基于CDIO理念的食品工厂设计课程教学改革探索

党的十八大以来，我国食品产业持续健康发展，食品科技迎来长足进步。“健康中国”战略的实施为食品领域带来巨大的发展机遇，也要求食品行业工作者为此做出更多原始创新和突破。习近平总书记指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑，我们必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力”。为此，理应加快新兴领域工程科技人才培养、助推高等教育强国建设。食品工程教育在我国创新人才高等教育中占据着相当重要的地位，其中“食品工厂设计”是食品相关专业一门重要的课程，内容涉及新食品工厂的建造和旧食品工厂的改建，具有较强的工程性，是食品工程类学生必须学习掌握的课程，对我国的食品工程人才建设起到了较强的支撑作用。

CDIO工程教育模式是2000年由美国麻省理工学院瑞典皇家工学院等四所高校创立的国际组织提出的国际工程教育改革最新成果。该模式将学习过程分为构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operation）四个阶段，便于教师在培养环节对学生进行观察与评估，从而使工程教育改革可视化、具体化。将CDIO教学模式应用于食品工厂设计这门课程中，不仅有利于学生在“做中学”的基础上快速掌握相关知识，其构建的考核评估体系也为教师的教学思路指明了方向，大大减轻教学负担。

基于以上分析，CDIO理念的教学模式与“食品工厂设计”教学适配，其分层教学模式能够满足该课程的教学需求。本文总结在食品工厂设计课程实际教学中存在的问题，对照CDIO教学模式，为该课程的教学改革提供思路与方向。

1.食品工厂设计课程特点及教学问题

1.1食品工厂设计课程特点

食品工厂设计课程是本科院校根据国家经济建设及食品产业需求而设立的一门以实践设计为主的课程。其教学目的是培养能够将食品各学科知识进行综合，并将之应用到食品工程设计之中的“复合型”高级人才。学生需要事先熟练掌握前几个学期所学的专业课程知识，如工艺流程设计、工程制图CAD等，才有学好“食品工厂设计”这门课程的可能。

1.2食品工厂设计课程教学问题

1.2.1教学手段落后

传统课堂教学大都为单纯的“教师讲—学生听”模式，即由教师为主体机械地向学生灌输知识，学生在课堂中接收新的知识点，两者缺乏有效的互动。加之在现有教学体系下，多数高校面临课时少，任务重等难题，教师难以在有限的课时内将课程内容完整地传授给学生，学生同样很难对所学知识进行理解与运用，无法满足食品工厂设计课程培养复合型高级人才的教学需求。

1.2.2教师实践经验不足

教师作为课程的开发者、建设者和主导者，不仅要有扎实的专业基础知识，同时也应具备丰富的实践经验和一定的工程实践能力。然而，大多数院校食品专业的教师基本以学术型的硕士、博士为主，虽然他们的理论知识储备过硬，但缺乏工厂实践经历，难以将理论同实际联系起来。因此，在进行食品工厂设计这门以专业性和实践性为主的课程的教学时，很难保证教学质量。

1.2.3考核方式单一

传统食品工厂设计课程学生成绩评定主要以期末考试为主，辅以教师对学生日常考勤、作业完成质量的评价，而忽视了师生间的交流，难以调动学生学习的积极性。此外，在以期末考试为主的考核形式下，学生暴露出问题的时间较晚，教师难以及时纠正。同样的，在当前应试教育的大环境下，学生往往通过临阵磨枪的方式应对期末考试，短时间内吸收的知识无法长久保留，与“食品工程教育”育人育才的宗旨相悖。

2.食品工厂设计课程改革探索

2.1CDIO教学模式的构建

在CDIO教学模式中，工程教育课程被分解与重构成四个层级：第一，以学生专业知识能力作导向，建立一套完整的工程知识内容体系，作为教师教育教学的基础；第二，完善课程实践内容，进行案例分析，培养学生在实际应用中分析和解决问题的能力，并进一步增强学生的实践能力，加深其工程背景；第三，安排团队协作任务，锻炼学生的沟通能力与团队思维；第四，引导学生参与到现实中的工程项目之中，熟悉产品设计或系统开发的一整套流程，提高实际操作能力。该模式已被证实适用于工程教育教学，在国际上得到了广泛认可。

根据食品工厂设计课程的教学目标，教师需要找到“培养什么样的人才”和“怎样培养人才”这两个问题，在CDIO教学模式构建方面可做以下探索。

2.1.1完善教学框架 明确人才培养目标

要知道“怎样培养人才”，首先我们得解决“培养什么样的人才”这一问题。食品工厂设计这门课程培养的对象往往是高专业化、多尺度的综合型人才。随着高新技术在食品加工与制造过程中不断地渗透融合，我国食品正面临着以智能制造为主代表的创新技术进行产业升级的问题，迫切需要具有创新实践能力、交流合作能力和国际竞争力的高层次复合型人才。基于以上，对食品工厂设计这门课程的人才培养提出以下要求（见表1）。

2.1.2优化课程安排 “教”与“学”有效结合

基于“食品工厂设计”众多学科交叉渗透的特性，学习难度较高，因此，在基础课程的学习中，教师可以尝试线上线下混合式教学以提高教学质量，把完整的教学过程拆分为课前、课中、课后三个环节，老师和学生作为两个主体在每个阶段有对应的任务，具体要求如下。

