基于“CDIO-OBE”理念的食品化學實驗課程改革探索

隨著我國食品工業越來越產業化、規范化，食品專業人才需求更加精確聚焦在技術應用型人才上。通過各階段的學習，食品從業人員基本掌握了食品相關基礎理論知識，這是進入食品行業的敲門磚。但是，僅僅擁有理論知識儲備還不夠，目前更加需要加強食品生產等方面的實踐技能。對于我們現代高校來說，加強實踐教學勢在必行。

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果，其代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），著重強調學生“做中學”和“以項目驅動學習”，鼓勵學生主動學習，再將所學的課程理論知識應用于實踐中去。OBE（Outcome-based Education）教育理念又稱為成果導向教育，是一種以成果為目標導向、以學生為本、采用逆向思維融入課程體系的建設理念，是一種先進的教育理念，對于高校實踐教學的設計具有非常重要的借鑒作用。

作為我校食品科學與工程專業的一門專業基礎實驗課，食品化學實驗主要涉及到食品的組分提取、含量測定和這些食品組分在食品加工和保藏中的物理、化學變化，以及這些變化對食品色、香、味、質構、營養和保藏穩定性的影響。本課程為學生進一步學習食品專業相關知識提供了理論基礎，同時也為學生今后從事食品加工、保藏和相關領域的研究提供了一定的技術支持，它有效銜接了食品科學理論知識和食品加工實踐。為此，本文主要從教學方式、教學內容、教學安排、考核方式這四個方面闡述食品化學實驗實踐課程教學中存在的問題，并緊緊圍繞“CDIO-OBE”理念提出課程改革辦法，以期對促進專業課程支撐應用型工程人才培養目標具有現實價值。

1.食品化學實驗課程傳統教學中存在的問題

1.1教學方式單一

食品專業實驗課程普遍存在教學方式單一的問題。尤其在食品化學實驗的課堂教學中，教師提前把實驗目的、原理和步驟等寫在黑板上并一一進行講解，準備好原輔料，教學生使用本次實驗所需要用到的儀器設備，然后學生按照板書給定的實驗步驟進行實驗，機械地根據教師所講進行操作，最終得到幾乎相同的實驗結果，如果出現與教師所述不相符的現象或者結果就會手忙腳亂。這種被動的教學模式不僅不能激發學生的學習興趣，還會大大限制學生的主觀能動性，亟需新型教學方式引導學生自主、自發地進行學習。

1.2教學內容重復

現在使用的食品化學實驗指導中的內容一部分涉及到反應機理和食品組分提取。例如，美拉德反應和果膠提取實驗，但仍有一部分實驗內容停留在食品六大成分含量的測定和食品中有害物質檢測，與食品分析和食品毒理學課程中的實驗內容重復率較高。因此，多數學生會對這些重復的實驗內容感到枯燥乏味而失去學習興趣，長此以往不僅難以學習到新的操作技能，而且會形成思維惰性，針對這部分實驗的操作已經形成肌肉記憶，做實驗時基本不會進行額外思考，進而不利于實驗習慣的養成和實驗思路的發散。

1.3教學安排不合理

受實驗場所或儀器設備的限制，食品化學實驗授課常常采取分組制授課，但由于每個小組人數較多，一般都把實驗分成幾個部分分工完成，導致學生沒有進行完整的實驗操作，甚至根本未參與到實驗中。另外，傳統的教學安排大部分都是將學生局限于實驗室內，通過老師較為空泛地去講授實驗理論知識，再由學生進行實驗室規模的實驗操作。長此以往就會導致學生食品實際生產、檢測經驗匱乏，無法將所學知識靈活應用于之后的工作中。

