基于CDIO现代工程教育理念“食品卫生学”课程教学改革与实践

于航，郭亚辉，成玉梁，谢云飞，钱和，姚卫蓉*

1(食品科学与技术国家重点实验室(江南大学)，江苏 无锡，214122)2(江南大学 食品学院，江苏 无锡，214122)

国内外食品行业虽发展迅速，但食品质量安全问题仍处于高发态势，受到社会各界的广泛关注。伴随着现代化技术的发展，食品质量与安全专业的人才培养模式也应顺应时代潮流，做出相应的改变。在人才培养过程中应扎实理论知识学习的同时，开拓创新、培养实践操作以及解决复杂实际问题的能力。食品卫生学在食品质量与安全人才培养过程中作为专业核心课程，理应顺应新形势下食品质量与安全专业毕业生就业市场要求，以及新型人才培养要求，针对课程教学与实践环节进行改革[1-2]。

当今社会对接受过高等教育的工科类人才提出了更高的标准，要求毕业生在未来对所从事的专业领域有着扎实的理论基础以及强大的实践能力；此外，还对人才的创新能力和团队协作能力提出更高的要求[3]。由此可见，传统的填鸭式教学方法便变得不再适用，权威型和讲授型的教学理念也急需改进。CDIO(Conceive, Design, implement, and Operation)现代工程教育理念具体指的是构思、设计、实现、运作4部分，近些年来已成为国际工程教育改革的最新成果[4-5]。该教育理念首先应用于麻省理工学院等4所享誉世界的名校之中，并推广应用于其他工科类课程的教育教学当中。区别于传统的教学模式，CDIO现代工程教育理念强调培养学生的实践能力，让学生全程参与到教学过程中的同时，打好扎实的工程基础[6]。CDIO注重在教学的过程中充分培养学生的实践能力，让学生充分地参与到教学过程之中，切身体会到构思、设计、实现、运作这4个关键词的意义所在，为日后成长为食品安全领域高级工程技术人员打好坚实的基础[4, 7]。基于CDIO现代工程教育理念要求教师充分进行角色转变，在提升教师工程实践能力的同时，提升个人专业素养，人际交往能力，以及产品、过程和系统的建造能力。此外，还应进一步提升教师的教学能力，提升教师在提供一体化学习、应用主动经验学习方法和考核学生学习等能力[8-9]。

《食品卫生学》课程作为江南大学食品学院一流学科和双万专业“食品质量与安全”的专业核心课程内容，在目前的教学中仍以知识点为中心开展课堂讲授，忽略了学生实践能力的培养，食品加工卫生控制的实践性教学效果仍不理想。对比本专业开设的其他专业核心课程，本课程教学过程中要从书本中“走出来”，教学过程中更强调食品卫生控制的实操训练，培养学生解决复杂卫生问题的能力，是当前食品质量与安全专业毕业生必须具备的条件。该教学理念也融入到华南农业大学、华南理工大学、重庆文理学院、内蒙古民族大学等国内众多兄弟院校的食品工厂设计、食品化学、食品营养学、仪器分析等专业核心课程的教学之中，普遍收获良好的教学效果，深受学生欢迎。基于此，教学团队引入CDIO现代工程教学模式，提升学生学习的主动性与积极性，在教学过程中强调实践能力的培养，激发创新潜力。

1 食品卫生学教学过程中存在的主要问题

现如今，国内外工科院校“食品质量与安全”专业培养共同缺点，就是“重技术、轻管理”。同时，日常授课过程中还缺乏食品加工卫生控制的实践性。因此，本课程强化食品质量安全控制与管理的理念，提升本专业学生的控制管理水平，更加适应新工科模式下对本专业人才过程管控能力的要求，强化学生作为未来我国食品安全监管者的责任意识，综合应用专业知识实现食品安全及品质控制是本课程建设试图探索解决的问题。食品卫生学课程教学过程仍存在一些需改进的地方，具体问题如下：

