CDIO理念下的食品工艺设计课程的探索

宁 芊

（福建农林大学 金山学院 食品科学系，福建 福州 350002）

当前随着社会产业升级步伐加快、社会文化建设不断推进，高等教育的同质化倾向愈发严重，结构性矛盾更加凸显，表现为毕业生就业难与生产服务一线人才紧缺的对立。国际高教界逐渐形成了一股新的思潮流，那就是重视实践教学、强化应用型人才培养，独立学院向应用型本科教育转型正是顺应了高等教育改革的主旋律。应用型本科教育区别于研究型、教学型本科的地方在于它更强调能力培养，突出应用性、创新性和实际性，注重服务地方性经济。然而对学生在基本理论素养和专业知识积淀上又较高等职业院校有着更高的要求。正因如此，独立学院应围绕培养既有专业理论知识又具备实践能力的应用型人才的目标，以能力为主线，调整课程设置，注重实践教学环节，让学生在基于CDIO理念下“做中学、学中练”就显得尤为重要。

CDIO即构思（conceive）、设计（design）、实现（implement）和运作（operate）,它是将产品设计研发到产品生成的生产周期为载体，让学生以积极的、实践的、将课程之间有机联系在一起的方式进行学习的工程。CDIO的培养模式是将学生的能力分为基础知识、个人能力、人际团队能力和系统能力四个层面，并培养学生在这四个层面达到预定目标。

《食品工艺设计》正是在传统食品工艺实验完成的基础上，基于CDIO理念，开发的一门注重培养学生创新能力、实践能力、观察和思维能力、分析和归纳能力等能力的综合性创新实验[1]。对于身处信息爆炸时代的学生来说，多元化的信息通路使他们渐渐不满足于书本知识、既定内容[2]，作为食品科学与工程专业学生毕业前最后的综合实验设计教学环节，它在食品科学与工程整个专业体系学习中占有不可或缺的地位。

1 课程开发的必要性

当前独立院校的学生，更乐于具象化的知识习得，而对于符号系统的学科知识，则在接收上表现出一定的困难性和排斥性[3]。因此，在课程建设时要注重对学科知识体系的解构并重构，后用具象化的载体承载相关知识，目的在于通过具象的学习去理解和掌握抽象概念，而不能像普通本科教育的课程那样以学科理论为基础，内容上强调理论知识的专深与完整[4]。

现今在CDIO理念下开设的食品工艺设计，属于综合设计性实验，是以食品工艺相关知识为依托，引导学生自行设计涵盖多项技能、跨课程、甚至是跨学科的综合性的实验方案并按设计方法和步骤有效执行[5]，将理论知识贯穿于整体，多种实验技能联动运用起来的创新型复合性实验[6]。与传统食品工艺实验相比（见表1），这类实验的设计和执行，由于贴近现实的食品研发场景，学生更多的是以兴趣为导向参与其中，真实的体现食品研发的全过程，同时兼顾到学生在独立性、创造性以及团队合作能力上的锻炼诉求。这对于以复合型人才为导向，以培养学生独立解决实际问题的能力、创新能力以及组织管理能力为具体目标的培养模式，具有重要的现实意义[7]。

表1 CDIO理念下的食品工艺设计与传统食品工艺实验的对比Table 1 The comparison between the food processing design based on the CDIO and the food processing experiment

2 课程设计的构建与实现

2.1 设计项目的选择

《食品工艺设计》是在《食品工艺实验》完成的基础上开发的一门针对食品科学与工程专业，为时5周的课程设计，它以“企业为引导、学生为主体、教师为辅助”为教学模式，是该专业学生在校期间进行的周期最长且最系统、全面的训练学生设计能力及动手能力的课程。

考虑到企业在市场的灵敏度和对产品定位的精准把握度上存在很大优势，课程组特邀食品企业共同编写一套能代表当地特色经济产业的5种产品（鱼松、鱼类罐头、鱼丸、肉松和肉干）和市面上最受欢迎的7类产品（凝固型酸奶、皮蛋与咸蛋、广式月饼、牛轧糖、面条、面包、蛋糕以及饼干）的《食品工艺创新设计项目指导书》。综合考虑学生的兴趣爱好与专业能力上的优势互补原则，对组员进行合理分配，每组5～6名学生，并从中选派积极主动，组织、沟通能力较强的成员担任该组组长。之后每组根据《食品工艺创新设计项目指导书》的参考内容和要求，查阅文献资料，自主拟定实验项目和方案，由课程组老师及校外企业专家对设计方案的可行性进行初步审核。

