基于CDIO理念的食品科学类实验室开放模式探讨

赵俊仁 李春海 程水明 张钟 郭先霞

摘要 将CDIO理念引入食品科学类实验室开放模式中，可有效提高学生在专业实践中的综合能力。分析了食品科学类实验室CDIO工程教育改革过程中出现的一些问题，并提出一些改革措施，使食品科學类实验室更适应CDIO理念下的实践教学体系。以开放实验室平台建设为载体，结合现有的工作经验与实践，建立了一套实验室开放与运行管理的新模式。

关键词 CDIO理念；实验室开放模式；食品科学专业

中图分类号 S-01文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）15-0227-02

Abstract CDIO concept was introduced into the opening mode of food science laboratory， which could effectively improve students comprehensive quality in the professional practice. This paper analyzed some problems in the process of CDIO engineering education reform，and some reform measures were put forward，in order to make food science laboratory to adapt the practical teaching system based on CDIO concept. Taking the construction of opening laboratory platform as carrier，combined with the work experience and practice， we established a new model of laboratory opening and operation management.

Key words CDIO concept；Opening model of laboratory；Food science specialty

随着传统食品工业向高新技术方向发展，对食品科学与工程专业学生的综合能力也提出了新的要求，用人单位更注重学生的工程实践能力和创新精神。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，是一种全新的高等工科教育创新模式。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），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的理论、技术与经验。教育部于2008年在部分高校正式启动CDIO试点，培养一批新型工程技术人才。

广东石油化工学院食品科学与工程专业是本校的老牌专业，历经了专科到本科的转变，不断探索符合广东省地方特色及本校应用型人才培养目标的人才培养模式。食品科学与工程专业作为应用性、综合性和基础性都很强的学科，在培养过程中更应注重学生的实践能力、创新能力、科研能力及团队合作能力等综合素质，而这些能力的培养需在有限的专业实践中完成是非常艰难的，因此实验室开放在食品科学与工程专业的实验室改革与发展十分重要。笔者分析了食品科学与工程专业实验室CDIO工程教育改革过程中存在的问题，并提出了基于CDIO理念的食品科学专业实践教学改革措施。

1 食品科学与工程专业实验室运行现状

对食品科学与工程专业实验室进行CDIO工程教育改革的过程中发现，要使新方法得以实施，不仅要对实验室进行改革，而且需要对实践教学模式进行改革。

1.1 实践教学模式单一，内容陈旧

目前实践教学主要包括实验课程和专业实习2个部分。很多实验课程并未单独设立，也不需要单独考核，而是作为理论课程的一部分，成绩一般占10%～30%，因此给学生形成“重理论，轻实践”的印象，在实验课程学习过程中不够重视[1]。实验课教师往往在实践之前就已经向学生讲授了实验内容、目的、方法、原理、操作步骤等内容，学生只需按照教师给出的步骤操作，使用提前配置的试剂就可以完成整个实验过程，并得到预期的结果，学生的主观能动性和创新性得不到充分发挥[2]。专业实习部分则只是将学生送到实习基地单位参观和学习，很少有学生根据实习单位的实际情况，帮助解决生产中出现的问题，学生在此过程中得到的锻炼很少。

1.2 实验室建设投入不足，设备利用率低

由于食品科学与工程专业的实验性很强，实验教学条件的建设非常重要，但此专业在很多高校都是非重点建设专业，对实验教学条件建设不会投入太多的经费和精力，导致实验室设备使用多年而未及时更新换代，或者随着招生人数的增加而未增加实验设备的数量，这些都导致实验室建设无法满足CDIO对工程实践场所的要求。工程实践场所和实验室能支持和鼓励学生通过动手来学习产品、过程和系统的建造，学习专业知识和社会经验[3]，这是CDIO教育模式的重要标准之一。

1.3 实验室人员配备结构不合理

高校实验室管理人员属于教学辅助人员，具有高学历、强科研背景的技术人员非常少，甚至有些实验室人员缺乏专业背景，这些都导致实验室人员地位不高，待遇也远不如教师系列岗位。实验室开放导致实验室管理难度增加，实验人员的工作量和工作时间也大大增加，此外实验人员激励津贴制度建立不够全面、人员配备不足等问题都影响着实验室人员的工作积极性[4]。

2 基于CDIO理念的食品科学与工程专业实践教学改革措施

食品科学与工程专业的实验室开放与运行管理，以CDIO工程教育理念为依据，从优化实验室开放模式、实验室开放的管理改进、加强实验教学队伍建设以及基础设施优化等方面进行了研究与实践。

