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摘 要：CDIO工程教育理念是以培养创新型工程应用性人才为目标的一种新型教育模式。本文针对食品机械与设备课程当前教学中存在的问题，将CDIO工程教育理念引入到该课程教学改革中，着重从理论教学、实践教学和教学效果评价等方面进行研究；探索了灵活多样的教学方法，开展了多元化的实践教学，建立了科学合理的教学效果评价体系。实践表明，通过实施教学改革，本课程取得了较好的教学效果，培养了学生的自主学习和创新能力，提高了学生的综合素质和工程实践能力。
关键词：现代工程教育理念；食品机械与设备；教学改革
随着全球经济竞争越来越激烈，对高素质创新人才的需求也越来越紧迫，特别是对创新型工程人才的需求更为迫切。近年来工程人才短缺和工程教育质量问题是我国教育领域面临的共同问题。为此教育部联合有关部门实施了“卓越工程师教育培养计划”，目的是培养出满足社会需求的具有较强的学习、创新、实际操作和环境适应能力的创新型工程应用人才[1][2]。
CDIO现代工程教育理念是国际工程教育改革的最新成果，是一种全新的教育模式。CDIO是构思（conceive）、设计（design）、实现（implement）和运作（operate）的英文缩写[3]。该教育理念是将教育过程融入到产品生命周期的具体环境中，让教师以主要知识点来构思问题，设计一定的初始状态、认知操作和最终目标，使学生参与到整个教学过程中，既能够积极主动地学习，又能在实践中得到能力培养，达到“教”“学”“做”三者之间的有机结合[4][5]，从而培养出具有良好的团队协作和沟通交流能力，学习、创新和工程实践能力强的高素质工程人才。
CDIO教育模式能很好地解决我国高等教育中重教学轻实践，学生实践操作技能差，自主学习能力不足等瓶颈问题，可有效解决教与学的矛盾[6]。食品机械与设备是食品科学与工程专业的重要专业课程，主要介绍典型食品工厂中常见的物料输送机械，以及清洗、分离、混合、成型、干燥、杀菌、热处理等单元操作设备，内容涉及各种设备的结构组成、工作原理、性能参数和操作方法等方面。该课程是一门工程性和实践性都很强的课程。
一、当前课程教学中存在的问题
食品机械与设备是以工程为基础的专业课程。该课程的特点是设备种类多、结构复杂、内容信息量大、知识点多、要求学生具有较强的空间想象力和较宽的知识面[7]。因此在教与学的过程中往往存在很大困难，学生普遍感到枯燥乏味，信心不足。实践教学表明，传统教学模式对课程教学带来了一些问题，主要表现在以下几方面：
（一）理论教学与行业发展脱节。目前我校《食品机械与设备》课程教学内容主要是讲授食品工厂中一些典型的机械设备，重点介绍设备的结构及工作原理。然而随着我国工业化、现代化技术的快速发展，食品机械行业的发展也非常迅猛，涌现出许多新的加工设备，这些新技术、新成果不能够及时编入教科书中，如果教学内容仅来自教材，就会造成教学内容陈旧、过时，课堂教学与行业发展脱节。
（二）实践教学与工程应用脱节。由于学校对实验教学设备的投入少，现有实验设备的类型和数量严重不够，从而导致实验教学内容单一。目前仅开设了喷雾干燥实验、马口铁容器的封罐与质量检测实验，且基本上是多个学生共用一台实验设备。
（三）教学方法缺乏创新，学生学习主观能动性不够
由于受到诸多教学条件的限制，目前该课程教学仍主要是教师全程讲授，采用单向灌输的教学形式，学生被动接受，不能体现其作为教学主体的角色作用。结果导致学生学习丧失兴趣，教师教学缺乏激情。因此，这种教学模式只注重知识传授，忽视了学生学习主观能动性的发挥和实践能力的煅炼，很难达到工程能力培养的目的。
总之，现有的食品机械与设备课程教学体系存在各种不足和弊端，与当前社会对食品工程专业人才的要求尚存在一定的差距。如何运用CDIO教育理念，对该课程的教学体系进行改革，拟定并执行可行性强的课程教学改革方案，达到培养食品工程专业所需的高素质的应用型工程人才的目标显得非常必要。
二、食品机械与设备课程教学改革方案
（一）理论教学方法改革
1.理论教学要与食品加工新技术接轨