2.2 项目设计方案的呈现

小组选择的创新性实验项目在指导教师初步审核后，可通过查阅文献，做初级实验等方式来设计实验方案。《食品工艺创新设计项目指导书》只提供了12类食品开发的基本框架和要求，对项目的具体工艺参数，所需的原辅料、工器具等都需要设计小组自行查阅，加以确定，在1周内掌握所设计产品加工过程中的基本概念和基本原理，并对具体加工工艺过程、工序设计、及后续检测指标进行分析并发现问题，通过指导老师结合校外企业专家的及时指导，再经过小组讨论，共同决策，制定最实际的项目设计方案。

2.3 准备和预实验

根据实验项目方案的要求，在1周之内应先对所设计的方案进行预实验，通过预实验，能准确地控制实验中的无关变量，从中发现各种问题，结合指导教师的引导，找出问题的原因，不断调整方案，最终确定产品的工艺技术流程和最佳实验材料。若小组所设计的产品在学院所提供的实验室无法实现的，则可以依托企业的加工或实验室平台，这就跨越了学校实验条件的限制，在最大程度上实现团队设计成果。

2.4 作品实现与考核系统

经预实验后，除去基本的食品工艺制作设备和工器具由实验室和校外企业统一提供外，每个小组自行购买组队设计项目中的主要原辅料、食品添加剂和特殊的工器具，根据实验室和企业平台的利用情况，每组学生需安排时间按照自己设计的实验方案及预实验结果多次反复试验，以优化产品各方面品质，确定产品最佳的工艺组合参数。传统的食品工艺实验，因为以验证性模式为主，因此在完成设计的产品后，仅仅做了简单的品评就开始撰写报告，而该课程设计要求团队在设计产品实现后，依据各自的产品类别，找到相关产品的国家、行业或地方标准，对产品出厂检验所需要检测的主要理化指标进行检测，同时列出实验产品的感官评价指标，按照食品感官评定的评价方法，发放调查问卷30份与食品科学与工程或食品质量与安全专业的学生（学习过食品感官评定）品尝产品并打分，再算取采集的总体平均值。

各组再把设计的项目做成报告上交，报告的内容应包括：设计任务书，目录，中文摘要，设计方案简介，设计的目的与意义，原辅料与设备，工艺流程与工艺操作条件的确定，设计成果展示（产品制作过程图片、成品图片等），设计成品感官理化评价，结语（包括设计体会、收获、评述、建议等），参考文献，成员具体分工，课程设计评分表。之后由考核组将根据表2的评分组成，对每位学生打分。

表2 《食品工艺设计》评分细则Table 2 Scoring detailed regulations of food processing design

该课程在考核人员的设置上，有别于传统由指导教师独立打分的原则，而是采取指导教师、企业专家、组长三者相结合打分制。让企业专家参与评价，是因为他们能从市场的角度看待作品，特别是在创新性、使用价值以及成品呈现上给予更具参考意义的意见。而组长，是过程化考核的参与者和鉴定者，他能辅助指导老师来评价和判断该组学生在设计完成过程中是否获得了相应分工上的相关的知识或能力的锻炼；他对组员在协作能力、团队精神、职业态度以及专业和方法能力的习得情况[9]上的评价，是指导教师和企业专家无法企及的，这是考虑到团队活动的灵活性上采取的有效管理每个学生学习过程的较好方式，是构建基于工作视角的课程评价方式。组长在对组员进行打分之前，应由指导老师分发打分原则和规范，并进行讲解，细化得分点，使组长能更客观公正的进行评分。

2.5 作品实现与考核系统

以组为单位派代表进行汇报交流活动，除展示相应成果作品外，还让各组就设计结果进行讨论、分析、总结，而教师在讨论中穿针引线，因势利导，巧妙点拨，以促进学生在分析讨论问题中思维碰撞，提高科学素养。

3 食品工艺设计改革后的实施效果

3.1 学生综合能力的培养

本课程设计依据现代先进工程教育模式CDIO，以设计并实现一个具体的食品为引导，强调学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的联动方式，对知识、能力、素质进行一体化的培养[10]。具体CDIO能力培养体系如图1所示：

