基于“CDIO-OBE”理念的食品化学实验课程改革探索

随着我国食品工业越来越产业化、规范化，食品专业人才需求更加精确聚焦在技术应用型人才上。通过各阶段的学习，食品从业人员基本掌握了食品相关基础理论知识，这是进入食品行业的敲门砖。但是，仅仅拥有理论知识储备还不够，目前更加需要加强食品生产等方面的实践技能。对于我们现代高校来说，加强实践教学势在必行。

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，其代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），着重强调学生“做中学”和“以项目驱动学习”，鼓励学生主动学习，再将所学的课程理论知识应用于实践中去。OBE（Outcome-based Education）教育理念又称为成果导向教育，是一种以成果为目标导向、以学生为本、采用逆向思维融入课程体系的建设理念，是一种先进的教育理念，对于高校实践教学的设计具有非常重要的借鉴作用。

作为我校食品科学与工程专业的一门专业基础实验课，食品化学实验主要涉及到食品的组分提取、含量测定和这些食品组分在食品加工和保藏中的物理、化学变化，以及这些变化对食品色、香、味、质构、营养和保藏稳定性的影响。本课程为学生进一步学习食品专业相关知识提供了理论基础，同时也为学生今后从事食品加工、保藏和相关领域的研究提供了一定的技术支持，它有效衔接了食品科学理论知识和食品加工实践。为此，本文主要从教学方式、教学内容、教学安排、考核方式这四个方面阐述食品化学实验实践课程教学中存在的问题，并紧紧围绕“CDIO-OBE”理念提出课程改革办法，以期对促进专业课程支撑应用型工程人才培养目标具有现实价值。

1.食品化学实验课程传统教学中存在的问题

1.1教学方式单一

食品专业实验课程普遍存在教学方式单一的问题。尤其在食品化学实验的课堂教学中，教师提前把实验目的、原理和步骤等写在黑板上并一一进行讲解，准备好原辅料，教学生使用本次实验所需要用到的仪器设备，然后学生按照板书给定的实验步骤进行实验，机械地根据教师所讲进行操作，最终得到几乎相同的实验结果，如果出现与教师所述不相符的现象或者结果就会手忙脚乱。这种被动的教学模式不仅不能激发学生的学习兴趣，还会大大限制学生的主观能动性，亟需新型教学方式引导学生自主、自发地进行学习。

1.2教学内容重复

现在使用的食品化学实验指导中的内容一部分涉及到反应机理和食品组分提取。例如，美拉德反应和果胶提取实验，但仍有一部分实验内容停留在食品六大成分含量的测定和食品中有害物质检测，与食品分析和食品毒理学课程中的实验内容重复率较高。因此，多数学生会对这些重复的实验内容感到枯燥乏味而失去学习兴趣，长此以往不仅难以学习到新的操作技能，而且会形成思维惰性，针对这部分实验的操作已经形成肌肉记忆，做实验时基本不会进行额外思考，进而不利于实验习惯的养成和实验思路的发散。

1.3教学安排不合理

受实验场所或仪器设备的限制，食品化学实验授课常常采取分组制授课，但由于每个小组人数较多，一般都把实验分成几个部分分工完成，导致学生没有进行完整的实验操作，甚至根本未参与到实验中。另外，传统的教学安排大部分都是将学生局限于实验室内，通过老师较为空泛地去讲授实验理论知识，再由学生进行实验室规模的实验操作。长此以往就会导致学生食品实际生产、检测经验匮乏，无法将所学知识灵活应用于之后的工作中。

1.4考核方式不完善

食品化学实验课程成绩判定一般由三部分组成：课前考勤、课后实验报告撰写以及期末考试实验操作与结果分析。值得注意的是，对于学生的平时成绩，往往只根据实验报告来评判，但因为大班式教学的教学安排形式，同一小组成员实验报告、总结思考等内容同质化严重，无法客观真实地反映各个同学实验参与度及具体操作情况，同时养成了部分同学实验过程中的惰性，不利于其后续的学习。期末考试一般由同学们随机抽取教师设定的主题进行实验，但由于各项实验难易程度不同，无法对同学们的知识掌握情况进行合理的评判，且在传统的成绩评价方式中，期末考试一般占比较大，需要重新分配各个环节所占的成绩百分比，避免这种“一刀切”的成绩评价方式。

2.食品化学实验实践课程“CDIO-OBE”教学模式构建的探索与尝试

2.1改善教学方式

2.1.1实施开放式教学，引导学生自主学习

为激发学生学习热情，培养创新型人才，实施开放式实验教学是改革传统“填鸭式”教学的必由之路。所谓开放式教学，即由教师确立该实验的目标，引导学生通过自主学习和查阅资料，设计实验流程及细则，教师审查通过后再开展实验。通过开展开放式实验，不仅能锻炼学生的操作技能，还能充分发挥学生的主观能动性，通过查阅相关资料和参考文献，有依据地不断进行尝试，从而培养其主动获取知识、分析问题、解决问题的能力（如图1）。

2.1.2引入新型辅助教学方式，增强课堂互动性

食品化学实验课应该摒弃不合理的教学方式，注重过程、体验，使学生处于更加开放、多元的学习环境中。例如，在食品化学实验课堂中引入“思维导图”以辅助教学（如图2）。实验课开始之前，实验老师会辅以思维导图对本次实验的实验目的进行简要阐述，基于实验目的提出一些同学们设计实验方案时应该着重思考的关键点，并确保实验正常实施。例如，食品化学实验课程中果汁饮料的制作，老师以思维导图的形式将实验分为实验目的、实验设计和实验实施三大部分。实验开始前，首先由老师向学生说明此次实验的目的，即掌握果汁饮料的生产工艺和了解生产设备性能。然后，学生在实验设计的时候就需要在这些方面有所侧重。比如，在原料选择时，可以着重了解其护色和预处理方法的选择；在混合调配时，可以对传统果汁饮料生产工艺中的生产配方进行优化；在使用打浆机时，根据设备性能合理选择打浆模式及时间。学生前期准备工作完成后，再由老师仔细核查实验的可行性和准确性，审核通过后，方可按自主设计的实验方案开展实验。这种新型辅助教学方式不仅明显提高了学生的自主能力，充分发挥了学生的个性特征，而且也大大增强了师生间的互动性。