1.4考核方式不完善

食品化學實驗課程成績判定一般由三部分組成：課前考勤、課后實驗報告撰寫以及期末考試實驗操作與結果分析。值得注意的是，對于學生的平時成績，往往只根據實驗報告來評判，但因為大班式教學的教學安排形式，同一小組成員實驗報告、總結思考等內容同質化嚴重，無法客觀真實地反映各個同學實驗參與度及具體操作情況，同時養成了部分同學實驗過程中的惰性，不利于其后續的學習。期末考試一般由同學們隨機抽取教師設定的主題進行實驗，但由于各項實驗難易程度不同，無法對同學們的知識掌握情況進行合理的評判，且在傳統的成績評價方式中，期末考試一般占比較大，需要重新分配各個環節所占的成績百分比，避免這種“一刀切”的成績評價方式。

2.食品化學實驗實踐課程“CDIO-OBE”教學模式構建的探索與嘗試

2.1改善教學方式

2.1.1實施開放式教學，引導學生自主學習

為激發學生學習熱情，培養創新型人才，實施開放式實驗教學是改革傳統“填鴨式”教學的必由之路。所謂開放式教學，即由教師確立該實驗的目標，引導學生通過自主學習和查閱資料，設計實驗流程及細則，教師審查通過后再開展實驗。通過開展開放式實驗，不僅能鍛煉學生的操作技能，還能充分發揮學生的主觀能動性，通過查閱相關資料和參考文獻，有依據地不斷進行嘗試，從而培養其主動獲取知識、分析問題、解決問題的能力（如圖1）。

2.1.2引入新型輔助教學方式，增強課堂互動性

食品化學實驗課應該摒棄不合理的教學方式，注重過程、體驗，使學生處于更加開放、多元的學習環境中。例如，在食品化學實驗課堂中引入“思維導圖”以輔助教學（如圖2）。實驗課開始之前，實驗老師會輔以思維導圖對本次實驗的實驗目的進行簡要闡述，基于實驗目的提出一些同學們設計實驗方案時應該著重思考的關鍵點，并確保實驗正常實施。例如，食品化學實驗課程中果汁飲料的制作，老師以思維導圖的形式將實驗分為實驗目的、實驗設計和實驗實施三大部分。實驗開始前，首先由老師向學生說明此次實驗的目的，即掌握果汁飲料的生產工藝和了解生產設備性能。然后，學生在實驗設計的時候就需要在這些方面有所側重。比如，在原料選擇時，可以著重了解其護色和預處理方法的選擇；在混合調配時，可以對傳統果汁飲料生產工藝中的生產配方進行優化；在使用打漿機時，根據設備性能合理選擇打漿模式及時間。學生前期準備工作完成后，再由老師仔細核查實驗的可行性和準確性，審核通過后，方可按自主設計的實驗方案開展實驗。這種新型輔助教學方式不僅明顯提高了學生的自主能力，充分發揮了學生的個性特征，而且也大大增強了師生間的互動性。

2.2多元化實驗內容

2.2.1增加新的實驗內容，緊密聯系生產實際

食品化學實驗雖然屬于一門基礎性學科，但我們不能僅僅局限于基礎性實驗，而應該增加新的實驗內容，使其與生產實際聯系更加緊密。因此，我們可以圍繞以下一些主題設計實驗內容，如葉綠素、類胡蘿卜素、花色素苷等天然色素在食品加工中的變化與保持，色素類食品添加劑的使用現狀和問題以及維生素C在食品加工中保存率的影響因素。

2.2.2保留部分舊實驗內容，合理分配實驗難易比重

增加新實驗內容并不意味著完全摒棄以往的實驗內容，對于傳統實驗內容應在課時允許的基礎上，衡量難易程度與實用性，就內容進行合理刪減，并且在修改實驗項目時要控制過難實驗內容的出現頻率。例如，液相色譜法測定食品中山梨酸和苯甲酸等，盡管這些分析方法非常精確，但其復雜的工作原理及冗長的操作流程在本科單一實驗分配的學時內難以掌握透徹，一味地延長其分配的學時不僅不能使學生熟練掌握，反而擠占其他實踐課程的課時。因此，此類復雜的bMF0MNWv6kHhI2/Kh30bgw==實驗應安排少量學時作為課程拓展，為有意深造的同學打下基礎。