图1 CDIO能力培养体系Figure 1 Ability training system of CDIO

实践证明在CDIO环境下，学生更能促进专业目标的达成。通过《食品工艺设计》的教学改革活动的开展，学生对食品加工原理、食品工艺学、食品添加剂、食品检测、食品法规与标准等课程中基本理论知识有了系统性的认识和理解，实现了在毕业工作前，第一次将所学的知识应用在实际的产品设计和实现过程中，由此培育了学生的设计意识，培养了学生的科研动手能力，团队合作能力，分析问题及解决问题的能力等多方面综合能力。

为了有效贯彻CDIO理念中所要求的“做中学，学中练”，提升食品科学与工程专业学生的综合竞争力，此次以课程改革为契机，在建设校内实训室的同时，不断拓展优质的校外实践教学基地以及产学研创业实践平台，通过有效的校企合作项目的开展来培养学生的实践技能，让学生能时刻紧跟市场和食品行业的变化与需求，不再受限于学校在场地以及实验条件上的“捉襟见肘”，较好的做出他们所设计的食品。在实践软硬件和引入企业专家提供指导性意见方面，也能更加支持学生动手和直接经验的学习。

传统的《食品工艺实验》往往“依葫画瓢”，教师仔细讲解每个实验步骤，学生只需按部就班制作成品，完成报告即可。这种重灌输轻启发的验证性试验，阻碍了学生独立观察、思考、分析和解决问题的能力，也将工艺与品质、标准的关系相互割离，使学生无法通过感官评定、理化分析去感知不同的加工方式带来的产品品质之间的差异化。为此，《食品工艺设计》增加了感官评定单元和理化指标检测，要求学生查阅相关产品现行标准，结合设计产品的特点去制定感官评价指标及评价描述，根据设定的出厂理化项目和方法，对得到的实验室产品进行检测与评定，要求学生结合工艺实验操作过程进行得失分析，使学生更加全面地掌握食品的品质与工艺的密切关系。

3.2 学生主动意识的提升

独立学院的学生大部分基础比较差，学习的积极性和主动性都不高，而且缺乏良好的学习习惯，也没有浓厚的学习氛围，但是他们也有很多优势，如社会适应力、表现力、交际能力往往比较突出，思想比较活跃，乐于接受新鲜的实物，该门课程设计恰好运用了体验式教学方法，能更好的调动学生的学习兴趣，激发每位学生探索求知的热情。在对2015—2017学年3个年级的食品科学与工程专业全部学生进行的《食品工艺设计》主动参与度调查中，发现经以上改革后，2017学年的《食品工艺设计》的满意程度大大超越过往两年，达到66人，占2017学年食品科学与工程学生总数的83.54%（见图2）。调查显示，学生对改革后的《食品工艺设计》，在实验过程的创新性和挑战性、课程对专业发展的实用性、考核方式的合理性方面的突出表现表示了认可，从而提高了对该门课程的主动参与度。

图2 2015—2017学年学生对《食品工艺设计》课程的主动参与度调查Figure 2 The survey of active participation in the course of food processing design from 2015 to 2017

3.3 教师能力的提升

指导教师因要对各小组学生设计出的食品在未来的可实现性进行审核，这就要求指导教师自己主动去学习掌握各类食品的原料特性，基本工艺流程以及产品质量控制核心参数，这样才能对学生的设计方案提出着实有效的修改意见；此外，实践基地提供的某些实验条件以及企业专家的直接加入，也为指导老师提供跳出课堂，近距离接触企业的平台，能让老师更能把握食品行业的脉动方向，了解理论与现实之间的沟壑，进而开启教学上的一些新思路，更好的将所有教授的理论知识充盈在丰富的实践案例中去，改变过去停留在单一理论知识的解惑之中，做到“授之以渔”，而不是“授之以鱼”。

4 结语

在CDIO模式下的《食品工艺设计》开设的这一年里，学生在综合能力的培养、主动意识的提升以及教师能力的提升方面都取的了很好的效果，也从侧面验证了该次教改的可行性和有效性。在最后的产品中，对特别有创新特色的食品可考虑申请“实用新型专利”，为学院在专利申请上的短板，添砖加瓦，同时也可以考虑与企业进行产业对接，直接进行后续产品工业化的转变。实验平台也将依据实习基地的建设将不断扩充，以满足后期产品设计开发的需要。

此外，课程依托校企合作平台推动企业参与人才培养，通过该种形式，让学生在实验中学习知识和技能，在实验中体验责任和经验，加快实现从学生到劳动者的角色转换，从而最终培养出符合应用型本科所需的满足社会和市场需要、兼具创新精神、团队合作精神、动手操作能力的复合型人才。