基于CDIO理念的食品工廠設計課程教學改革探索

黨的十八大以來，我國食品產業持續健康發展，食品科技迎來長足進步。“健康中國”戰略的實施為食品領域帶來巨大的發展機遇，也要求食品行業工作者為此做出更多原始創新和突破。習近平總書記指出，“教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐，我們必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力”。為此，理應加快新興領域工程科技人才培養、助推高等教育強國建設。食品工程教育在我國創新人才高等教育中占據著相當重要的地位，其中“食品工廠設計”是食品相關專業一門重要的課程，內容涉及新食品工廠的建造和舊食品工廠的改建，具有較強的工程性，是食品工程類學生必須學習掌握的課程，對我國的食品工程人才建設起到了較強的支撐作用。

CDIO工程教育模式是2000年由美國麻省理工學院瑞典皇家工學院等四所高校創立的國際組織提出的國際工程教育改革最新成果。該模式將學習過程分為構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operation）四個階段，便于教師在培養環節對學生進行觀察與評估，從而使工程教育改革可視化、具體化。將CDIO教學模式應用于食品工廠設計這門課程中，不僅有利于學生在“做中學”的基礎上快速掌握相關知識，其構建的考核評估體系也為教師的教學思路指明了方向，大大減輕教學負擔。

基于以上分析，CDIO理念的教學模式與“食品工廠設計”教學適配，其分層教學模式能夠滿足該課程的教學需求。本文總結在食品工廠設計課程實際教學中存在的問題，對照CDIO教學模式，為該課程的教學改革提供思路與方向。

1.食品工廠設計課程特點及教學問題

1.1食品工廠設計課程特點

食品工廠設計課程是本科院校根據國家經濟建設及食品產業需求而設立的一門以實踐設計為主的課程。其教學目的是培養能夠將食品各學科知識進行綜合，并將之應用到食品工程設計之中的“復合型”高級人才。學生需要事先熟練掌握前幾個學期所學的專業課程知識，如工藝流程設計、工程制圖CAD等，才有學好“食品工廠設計”這門課程的可能。

1.2食品工廠設計課程教學問題

1.2.1教學手段落后

傳統課堂教學大都為單純的“教師講—學生聽”模式，即由教師為主體機械地向學生灌輸知識，學生在課堂中接收新的知識點，兩者缺乏有效的互動。加之在現有教學體系下，多數高校面臨課時少，任務重等難題，教師難以在有限的課時內將課程內容完整地傳授給學生，學生同樣很難對所學知識進行理解與運用，無法滿足食品工廠設計課程培養復合型高級人才的教學需求。

1.2.2教師實踐經驗不足

教師作為課程的開發者、建設者和主導者，不僅要有扎實的專業基礎知識，同時也應具備豐富的實踐經驗和一定的工程實踐能力。然而，大多數院校食品專業的教師基本以學術型的碩士、博士為主，雖然他們的理論知識儲備過硬，但缺乏工廠實踐經歷，難以將理論同實際聯系起來。因此，在進行食品工廠設計這門以專業性和實踐性為主的課程的教學時，很難保證教學質量。

1.2.3考核方式單一

傳統食品工廠設計課程學生成績評定主要以期末考試為主，輔以教師對學生日常考勤、作業完成質量的評價，而忽視了師生間的交流，難以調動學生學習的積極性。此外，在以期末考試為主的考核形式下，學生暴露出問題的時間較晚，教師難以及時糾正。同樣的，在當前應試教育的大環境下，學生往往通過臨陣磨槍的方式應對期末考試，短時間內吸收的知識無法長久保留，與“食品工程教育”育人育才的宗旨相悖。

2.食品工廠設計課程改革探索

2.1CDIO教學模式的構建

在CDIO教學模式中，工程教育課程被分解與重構成四個層級：第一，以學生專業知識能力作導向，建立一套完整的工程知識內容體系，作為教師教育教學的基礎；第二，完善課程實踐內容，進行案例分析，培養學生在實際應用中分析和解決問題的能力，并進一步增強學生的實踐能力，加深其工程背景；第三，安排團隊協作任務，鍛煉學生的溝通能力與團隊思維；第四，引導學生參與到現實中的工程項目之中，熟悉產品設計或系統開發的一整套流程，提高實際操作能力。該模式已被證實適用于工程教育教學，在國際上得到了廣泛認可。

根據食品工廠設計課程的教學目標，教師需要找到“培養什么樣的人才”和“怎樣培養人才”這兩個問題，在CDIO教學模式構建方面可做以下探索。

2.1.1完善教學框架 明確人才培養目標

要知道“怎樣培養人才”，首先我們得解決“培養什么樣的人才”這一問題。食品工廠設計這門課程培養的對象往往是高專業化、多尺度的綜合型人才。隨著高新技術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新技術進行產業升級的問題，迫切需要具有創新實踐能力、交流合作能力和國際競爭力的高層次復合型人才。基于以上，對食品工廠設計這門課程的人才培養提出以下要求（見表1）。

