基于CDIO理念的“现代食品加工新技术”实践教学改革

吴 伟，吴晓娟

（中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙 410004）

基于CDIO理念的“现代食品加工新技术”实践教学改革

吴 伟，吴晓娟

（中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙 410004）

CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）的英文简写，是集系统性与先进性为一体的教育理念和人才培养模式。将CDIO理念引入到“现代食品加工新技术”这门课程的实践教学改革之中，采用集理论教学、实验教学、工厂实践三位一体的教学模式，使得学生更加熟练地掌握现代食品加工新技术，为今后从事食品加工领域相关工作打下坚实的基础。

CDIO理念；现代食品加工新技术；实践教学

0 引言

CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）的英文简写，是近年来国外专业技术教育领域兴起的集系统性与先进性为一体的教育理念和人才培养模式［1］。该模式以培养新一代高水平工程师为目标，把理论、实践及创新合为一体，以CDIO四段教育为载体，培养学生的工程技术能力。由于我国教育系统侧重于理论教育，学生几乎没有受到过系统的工程项目和团队工作的实际训练，因此解决实际问题的能力欠佳［2］。自2005年我国引入CDIO工程教育模式以来，该教学理念已经在我国多所高校产生深远影响，并形成了多个成功案例，大大提升了学生的工程实践创新能力。

“现代食品加工新技术”是食品科学与工程、食品质量与安全和粮食工程专业非常重要的一门专业选修课，其主要目的是使学生系统掌握食品超微粉碎技术、分离新技术、冷冻新技术、加热新技术、造粒新技术、质构调整新术、灭菌新技术、包装新技术等食品高新技术的基本原理和工艺设备，并能在生产实践中进行合理应用［3］。但是长期以来，这门课程仅开设了理论教学和实验教学课程，对于学生工程实践创新能力的培养作用十分有限。因此，本文将探索应用CDIO的理念对这门课程进行实践教学改革，采用集理论教学、实验教学、工厂实践三位一体的教学模式，使学生更加熟练地掌握现代食品加工新技术，为今后从事食品加工领域相关工作打下坚实的基础。

基于CDIO理念的“现代食品加工新技术”实践教学体系见图1。

图1 基于CDIO理念的“现代食品加工新技术”实践教学体系

1 基于CDIO理念的理论教学创新

“现代食品加工新技术”是一门涉及学科广、学科交叉多、知识更新快、实践性强的应用课程。以往的理论教学普遍采用“灌入式”教学模式，在教学过程一味追求各种新技术的多而全，尽可能使讲授内容涉及到原理、方法、设备及其应用的方方面面。以分离新技术为例，目前在食品工业中使用的有固相微萃取、超临界流体萃取、分子蒸馏、冷冻离心、膜分离、高效液相色谱分离等，以及多种辅助手段，如微波、超声波、超高压、高压脉冲电场等几十种技术。但是，学生常常难以在有限的课时（共计32学时）内接受和理解如此多的内容，因而教学效果不甚理想。

CDIO是一种以工程项目设计为导向、工程能力培养为目标的工程教育模式，工程项目设计是工程实践的精髓所在。因而，基于CDIO理念的“现代食品加工新技术”理论教学，重点是引导学生主动学习、创新思维，并积极参与到教学过程中。在课堂上，教师和学生采用1∶1的课时分配比例，即前16学时由教师讲解基础理论知识，主要包括技术原理、工艺流程和设备；而后16学时由学生讲解案例，主要为单项技术在食品工程项目中的设计和应用。

食品质量与安全专业2012级学生主讲案例内容如表1所示，学生按新技术类别分为8个小组，每组5个学生，每个小组的所有成员共同构思1个案例。以第6小组的案例“高压脉冲电场在食品灭菌方面的应用”为例，首先教师为该小组确定案例需讲解的核心技术是灭菌新技术，学生通过关键词检索及小组讨论，确定选题为高压脉冲电场技术方面的内容。然后，学生利用课外时间查阅文献，经讨论形成初步的案例构思，并确定具体讲解内容，如技术原理、工艺、设备、应用及其他拓展内容，制作成PPT。最后，通过课堂讲解、组间提问、课堂讨论、教师答疑等方式完成新知识的巩固。结果表明，这种让学生在自主解决问题过程中体会事物之间关联的教学方法，能够促使学生更好地掌握新知识的相互关联和意义建构。

学生讲解案例见表1。

表1 学生讲解案例

2 基于CDIO理念的实验教学改革

实验教学是理论教学的延生，是为了使学生能够更好地掌握理论知识，同时培养其动手能力、团结协作的能力和综合素质。最初，由于教学设施、实验设备及经费等因素限制，这门课程的实验项目几乎全部为验证型实验，如全子叶豆浆的制作、全脂豆粉的制作、冻干香蕉片和苹果片的制作等，缺乏设计型实验、综合性实验和创新型实验。随后，教师在实验教学中引入了翻转课堂的教学模式，增加了“米糠膳食纤维面包的制作”等综合性实验，并且根据每个实验项目的教学目标和知识难易程度，为学生准备了PPT课件、视频和参考资料等课前学习资源。尽管这些改进措施在巩固学生专业理论基础、培养学生综合素质方面起到一定作用，但是对于培养学生的实际应用能力和创新意识，尤其是系统的工程能力方面还存在一定差距。