1.1 课程间联系需加强，教学内容未与时俱进

食品卫生学一共24个学时，课程是以专业基础课，以及微生物学、食品工艺学、食品化学、食品分析、食品安全学等专业课程核心课为先修课程，但在目前的教学过程中更侧重于讲授单一的书本知识，在一定程度上忽视了各门课程之间的相互关联。例如：在分析各类食品的卫生问题过程中，未将杀菌工艺参数等食品工艺学关键知识点融入其中。在教学过程中还出现部分知识点重复的现象，例如：在讲解食品中生物污染物的时候，耗费1～2个课时重复介绍了食源性微生物种类、生长特性等，但该知识点已经在微生物学中介绍过。因此，在教学的过程中学生显示出较低的学习兴趣，导致在教学过程中学生的注意力不集中。此外，部分教学内容稍显陈旧，随着国内外食品工业的快速发展已经不适应当前生产场景。

1.2 教学手段不丰富，启发式引导不足

虽然食品卫生学课程的教学课件建设已比较丰富，但是当前的教学模式较落后，无法充分地调动学生学习的积极性。作为一门实践性很强的课程，食品卫生学讲述的很多卫生控制理论、控制点及其相应的控制手段需要充分运用到食品工厂的实际生产之中。当前普遍存在的问题在于，食品质量与安全专业的本科生大部分仅有在政府监管部门，例如市场监督管理局，以及政府机构和企业的化验室和品管室的实习经历，严重缺乏在食品工厂实际生产线上实习的机会。因此，在实际授课过程中如若灌输单一的理论知识，很难令学生充分地理解食品卫生控制原理，无法充分培养学生的构思、设计、实现和运作的能力，实际应用能力较差。

1.3 课程考核方式单一，考察面较窄

当前的课程考核方式仍以闭卷考试为主，平时表现评价为辅，具体为：期末闭卷考试占总评成绩的70%，平时表现占总评成绩的30%。其中，平时表现是由学生出勤率10%、课堂回答问题能力20%，以及课后作业70%组成，且课后作业设计也存在较机械的问题。由此可见，当前的考核评价方式较为传统，不利于充分调动学生的积极性，仍以刻板的知识点记忆考察为主，并未突出本课程的实践能力和灵活运用到实际生产之中的培养要求。

2 基于CDIO现代工程教育理念改革食品卫生学教学体系

食品卫生学是基于污染物的来源和基本控制措施，通过食品生产的卫生设计与建筑、卫生设备的设计和选择、食品原材料的卫生、生产过程的卫生、个人卫生和卫生食品的加工、成品贮存运输和销售的卫生等内容的学习，能比较系统而正确地理解食品加工过程中卫生控制管理的基本原理和方法，帮助学生科学全面地认识和理解清洁剂、杀菌剂、废弃物处理、害虫防治等卫生控制措施对食品安全生产的重要性，学会可操作性卫生标准操作程序的制定，更好地理解并在食品生产过程中实施食品生产卫生通用规范。本课程目标既包括食品加工卫生控制的技术性分析，又综合了新的卫生控制手段和相应的管理方法，属于传统工科类专业教学中少有的“文理兼备”，技术与管理控制并重的“非传统”课程，能很好承载新形势下综合性人才培养任务。基于上述在教学过程中存在的主要问题，改革传统的食品卫生学教学模式，采用更合理的教学方法势在必行。

2.1 调整教学主要内容：以“项目”为课程载体，提升学生学习兴趣

基于CDIO现代工程教育理念可将食品卫生学的主干课程内容分解成若干模块。秉承CDIO教学理念，可在教学过程中让学生对食品从原料验收、加工生产、包装入库、贮运分销、消费者食用的全过程中涉及食品卫生控制相关知识点开展学习。例如：基于食品生产工艺流程针对食品加工过程中涉及的生物性、化学性、物理性污染物开展分析，并就如何开展危害物控制开展积极讨论。围绕学生们关注的食品工厂内如何开展卫生管控等重点问题，教师在针对上述教学内容讲授时，应该积极引导学生将前期学习过的知识点运用到未来食品工厂卫生设计之中，不断启发学生的创造性和发散性思维，让学生真正感受到“学以致用”的乐趣[10-11]。教学过程要求教师有着丰富的知识储备以及走访企业的经验积累，梳理并确定各类食品行业卫生管控优秀案例，再结合当前科学研究进展，极大地激发学生的参与度和积极性，做到在课堂上以学生为教学主体，讲授的内容以工程设计为主线的CDIO教学模式[8]。同时，本课程期末前还将带领学生深入一次本地食品生产线，全面系统地了解行业中食品卫生管控的硬件和软件发展状况。

