以工程能力培养为导向的食品科学与工程专业课程体系建设研究

摘 要： 本文结合CDIO工程教育理念及当前食品工程专业工程能力培养存在的不足，以CDl0理念引领现代工程能力的培养，探讨食品科学与工程专业课程体系建设和与之相关的实践教学模式及教学方式改革。

关键词： 工程能力 CDIO理念 食品工程 课程体系

在高等工程教育国际化的大背景下，以能力为主的“大工程”教育理念正在逐步确立。以专业认证为引导，实行以工程能力为导向的实践教学改革，强化大学生工程实践能力训练，使工程人才培养质量达到专业认证标准，是食品科学与工程专业必须面对和解决的问题。所谓工程能力，是指人脑对事物、经济环境、自然环境这个“大工程”的能动反应，是在充分掌握自然规律的基础上，尊重自然、保护自然，合理合法地开发利用自然条件，完成某项工程，创造出新的物质财富的能力[1]。从根本上说，工程能力内涵不仅包含：知识的学习与应用能力、思维判断与分析能力、工程设计与实践能力、表达与交流能力、创造创新能力，还包括与市场经济相适应的质量意识、安全意识、竞争意识、环保意识、经济意识、协作意识和道德意识等许多方面[2][3]。现代工程作为一个多学科的综合体越来越依赖于社会、经济、政治和文化等背景，工程训练包括与现代工业生产水平相应的设计、制造、运行、开发和管理的训练，与现代科技发展水平相适应的创新精神和综合能力的训练，与市场经济相适应的质量意识、安全意识、环保意识和协作意识的培养等。

一、CDIO工程教育理念

2000年麻省理工学院和瑞典皇家理工学院等四所大学组成的工程教育改革研究团队提出并持续发展和倡导了全新CDIO工程教育模式，受到了国内外高校的广泛瞩目。CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[4]-[5]。CDIO理念是：充分利用大学学科齐全、学习资源丰富的条件，以尽可能接近工程实际，涉及技术、经济、企业和社会团队综合设计大项目为主要载体，结合专业核心课程教学，使学生在CDIO的全过程中不断地在理论知识、个人素质和发展能力、协作能力和集社会、历史、科技为一体的大系统适应与调控能力四个方面得到全面的训练和提高。CDIO不仅仅强调学生的专业知识和实践能力，更关注学生的复合性、创新性和开放性，关注学生在现实工作中所需的各种技能，包括人际交往技能，让学生毕业后更好地融入社会，满足社会需要。

二、目前食品科学与工程专业工程教育存在的不足

1.学科知识为导向。以学科知识为核心的培养计划，存在对历史、社会和环境的认知与责任方面的明显不足；课程设置注重学科和知识的完备性，难以适应区域与食品产业需求；教学内容偏向理论，学生缺乏以用为主的主动学习；强调个人学术能力的培养而忽视团队协作精神；重视知识学习而轻视开拓创新能力的培养等诸多问题。

2.校内实践平台资源缺乏，平台开发利用率低，相近学科之间实验设备和实践资源难以共享，食品企业实践基地建设滞后。

3.满足能力培养要求的实践教学模式还未形成。实验课往往穿插在理论课之间安排，限于课时，仍然主要是教师示范，要求学生规范化操作，验证性实验偏多，综合性、探索性实验偏少。实习课主要是通过参观见习，不太能全面跟班参与实践操作，缺乏真实的工程情景体验和动手操作机会，无法从中获得工程经验与感受。集中实训环节训练项目较少。无法培养学生灵活运用所学知识解决复杂工程问题的能力，难以培养学生分析解决问题和自学创新能力，交流沟通和团队协作能力。

4.学生能力评价与考核方式单一。食品科学与工程专业实践评价体系注重理论知识解释的考核；实验课主要看实验报告；实习、实践课主要看考勤与记录，缺少对于学生实践收获的评价方法与标准，鼓励学生只管听话、守规，避免犯错，不易调动学生动脑、动手操作的积极性和创造性。

三、以CDIO理念引领食品科学与工程专业现代工程能力的培养

1.转变观念，树立现代工程教育观。

树立“大工程观”意识，明确工程能力培养在食品工程人才培养中的地位与作用，体现“面向工程”的办学理念和培養目标，将食品科学与工程教育由倾向于培养“食品科研人才”转变为培养食品工程师。实现四个转变：一是专业对口教育向基本素质教育转变；二是注重知识传授向重视学生创新能力培养转变；三是注重共性教育向注重个性发展、全面因材施教转变；四是注重科学系统性向注重工程综合性的转变[6]-[7]，从而为食品科学与工程应用型人才的培养提供新型的知识体系和能力结构。

2.面向工程实际，科学设置食品科学与工程培养目标。

CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面，因此，结合CDIO培养大纲制订食品科学与工程专业培养计划。培养目标定位为食品产品设计、制造的工艺工程师和食品质量与安全检测工程师及食品企业管理者，完成工程师的基本训练。