2.1 以CDIO模式为依据，优化实验室开放模式

实验室开放模式既要根据CDIO工程教学模式的需要，又要立足于本专业实际，同时还要考虑学生的具体情况，确保实验室开放模式的可行性。① 教学计划内实验项目开放模式。教学实验项目开放是指对教学计划内的实验教学项目进行开放，学生利用课余时间在实验室独立完成实验，指导教师对实验过程中的注意事项提出要求，目的在于加强学生对基础知识的理解和掌握，培养学生基本的实验技能，为培养学生的创新意识和创新能力打下坚实基础。②综合性、设计性实验项目开放模式。结合学科发展，指导教师设计一系列难度适中、符合学生实际水平的综合性、设计性实验项目，让学生自主选题（如利用新型原料制作功能性食品、优化食品中某成分的提取工艺及生物活性测定等）。通过此类型实验项目的开放，激发学生的实验兴趣，提高学生自主学习和理论联系实践的能力，为将来从事科研项目工作打下基础。③学生参与教师科研项目开放模式。这种模式不仅能使学生熟悉从事科研项目的一般流程，也掌握了一定的知识和方法，锻炼了科研思维，为今后的工作和学习奠定基础[5]。④学生参与科技活动开放模式。主要是针对参加科技活动的学生进行实验室开放，如“生物化学设计大赛”和“挑战杯”等校外科技活动。通过竞赛充分调动学生的积极性，同时也培养学生的团队合作能力和自主研发能力。

2.2 开放实验室的管理方法改进

向学生公布实验室开放时间，学生可根据自己的实际情况向指导老师预约开放时间，并确定实验项目及试验实施的相关细节。实验室安全是开放管理的重中之重。开展实验前，学生必须接受实验室安全教育，以免发生意外。使实验室安全教育常态化，安排专业实验教师或实验室管理人员定期开展实验室安全及大型仪器使用方面的培训和讲座，进入实验室的学生必须遵守实验室的各项安全管理制度和准则，培养学生的安全意识。定期检查实验室安全情况，由实验室专任教师、实验管理人员及部分学生共同参与实验室安全的管理与监督，责权到人，分工明确[6]。实行预约制度，保证开放实验的质量。学生轮流使用实验设备，提高仪器设备的利用率。使用大型仪器设备前，采取“老生带新生”或定期培训的方式，使学生熟悉掌握仪器设备的操作流程、注意事项、应急操作等。在CDIO工程教育模式下，需要建立健全考核机制，对实验教师进行科学考核，是发挥潜能和调动工作积极性的有效手段。制定一些适合学生的激励措施，激发学生的兴趣。

2.3 基础設施优化

根据CDIO模式，实践过程需经历构思阶段、设计阶段、实施阶段和运行阶段，而这4个阶段对实验室的设施和功能要求也各有不同。构思阶段，学生主要处于思考构思和文献查阅过程中，对实验室仪器设备不高，一般教学设备基本可以满足；设计阶段，学生的交流和讨论较多，对于实验室的开放性要求较高，学生在此阶段与小组成员和指导教师讨论实践细节、相互交流、反复修改方案；实施阶段对实验室要求最高，各小组根据已形成的方案实施实践，由于不同项目存在较大差异，此阶段应更注重灵活性、安全性、专业性和实用性，该阶段需要充足的实验基础设备和专业设备；运行阶段为学生提供运行产品的机会，可考虑与企业联合、或模拟企业的运行环境，从而建立接近实际生产的产品运行过程。综上所述，构建专业实验室按照基本实验—综合应用—技能培训—科技创新—成果转化实践教学体系，可更有效地适应CDIO实践教学模式[7]。在原有实验室的基础上配置技能训练实验室，供学生掌握一些基本的操作技能；补充创新型、综合应用型等实验及仪器设备，为各层次类型的实践教学服务。仪器设备是实验室建设的基础，实验设备的好坏直接影响到实验教学效果。可采取“引进先进”与“改进老旧”相结合的方式升级仪器设备配置[8]。

2.4 加强实验教学队伍建设

建立一支稳定的实验教学队伍，明确实验教师的具体职责。这支队伍要充分认识和理解CDIO工程教育理念的深度内涵，并具备一定的工程实际能力。实验室应定期组织教师培训和交流，提高实验教师的教学能力，如有条件可定期派教师深入相关企业学习，以亲身体验实践教学背景，打造一支高素质的实验教学团队。

3 结语

笔者提出基于CDIO理念的食品科学与工程专业实验室开放模式。目前，实验室开放还存在一些问题，如实践教学模式单一、内容陈旧，实验室建设投入不足、设备利用率低，以及实验室人员配备结构不合理等。以CDIO理念为基础，从优化实验室开放模式、实验室开放的管理改进、加强实验教学队伍建设以及基础设施优化等方面提出了食品科学专业实践改革措施。

参考文献

[1] 聂海，吴风松，杨松帅，等. CDIO 模式下学生创新项目与实验室开放管理的探讨[J].实验室科学与技术，2012，10（6）： 170-173.

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[4] 吴青凤，萧仲敏，龙云.基于CDIO的实验室开放模式与管理探讨[J].实验室科学，2012，15（5）：99-101.

[5] 郜维超，黄刚，郭盛，等.基于CDIO模式下实验室建设与管理模式的创新[J].中国管理信息化，2016，19（22）：251-253.

[6] 李小艳. CDIO模式下开放实验室的建设与管理[J].无线互联科技，2017（23）： 124-125.

[7] 刘美，禹柳飞，王涛.基于CDIO理念的卓越人才培养的探索与实践：以广东石油化工学院电气工程及其自动化专业为例[J].广东石油化工学院学报，2012，22（2）：25-27.

[8] 王伟，孟祥贵，王光明，等. CDIO 模式下高校实验室建设与管理的思考[J].实验室研究与探索，2013，32（12）： 216-218.