理论教学是食品机械与设备课程教学最重要的环节之一，通过讲授食品加工机械的基本结构、原理、操作方法及应用，使学生具备一定的工艺设计、选型和工程应用能力[8]。但是，随着高新技术不断在食品工业中得到应用，食品机械与设备的更新非常快，因此食品机械与设备课程教学要紧跟食品工业高速发展的步伐，将一些新技术、新设备融入到课程教学中。如近年来发展较快的超高压设备、无损检测装置、超临界萃取分离装置、无菌包装设备等新设备已在食品加工中得到广泛应用，但是多数食品机械教材并没有包括这些内容。因此需要教师不断更新知识点，使学生能够了解和掌握相关的新技术、新装备。
2.采用灵活多样的教学方法
食品机械与设备课程教学中要能将CDIO的教育理念有机地贯穿于教与学的各个环节。采用灵活多样的教学方法和教学手段，激发学生学习的积极性。
（1）案例形象化教学法
讲授一些典型的食品机械设备时，通过形象化的实际应用举例，提高课程的实用性和学生的感性认识。例如在讲授均质机和高温瞬时杀菌设备时，列举橙汁、桑果汁等饮料加工生产线的案例，介绍均质机、高温瞬时杀菌设备在果汁生产中的作用和重要性；再通过观看果汁饮料生产线的视频录像，或让学生进入相关的果汁加工企业参观实习，让学生熟悉并掌握这些食品机械设备的结构、工作原理及实际应用。
（2）互动式教学法
互动式教学法是基于现实问题以学生为中心的教学模式，通过设计问题引导学生自主学习，符合CDIO教育模式注重发展学生思考和解决问题能力的教学理念。互动式教学法按照“教师提出问题-引导学生分析问题-指导学生研讨-学生得出结论”的教学思路，精心设计教案。比如在物料清洗设备的教学过程中，教师先提出问题“白菜、萝卜等蔬菜是如何进行清洗的”，然后引导学生去分析思考“这两种蔬菜的组织结构是否相同？应采用什么方式才能达到清洗目的？是否可采用相同的设备进行清洗？”最后老师组织学生研讨这些问题，让学生提出自己的见解。这种互动式的教学方法能够引导学生发挥主观能动性，增强学生思考问题和解决问题的能力。 （3）实物教学法
实物教学法是以现场实物为教学对象，进行直观的讲解和分析的教学方法。它能将设备的结构更直观地展现在学生面前，有助于理解和掌握理论知识；通过实际操作培养学生运用知识于工程实践的能力。在食品机械与设备课程教学过程中，当条件许可时，可将理论课搬进实训基地进行现场教学。如在讲授爪杯式柑橘压榨机时，我们采用实物教学法，让学生在现场先观察设备的结构和工作过程，并动手拆卸设备，让学生了解该设备的拨果机构、压榨机械和汁渣分离机构，让学生思考为什么这样设计？对果汁的品质有何影响？通过现场教学，提高了学生的感性认识，对理论基础知识掌握得更加牢固，起到事半功倍的效果。
（二）实践教学方法改革
食品机械与设备课程实践教学与理论教学是相辅相存的有机统一体。通过实践教学可加深学生对理论知识的理解和掌握，提高解决实际问题的能力，是符合CDIO模式所要求的培养创新型、工程型人才的教育理念。在实践教学中，通过构建基础型实验、综合设计型实验、教学实习和科研创新实验等多层次的实践教学平台，让学生在实践中学习，培养创新意识和工程应用能力。
三、结语
为提升食品科学与工程专业学生的工程实践能力和创新能力，培养具有解决食品加工过程中实际问题能力的高级工程技术人才，我们在食品机械与设备课程教学改革中引入CDIO教育理念，通过分析课程教学中存在的主要问题，从理论教学、实践教学、课程教学效果评价等方面进行改革；探索灵活多样的教学方法，充分调动学生学习的积极性、主动性，开展多元化的实践教学；建立科学的教学效果评价机制，全面考核学生综合素质和理论与实践能力，完善课程考核机制。这种课程教学改革对培养符合现代食品加工企业所需要的高素质工程技术人才有着重要意义。
参考文献：
[1] 吴启迪.中国工程教育的问题：挑战与工程教育研究[J].清华大学教育研究，2009（4）：4-8.
[2] 雷庆，王敏.从襄樊程视角看工程设计能力培养[J].高等教育研究，2011（5）：18-22.
[3] 王硕旺，洪成文.CDIO美国麻省理工学院工程教育的经典模式—基于对CDIO课程大纳的解读[J].理工高教研究，2009（8）：116-119.
[4] 梅怡，梁贵萍，林芸，李疆.CDIO教学模式在液压与气压传动课程教学改革中的实践[J].贵阳学院学报（自然科学版），2014（4）：71-77.
[5] 周爱梅，刘欣，赵力超，刘晓娟.基于CDIO理念的食品化学课程教学改革[J].食品与机械，2015（2）：277-280.
[6] 顾佩华，包能胜，康全礼，陆小华，熊光晶，林鹏，陈严.CDIO在中国（上） [J].高等工程教育研究，2012（3）：24-40.