3.改革食品科学与工程课程体系与教学内容。

结合学校特色与目标定位，在修订专业培养计划时，以食品科学与工程学科理论知识为主线，工程能力培养为重点进行培养过程和课程体系安排与设置。一是设置导引性的食品基础课程，引导食品科学与工程实践入门，激发学生兴趣，让学生尽早领略食品科学技术与工程技术的精华，让学生做一些简单的食品创意，参加学校举办的食品文化节活动；二是课程以相互有机联系的方式进行传授；三是具有高级设计制造经验以综合应用之前所学[8]。突出一条主线，两个重心。一条主线，即以能力培养为主线；两个重心，即食品科学与工程专业一、二年级的教学重心在于思维能力和学习能力的培养，三、四年级的教学重心在于工程能力和动手实践能力的培养。把培养学生的工程能力与创新精神的问题放在突出的位置来考虑，形成具有现代工程能力的应用型创新人才培养的课程体系、课程内容、人才培养计划和配套的教学大纲。

（1）设置体现学生综合素养目标的通识课程模块。含必修的公共基础课和大量跨学科的综合性选修课。通识必修课程为：军事理论、思想道德修养与法律基础、中国近代史纲要、形势与政策、马克思主义基本原理概论、毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论、大学英语、体育、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学计算机基础及VB程序設计、大学生创新创业教育。通识选修课程为：信息素养与信息检索、大学生心理健康教育、自然科学与新技术、人文科学、经管与创业、艺术与美育。

（2）设置体现学生专业素养目标的学科基础理论课程模块。专业基础模块为：专业导论、无机及分析化学、有机化学、物理化学、生物化学、微生物学、食品化学、食品工程原理、食品营养与卫生、食品检验与分析、功能食品学。专业模块分设为两个方向。食品科学与工程方向为：食品工艺学、发酵工艺学、食品机械与设备、食品工厂设计与环境保护；食品质量与安全方向为：食品工艺学概论、食品毒理学、食品安全与质量控制技术、食品安全检测技术、食品安全学。专业选修模块：电子电工学、工程力学、机械零件与机械设计、仪表与自动化、现代仪器分析、实验设计与数据处理、食品标准与法规、专业英语、食品生物技术、食品添加剂、食品包装学、食品新资源开发利用、食品加工新技术、食品感官评价、食品掺伪检测、食品物流学等。

（3）设置体现学生食品工程应用能力目标的工程训练模块。分为工程基础能力，主要为实验、实习、实训、课程设计，实验课程为：物理学实验、无机及分析化学实验、有机化学实验、生物化学实验、微生物学实验、食品检验与分析实验、食品工程原理实验；实习课程为：金工实习、认识与生产实习、毕业实习；实训课程为：军事技能、计算机强化、工程制图与Auto CAD；课程设计为：食品工程原理课程设计、食品工厂课程设计；工程综合应用能力课程为：食品工艺学综合实验、发酵工艺学综合实验，食品质量检验综合实验、毕业设计与毕业论文实验。工程能力的培养遵从循序渐进的过程，按照由简单到复杂、由基础到综合、创新的一般认识规律，构建多学科融合的模块化、项目式工程训练的塔形工程训练课程体系。处在“塔”底的是工程认识环节，主要是配合大一新生的公共基础理论课程，设置的是一些基本型和综合性工程实践项目，如：物理学实验、无机及分析化学实验、有机化学实验、认识实习等，意在培养新生基本的工程背景知识和初步的工程意识。“塔”的第二层是基础工程训练环节，主要配合大一、大二学生的专业基础理论课程模块而开设，如有机化学实验、生物化学实验、微生物学实验、食品检验与分析实验、金工实习、工程制图与Auto CAD、食品工程原理实验、食品工程原理课程设计、生产实习等，意在让学生将所学工程基础知识应用到实践中，加强其工程基本技能的训练；并适当增加一些综合训练内容，培养学生初步的创新意识和综合能力。“塔”的第三层是综合实验及现代工程训练环节，主要配合大三、大四学生的主干专业理论课程模块而开设，由综合实验和工程训练模块构成。主要为：食品工艺学综合实验、发酵工艺学综合实验，食品质量检验综合实验。在指导教师的引导下，学生动手操作或与团队合作完成食品工艺或发酵工艺的动手动脑实验。如面包、酸奶及冰激凌制作与评价，鱼糕加工，啤酒、果酒、黄酒的酿造等。培养学生多学科知识的综合运用能力、团队合作及创新精神。“塔”尖部分是综合与创新训练环节，主要针对的是食品高年级部分思维活跃、创造欲望强、对工程设计、食品制造兴趣浓的学生。鼓励食品高年级同学积极申报学校实验室开放项目，国家级、省级、校级大学生创新创业项目，参加教师或合作单位应用技术项目开发等，让学生进入真实的食品技术开发环境，培养与训练学生的技术开发能力，目的是为学生提供创新能力施展的空间。

（4）设置素质与能力拓展模块，素质拓展包括：项目管理、互联网营销与创业、环境生态学、食品贮运学、市场调查；能力拓展包括：创新活动、技能训练、科研训练、社会实践等。按照食品科学与工程综合素质和能力培养要求，进行工程学科理论整合，实行工程大类培养，提高解决工程实际问题的能力。

