位，在修訂專業(yè)培養(yǎng)計劃時，以食品科學(xué)與工程學(xué)科理論知識為主線，工程能力培養(yǎng)為重點進(jìn)行培養(yǎng)過程和課程體系安排與設(shè)置。一是設(shè)置導(dǎo)引性的食品基礎(chǔ)課程，引導(dǎo)食品科學(xué)與工程實踐入門，激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生盡早領(lǐng)略食品科學(xué)技術(shù)與工程技術(shù)的精華，讓學(xué)生做一些簡單的食品創(chuàng)意，參加學(xué)校舉辦的食品文化節(jié)活動；二是課程以相互有機(jī)聯(lián)系的方式進(jìn)行傳授；三是具有高級設(shè)計制造經(jīng)驗以綜合應(yīng)用之前所學(xué)[8]。突出一條主線，兩個重心。一條主線，即以能力培養(yǎng)為主線；兩個重心，即食品科學(xué)與工程專業(yè)一、二年級的教學(xué)重心在于思維能力和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，三、四年級的教學(xué)重心在于工程能力和動手實踐能力的培養(yǎng)。把培養(yǎng)學(xué)生的工程能力與創(chuàng)新精神的問題放在突出的位置來考慮，形成具有現(xiàn)代工程能力的應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的課程體系、課程內(nèi)容、人才培養(yǎng)計劃和配套的教學(xué)大綱。

（1）設(shè)置體現(xiàn)學(xué)生綜合素養(yǎng)目標(biāo)的通識課程模塊。含必修的公共基礎(chǔ)課和大量跨學(xué)科的綜合性選修課。通識必修課程為：軍事理論、思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)、中國近代史綱要、形勢與政策、馬克思主義基本原理概論、毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論、大學(xué)英語、體育、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、大學(xué)物理、大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)及VB程序設(shè)計、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。通識選修課程為：信息素養(yǎng)與信息檢索、大學(xué)生心理健康教育、自然科學(xué)與新技術(shù)、人文科學(xué)、經(jīng)管與創(chuàng)業(yè)、藝術(shù)與美育。

（2）設(shè)置體現(xiàn)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)目標(biāo)的學(xué)科基礎(chǔ)理論課程模塊。專業(yè)基礎(chǔ)模塊為：專業(yè)導(dǎo)論、無機(jī)及分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、食品化學(xué)、食品工程原理、食品營養(yǎng)與衛(wèi)生、食品檢驗與分析、功能食品學(xué)。專業(yè)模塊分設(shè)為兩個方向。食品科學(xué)與工程方向為：食品工藝學(xué)、發(fā)酵工藝學(xué)、食品機(jī)械與設(shè)備、食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護(hù)；食品質(zhì)量與安全方向為：食品工藝學(xué)概論、食品毒理學(xué)、食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)、食品安全檢測技術(shù)、食品安全學(xué)。專業(yè)選修模塊：電子電工學(xué)、工程力學(xué)、機(jī)械零件與機(jī)械設(shè)計、儀表與自動化、現(xiàn)代儀器分析、實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理、食品標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)、專業(yè)英語、食品生物技術(shù)、食品添加劑、食品包裝學(xué)、食品新資源開發(fā)利用、食品加工新技術(shù)、食品感官評價、食品摻偽檢測、食品物流學(xué)等。