2.1.2.1课前引导

要让学生自主去预习所学课程内容，并对之产生足够的兴趣，教师的引导必不可少。教师可以通过雨课堂、知到、学习通等线上平台，通过选取合适的网络热点、音频、文本等资料，引发学生思考并下发学习任务，让学生有目的性地去学习。学生则是籍由老师下发的资料，将自己代入创业者的角色，去思索创立食品工厂必备的因素。通过这样的方式，一方面可以加快教学的进程，另一方面也有利于培养学生自主学习的习惯，提高教学质量。

2.1.2.2课中教学

在这一过程中，教师需要做好线上课程与线下课程的衔接，避免出现知识点跳跃，学生思维跟不上的局面。此外，线上教学更加注重学生学习的自主性，学生需要对所学知识点进行充分预习，合理规划学习时间，完成老师布置的教学任务。在线下课上，老师与学生应当进行充分的交流与沟通，解决学生在知识学习过程中遇到的难题。

2.1.2.3课后巩固

课后巩固环节是对课堂所学知识的延伸和拓展，是学生想要基础扎实必不可少的一个环节。教师可通过布置作业的方式来检测学生学习的成果。同时，学生也可借助线上平台的评分功能，对老师的教学质量做出评价，方便教师总结问题，进一步调整之后的教学方案。

2.1.3丰富实践活动 提高实践占比

通过工程实践环节的学习，学生可以对食品工厂有一个更加清晰直观的认识，也有利于加深对食品工厂设计这门课程知识的理解。

在当前多领域、深层次、高智能、可持续的食品科技发展背景下，人们更加重视个人学习能力、人际交往能力、体系构建能力等方面的提升。为此我们可做出以下尝试：（1）加强学校与企业间的合作，让企业工人带领学生去见识和了解食品工厂，以实现学校与食品企业“人才共育、学成共享”。（2）在实践教学中引进项目，激发学生学习兴趣，锻炼学生在推进项目的过程中不断发现问题和解决问题的能力，实现专业素养的提高。（3）建立仿真实验平台，让学生以小组为单位进行总厂平面布置，最后让不同小组间相互指正其他小组成员在任务提交过程中出现的问题，以考查学生的团队协作和交互式学习能力。

2.2强化师资队伍

CDIO教学模式中，教师对学生的引导至关重要，其知识储备和工程背景更是工程教育的前提。引进高层次人才是提升师资队伍最直接最快速的方式。然而现如今我国正面临人才稀缺的问题，为每个高校配备足够数量的资深教师并不现实，为此提供以下两种解决方案。

2.2.1创造“阶梯式”教师队伍

在院校学科建设过程中为避免出现教师青黄不接的现象，学校应时刻注意教学人才的储备，协调好师资队伍的构成。在教学过程中，青年教师可以通过旁听的方式从有资历的老教师授课过程中吸取教学经验。同样的，资深教师也可以通过观察青年教师的授课方式对青年教师做出点评，加快青年教师的成长。此外，学校也应鼓励老师进行深造和对外交流，以保持教师队伍的先进性。

2.2.2构建“双师型”教师结构

相对普通高等院校教师而言，企业的技术人才长期处在食品工厂的环境中，对于实践教学有更加丰富的经验，可以很好地补足青年教师实践经验不足的短板。“双师型”教学即聘请一些食品工厂的技术人才参与到实践教学中，由学校教师与企业的技术人才对学生联合培养，既可保证知识的传授效果，又能丰富学生的食品工程背景，让学生做到学以致用、融会贯通，以丰富食品工厂设计课程教学理念的内涵。

2.3完善课程考核

为解决以往教学中存在的学生兴趣匮乏、学习积极性不高的问题，教师可综合课堂互动与答疑情况，构建课前线上课学习情况、线下课实际表现以及课后任务完成进度评价标准。CDIO教学模式以成果为导向，过程为基础，结合课程特点，要求教师引导学生逐步了解工厂选址、工艺设计、物料衡算、污染防治等内容，适当提出建议，让学生分组讨论确定可行的食品工艺，最终以组为单位撰写以该工艺为核心的食品工厂设计书，并要求每个人都绘制出配套的工艺流程图、总厂平面图和车间布置图，将其设计过程和最终结果纳入考核标准。

食品工厂设计课程考核方案建议见图1。

结语

为助力“健康中国”战略的实施，党和国家将教育、科技、人才、创新对全面建设社会主义现代化国家的重要性提升到了前所未有的战略高度。在CDIO理念指导下的食品工厂设计课程教学应结合新时代背景，充分利用现代科技的优势进行教学改革。“线上线下”混合式教学模式的采用可加强学生对课程知识的理解与掌握；“双师型”教师结构则是进一步强化了学生的创新与实践能力；“多维度”考核模式的构建降低了一次性考试比例，调动学生学习该门课程的积极性，同时也更加客观、全面地对学生各项能力进行评估。该教学模式有助于系统性、针对性地培养综合素质高、实践创新能力强的高层次复合型人才，从而满足食品科技日益发展过程中对人才的需求。