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【摘要】食品化學實驗是食品科學與工程和食品質量與安全兩專業的一門專業基礎課和主干課程，如何提高學生的學習熱情、動手能力和創新能力一直是實驗教學面對的最大挑戰。本文結合cdio的教學理念和培養模式，提出以“系統型、創新性、能力型、自主型”的應用型人才培養目標，并以“學生為主、實踐相結合”的組織方式進行食品化學實驗教學模式改革和探索，從而達到在教學過程中培養學生自主學習能力、創新實踐能力、團隊協作精神、交流能力以及精細思維的教學效果。

【關鍵詞】食品化學實驗；教學模式；CDIO理論；創新能力

CDIO是構思（conceive）、設計（design）和實現（implement）、運作（operate）的英文簡寫，由美國麻省理工學院、瑞典林克平大學、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典皇家技術學院等4所工程大學共同發起，23所來自全球各區域的大學參與，合作開發的一個國際工程教育合作項目，建立的一個新型的工程教育模式[1]。該模式主要以培養高水平應用工程師為目標，以先進科技為基礎，將教育教學過程融入到產品、系統生命周期的實際情境之中，強調實踐在工程教育中的重要性[2]。由于我國的傳統教育偏重于課本理論知識的教育，百分之九十以上學生很少有機會參與系統的有團隊協作的工程項目或者其他創新訓練項目，為此培養出來的學生在解決實際問題的能力方面往往表現欠佳。如何把以往的“知識儲備型學生”轉化培養為“創新實干型學生”，進而能夠培育出具備一定相關專業知識技能，同時有比較好綜合創新能力的應用型畢業生，使他們具備較強的創新能力、團隊協作精神和精密思維的能力，這也是當前理工類高校亟待解決的教育改進問題，然而CDIO教育模式正是解決該問題可行的重要探索途徑[3，4]。食品化學是利用化學的理論和方法研究食品本質的一門科學，即從化學角度和分子水平上研究食品的化學組成（七大類營養素、風味物質、食品添加劑、酶、色素等）、分子結構、物理化學性質、營養性和安全性質以及它們在生產、加工、儲藏和運輸過程中的變化及其對食品安全性和品質的影響，屬于應用化學其中的一個分支[5]。食品化學實驗是基于食品化學理論知識的實際應用體現和驗證，是培養學生牢記理論知識和提高動手能力的良好平臺。2014年3月，教育部明確指出改革方向，以應用技術型為辦學定位，全國普通本科高等院校中，有600多所（約占1/2）被要求根據實際情況逐步向應用技術型大學轉變。我校2015年《韶關學院章程》文件中指出，將建設特色鮮明、優勢突出的高水平應用型大學。要求應用技術型人才的培養過程中要特別注重解決實際問題的能力的培養。因此實驗課程更應在此時體現其不可或缺的作用。作為食品化學實驗任課教師或者教研團隊更應該嚴格要求自己，努力提高食品化學實驗教學模式，使其適應應用技術型人才的培養需求，培養出具有創新精神和實踐能力的應用型高級人才。本文提出基于CDIO理念的《食品化學實驗》課程教學改革。主要從構思、設計、實施、運行四個方面系統地、積極的進行改革與探索，旨在提高我校食品化學實驗教學質量。

1教學理念改革

當前我國高等教育的教師普遍存在授課模式單一、授課內容偏向理論知識、缺乏與學生互動等教學問題，傳統教育模式過多表現出教師的主體性，然而學生的實踐操作能力和團隊協作能力都很難有機會得到提高[6]。CDIO教學模式對教師的教學能力和綜合能力有了新的要求，教師要做學習的引導者、課程的設計者和綜合的評估者，不再只是知識的講解者、傳播者和考核者[7]。從學生角度出發，我們更應該堅持“以學生為本”的教育理念，為學生自主發展創造條件和空間。課堂不能只是教師的課堂，應該把課堂還給學生，讓學生有從分的時間學習、思考、提問，真正體現出學生的課堂主體地位。因此，首先對實驗教學理念進行改革探索，要求教師先按照CDIO理念努力提升自身的綜合能力，并按要求在實際的教學過程中根據這一理念進行教學實踐。學生需要充分展現出CDIO教學的主體地位，廣學多識、多思考、多實踐，達到師生的融洽互動。從而將一味向學生灌輸食品化學實驗固定操作，改為引導學生培養良好的自主學習能力、實踐創新能力以及團隊協作精神等。

