基于CDIO工程教育理念的《食品保藏学》课程改革与实践

吴永祥，吴丽萍，胡长玉，楚文靖，崔谱，李丰伯

(黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山245041)

基于CDIO工程教育理念的《食品保藏学》课程改革与实践

吴永祥，吴丽萍，胡长玉，楚文靖，崔谱，李丰伯

(黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山245041)

基于CDIO工程教育理念，根据《食品保藏学》课程的特点，从该课程的教学内容、教学模式以及考核方式进行了改革和探索。实践证明，采用CDIO工程教育理念，大大增强了学生自主学习的积极性和主动性，提高了实践创新与合作能力。

CDIO工程教育理念；食品保藏学；课程改革；实践

黄山学院食品科学与工程专业于2008年首次招生，开设了《食品保藏学》课程，其理论教学为48学时、实验教学为12学时，相对于国内其他高校，起步较晚，基础薄弱，且在教学过程中发现该课程暴露出不适合地方性应用型本科院校人才培养的弊端。对于地方性应用型本科院校而言，培养的是社会需求的应用型工程人才，教学内容应以基本理论和实用技术为中心，课程设计应以应用能力培养为核心，教学方法应以提高实践技能为目标。构思conceive、设计design、实现implement和运作operate(简称CDIO)是工程教育最新的改革成果。它以产品从构思、研发到运行的整个周期作为载体，让学生自发、主动地进行课程实践，将课程知识体系之间有机联系起来，能够充分激发学生的学习兴趣，是目前最新的卓越工程师培养解决方案[1,2]。由于目前中国高校食品工程专业的教学侧重于理论教育，学生参与系统的工程实践和团队工作训练较少，导致了工程教育中出现理论和实践相互脱节的问题[3]。2005年，由汕头大学将CDIO工程教育理念引进我国并实施，之后参与卓越工程师教育培养计划的194所高校中已有众多高校运用CDIO工程教育理念，在人才培养方案、教学大纲、教学方法改革、实践能力培养、提高团队及创新等方面进行了大量的探索与实践，积累了宝贵的成功经验[4,5]。

笔者根据所在教学团队近10年的教学经验，结合地方性应用型本科院校人才培养模式，为适应工程教育发展需求，提出基于CDIO工程教育理念的《食品保藏学》课程改革，形成了具有特色和创新的教学内容、教学方法以及考核方式，并进行了认真地实践，收获了良好的教学效果。

1 教学内容的改革

传统的《食品保藏学》教学内容包括理论和实验两部分。理论教学的主要内容为食品加工、制造的主要原料特性，食品热处理和杀菌，食品的低温处理与保藏，食品的干燥，食品的微波处理，食品的辐照，食品的腌渍、发酵和烟熏，以及食品的化学保藏与包装等；实验教学主要包括演示性、验证性实验和教师指定的综合性实验，仅仅作为对理论教学起辅助作用的补充性课程内容。由于《食品保藏学》具有教学内容多、各章节知识零散且独立性强、多学科交叉融合、应用和实践性强等特点，按照传统的教学，学生对食品保藏技术在食品原料及食品工业中的实际应用则很难理解，使学生对该课程感到枯燥无味，产生畏难情绪，失去学习的兴趣，教学效果不理想[6]。《食品保藏学》在CDIO理念下所教学的内容不仅能够帮助学生掌握食品加工与保藏技术的理论知识，而且能够提高学生独立思考、分析与解决问题的能力，增强学生在食品保藏实践过程中的系统构建能力，提高学生创新和合作能力。近年来，课题组基于CDIO工程教育理念，结合地方性应用型本科院校学生培养模式，提出通过产品化的项目设计和实现将整个课程体系有机地、系统地结合起来，学生所需学习的理论知识和需掌握的实践技能都围绕这个项目来设计。例如《食品保藏学》中重要理论“食品热处理反应的基本规律”，实验教学会演示热处理对食品的影响，一般的实验方法是将食品进行高温处理，感官上评定热处理对食品质构及外观的影响，但学生对食品热处理过程中微生物生长、酶活力及营养成分的变化很难理解。例如，设计开发一种具有良好品质和具有较长货架期的常温料理包，不仅需要研究热处理对料理包中各原料熟化程度、色泽和滋味的影响，还需要测定经过热处理后料理包内微生物致死的数量及各原料营养成分的变化。通过一个真实食品项目的设计，使学生在掌握理论知识的同时，增强知识在实践中的应用能力，从而解决工程教育中出现的理论和实践相互脱节的问题。

