基于CDIO模式的“新工科”食品营养学教学改革实践

杨瑞丽，王弘，徐振林，沈兴，孙远明

华南农业大学食品学院（广州 510642）

食品产业是我国国民经济的支柱产业，预计未来10年，我国的食品消费将增长50%，价值超过7万亿元，因此，我国食品工业是实施乡村振兴和可持续发展战略的中坚力量。根据世界卫生组织报告和《柳叶刀》研究，膳食是仅次于遗传而影响人类健康的第二大因素，约16.2%的疾病负担归因于膳食，因此，食品工业也是实现“健康中国”战略目标的坚实保障，食品营养健康的突破将成为食品产业发展的新引擎[1]。近年来工程人才短缺和工程教育质量等问题成为影响食品产业发展的突出问题，这也是我国教育领域面临的共同问题。为此，教育部于2016年提出“新工科”建设，2017年2月，在复旦大学召开“新工科研究与实践”工作会议，标志着“新工科”建设正式启动，致力于培养科学基础厚、工程能力强、综合素质高的新型人才[2]。以主要知识点来构思问题，让学生在这一过程中能够以主动、实践、课程之间有机联系的方式来学习课程，从而培养学生的学习能力、实际动手能力、沟通交流与团队协作能力以及创新和工程实践能力[3-4]。

食品营养学是研究食品营养与人体生长及健康的关系，以及提高食品营养价值方法的一门学科，是食品科学与工程专业的必修专业基础课程，在食品相关专业的本科生教学中占据重要地位。该课程的教学任务在于通过理论讲授、实验操作、实践参与等多种教学方式使学生掌握食品营养学的基础知识和基本方法，了解学科与产业的发展动态与趋势，具备能运用所学知识解决膳食指导及食品开发中营养学问题的能力，为成为契合社会发展需要的专业人才打下坚实基础。根据所在教学团队近10年的教学经验，结合教学中出现的重理论教学轻实践培养，学生自主学习能力、创新精神不足以及工程素养薄弱等瓶颈问题，以及高等教育“新工科”建设的开展，提出基于构思-设计-实施-操作（Conceive-Design-Implement-Operate，CDIO）理念的“食品营养学”课程教学改革。主要从教学理念、课堂教学、实践教学等方面进行积极的改革与探索，旨在帮助学生构建扎实的知识体系，提升个人学生自主学习能力、解决问题能力和工程实践能力。

1 教学理念改革

1.1 基于CDIO工程教育理念重构教学模式

教师应深刻理解CDIO工程教育理念的含义、目标，有意识地在专业面向的工程实践中引导学生培养良好的自主学习能力、实践创新能力、交流能力、团队精神等。因此，教师职能要从知识讲解者转变为学习引导者，提高CDIO模式组织教学活动的能力，按照CDIO教学模式在知识、能力、素质方面的培养目标，重构“食品营养学”教学内容，设计相应的问题和项目，组织课堂教学、实践教学等教学活动。把传授知识、培养能力、提高素质贯穿到一切教学活动中，增强学生的工程意识，提升学生解决工程实际问题的能力。

1.2 基于思政教育提升学生内驱动力

将思政教育贯穿教学过程始终，激发学生内驱动力，培养学生爱国情怀、专业情怀及锲而不舍探索知识的勇气，增强社会责任感和使命感。2019年，习近平总书记召开学校思想政治理论课教师座谈会上指出“要坚持显性教育和隐性教育相统一，挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现全员全程全方位育人”[5]。党的十九大报告提出将“实施健康中国战略”作为国家发展基本方略。在食品营养学教学过程中，将思政教育融入课堂，培养学生从提高人民健康的角度出发，深入了解食物营养与人体健康的关系，在掌握该学科基本理论、基本知识和基本技能的同时，能够理论联系实际，运用该课程的理论知识和技能解决实际问题，为实施“健康中国战略”贡献力量。

2 理论教学改革

2.1 课程内容体系更符合学科与产业发展

“食品营养学”课程是以食品生物化学、生物化学、食品工艺学、食品工程原理、人体生理学等课程为基础，学科交叉融合，形成“基础营养-食物营养-膳食与健康-社区营养”为主线的课程内容，教学过程中既注重食品营养学知识的完整性和系统性，更强调将产业动态、科研成果融入课堂，丰富教学内容，将食品营养、食品加工和健康食品新产品的研发等方面的前沿理论与实践充分融入到课堂理论教学中，解决书本内容与产业前沿脱节的问题，注重培养学生关注产业动态的意识以及面临挑战和解决问题的创新思维。

2.2 教学方法和手段更灵活多样

将CDIO的教育理念有机地贯穿于教与学的各个环节。采用灵活多样的教学方法和教学手段，激发学生学习的主动性和积极性，培养学生的团队合作能力，创造性思维和工程实践能力。