4.构筑校内工程训练平台，共建食品发酵工程训练中心。

整合校内优质实践教学资源，加强不同学科之间实验设备和实践资源的共享，促进不同学科实践教学水平的共同提高。整合本校食品、生物工程与海洋技术学科实验室资源，共建食品发酵工程训练中心；邀请沿海区域内骨干食品企业参与设计和建设食品工艺学实验室，发酵工艺学实验室，做到与区域内食品企业融合发展。确保食品、发酵工艺实践仿真模拟的准确性及实践的广度、深度和技术上的先进性。针对盐城沿海区域食品行业经济和社会发展的需要，按照海水养殖产品深加工、滩涂盐碱地农产品深加工及其他食品领域工作岗位的实际要求，调整实践环节教学内容。打造以食品科学与工程学生为主体，集实验教学、工程训练、生产实习、科技创新活动和社会实践等为一体的全方位、综合式、开放型的工程训练平台。

5.创新实践教学模式。

让学生尽可能真正作为主体参与实践活动的各个环节，包括对象的确定、方法的制定、路径的设计、问题质疑、分析总结等，在真实的食品工程环境中得到训练。灵活采用多种实践教学模式。例如：“基于问题的学习”模式、“师生共同探究”模式、“情景模拟训练”模式、“自由创新活动”模式等。

6.改进教学方法，弘扬食品科学与工程专业学生团队协作精神。

CDIO方法鼓励学生进行主动学习和综合学习，开展学术研讨活动，推动学生学习产品、生产流程和系统构建技能，学习与人交流合作技巧。教师应具有多元教育背景，工程经验，并能积极参加食品工业协会，保持与食品工程界紧密联系，缩短学校与工程实践的距离。只有这样才能使教学内容既有感性知识，又有理性思维；能结合自身经历，把科研实践取得的新成果、新技术、新资料及时转化为课堂知识；把知识传授与能力培养融为一体，教学活动内容丰富，形式多样。主动学习和综合学习，可使学生有机会采取各种各样的方式作用于日益复杂的学习情况，也可使教师更有效地帮助学生学习食品科学与工程知识，在工程实践的氛围中培养学生系统思考问题的方法，夯实学生的技术根基，在团队协作中获取学习经历和人际关系的经验，与同伴共享学习的乐趣。

7.加强产学研合作办学，拓宽食品科学与工程实践渠道。

立足盐城沿海区域内骨干食品企业，推进校企联合培养模式，依靠企业，建立产学研紧密结合的校外实习、實训基地，确立校企合作的有效运作机制，逐步形成教学、科研、生产、培训四位一体的多功能综合性教育培训基地，使学生更加真切地体会到生产、管理的实际，增强动手操作能力和科研转化能力。

8.探索与食品工程能力培养相适应的学习评价方法。

CDIO倡导“真正的评判”，食品科学与工程环境所要求的高水平认知，有时是无法仅在传统的教学测试方法中被测试、被预言。因而要进行非传统的学习评价的探索，包括使用学生自我评价、同学评价、集体评价、口头测试、学习记录、展示作品、发表论文等。从学生工程实践能力、创新能力和团队合作、进取心等方面加以综合考核。综合性的评价方法利于科学界定学生实践训练效果，有利于培养学生的动手动脑能力、创新思维和团队合作精神，真正做到通过实践训练达到“大工程”能力与素质的提高。学习评价不是一种孤立的行为，学习评价的结果应及时反馈，调整课程设置和教学方法。

四、结语

工程能力是食品科学与工程专业工程师最重要、最基本的素质之一，根据当前食品专业工程能力培养存在的不足，结合CDIO理念和培养大纲，以工程能力培养为导向，研究食品科学与工程专业课程体系建设，探讨相关的实践教学模式及教学方式改革。

参考文献：

[1]王贵和，吕建国.工科大学生工程意识的内涵与培养途径[J].中国地质教育，2006（4）：62-64.

[2]祝海林，张炳生，胡爱萍，等.工科学生工程能力培养体系的探索[J].江苏工业学院学报，2008，9（4）：69-72.

[3]吴洪特，甘光奉，胡达.探索应用型工科大学生工程能力培养的途径[J].中国现代教育装备，2009（6）：70-72.

[4]顾佩华，李异平，沈民奋，等.以设计为导向的EIP-CDIO创新型工程人才培养模式[J].中国高等教育，2009（3/4）：47-49.

[5]Woollacott L. C.. Validating the CDIO syllabus for engineering education using the taxonomy of engineering competencies[J]. European journal of engineering education，2009（34）：545-59.

[6]祝海林，陈志刚，李新军，等.落实大工程观可从案例教学抓起[J].江苏工业学院学报：社会科学版，2007，8（1）：94-97.

[7]包秋燕.基于CDIO理念探讨大学生现代工程意识培养[J].福建工程学院学报，2008，6（5）：451-454.

[8]陆小华，熊光晶，陈珠琳.设计导向的工程教育改革理念[J].高等工程教育研究，2007（6）：83-87.

基金项目：盐城工学院教学研究项目（JY2015B38-04）。

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