[7] 黄晓杰，孟鑫，刘崑.食品机械设备课程教学模式的探究与实践[J].农业科技与装备.2015（2）： 87-88.
[8] 田昊，唐凤仙，单春会，李应彪.关于如何提升食品机械与设备课程教学效果的探讨[J].农产品加工，2015（7）：85-86.
关键词：现代工程教育理念；食品机械与设备；教学改革
随着全球经济竞争越来越激烈，对高素质创新人才的需求也越来越紧迫，特别是对创新型工程人才的需求更为迫切。近年来工程人才短缺和工程教育质量问题是我国教育领域面临的共同问题。为此教育部联合有关部门实施了“卓越工程师教育培养计划”，目的是培养出满足社会需求的具有较强的学习、创新、实际操作和环境适应能力的创新型工程应用人才[1][2]。
CDIO现代工程教育理念是国际工程教育改革的最新成果，是一种全新的教育模式。CDIO是构思（conceive）、设计（design）、实现（implement）和运作（operate）的英文缩写[3]。该教育理念是将教育过程融入到产品生命周期的具体环境中，让教师以主要知识点来构思问题，设计一定的初始状态、认知操作和最终目标，使学生参与到整个教学过程中，既能够积极主动地学习，又能在实践中得到能力培养，达到“教”“学”“做”三者之间的有机结合[4][5]，从而培养出具有良好的团队协作和沟通交流能力，学习、创新和工程实践能力强的高素质工程人才。
CDIO教育模式能很好地解决我国高等教育中重教学轻实践，学生实践操作技能差，自主学习能力不足等瓶颈问题，可有效解决教与学的矛盾[6]。食品机械与设备是食品科学与工程专业的重要专业课程，主要介绍典型食品工厂中常见的物料输送机械，以及清洗、分离、混合、成型、干燥、杀菌、热处理等单元操作设备，内容涉及各种设备的结构组成、工作原理、性能参数和操作方法等方面。该课程是一门工程性和实践性都很强的课程。
一、当前课程教学中存在的问题
食品机械与设备是以工程为基础的专业课程。该课程的特点是设备种类多、结构复杂、内容信息量大、知识点多、要求学生具有较强的空间想象力和较宽的知识面[7]。因此在教与学的过程中往往存在很大困难，学生普遍感到枯燥乏味，信心不足。实践教学表明，传统教学模式对课程教学带来了一些问题，主要表现在以下几方面：
（一）理论教学与行业发展脱节。目前我校《食品机械与设备》课程教学内容主要是讲授食品工厂中一些典型的机械设备，重点介绍设备的结构及工作原理。然而随着我国工业化、现代化技术的快速发展，食品机械行业的发展也非常迅猛，涌现出许多新的加工设备，这些新技术、新成果不能够及时编入教科书中，如果教学内容仅来自教材，就会造成教学内容陈旧、过时，课堂教学与行业发展脱节。
（二）实践教学与工程应用脱节。由于学校对实验教学设备的投入少，现有实验设备的类型和数量严重不够，从而导致实验教学内容单一。目前仅开设了喷雾干燥实验、马口铁容器的封罐与质量检测实验，且基本上是多个学生共用一台实验设备。
（三）教学方法缺乏创新，学生学习主观能动性不够
由于受到诸多教学条件的限制，目前该课程教学仍主要是教师全程讲授，采用单向灌输的教学形式，学生被动接受，不能体现其作为教学主体的角色作用。结果导致学生学习丧失兴趣，教师教学缺乏激情。因此，这种教学模式只注重知识传授，忽视了学生学习主观能动性的发挥和实践能力的煅炼，很难达到工程能力培养的目的。
总之，现有的食品机械与设备课程教学体系存在各种不足和弊端，与当前社会对食品工程专业人才的要求尚存在一定的差距。如何运用CDIO教育理念，对该课程的教学体系进行改革，拟定并执行可行性强的课程教学改革方案，达到培养食品工程专业所需的高素质的应用型工程人才的目标显得非常必要。
二、食品机械与设备课程教学改革方案
（一）理论教学方法改革
1.理论教学要与食品加工新技术接轨
理论教学是食品机械与设备课程教学最重要的环节之一，通过讲授食品加工机械的基本结构、原理、操作方法及应用，使学生具备一定的工艺设计、选型和工程应用能力[8]。但是，随着高新技术不断在食品工业中得到应用，食品机械与设备的更新非常快，因此食品机械与设备课程教学要紧跟食品工业高速发展的步伐，将一些新技术、新设备融入到课程教学中。如近年来发展较快的超高压设备、无损检测装置、超临界萃取分离装置、无菌包装设备等新设备已在食品加工中得到广泛应用，但是多数食品机械教材并没有包括这些内容。因此需要教师不断更新知识点，使学生能够了解和掌握相关的新技术、新装备。
