基于CDIO理念的生物工程专业实验教学设计初探

韦琴　梅辉　吕凯波

摘 要： 基于CDIO教育理念的教学是突破传统教学方式的一种尝试。实验教学是高校生物工程专业教学内容的重要组成部分，传统实验教学存在诸多问题需要改革。以《食品检验标准与实践》为例，设计实验教学方案并应用于实践，教学改革取得了良好效果。

关键词： CDIO理念 食品检验标准与实践 生物工程专业 教学改革

实验教学是本科院校教学的重要组成部分，尤其是应用型本科院校，更应加强实验教学。对于生物工程专业，传统的课堂实验教学理念与教学方法存在诸多问题。近年来兴起的CDIO工程教育模式成为本科院校教学改革的最新依据。这种新的教学模式，不仅增强了学生的动手能力，而且培养了其创新意识和团队精神，对教师的实验课教学也有很大帮助。

1.CDIO简介

2000年，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学成立了CDIO国际合作组织。CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运行（Operate）四个步骤的英文缩写，在“做中学”中强调学生在真实的工作环境中学习科学知识的同时，培养个人能力、交往能力及对产品、过程和系统的建造能力，最终成为适应时代需求的卓越人才[1]。它的目标是培养素质全面发展，知识结构合理和具有良好应用知识的方法，具备扎实的技术开发应用，具有创新意识、创新精神、创新能力并能够取得创新成果的人才。

2.食品检验标准与方法实践的实验教学设计

2.1实验教学的改革思路

CDIO模式下的实践教学，要求学生按照产品生命周期（构思-设计-实现-运行），运用学过的理论和专业知识并补充学习相关理论知识，将实践学习放到工作的具体情境中，使学生在“做中学”[3]。通过实践训练，努力培养学生成为符合现代企业和社会环境需求的人。

2.2实验教学方案的主要内容

教学内容有：动植物油脂的质量标准及检测技术、水产品及肉制品的质量标准及挥发性盐基氮的检测、固体饮料及乳粉的质量标准及质量检测。在实验教学过程中，应注重教师主导作用的发挥与学生自主学习能力及创新能力的培养。实验过程中，在使学生掌握理论知识的同时，采用“模拟企业工程案例，划分项目小组”的方法，仿照企业进行食品检验的流程，结合本专业实际，综合培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生在完成本实验后，掌握食品检验的相关知识，并具备解决实际问题的能力。

2.3执行方案的重难点

重点：基于CDIO理念的实验教学，在提高个人的实验技能的同时，要提高个人在团队工作中的参与程度和个人在口头表达能力、书面表达能力、沟通协作能力、工程创新能力、领导能力等。

难点：基于CDIO理念的实验教学，其主要理念是通过实验环节，让学生在“做中学”。这就意味着教师绝不可以袖手旁观，而是正好相反，对教师的要求更高。教师要根据每个组的学生工作的进展情况给予引导和适当指导，帮助学生学会如何进行自主学习，使学生面对不同的情况和对象，会灵活选用和综合运用各种知识、手段。

2.4实验目标

通过实验，使学生掌握通过各种食品检测技术的原理和有关概念；掌握各种现代食品检测方法的应用范围和主要分析对象；重点掌握企业里各种技术手段主要操作参数及其对分析结果的影响；通过各种现代食品检测技术的实验，培养学生严谨的科学作风和良好的实验素养。同时，在实验过程中，找出差距和不足，为以后的学习实践奠定基础。

2.5CDIO实验方案的实施过程

实验课之前，学生需上交实验计划书（预习报告）；实验结束，学生需上交实验报告、检测报告和食品安全评价。

构思（Conceive）：在《食品检验标准与实践》教学当中，教师在上课前一周，对学生阐述这门课的目的，事先让学生查阅食品检验的相关国家标准，并让学生事先想好自己要对这门课中的三种食品检验标准达到多少的掌握程度。教师在课程初期就让学生构思并确定这门课学生要给出的最终成果。

设计（Design）：在《食品检验标准与实践》教学当中，在使学生了解教学大纲的同时，掌握理论知识，采用“模拟企业工程案例，划分项目小组”的方法，3-5人一组，组成项目团队，结合本专业实际，通过查阅大量参考文献和组内讨论，设计基本方案。方式有座谈式交流研讨、专题式讲解介绍等。