根据CDIO教学理念，课堂上讲授的知识点应该围绕着实践内容的解决而开展，强调出知识点之间的关联，以及相关基础知识与实际工程项目的关联[12-13]。对于重要的基础知识，还需要应用到以PPT为主的课堂讲解。在教学PPT中除了囊括重要的基础知识，还包含80余张工厂实拍图、实验实拍图、理论讲解图等，全方位展示食品工厂良好的卫生设计、不良的卫生设计，让学生生动形象地了解并学习卫生学重点知识内容。本课程的PPT内容覆盖面广，整体制作精良，形成一套系统的、严谨的、美观的教学PPT素材。

2.2 调整教学模式：以CDIO代替传统模式，提升个人实践能力

基于CDIO教学模式，将现有课程体系转变为更合理、实施性强的项目制课程，按功能划分模块并依据模块功能划分出若干任务。传统意义的填鸭式教学模式学生普遍反响不佳，互动性较弱。此次教学改革过程便将划分好的功能任务布置给学生，让学生扮演食品安全卫生从业者、监管者、决策者的角色，通过文献调研、分组讨论、撰写报告、演讲汇报等环节，从头至尾的参与到卫生问题分析、解决方案设计、控制措施实施应用、实施效果综合评价4个阶段，完成对应的课程任务[14]。下面以生物性危害物控制章节中生物被膜控制原理与手段任务模块为例，说明教学中CDIO现代教育理念的贯彻与实施。

2.2.1 卫生问题分析(C)

食源性微生物生物被膜是食品卫生控制领域的重点与难点。通过文献调研结合课堂讲解，学生了解到正是生物被膜的黏附性强、对外界环境不敏感、造成交叉污染等原因，导致食源性微生物污染问题频发。此外，传统清洗手段，如机械式冲洗、化学清洗剂清洗等，无法彻底清除黏附在食品接触材料表面的生物被膜，导致生物被膜内部菌体在清洗过后仍能快速生长并再次污染食品。在此环节中，教师应指导学生如何从现有文献中汲取相关知识，并积极与学生沟通，明确生物被膜卫生控制领域的技术需求，为后续工作打下坚实的基础。

2.2.2 解决方案设计(D)

在明确卫生控制问题的前提下，提出行之有效的解决方案，是该环节的重点。教师在教学过程中引导学生分析生物被膜结构组成，剖析其耐受性强的根本原因，并与之对应的提出解决方案。在本环节内，教师主要对学生提出的方案作出点评，明确该方案的优缺点并提出改进措施。

2.2.3 方案实现(I)

针对生物被膜厚度较大导致化学杀菌难以渗透的问题，提出以高场强超声波、酶解等技术破坏生物被膜基本结构，提升内部渗透性，并结合化学杀菌剂，实现生物被膜的高效防控。该步骤中涉及到多种手段协同处理时的作用参数以及预期达到的效果评估。此时，教师应以引导学生带着问题进行思考与探索，同时给出一定的参考文献，让学生自学或者课堂讨论等方式，以案例的形式，让学生明确上述处理方法是否能解决生物被膜污染问题。

2.2.4 方案运行(O)

在后续实验过程中让学生进一步了解不同处理手段的作用因素与生物被膜厚度、孔隙率、内部菌体活性等参数的变化规律，让学生深刻的理解生物被膜综合防控的方法原理。该环节中，教师还可根据实验情况，对不同的学生提出个性化的要求，并对相关知识点进行一定的拓展。基于此，CDIO现代工程教育理念贯穿在该章节的教学过程中，让学生切身体会到“做中学”的教育模式。