2.3改革教學安排

2.3.1摒棄大班式教學，提高學生參與性

實驗和運作是CDIO工程教育模式中的重要環節，這個過程主要使學生獲得“項目的規劃與實施能力”。進行教學安排時，可以將學生分為每2人一組，以確保每位學生都能進行實踐操作。同時，每組的工作包括前期文獻檢索、實驗流程設計及難點標記，再進行實驗和總結分析。實驗過程中，小組人員分工協作，以達到課程指標點的“團隊成員協作的能力”。

2.3.2加強課外學習，拓展學生視野

除了課堂學習外，還可以由老師帶領學生外出到企業進行參觀學習，熟悉工廠的生產線和生產工藝流程。不同于課堂的紙上談兵，對于食品生產線的實地考察以及食品企業高級技術人才的實際案例分享，學生可以將所學知識與實際生產進行對比，加深對食品行業現狀以及前沿動態的了解，擴大學生視野，以期為以后的學習工作奠定更加堅實的基礎。

2.4完善考核方式

為保證課程考核更加公正、合理，能夠真實地反映出學生的學習情況，改變僅由出勤+實驗報告+期末考試三部分組成的考核方式，設計更加完善的考核方式（如圖3）。課程考核考慮到CDIO理念中所強調的學生自主思考與設計，由此需要調整考核方式中各項內容的占比，進而提出平時實驗（60%）+期末測試（40%）的考核方式。平時實驗主要分為四個部分：課前考勤（5%）+實驗方案的設計（40%）+實驗過程的實施（40%）+實驗報告的撰寫（15%）。而OBE模式主要是以學生學習產出為導向，主張一切教學活動應圍繞學生預期的學習成果來展開并進行持續改進，故實驗報告的撰寫也應該以培養方案中的畢業要求為產出導向，要求學生以畢業論文的格式來完成實驗報告。比如，實驗原理、實驗目的與意義類比于畢業論文的文獻綜述；實驗步驟類比于畢業論文的材料與方法。同時，在平時實驗時對學生進行實時監測，保證學生參與度，觀看學生操作流程并指出錯誤，提醒學生真實記錄實驗數據并當堂完成數據分析與實驗報告撰寫，杜絕抄襲現象。對于期末考核不再采取隨機抽取實驗的形式，而是由教師設計一個綜合性實驗，盡可能涵蓋食品化學實驗課程中所需掌握的知識，由學生考試前自行查閱相關國標，選擇合適的方法進行實驗，并在考試前一天到實驗室準備好所需試劑和儀器，擺放整齊備用。改革后的成績評定制度，加強了實驗過程和個人實踐能力的體現，旨在通過課程的達成度分析每個學生不同能力目標的達成情況，分析原因并對課程進行不斷改進。

結語

食品化學實驗是一門應用性與實踐性較強的專業課程，對學生分析問題和解決問題能力的培養，尤其對學生綜合性素質的提高和創新能力的培養具有獨特作用，對學生以后完成畢業論文、進行新產品開發以及從事與本專業相關的技術工作均具有十分重要的意義。本文結合食品化學實驗課程的特點，探討了基于CDIO工程教育理念、以項目設計為引導的實踐教學模式，突破了傳統教學模式，讓學生參與了整個食品化學實驗中構思、設計、實施、運作的全過程，又引入OBE模式進行課程改革，使課程目標與畢業要求實現對標完成，并在此過程中將CDIO和OBE兩種教學理念有機結合，并應用于食品化學實驗教學中，通過先進教學理念和新型改革手段的融會貫通改善教學質量，有目的性地養成學生自主思考的習慣，培養創新型、實干型的人才，以期為其他實踐類課程的教學改革提供參考。

作者簡介

戴濤濤（1991-），男，漢族，江西南昌人，助理研究員，博士；研究方向：植物蛋白、超微粉碎高效利用及食品組分相互作用。

*通信作者

陳軍（1986-），男，漢族，江西上饒人，研究員，博士；研究方向：食品資源的開發利用、食品加工新技術。