2實驗教學模式改革

CDIO理念下的實踐教學，應更加強調學生的構思-設計-實現-運作的整個系統運作能力。因此教學團隊在實踐教學理念上更加強調學生在“做中學”，并且構建了不同層次的實踐教學平臺，讓學生在實踐中學習，培養創新意識和應用能力。2.1C實驗項目構思實驗項目構思是一個很重要的階段，如何在理論知識和生活實踐中幫助引導學生發現問題，確立合適的項目是基于CDIO的創新實驗平臺順利實施的關鍵[8]。實驗項目構思的好壞取決于學生理論知識的接受、教師的引導和學生的社會實踐三個方面。為適應應用型人才培養和CDIO理念的需要，食品化學實驗項目改革尤為重要，在實驗條件滿足和教學大綱范圍內的基礎上，完善實驗項目，在教師和學生的共同參與下適當調整個別實驗項目，或是改進實驗方法，教師引導，學生根據上課所學和實習所見自主選擇。充分考慮與食品工業生產實際相聯系，以解決實際生產問題來構思。例如：學生通過理論知識了解到果膠是一種天然高分子化合物，具有良好的膠凝化和乳化穩定作用，廣泛應用于各類食品中，食用安全。然而學生們在實習過程中遇到不少果膠應用的例子，比如果凍的生產、糕點硬化的需要以及果醬等的制作。但是果膠生產的工廠確實比較少了解，因此對果膠產生了很大的興趣。經資料查找和整理，發現不同果皮中果膠含量差別較大、果皮顏色也不一，最終選擇了“天然果膠的提取制備”實驗。另外，學生在上課過程中了解到，食用油除了可以食用外，還可以用來制作肥皂，但是又不是所有油脂都適用于肥皂的生產，因此對肥皂的制作格外關注，最終選擇“油脂水解、皂化實驗（肥皂的制作）”實驗。2.2D實驗方案設計實驗項目設計是實驗實踐的精髓，實驗效果、實驗技術、經濟與否、保護環境以及社會需要均應該在設計過程中得到反映和體現。在實驗項目構思好后，學生可以在原實驗講義和教師的引導下對實驗方案進行設計。首先學生需要清楚實驗目的、熟悉樣品的物理化學性質，明確解決實驗的關鍵方法，明確設計思路，包括資料查找、整理→方案的初步設計→團隊討論→教師指導→方案優化等過程。這些工作需要實驗團隊在教師的指導下合作完成。為了保證實驗的實施，實驗室設備種類、臺套數和場地的大小需要準確告知學生，教師需進行全面指導。要求盡量做到方法簡單、方便快捷、節約環保，實驗效果最好。例如：“天然果膠的提取制備”實驗中，為了使果膠的產量提高，首先把果皮切粒加熱鈍化果膠酶活性，準確調整溶液pH值。為了產品更純凈、減少提取步驟，將柚子先進行去皮處理，同時還可以為后續的脫色、脫脂省去大量時間，提高效率。“油脂水解、皂化實驗（肥皂的制作）”實驗中，為了得到更好的肥皂，需要根據不同油脂的硬度和皂化值進行計算得出最佳配比。同時確定最佳皂化溫度可以在提高效率的前提下，得到的肥皂既細膩，去污能力又強。2.3I實驗實施過程在順利完成實驗項目構思和實驗方案設計階段后，充分利用實驗設備和實驗室其他條件進行實驗操作實施，主要包括學生預習情況抽查、設備熟練程度、關鍵操作步驟的探索與實施、實驗條件優化，達到實驗目的。實驗實施過程是一個綜合考核團隊對前面設計階段的熟悉和檢驗是否可行的過程，是考驗團隊協作能力的過程。同時，也是提高學生系統開發制作能力的階段。首先，為了進一步鞏固和拓展團隊對實驗方案設計的熟悉程度，在實驗實施階段通過知識問答的形式鼓勵每個團隊查找資料，進一步系統的熟悉實驗重點知識。例如：實驗一“豆粕中蛋白的提取分離”中，提出“蛋白質提取方法有哪些，并簡述各自原理及其優缺點？并寫出一種與講義不同的工藝流程，及其所需試劑與設備的種類與用量？”，要求每個團隊（4人1小組為1團隊）根據集體所了解或者所查找到的資料進行解答。每個團隊積極參與，給出了不少不錯的答案。另外，在實驗項目實施的同時，要求每個團隊自己例舉實驗試劑和儀器清單，根據清單每個團隊自己完成實驗準備，大多數團隊能夠很好的完成，只有部分團隊會有少量儀器設備未能及時配備，影響了實驗的實施，這個過程是為了讓每個團隊養成獨立完成實驗的能力，培養學生的整體意識和創新意識。由于實驗中不少實驗細節是由學生團隊自己提出的，所以他們的興趣明顯提高，實驗中的設備也有提前主動去了解，因此實驗實施比較順利，也比較節約時間。很好的激發學生們的學習積極性。2.4O實驗結果展示相對于實驗來說，項目運行主要是實驗結果的展示，主要包括實驗報告的書寫和實驗成果的展示。普通的實驗結束后，會要求學生簡單完成實驗報告，但是本次實驗結束后不僅要完成實驗報告各部分內容，還需要要求學生實驗成果拍照打印出來共展示。同時，將實驗過程中的材料也一并上交，包括問題解答、實驗設計清單等。本學期實驗完成后，通過筆試來完成最后的考核。通過多方面的綜合考慮來評價學生的實驗效果。