实现（Implement）：在《食品检验标准与实践》中，仿照企业（武汉市华测检测技术有限公司）进行食品安全检验。例如，在“动植物油脂的质量标准及检测技术”中，我们检验碘值、皂化值和酸值；在“水产品及肉制品的质量标准及挥发性盐基氮的检测”中，我们检测挥发盐基氮的含量；在“固体饮料及乳粉的质量标准及质量检测”中，我们用凯氏定氮法检测蛋白质的含量。

运作（Operate）：学生最终的成果是模仿武汉华测检测技术有限公司食品检测组出示检测报告若干项，并对测试食品的安全性进行评价。教师点评，评分评等级，优秀的成果可考虑发表科研论文，论文作为学生的科研成果，可考虑申请湖北省大学生科研成果奖。

3.实验教学的考核

3.1考核标准

学生通过本实验后，应能熟练掌握理论知识和解决实际问题的能力。考核标准为：优（90分及以上，含90分），良（80-89分），中（70-79分），及格（60-69分），不及格（59分及以下）。达不到标准要求的，需要重修，最终使学生达到标准。

3.2考核方式

实践总体评分由教师和小组成员共同评定，采用团队成员之间互评、团队间互评及教师评定的考评方式。项目制作实践总成绩的组成：团队的综合成绩50%，个人表现成绩50%。个人表现主要考核个人在团队工作中的参与程度和个人在口头表达能力、书面表达能力、沟通协作能力、工程创新能力、领导能力等方面的提高程度[4]。

3.3考核评价细则

（1）本课程的实验考核采取考勤及平时实验操作与实验方案设计、实验报告（含检测报告）完成情况相结合的方式，按百分制综合评定成绩。考勤及实验操作成绩占20%，实验报告（含检测报告）完成情况占50%，实验方案设计占30%。

（2）考勤及平时实验操作：包括学习态度是否认真、实验操作是否正确规范、实验结果是否正确、是否具有创新意识等方面。

（3）实验报告（含检测报告）成绩：包括实验报告的格式是否正确、原理是否论述清楚、实验结果分析讨论是否符合逻辑，报告字迹是否清楚等方面。检测报告数据是否全面，是否能反映出食品安全问题等。

（4）实验方案设计：包括是否有实验设计，是否有实验试剂、步骤和方法，设计是否按照国家有关标准，等等。项目考核内容打分表见表1。

4.教学效果

教学效果是检验教学改革模式的重要依据，在CDIO模式下的教学实施过程，得到学生充分的肯定。与传统教学方法相比，学生的收获主要体现在以下方面：（1）实验前可以自行策划实验。（2）实验中模拟企业生产，出示企业标准的检测报告，增强学生适应就业的信心。（3）自主式实验使学生自己合理安排时间，自己为实验做准备工作，增强学生的主观能动性。（4）实验考核的改革增强了学生的成就感。

5.结语

通过对学生课堂表现的观察、访谈及问卷调查显示，学生上课的积极性比以往有更大提高，表明总体学习效果好。多名实习生在实习单位上岗时“上手快”，受到实习单位领导的高度赞扬并考虑实习结束后予以聘用。实验教学改革以《食品检验标准与实践》为例，设计实验教学方案并应用于实践，从而达到培养学生自主学习知识和锻炼个人能力、人际沟通交流能力及整个CDIO全过程能力的教学效果。

参考文献：

[1]周蚌艳，钦明皖.基于CDIO理念的VB程序设计基础课程教学改革初探[J].中国电力教育，2014（12）：123-124.

[2]胡桂，张艳.浅谈实验教学的重要性[J].国网技术学院学报，2006，1（3）：201-202.

[3]钱静，陈安军.CDIO理念下的包装工程专业实践教学初探与思考[J].西南师范大学学报：自然科学版，2012，37（01）：137-140.

[4]汪菊英，孙晓辉，聂小春，等.基于CDIO工程教育理念的《专业导论》教学及考核方式改革[J].职业教育研究，2013，（8）：105-107.