传统教学内容从食品原料特性、食品热处理、食品低温处理、食品干燥、食品辐照、以及食品化学保藏与包装等按章节依次讲解，知识零散且独立性强，课程知识体系之间未能有机联系起来。课题组将CDIO工程教育理念贯穿到《食品保藏学》教学中，构建了以产品设计与实施为核心的教学体系。以项目“红薯干的现代加工工艺研究”为例。首先老师讲解红薯的原料特性，包括组织结构特性、红薯采摘后的生理作用(呼吸作用、水分蒸发、休眠与发芽等)、采摘后的贮藏。其次讲解红薯干的现代加工工艺流程：红薯去皮、切条→护色、热烫→一次蒸煮→干燥→二次蒸煮→烘烤→添加食品添加剂→包装→射线灭菌→低温贮藏。护色与热烫主要目的是破坏或钝化红薯中导致质量变化的酶类，以保持红薯原有的品质，降低红薯在加工和保藏过程中由酶引起的色、香、味的劣化和营养成分的损失。蒸煮是一种较强烈的热处理形式，可用于改善食品品质，同时破坏食品中热敏性的微生物和致病菌，使红薯既要符合品质要求又要达到符合货架期的要求。而两者对于热处理的需求是矛盾的，过长时间的热处理虽能使微生物和致病菌失活，但同样对食品的营养成分破坏较大，影响了食品的品质。如何控制蒸煮的程度，需掌握热处理反应的基本规律，必须了解热处理时食品中各成分（微生物、酶、营养成分等）的变化规律。红薯干的干燥是指在自然条件或人工控制条件下使食品中水分蒸发，起到改善食品品质和降低红薯干水分活度的作用，延长产品贮存期。红薯干的化学保藏、包装和紫外灭菌即在红薯干生产和贮运过程中使用化学保藏剂和包装材料，通过紫外线或X射线，起到有效杀菌和延缓食品的腐化变质，提高红薯干的耐藏性。这些环节依据《食品保藏学》各章重要知识点的相关性有机结合起来，而不是零散简单罗列，并与食品化学、食品安全学中的知识点形成了交叉，培养了学生解决实际问题的综合素质。学生通过设计和实施知识点在红薯干加工工艺中的作用，增强了对课程相关知识的理解。同时学生分组，查阅文献深入了解相关知识点后，相互讨论，充分思考，完成实验的设计与实验操作，解决红薯干的口味、品质、贮藏期等实际生产中的问题。最后小组独立形成实验报告，用现代加工工艺制作出红薯干产品，且每一组选派一名学生进行最终成果汇报，学生们相互提问和评分。通过以项目设计为中心的教育方法，加深了学生对课程知识的理解，科学整合了学生的知识体系，真正实现“教、学、做合一”，大大提高了学生的工程项目思维能力和团队协作精神。

2 教学方法改革

传统的《食品保藏学》教学只是向学生系统地讲授一个完整的知识体系，教师“讲”的内容较多，缺乏机动灵活性，不利于学生养成独立思考、分析与解决实际问题的习惯，也不利于学生创新能力的培养。基于以上教学现状，课题组集合CDIO工程教育理念改革传统教学方法，主要从3个方面进行。

2.1 结合问题式和竞赛式的教学方法

传统的“讲解式”教学一般以教师为主体，知识的传授具有单向性；基于CDIO工程教育理念，要以学生为中心，该教学法的基础是设计问题引导学生自主学习。比如在“高峰呼吸型”和“非高峰呼吸型”的教学过程中，在课程中提问“为什么香蕉可以在没有成熟的时候采摘”、“草莓、葡萄为什么必须在完全成熟条件下才能采摘”，引导学生去思考果蔬高峰呼吸型和非高峰呼吸型的区别。竞赛式教学方法是将学生分成几个不同的团队，团队内进行具体分工，相互讨论与交流，让不同团队提出自己的见解，上讲台讲演竞赛，团队之间相互现场打分。最后通过教师指导与总结，使同学们掌握相关知识点。这种结合问题式和竞赛式的教学方法，引导了学生主动学习，培养了学生独立思考、分析与解决问题的能力，也训练了学生的团队精神和合作能力。

2.2 设立开放式的课程环境

在CDIO理念的指导下，课题组为学生自主学习提供了开放式的课程环境，创建了《食品保藏学》“蓝墨云班课”网络教学平台，并设立了开放性实验室。网络教学平台中提供了课程课件、教学大纲、课程教案、食品保藏学的国内外参考书籍、优秀学术论文、视频教学、课程试题库和PPT资源库等学习材料。网络教学平台还有作业上传、头脑风暴等模块。通过作业的提交，是对学生自学的有限监督和自学能力的有效考核；学生之间可通过在头脑风暴模块中进行问题交流与讨论，如果有疑问，也可联系课题组的相关老师进行答疑解惑，通过这个环节可加深对知识的理解和掌握，充分调动学生主动探索问题的积极性。开放性实验室的设立，可以为学生提供更多实践空间，让学生有机会参与到实践和项目的运行中来，为学生构思、设计、实现和运作课程实践及组建学生创新团队提供了支持条件。