2.3 改变教学策略：运用分组研讨，提升团队协作能力

在教学过程中加入2次实践讨论环节，在这个环节中，教师将合理地引导学生参与实践环节讨论。在实践讨论进行中，让学生自发地以3～4人组成团队，选择一种市面上常见的食品为研究主体，让团队组员分工调研此产品的生产过程并确定生产工艺路线，结合生产流程以及课堂上讲述的理论知识，剖析每一步生产过程中可能出现的生物性、化学性、物理性污染物。第二项实践作业继续让团队选择该食品为研究对象，并从网络上获取此食品生产工厂布局图。依据此布局图，按清洁度分别从食品生产工厂布局图中划分出一般作业区、准清洁作业区和清洁作业区。在划分完作业区之后进行食品生产动线设计，准确划分出物料流、人员流、空气流、废弃物流。最后每一组派出代表在课堂上向大家展示团队的成果，再由学生和老师自由提问并让演示小组成员回答。教师应根据分析出三大类污染物、食品生产作业区划分和动线设计的合理性和正确性，以及团队分工协作表现、展示表达能力、回答问题正确性等方面进行考核。此外，在打分过程中还加入学生互评，让不同团队之间打分，形成了一种互动性强的教学模式。在实践环节中，教师应正确引导学生，让其发挥主导作用，充分地训练学生的批判和创造性思维，同时大幅提升学生的工程设计和团队合作能力[15]。

2.4 改革考核方式：颠覆传统卷面考试，强调过程评价

在本次教学改革之前，闭卷期末考试成绩占比高达70%。区别于传统的闭卷考试这一简单的形式，在引入CDIO教育理念之后，大幅加强以过程评价作为考核方式，重点关注学生学习技能和知识的过程，关注实践环节和工程技术的应用能力。改革后，期末考试占比降至50%，而针对教学过程的评价占比提升至50%，其中包括章节复习作业(15%)、实践作业(20%)和综述作业(15%)。

首先，设立了除第一章绪论之外的7次章节复习作业，使得教师及时掌握学生对章节重要知识点掌握情况。在7次章节复习作业中还穿插了与本章节密切相关的开放性论述题，使得学生在原有的知识点上自主学习、拓展视野。以第一次“食品卫生学”教学改革后的授课学期为例，复习作业中具有代表性的开放性论述题，包括：控制真菌毒素的新方法与新技术、2013年恒天然乌龙事件的来龙去脉以及个人感悟、常用化学消毒剂的优劣势和应用场景分析等。在复习作业布置之后的课堂上邀请部分同学分享自己的作业答案，开展对章节复习作业的讲解与分析，帮助学生巩固每个章节的核心知识点的同时，调动学生积极性和主动性[16]。

其次，本课程主要通过2次实践作业和1次代表性工厂参观实习评价学生的实践能力。上述2次实践作业是围绕着食品工厂工艺流程、作业区划分、生产动线设计、卫生设施设计、卫生管控体系展开，再带领学生走访一家无锡市周边的食品生产企业，在参观的过程中回顾核心知识点，做到边参观、边思考、边学习、边纠错，强化学生实践能力。依据我校本科生培养方案，食品质量与安全专业本科生可通过本课程设置的实践类作业熟悉未来与食品安全相关的就业岗位，明确该岗位的主要工作内容和工作流程，以及应具备的知识、能力和素质[8]。本课程的过程评价还包含综述作业1项，以第一次“食品卫生学”教学改革后的授课学期为例，综述作业是从下列主题中二选一，完成一份不少于5 000字的综述。其中包括，第二章食品的生物污染与控制原理延伸出“天然产物抑制食源性微生物”主题，以及第四章各类食品中常见的卫生问题衍生出的“热加工过程危害产物分析及品质控制”主题。综述作业设立的目的是考察学生的资料查阅、总结和归纳的能力，这也是一次令学生了解现代食品卫生控制研究方向的机会，激发学生的求知欲[17-18]。