近年来，随着中南林业科技大学稻谷及副产物深加工国家工程实验室的建立，初步建成了小型校内实习工厂，越来越多地融合了现代食品加工新技术，许多中试生产线被引进，如米粉中试生产线、发芽糙米中试生产线、粮食多功能挤压膨化中试生产线、饮料中试生产线、谷物重金属脱除中试生产线等，这为基于CDIO理念的实验教学改革提供了硬件条件。因而，教师不仅可以开设验证性实验和综合性实验，还可以开设一些设计型实验和创新型实验。通过中试实验课程的开设，不仅能使学生系统掌握食品超微粉碎、提取、分离、烘焙、灭菌、质构调整等食品高新技术的基本原理和工艺设备，并能够更好地将这些技术与生产实践进行对接，为学生进入饮料、烘焙、粮食加工等企业实习打下基础。

现代食品加工新技术实验项目见表2。

3 基于CDIO理念的工厂实践

课程工厂实习是学生在大学阶段难得的认知工厂生产、理论知识联系实际的机会。但是，目前不论是“食品科学与工程”“食品质量与安全”还是“粮食工程”的专业选修课程都很少安排工厂实习的环节，即使是“食品工艺学”“食品工厂设计”等专业必修课程，安排的工厂实习也通常是相关教师与企业签约后，由教师带队去参观工厂的生产车间，学生进行走马观花式的参观实习。由于没有进行真正的操作实践，实习结束后很快将实习过程中所见所闻抛之脑后，来不及思考就把相关的知识遗忘，剩下的可能只有些许照片作为记忆［4］。

表2 现代食品加工新技术实验项目

在实践教学改革中，增加基于CDIO理念的工厂实习，首要任务是确定设备先进、自动化程度高、生产具有代表性的食品高新技术企业，因而教师选择金健高科技食品有限责任公司和金霞油茶科技有限公司作为校外实习基地，将学生分组、分批次进行生产实习。首先，要求学生带着问题进工厂。实习前，学生通过查询企业相关资料，对企业现有的生产规模、产品方案、工艺流程等方面进行预先了解和认识；实习过程中，对疑难问题进行记录，并与企业工程师及管理人员进行广泛交流和讨论，掌握关键工艺、品质控制、企业文化和管理经验等；实习结束后，撰写实习报告和心得体会，并结合企业在生产或管理过程中存在的问题提出建议。以在金霞油茶科技有限公司的生产实习为例，学生通过为期2周的生产实践，掌握了从油茶鲜果脱皮、高水分油茶籽干燥、油茶籽物理低温冷榨制油、茶饼高效浸出制油、茶籽油六脱精炼PLC全自控智能化技术的产业链全过程，并且在与企业工程师的交流座谈中利用所学专业知识，提出了不少关于杜绝苯并芘产生和减少生育酚、角鲨烯损失的有效措施。总之，学生通过生产实践和反思总结，充分调动了对“现代食品加工新技术”这门课程的学习兴趣，提高了系统的工程能力。

4 结语

针对“现代食品加工新技术”教学过程中存在的侧重于理论教育、缺乏工程实践教育的问题，将CDIO理念引入到这门课程的实践教学改革之中，采用集理论教学、实验教学、工厂实践三位一体的教学模式。首先，在理论教学中对传统的“灌入式”教学模式进行改革，采用以学生为主的案例教学方法，充分发挥学生的主观能动性，增强学生思考问题和解决问题的能力；然后，在实验教学中充分利用国家工程实验室的平台优势，在合理保留原有的验证性和综合性实验的基础上，增设设计型实验和创新型实验，培养学生的创新意识和技术应用能力；最后，还在理论教学和实验教学的基础上增加了工厂实践环节，有利于学生深入实践，培养系统的工程能力，为今后从事食品加工领域相关工作打下坚实的基础。

［1］ 田洪磊，颜海燕，詹萍，等.基于CDIO理论的《食品风味化学》课程改革与创新 ［J］.教育教学论坛，2015（24）：109-110.

［2］ 周爱梅，刘欣，赵力超，等.基于CDIO理念的“食品化学”课程教学改革 ［J］.食品与机械，2015，31（2）：277-280.

［3］ 吴伟，吴晓娟，林亲录，等.“现代食品加工新技术”实验教学改革和实践 ［J］.农产品加工（下），2015（11）：79-81.

［4］ 张存胜.高校食品工厂设计课程教学改革研究 ［J］.农产品加工（学刊），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

中南林业科技大学校级教学改革项目（201506）。

吴 伟（1981— ），男，博士，副教授，研究方向为粮油加工。