2.3 加强CDIO理念下实践教学

CDIO理念下的实践教学，注重培养学生构思-设计-实现-运作整个系统的实践能力，强调学生在“做中学”，着重培养学生的创新意识和应用能力。在《食品保藏学实验》的教学改革中，加大了设计性实验所占的比例，使学生能够构思新的创意、自主设计方案和组建团队动手实验，适当减少了演示性、验证性或综合性的实验学时。比如：在《食品保藏学实验》中开设了“不同保藏方法对红薯干保藏过程中微生物及感官指标的影响”的设计性实验，老师提前给出题目和要求，让学生组建团队，根据所学内容，进行查阅文献、设计实验方案、准备原料及试剂、实施实验方案、实验数据处理到实验报告撰写等操作，其中学生是实验过程实施的主导者，教师只是起到辅助导向的作用。教师积极与企业合作搭建创新实践平台，让学生从地方的实际出发，面向第一生产线，借助企业的优势弥补应用型食品人才实践环节所缺失的部分。同时学生在企业的实践中，结合企业的疑难问题，完成毕业论文或相关论文。通过在企业的实践，学生掌握的不再是一种单纯的实验手段，更重要的是培养了一种解决实际问题的科学思维方式。同时教师还做到因材施教，积极鼓励学生参与教师的科研活动，指导学生申请各级大学生创新创业计划训练项目和参加国家级、省级、校级大学生食品创新创业大赛。

3 考核方式改革

《食品保藏学》以往成绩的评定是从出勤情况(10%)、平时作业（30%）和期末考试（60%）3个方面进行的，不利于培养应用型创新性人才。基于CDIO工程教育理念，《食品保藏学》的教学应在理论知识、实验操作技能和综合素质上全面培养学生，所以考核评价体系必须多角度、全方位且合理化，对学生的成绩的评定应该从传统单一的期末考试向综合测评转变。学生综合测评的内容包括平时考核（考勤、作业、自学情况、问题式及竞赛式课堂表现、师生互动等30%）、独立的能力评估（实践项目完成情况、人际交流、团队合作能力等30%）、期末闭卷考核（40%）3部分，其中期末考核题目增加主观题目，引导学生自主学习，主动思考，强调了知识运用的能力。通过综合测评方式，引导学生注重平时学习的投入而非考前突击复习，最终使学生在知识、能力、素质3个方面协调发展。

4 改革的初步成效

实践证明，基于CDIO理念下的《食品保藏学》教学改革收到了初步良好的成效。通过问卷方式对学生进行调研，结果见表1，2。学生调查表1显示，有95.16%的学生对“教学内容”持满意的态度，有93.55%的学生对“结合问题式和竞赛式的教学方法”持满意的态度，有88.71%的学生对“自主教学平台的教学”持满意的态度，有87.10%的学生对“基于CDIO理念下的实践教学”持满意的态度。表2表明，学生对教学综合效果，包括条理是否清晰、重点是否突出、讲解是否生动、是否培养了分析和解决实际问题能力及团队合作能力等，是满意的。在新的教学模式下，提高了学生学习的主动性和积极性，很好巩固了专业知识和技能，培养了他们独立思考、解决实际问题的能力，同时也注重了个人能力、团队精神和综合素质的培养。近3年来，课题组教师指导学生各类大学生创新创业计划训练项目达18项；指导学生积极参加各类大学生创新创业大赛，相继获得2016年“创青春”安徽省大学生创业大赛创业实践组银奖、2016年安徽省“互联网+”大学生创新创业大赛银奖、安徽省首届大学生食品创新创业大赛三等奖等省级奖项5项和校级奖项2项。

表1 教学内容与教学方法满意度调查（%）

表2 教学综合效果满意度调查（%）

5 小结

自探索与实践CDIO工程教育模式以来，《食品保藏学》课程取得了较好的教学成效，充分调动了学生主动学习的积极性，培养了独立思考、分析与解决问题的能力，提高了创新与合作能力。以产品为导向的工程教育，让学生参与整个项目的构思-设计-实现-运行的全过程，做中学，学中做，使得理论与实践相脱离的问题得到解决，所培养的学生更能适应社会对食品类人才的需求。CDIO工程教学模式为后续的课程教学、毕业实习和毕业论文设计乃至为成为卓越工程师奠定了坚实的基础。但随着食品生产技术的快速发展，《食品保藏学》的教学内容及教学方法不断更新，课题组成员仍需不断实践与反思，从实践中总结经验，不断探讨教学模式中的重点、难点与细节，以求达到最好的教学目的。

[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]张晶，王世清，陈海华.基于CDIO教育理念的食品工程专业硕士研究生培养模式的构建[J].安徽农业科学,2014,42(30):10813-10815.

[3]周爱梅，刘欣，赵立超，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.

[4]阮征，胡晓波，刘成梅，等.基于CDIO理念的食品化学课程教学改革与实践[J].中国轻工教育,2011(5):65-68.

[5]陈梦玲，张根华，詹月华，等.基于CDIO理念的食品感官评价课程改革与实践[J].江苏第二师范学院学报：自然科学版,2014,30(11):36-38.

[6]楚文靖.《食品加工与保藏》课程教学改革与探索[J].黄山学院学报,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

黄山学院质量工程建设项目(2016JXYJ12)；黄山学院自然科学研究项目(2016xkjq004)

吴永祥(1987-)，安徽黄山人，博士，黄山学院生命与环境科学学院讲师，研究方向为食品安全与质量控制、功能性食品开发。

责任编辑：胡德明