（3）設(shè)置體現(xiàn)學(xué)生食品工程應(yīng)用能力目標(biāo)的工程訓(xùn)練模塊。分為工程基礎(chǔ)能力，主要為實驗、實習(xí)、實訓(xùn)、課程設(shè)計，實驗課程為：物理學(xué)實驗、無機(jī)及分析化學(xué)實驗、有機(jī)化學(xué)實驗、生物化學(xué)實驗、微生物學(xué)實驗、食品檢驗與分析實驗、食品工程原理實驗；實習(xí)課程為：金工實習(xí)、認(rèn)識與生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)；實訓(xùn)課程為：軍事技能、計算機(jī)強(qiáng)化、工程制圖與Auto CAD；課程設(shè)計為：食品工程原理課程設(shè)計、食品工廠課程設(shè)計；工程綜合應(yīng)用能力課程為：食品工藝學(xué)綜合實驗、發(fā)酵工藝學(xué)綜合實驗，食品質(zhì)量檢驗綜合實驗、畢業(yè)設(shè)計與畢業(yè)論文實驗。工程能力的培養(yǎng)遵從循序漸進(jìn)的過程，按照由簡單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)到綜合、創(chuàng)新的一般認(rèn)識規(guī)律，構(gòu)建多學(xué)科融合的模塊化、項目式工程訓(xùn)練的塔形工程訓(xùn)練課程體系。處在“塔”底的是工程認(rèn)識環(huán)節(jié)，主要是配合大一新生的公共基礎(chǔ)理論課程，設(shè)置的是一些基本型和綜合性工程實踐項目，如：物理學(xué)實驗、無機(jī)及分析化學(xué)實驗、有機(jī)化學(xué)實驗、認(rèn)識實習(xí)等，意在培養(yǎng)新生基本的工程背景知識和初步的工程意識。“塔”的第二層是基礎(chǔ)工程訓(xùn)練環(huán)節(jié)，主要配合大一、大二學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程模塊而開設(shè)，如有機(jī)化學(xué)實驗、生物化學(xué)實驗、微生物學(xué)實驗、食品檢驗與分析實驗、金工實習(xí)、工程制圖與Auto CAD、食品工程原理實驗、食品工程原理課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)等，意在讓學(xué)生將所學(xué)工程基礎(chǔ)知識應(yīng)用到實踐中，加強(qiáng)其工程基本技能的訓(xùn)練；并適當(dāng)增加一些綜合訓(xùn)練內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生初步的創(chuàng)新意識和綜合能力。“塔”的第三層是綜合實驗及現(xiàn)代工程訓(xùn)練環(huán)節(jié)，主要配合大三、大四學(xué)生的主干專業(yè)理論課程模塊而開設(shè)，由綜合實驗和工程訓(xùn)練模塊構(gòu)成。主要為：食品工藝學(xué)綜合實驗、發(fā)酵工藝學(xué)綜合實驗，食品質(zhì)量檢驗綜合實驗。在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下，學(xué)生動手操作或與團(tuán)隊合作完成食品工藝或發(fā)酵工藝的動手動腦實驗。如面包、酸奶及冰激凌制作與評價，魚糕加工，啤酒、果酒、黃酒的釀造等。培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科知識的綜合運用能力、團(tuán)隊合作及創(chuàng)新精神。“塔”尖部分是綜合與創(chuàng)新訓(xùn)練環(huán)節(jié)，主要針對的是食品高年級部分思維活躍、創(chuàng)造欲望強(qiáng)、對工程設(shè)計、食品制造興趣濃的學(xué)生。鼓勵食品高年級同學(xué)積極申報學(xué)校實驗室開放項目，國家級、省級、校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，參加教師或合作單位應(yīng)用技術(shù)項目開發(fā)等，讓學(xué)生進(jìn)入真實的食品技術(shù)開發(fā)環(huán)境，培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的技術(shù)開發(fā)能力，目的是為學(xué)生提供創(chuàng)新能力施展的空間。

（4）設(shè)置素質(zhì)與能力拓展模塊，素質(zhì)拓展包括：項目管理、互聯(lián)網(wǎng)營銷與創(chuàng)業(yè)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、食品貯運學(xué)、市場調(diào)查；能力拓展包括：創(chuàng)新活動、技能訓(xùn)練、科研訓(xùn)練、社會實踐等。按照食品科學(xué)與工程綜合素質(zhì)和能力培養(yǎng)要求，進(jìn)行工程學(xué)科理論整合，實行工程大類培養(yǎng)，提高解決工程實際問題的能力。

4.構(gòu)筑校內(nèi)工程訓(xùn)練平臺，共建食品發(fā)酵工程訓(xùn)練中心。

整合校內(nèi)優(yōu)質(zhì)實踐教學(xué)資源，加強(qiáng)不同學(xué)科之間實驗設(shè)備和實踐資源的共享，促進(jìn)不同學(xué)科實踐教學(xué)水平的共同提高。整合本校食品、生物工程與海洋技術(shù)學(xué)科實驗室資源，共建食品發(fā)酵工程訓(xùn)練中心；邀請沿海區(qū)域內(nèi)骨干食品企業(yè)參與設(shè)計和建設(shè)食品工藝學(xué)實驗室，發(fā)酵工藝學(xué)實驗室，做到與區(qū)域內(nèi)食品企業(yè)融合發(fā)展。確保食品、發(fā)酵工藝實踐仿真模擬的準(zhǔn)確性及實踐的廣度、深度和技術(shù)上的先進(jìn)性。針對鹽城沿海區(qū)域食品行業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需要，按照海水養(yǎng)殖產(chǎn)品深加工、灘涂鹽堿地農(nóng)產(chǎn)品深加工及其他食品領(lǐng)域工作崗位的實際要求，調(diào)整實踐環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容。打造以食品科學(xué)與工程學(xué)生為主體，集實驗教學(xué)、工程訓(xùn)練、生產(chǎn)實習(xí)、科技創(chuàng)新活動和社會實踐等為一體的全方位、綜合式、開放型的工程訓(xùn)練平臺。