2.2多元化实验内容

2.2.1增加新的实验内容，紧密联系生产实际

食品化学实验虽然属于一门基础性学科，但我们不能仅仅局限于基础性实验，而应该增加新的实验内容，使其与生产实际联系更加紧密。因此，我们可以围绕以下一些主题设计实验内容，如叶绿素、类胡萝卜素、花色素苷等天然色素在食品加工中的变化与保持，色素类食品添加剂的使用现状和问题以及维生素C在食品加工中保存率的影响因素。

2.2.2保留部分旧实验内容，合理分配实验难易比重

增加新实验内容并不意味着完全摒弃以往的实验内容，对于传统实验内容应在课时允许的基础上，衡量难易程度与实用性，就内容进行合理删减，并且在修改实验项目时要控制过难实验内容的出现频率。例如，液相色谱法测定食品中山梨酸和苯甲酸等，尽管这些分析方法非常精确，但其复杂的工作原理及冗长的操作流程在本科单一实验分配的学时内难以掌握透彻，一味地延长其分配的学时不仅不能使学生熟练掌握，反而挤占其他实践课程的课时。因此，此类复杂的实验应安排少量学时作为课程拓展，为有意深造的同学打下基础。

2.3改革教学安排

2.3.1摒弃大班式教学，提高学生参与性

实验和运作是CDIO工程教育模式中的重要环节，这个过程主要使学生获得“项目的规划与实施能力”。进行教学安排时，可以将学生分为每2人一组，以确保每位学生都能进行实践操作。同时，每组的工作包括前期文献检索、实验流程设计及难点标记，再进行实验和总结分析。实验过程中，小组人员分工协作，以达到课程指标点的“团队成员协作的能力”。

2.3.2加强课外学习，拓展学生视野

除了课堂学习外，还可以由老师带领学生外出到企业进行参观学习，熟悉工厂的生产线和生产工艺流程。不同于课堂的纸上谈兵，对于食品生产线的实地考察以及食品企业高级技术人才的实际案例分享，学生可以将所学知识与实际生产进行对比，加深对食品行业现状以及前沿动态的了解，扩大学生视野，以期为以后的学习工作奠定更加坚实的基础。

2.4完善考核方式

为保证课程考核更加公正、合理，能够真实地反映出学生的学习情况，改变仅由出勤+实验报告+期末考试三部分组成的考核方式，设计更加完善的考核方式（如图3）。课程考核考虑到CDIO理念中所强调的学生自主思考与设计，由此需要调整考核方式中各项内容的占比，进而提出平时实验（60%）+期末测试（40%）的考核方式。平时实验主要分为四个部分：课前考勤（5%）+实验方案的设计（40%）+实验过程的实施（40%）+实验报告的撰写（15%）。而OBE模式主要是以学生学习产出为导向，主张一切教学活动应围绕学生预期的学习成果来展开并进行持续改进，故实验报告的撰写也应该以培养方案中的毕业要求为产出导向，要求学生以毕业论文的格式来完成实验报告。比如，实验原理、实验目的与意义类比于毕业论文的文献综述；实验步骤类比于毕业论文的材料与方法。同时，在平时实验时对学生进行实时监测，保证学生参与度，观看学生操作流程并指出错误，提醒学生真实记录实验数据并当堂完成数据分析与实验报告撰写，杜绝抄袭现象。对于期末考核不再采取随机抽取实验的形式，而是由教师设计一个综合性实验，尽可能涵盖食品化学实验课程中所需掌握的知识，由学生考试前自行查阅相关国标，选择合适的方法进行实验，并在考试前一天到实验室准备好所需试剂和仪器，摆放整齐备用。改革后的成绩评定制度，加强了实验过程和个人实践能力的体现，旨在通过课程的达成度分析每个学生不同能力目标的达成情况，分析原因并对课程进行不断改进。

结语

食品化学实验是一门应用性与实践性较强的专业课程，对学生分析问题和解决问题能力的培养，尤其对学生综合性素质的提高和创新能力的培养具有独特作用，对学生以后完成毕业论文、进行新产品开发以及从事与本专业相关的技术工作均具有十分重要的意义。本文结合食品化学实验课程的特点，探讨了基于CDIO工程教育理念、以项目设计为引导的实践教学模式，突破了传统教学模式，让学生参与了整个食品化学实验中构思、设计、实施、运作的全过程，又引入OBE模式进行课程改革，使课程目标与毕业要求实现对标完成，并在此过程中将CDIO和OBE两种教学理念有机结合，并应用于食品化学实验教学中，通过先进教学理念和新型改革手段的融会贯通改善教学质量，有目的性地养成学生自主思考的习惯，培养创新型、实干型的人才，以期为其他实践类课程的教学改革提供参考。

作者简介

戴涛涛（1991-），男，汉族，江西南昌人，助理研究员，博士；研究方向：植物蛋白、超微粉碎高效利用及食品组分相互作用。

*通信作者

陈军（1986-），男，汉族，江西上饶人，研究员，博士；研究方向：食品资源的开发利用、食品加工新技术。