最后，改革后的期末考试形式虽然仍是闭卷考试的形式，但在题型上做出重大改变。以往闭卷考试中单选题、多选题、判断题等客观题占比较大(30%～40%)，以上考察形式较简单，考察的知识点往往比较单一。改革后降低了客观题比例，形成一套以论述题型为主的考试模式。在论述题出题过程中格外注重多个知识点的考察，以及学科之间的融会贯通。2019—2020年第二学期是“食品卫生学”第一次教学改革后的期末考试，本次考试论述题考察范围实现了除第一章绪论和第八章食品卫生体系以外的全覆盖。以论述题第一题为例，本题涉及食源性微生物生物被膜形成过程和控制手段，重点考察了“食品卫生学”中清洗、消毒的操作步骤与要求，同时还交叉融合了“微生物学”中食源性微生物的基本概念、生长条件等基础知识，“食品工厂与设计”中设备表面的设计要求，“现代食品技术”中超声波技术等知识点，真正实现课程内考察多个知识点，学科间的知识点的融会贯通[19-20]。

3 基于江南大学2019—2020年第二学期“食品卫生学”教学质量监测结果评价教改效果

江南大学已建立起一套完善的本科教学质量监测系统，可供任课教师查阅所授课程的学生评教分数、反馈意见等信息。综合来看，教改之前“食品卫生学”评教结果位居全学院中上游，虽学生反馈较好，但仍有较大的上升空间，具体如下：2017—2018年第二学期的评教平均分89.77分，综合评分位列全学院前33.05%；2018—2019年第二学期的评教平均分89.50分，综合评分位列全学院前26.23%。融入CDIO现代教育理念之后，2019—2020年第二学期“食品卫生学”评教结果迅速上升，跻身全学院“最受欢迎”课程之列，评教平均分为94.03分，综合评分位列全学院前2.86%。

评教具体单项得分如表1所示，2019—2020年第二学期“食品卫生学”教学改革之后的评教各项指标均有所提升，优于前2次的评教结果。从评教结果来看，学生针对老师布置的课外作业分量、内容，以及教师反馈情况的评价明显改善，由前2个学期不足90分，提升至95.19分。该单项得分的提升显示出本课程融入CDIO现代教育理念后更加重视教学过程评价，丰富日常作业的形式和种类，让学生在完成复习、实践和综述作业的过程中学习和收获更多知识。此外，学生对老师讲课内容的充实感、时代感强、理论联系实际等方面的印象改观较大，从教改前的约90分上涨至94.04分，且学生普遍认为学习过程中能够系统而全面地把握教学内容。最后，学生在学习完本课程后，对教改后课程中涉及的基本原理和基本技能掌握程度有所提升，同时加强了对其自身具备了相关应用能力的认同感，这一现象也体现出学生对本课程的核心知识点掌握情况，以及对所学知识的实践应用能力大大增强。从上述评教结果中可以看出，基于CDIO现代工程教育理念的“食品卫生学”课程达到了较为理想的教学效果。学生对该教学模式的认同度普遍较高，在增强了其自身实践能力和解决问题能力的同时，形成了团队协作、共同学习进步的良好氛围[21]。

表1 江南大学“食品卫生学”课程教改前后教学质量监测单项得分Table 1 The individual scores of teaching quality monitoring before and after the teaching reform of the Food Hygiene course of Jiangnan University

4 结语

综上所述，通过将CDIO现代工程教育理念融入我校“食品卫生学”教学之中已收获了较为理想的教学效果。在教学的过程中，学生适应了该教学模式，提升了学习兴趣。本课程注重理论和技能培养上的相互结合，摸索适应于自主学习、相互研讨的学习模式。同时，在实施教学的过程中尊重客观规律，注重对学生兴趣的培养，在不断强调知识点实践与应用的过程中，加深学生对理论知识的理解。“食品卫生学”作为江南大学食品学院一流学科和双万专业“食品质量与安全”的核心课程，在今后的教学过程中将继续贯彻CDIO现代工程教育理念，革新教学内容，紧跟时代潮流，力争为国家和社会培养出一批适应行业发展和市场需求的复合型、高素质食品安全专业技术人才。