2.1.2優化課程安排 “教”與“學”有效結合

基于“食品工廠設計”眾多學科交叉滲透的特性，學習難度較高，因此，在基礎課程的學習中，教師可以嘗試線上線下混合式教學以提高教學質量，把完整的教學過程拆分為課前、課中、課后三個環節，老師和學生作為兩個主體在每個階段有對應的任務，具體要求如下。

2.1.2.1課前引導

要讓學生自主去預習所學課程內容，并對之產生足夠的興趣，教師的引導必不可少。教師可以通過雨課堂、知到、學習通等線上平臺，通過選取合適的網絡熱點、音頻、文本等資料，引發學生思考并下發學習任務，讓學生有目的性地去學習。學生則是籍由老師下發的資料，將自己代入創業者的角色，去思索創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的進程，另一方面也有利于培養學生自主學習的習慣，提高教學質量。

2.1.2.2課中教學

在這一過程中，教師需要做好線上課程與線下課程的銜接，避免出現知識點跳躍，學生思維跟不上的局面。此外，線上教學更加注重學生學習的自主性，學生需要對所學知識點進行充分預習，合理規劃學習時間，完成老師布置的教學任務。在線下課上，老師與學生應當進行充分的交流與溝通，解決學生在知識學習過程中遇到的難題。

2.1.2.3課后鞏固

課后鞏固環節是對課堂所學知識的延伸和拓展，是學生想要基礎扎實必不可少的一個環節。教師可通過布置作業的方式來檢測學生學習的成果。同時，學生也可借助線上平臺的評分功能，對老師的教學質量做出評價，方便教師總結問題，進一步調整之后的教學方案。

2.1.3豐富實踐活動 提高實踐占比

通過工程實踐環節的學習，學生可以對食品工廠有一個更加清晰直觀的認識，也有利于加深對食品工廠設計這門課程知識的理解。

在當前多領域、深層次、高智能、可持續的食品科技發展背景下，人們更加重視個人學習能力、人際交往能力、體系構建能力等方面的提升。為此我們可做出以下嘗試：（1）加強學校與企業間的合作，讓企業工人帶領學生去見識和了解食品工廠，以實現學校與食品企業“人才共育、學成共享”。（2）在實踐教學中引進項目，激發學生學習興趣，鍛煉學生在推進項目的過程中不斷發現問題和解決問題的能力，實現專業素養的提高。（3）建立仿真實驗平臺，讓學生以小組為單位進行總廠平面布置，最后讓不同小組間相互指正其他小組成員在任務提交過程中出現的問題，以考查學生的團隊協作和交互式學習能力。

2.2強化師資隊伍

CDIO教學模式中，教師對學生的引導至關重要，其知識儲備和工程背景更是工程教育的前提。引進高層次人才是提升師資隊伍最直接最快速的方式。然而現如今我國正面臨人才稀缺的問題，為每個高校配備足夠數量的資深教師并不現實，為此提供以下兩種解決方案。

2.2.1創造“階梯式”教師隊伍

在院校學科建設過程中為避免出現教師青黃不接的現象，學校應時刻注意教學人才的儲備，協調好師資隊伍的構成。在教學過程中，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經驗。同樣的，資深教師也可以通過觀察青年教師的授課方式對青年教師做出點評，加快青年教師的成長。此外，學校也應鼓勵老師進行深造和對外交流，以保持教師隊伍的先進性。

2.2.2構建“雙師型”教師結構

相對普通高等院校教師而言，企業的技術人才長期處在食品工廠的環境中，對于實踐教學有更加豐富的經驗，可以很好地補足青年教師實踐經驗不足的短板。“雙師型”教學即聘請一些食品工廠的技術人才參與到實踐教學中，由學校教師與企業的技術人才對學生聯合培養，既可保證知識的傳授效果，又能豐富學生的食品工程背景，讓學生做到學以致用、融會貫通，以豐富食品工廠設計課程教學理念的內涵。

2.3完善課程考核

為解決以往教學中存在的學生興趣匱乏、學習積極性不高的問題，教師可綜合課堂互動與答疑情況，構建課前線上課學習情況、線下課實際表現以及課后任務完成進度評價標準。CDIO教學模式以成果為導向，過程為基礎，結合課程特點，要求教師引導學生逐步了解工廠選址、工藝設計、物料衡算、污染防治等內容，適當提出建議，讓學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計書，并要求每個人都繪制出配套的工藝流程圖、總廠平面圖和車間布置圖，將其設計過程和最終結果納入考核標準。

食品工廠設計課程考核方案建議見圖1。

結語

為助力“健康中國”戰略的實施，黨和國家將教育、科技、人才、創新對全面建設社會主義現代化國家的重要性提升到了前所未有的戰略高度。在CDIO理念指導下的食品工廠設計課程教學應結合新時代背景，充分利用現代科技的優勢進行教學改革。“線上線下”混合式教學模式的采用可加強學生對課程知識的理解與掌握；“雙師型”教師結構則是進一步強化了學生的創新與實踐能力；“多維度”考核模式的構建降低了一次性考試比例，調動學生學習該門課程的積極性，同時也更加客觀、全面地對學生各項能力進行評估。該教學模式有助于系統性、針對性地培養綜合素質高、實踐創新能力強的高層次復合型人才，從而滿足食品科技日益發展過程中對人才的需求。