2.2.1 基于团队学习（team-based learning，TBL）教学法

在教学过程中采用TBL教学法能有效发挥学生的主动性。具体做法是将学生组成不同的小组（4～5人），小组成员分工协作，以项目展示推介的形式在课堂上向大家介绍团队的成果，并进行现场答辩。根据产品设计的创新性和可行性、团队相互沟通及分工协作情况、演讲表达能力等方面，不同团队之间互相打分，授课教师则对学生的表现进行全面的评判。如在讲解婴幼儿生理特点和营养需求时，根据牛乳和母乳中各种营养素组成和含量的区别，提出“母乳化婴儿配方奶粉的设计”这个项目，模仿企业研发过程，让学生从项目的市场前景、配方设计、创新性及可行性等多方面进行深入学习和探讨，制作项目立项PPT并在全班同学面前进行答辩和推介。TBL是一种有效的互动式教学模式，有利于培养学生的团队合作能力，批判和创造性思维。

2.2.2 基于问题学习（problem-based learning，PBL）教学法

该教育模式也称作问题式学习，该教学法的基础是设计问题引导学生自主学习。在CDIO教学理念下，按照“引导学生提出问题—学生分析问题—指导学生研讨—学生得出结论”的教学思路精心设计问题以引导学生主动进行学习。比如在学习碳水化合物的生理功能时，结合生活中同学们关注的“减肥”热点问题提出“高脂低糖饮食”减肥科学吗？为什么应该限制“游离糖”的摄入，引导学生深入理解“血糖生成指数”的概念和应用，然后引导学生去思考“食品公司设计生产针对糖尿病人食用的重组米时应如何考虑配方组成，利用什么工艺生产，以及主要考察哪些指标?”老师引导学生提出自己的见解，通过深入研讨问题提高学生学习的兴趣和综合运用所学知识的能力。

2.2.3 案例教学法（case-based teaching，CBT）案例教学法是一种以案例为基础的教学法，其理念和特点与创新创业教育的需要十分契合[6]。课堂教学中通过形象化的实际案例提高学生的感性认识，如在“乳类的营养价值”的教学过程中以“一杯牛奶强壮一个民族”为案例学习讨论牛奶的营养价值，通过介绍酸乳、炼乳、奶粉、奶酪、奶油等常见乳制品的加工制作工艺以及对牛奶营养价值的影响，让学生熟悉掌握这些食品的营养特点。在课堂教学中以食品营养学为桥梁，将各专业基础课穿插联系起来，将课堂和市场、产业相结合，将填鸭式讲授转变为以学生的创新性工程设计为导向的自主学习，进一步提升学生探索性学习的兴趣和乐趣。

3 实验（实践）教学的改革

实践教学是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径，不仅有利于学生自主构建食品营养学知识体系，还能够培养学生动手能力，特别是在提高创新思维和创新能力、工程实践能力等方面起着重要的作用[7]。教学团队在实际教学过程中主要从2个方面进行改革。

3.1 开展综合性设计性实验和形式多样的调查实践活动

实验教学是理论课程体系的教学效果强化与应用的有机结合体，开展相应的实验教学以加强学生的应用能力。开设“不同烹饪方法对食物营养成分的影响”“人体体格测量与营养状况评价”综合性设计性实验，在讲授“营养食谱编制”时，安排学生对肥胖、糖尿病患者和高血脂等特殊人群的营养食谱编制；鼓励学生利用课余时间在社区、街道开展社会营养调查活动及社区营养宣传等科普活动，让学生完成从最初的问卷设计、调查组织，到资料收集、统计分析以及调查报告撰写等整个过程，将理论知识应用于实践，进而锻炼学生分析问题和解决问题能力。

3.2 利用国家、省级教学科研平台和校内外实习基地开展各级各类创新创业项目

教学团队强化以项目驱动实践教学，利用国家、省级教学科研平台和校内外实习基地给本科生的创新创业提供良好的条件，鼓励学生参与教师的科研项目，指导学生申报国家级、省级、校级和院级等各类创新创业计划项目，经过CDIO教学模式的训练，学生们立足于营养健康食品产业需求积极地组队申报项目，分工协作完成从选题立项、撰写研究方案报告及实施完成项目的整个过程，极大地提高了学生自主学习的个人能力、人际沟通交流能力及整个CDIO全过程能力。近5年，教学团队指导学生各级各类创新创业项目达15项。

4 结语

探讨在CDIO工程教育理念下的食品营养学课程教学改革与实践，从改变教学理念入手，通过在教学过程中为学生提供课程学习的CDIO背景环境，从理论教学、实践教学两方面进行改革和探索，不断提高以学生为主体的CDIO课程组织能力，探索灵活多样的教学方法，开展多元化的实践教学。实践证明，在食品营养学课程教学改革实践中有意识地引入CDIO理念是可行的，并且有利于调动学生学习的积极性，在培养自学能力、团队精神、工程意识及综合素质等方面效果显著，同样，食品营养学教学改革的探索也提高了教学团队的教学能力和工程实践能力。近几年，教学团队已成功获得各级教改项目5项，主编了国家级规划教材《食品营养学》，正在主编卓越工程师食品科学与工程专业规划教材《食品营养学》。教学团队承担的《食品营养学》获第一批国家级一流课程立项建设。此外，在教学改革中还存在一些不足之处，如在评价方式上如何科学地量化学生真实能力和综合素质还需要进一步研究，高效的CDIO教学组织方式还有待于进一步完善。将在“食品营养学”的教学中继续优化和凝练课程特色，推行CDIO教学模式，适应新工科对高校食品科学与工程专业人才培养的要求。