5.創(chuàng)新實踐教學(xué)模式。

讓學(xué)生盡可能真正作為主體參與實踐活動的各個環(huán)節(jié)，包括對象的確定、方法的制定、路徑的設(shè)計、問題質(zhì)疑、分析總結(jié)等，在真實的食品工程環(huán)境中得到訓(xùn)練。靈活采用多種實踐教學(xué)模式。例如：“基于問題的學(xué)習(xí)”模式、“師生共同探究”模式、“情景模擬訓(xùn)練”模式、“自由創(chuàng)新活動”模式等。

6.改進(jìn)教學(xué)方法，弘揚食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作精神。

CDIO方法鼓勵學(xué)生進(jìn)行主動學(xué)習(xí)和綜合學(xué)習(xí)，開展學(xué)術(shù)研討活動，推動學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng)構(gòu)建技能，學(xué)習(xí)與人交流合作技巧。教師應(yīng)具有多元教育背景，工程經(jīng)驗，并能積極參加食品工業(yè)協(xié)會，保持與食品工程界緊密聯(lián)系，縮短學(xué)校與工程實踐的距離。只有這樣才能使教學(xué)內(nèi)容既有感性知識，又有理性思維；能結(jié)合自身經(jīng)歷，把科研實踐取得的新成果、新技術(shù)、新資料及時轉(zhuǎn)化為課堂知識；把知識傳授與能力培養(yǎng)融為一體，教學(xué)活動內(nèi)容豐富，形式多樣。主動學(xué)習(xí)和綜合學(xué)習(xí)，可使學(xué)生有機(jī)會采取各種各樣的方式作用于日益復(fù)雜的學(xué)習(xí)情況，也可使教師更有效地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)食品科學(xué)與工程知識，在工程實踐的氛圍中培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思考問題的方法，夯實學(xué)生的技術(shù)根基，在團(tuán)隊協(xié)作中獲取學(xué)習(xí)經(jīng)歷和人際關(guān)系的經(jīng)驗，與同伴共享學(xué)習(xí)的樂趣。

7.加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作辦學(xué)，拓寬食品科學(xué)與工程實踐渠道。

立足鹽城沿海區(qū)域內(nèi)骨干食品企業(yè)，推進(jìn)校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，依靠企業(yè)，建立產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的校外實習(xí)、實訓(xùn)基地，確立校企合作的有效運作機(jī)制，逐步形成教學(xué)、科研、生產(chǎn)、培訓(xùn)四位一體的多功能綜合性教育培訓(xùn)基地，使學(xué)生更加真切地體會到生產(chǎn)、管理的實際，增強(qiáng)動手操作能力和科研轉(zhuǎn)化能力。

8.探索與食品工程能力培養(yǎng)相適應(yīng)的學(xué)習(xí)評價方法。

CDIO倡導(dǎo)“真正的評判”，食品科學(xué)與工程環(huán)境所要求的高水平認(rèn)知，有時是無法僅在傳統(tǒng)的教學(xué)測試方法中被測試、被預(yù)言。因而要進(jìn)行非傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)評價的探索，包括使用學(xué)生自我評價、同學(xué)評價、集體評價、口頭測試、學(xué)習(xí)記錄、展示作品、發(fā)表論文等。從學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊合作、進(jìn)取心等方面加以綜合考核。綜合性的評價方法利于科學(xué)界定學(xué)生實踐訓(xùn)練效果，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手動腦能力、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊合作精神，真正做到通過實踐訓(xùn)練達(dá)到“大工程”能力與素質(zhì)的提高。學(xué)習(xí)評價不是一種孤立的行為，學(xué)習(xí)評價的結(jié)果應(yīng)及時反饋，調(diào)整課程設(shè)置和教學(xué)方法。

四、結(jié)語

工程能力是食品科學(xué)與工程專業(yè)工程師最重要、最基本的素質(zhì)之一，根據(jù)當(dāng)前食品專業(yè)工程能力培養(yǎng)存在的不足，結(jié)合CDIO理念和培養(yǎng)大綱，以工程能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，研究食品科學(xué)與工程專業(yè)課程體系建設(shè)，探討相關(guān)的實踐教學(xué)模式及教學(xué)方式改革。

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基金項目：鹽城工學(xué)院教學(xué)研究項目（JY2015B38-04）。