2.采用灵活多样的教学方法
食品机械与设备课程教学中要能将CDIO的教育理念有机地贯穿于教与学的各个环节。采用灵活多样的教学方法和教学手段，激发学生学习的积极性。
（1）案例形象化教学法
讲授一些典型的食品机械设备时，通过形象化的实际应用举例，提高课程的实用性和学生的感性认识。例如在讲授均质机和高温瞬时杀菌设备时，列举橙汁、桑果汁等饮料加工生产线的案例，介绍均质机、高温瞬时杀菌设备在果汁生产中的作用和重要性；再通过观看果汁饮料生产线的视频录像，或让学生进入相关的果汁加工企业参观实习，让学生熟悉并掌握这些食品机械设备的结构、工作原理及实际应用。
（2）互动式教学法
互动式教学法是基于现实问题以学生为中心的教学模式，通过设计问题引导学生自主学习，符合CDIO教育模式注重发展学生思考和解决问题能力的教学理念。互动式教学法按照“教师提出问题-引导学生分析问题-指导学生研讨-学生得出结论”的教学思路，精心设计教案。比如在物料清洗设备的教学过程中，教师先提出问题“白菜、萝卜等蔬菜是如何进行清洗的”，然后引导学生去分析思考“这两种蔬菜的组织结构是否相同？应采用什么方式才能达到清洗目的？是否可采用相同的设备进行清洗？”最后老师组织学生研讨这些问题，让学生提出自己的见解。这种互动式的教学方法能够引导学生发挥主观能动性，增强学生思考问题和解决问题的能力。 （3）实物教学法
实物教学法是以现场实物为教学对象，进行直观的讲解和分析的教学方法。它能将设备的结构更直观地展现在学生面前，有助于理解和掌握理论知识；通过实际操作培养学生运用知识于工程实践的能力。在食品机械与设备课程教学过程中，当条件许可时，可将理论课搬进实训基地进行现场教学。如在讲授爪杯式柑橘压榨机时，我们采用实物教学法，让学生在现场先观察设备的结构和工作过程，并动手拆卸设备，让学生了解该设备的拨果机构、压榨机械和汁渣分离机构，让学生思考为什么这样设计？对果汁的品质有何影响？通过现场教学，提高了学生的感性认识，对理论基础知识掌握得更加牢固，起到事半功倍的效果。
（二）实践教学方法改革
食品机械与设备课程实践教学与理论教学是相辅相存的有机统一体。通过实践教学可加深学生对理论知识的理解和掌握，提高解决实际问题的能力，是符合CDIO模式所要求的培养创新型、工程型人才的教育理念。在实践教学中，通过构建基础型实验、综合设计型实验、教学实习和科研创新实验等多层次的实践教学平台，让学生在实践中学习，培养创新意识和工程应用能力。
三、结语
为提升食品科学与工程专业学生的工程实践能力和创新能力，培养具有解决食品加工过程中实际问题能力的高级工程技术人才，我们在食品机械与设备课程教学改革中引入CDIO教育理念，通过分析课程教学中存在的主要问题，从理论教学、实践教学、课程教学效果评价等方面进行改革；探索灵活多样的教学方法，充分调动学生学习的积极性、主动性，开展多元化的实践教学；建立科学的教学效果评价机制，全面考核学生综合素质和理论与实践能力，完善课程考核机制。这种课程教学改革对培养符合现代食品加工企业所需要的高素质工程技术人才有着重要意义。
参考文献：
[1] 吴启迪.中国工程教育的问题：挑战与工程教育研究[J].清华大学教育研究，2009（4）：4-8.
[2] 雷庆，王敏.从襄樊程视角看工程设计能力培养[J].高等教育研究，2011（5）：18-22.
[3] 王硕旺，洪成文.CDIO美国麻省理工学院工程教育的经典模式—基于对CDIO课程大纳的解读[J].理工高教研究，2009（8）：116-119.
[4] 梅怡，梁贵萍，林芸，李疆.CDIO教学模式在液压与气压传动课程教学改革中的实践[J].贵阳学院学报（自然科学版），2014（4）：71-77.
[5] 周爱梅，刘欣，赵力超，刘晓娟.基于CDIO理念的食品化学课程教学改革[J].食品与机械，2015（2）：277-280.
[6] 顾佩华，包能胜，康全礼，陆小华，熊光晶，林鹏，陈严.CDIO在中国（上） [J].高等工程教育研究，2012（3）：24-40.
[7] 黄晓杰，孟鑫，刘崑.食品机械设备课程教学模式的探究与实践[J].农业科技与装备.2015（2）： 87-88.
[8] 田昊，唐凤仙，单春会，李应彪.关于如何提升食品机械与设备课程教学效果的探讨[J].农产品加工，2015（7）：85-86.