3改革成效與討論

實踐證明，基于CDIO理念下是食品化學實驗教學改革取得了良好的教學效果。學生調查表明，有超過95%的學生反映，在新的實驗教學模式下，他們自主學習食品化學實驗相關知識的能力大幅提升，自學能力和實驗綜合設計能力也得到極大的提高，同時以團隊模式的合作學習，使得同學們更加注重個人能力、團隊精神和精細思維的培養。CDIO四個教學階段的系統改革，使得學生清晰感受到獨立完成整個實驗過程的重要性，每個階段都是完成實驗過程的有機組合、缺一不可，可以很好的培養學生的自主創新能力。同時，在實驗改革過程中也遇到一些問題，需要以后進一步改進。例如，實驗構思階段，這是一個集思廣益的階段，同時跟大家的所見所聞息息相關，因此要完全做到既滿足社會先進生產的需要，又能極大地激發學生的興趣難度較大，只能不停的改革跟進，做到與時俱進。再者，實驗設計階段，不少好的實驗設計因得不到的實驗設備的配置而不得止步，這些有待學校進一步完善。4結束語經過近一年的食品化學實驗的探索與實踐，取得了良好效果。基于CDIO的實驗教學的改革與實踐不但明顯的促進了實驗教學質量，還激發了學生對食品實驗課程的濃厚興趣。同時，培養了學生的整體意識，提高了學生的自主學習能力和團隊協作能力，多角度的培養了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。全面促進了學生實驗設計和實驗操作的能力，為配合高素質應用型人才打下堅實基礎。因此，該實驗教學改革值得進一步的探索和推廣。

參考文獻

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[4]陳耀溪,鮑鴻.新人才培養戰略下的實驗室建設與管理研究[J].實驗室科學,2008(1):128-130.

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[6]曹淼孫,梁志星.基于CDIO理念的工程專業教師角色轉型[J].高等工程教育研究,2012(1):88-91.

[7]王碩旺,洪成文.CDIO:美國麻省理工學院工程教育的經典模式[J].理工高教研究,2009,28(4):116-119．

[8]陳友媛,郭秀軍.全方位構建實驗教學與實驗室管理體系[J].實驗室研究與探索,2010,29(12):163-166.

作者:劉日斌 朱建華 葉俊 鄒秀容 單位:韶關學院英東食品科學與工程學院