国际化视野结合PBL/CDIO 理念的“食品化学”教学改革与实践

吴锁柱，伊 莉，于智慧，荆 旭，郑 丹，张素敏，耿雪冉，王晓闻，陈益胜

（山西农业大学食品科学与工程学院，山西晋中 030801）

PBL（Problem-based learning） 教学法，是“以问题为基础的学习”教学法。PBL 教学法是一种强调在教学过程中以问题为基础、以学生为主体、以教师为导向的小组讨论式教学方法[1]。自加拿大麦克马斯特大学首次创立PBL 教学法以来，广泛应用在理、工、农、医等多种学科的教学中，并在国际上得到了普遍认可和接受。CDIO 理念，即构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate） 理念，是美国麻省理工学院的一种经典工程教育模式[1]。CDIO 理念与各类工程专业的人才培养方案相结合，以科技为基础，把专业理论、实践和创新能力有机结合融入教学的全过程，使专业知识和工程能力形成一个有机整体。因此，将CDIO 理念与PBL 教学法有效结合，即将问题式和工程式教育理念融合起来，从教学理念和教学模式等方面开展积极的改革和探索，势必在工程教育改革方面取得较好的成果。PBL/CDIO 理念在一些欧美发达国家已经应用了10 余年，如荷兰顶级大学马斯特里赫特大学、美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院等。近年来，PBL/CDIO 理念在中国高校一些工程类专业，如土木工程、电器工程、人工智能等课程中已有应用，但在食品科学相关专业课程中的应用十分有限[2-3]。

食品化学（Food Chemistry） 研究食品的组成、性质及其在加工、贮藏、运输等过程中发生的化学变化，是食品科学的一个重要分支[4-5]。作为食品科学与工程学科的一门专业基础课，“食品化学”课程为学生学习其他专业课、升学和从事食品相关领域工作奠定基础。“食品化学”课程具有专业性强、内容繁多、知识覆盖面广等特点。目前，大多数高等院校采用传统的“教师讲、学生听”的教学模式进行该课程知识的传授。这种方法虽然具有传授的知识系统完整、逻辑性强等优点，但是存在学生处于被动接受知识、与授课教师的互动少、动手机会少、思考空间不足等缺点，难以达到预期的教学效果，在一定程度上限制了学生在独立思考、个性化学习、综合运用理论知识分析问题和解决问题等方面的发展。“食品化学”课程特点使其非常适合PBL/CDIO 教学模式。同时，由于全球化科技经济发展趋势及各国科研机构、企业等交流合作日益紧密，无形之中推动了社会对具有高素质、高专业技能且同时具有良好外语沟通能力人才的需求。因此，采用国际化视野结合PBL/CDIO 理念在“食品化学”课程中开展教学改革，有利于学生了解和掌握食品科学与工程学科最新的国际化知识动态及跟踪国际发展趋势，以满足国家对高层次国际化人才的需求，促进大学生教育高质量发展，提升人才培养国际竞争力。笔者所在的课程教学团队经过多年的探索，主要从师资队伍、教育理念、教学方法、实验教学、考核方式等方面对“食品化学”课程进行了教学改革与实践，旨在提高该课程的教学质量和教学效果。

1 引进优秀人才充实师资队伍

“师者，所以传道受业解惑也”。教师作为整个教学活动过程的设计者、组织者和实践者，其专业理论与教学实践水平的高低对课堂教学效果具有直接的影响。此外，开展课程的双语教学，还对授课教师的英语口语表达能力提出了更高水平的要求。山西农业大学食品科学与工程学院自2012 年开设“食品化学”课程以来，非常重视课程师资队伍的建设。近年来，学院陆续从山西大学、浙江大学、中国农业大学、江南大学等国内双一流高校引进多名优秀人才来充实课程的师资队伍，同时注重引进和培养相结合，发挥老教师对青年教师的传、帮、带作用，助力青年教师在教学经验、英语口语水平等方面的快速成长，努力构建学院结构合理、理论水平高、实践能力强的课程教学队伍。

2 紧跟时代步伐更新教育理念

在传统的“食品化学”课程教学过程中，由于在有限的课时内需要完成对课程知识的传授，教师往往通过“教师讲、学生听”的教学模式牢牢掌控着课堂的教学进度安排，学生长期处于被动学习的状态，这样很容易造成学生对课程知识的理解不够透彻、缺乏自己的见解、跟不上教师节奏等情况，导致学生丧失对课程的学习兴趣和主动性。在我国高等教育不断深化改革的形势下，传统的“教师讲、学生听”的教学模式已经不能适应时代的发展需求，迫切需要高校教师具有先进的教育理念。

学院“食品化学”课程教师紧跟时代步伐，不断更新教育理念。作为食品科学与工程学科的专业基础课，“食品化学”课程专业性强、知识覆盖面广，非常适合尝试将PBL/CDIO 教学模式引入该课程的教学活动中。在整个课程的教学过程中，着重增强“教师”的宏观指导作用，引导学生进行学习，以“问题”为导向培养学生的学习兴趣，以“学生”为主体建立良好的学习习惯。同时，以科技为基础，把专业理论、实践和创新能力有机结合融入教学的全过程，使专业知识和工程能力形成一个有机的整体。另外，采用双语教学对学生专业能力的提升有较强的促进作用。在“食品化学”授课过程中，充分发挥留学回国人员的作用，结合国外学者Fennema编写的原著英文教材[4]尝试采用双语进行教学，不仅仅局限于对某些专业词汇进行简单的翻译和背诵，而是利用多元化的教学资源，以英文原版图片、动画、短视频等形式使学生对与食品化学相关的现象和案例有初步的直观了解和理解，同时建立相应的激励机制，鼓励学生以英文思维的方式进行实验设计和相关的英文汇报，对学生了解食品化学领域最新发展动态及进展、学习国外先进的科技手段等方面都具有十分重要的意义。利用双语教学，不但可以使学生具备搜集阅读英文原版技术文献资料的能力，在更深层次上提升自我学习能力和创新能力、提高专业技术水平，而且可以使学生具备使用英语与国外同行进行专业技术交流的能力，进一步提升学生的国际竞争力。

3 改进教学方法提高教学质量

好的教学方法有助于提高教学质量。传统的“教师讲、学生听”的教学模式虽然利于教师将“食品化学”课程知识系统、完整地传授给学生，但不利于激发学生对课程的学习兴趣和热情，教学效果不理想。因此，进行“食品化学”课程教学方法的改革显得至关重要。

学院授课教师采用国际化视野结合PBL/CDIO 理念在“食品化学”课程中开展讨论式教学方法，以提出问题的方式让学生展开集体讨论，为学生预留出充足的讨论时间和思考的空间，并对学生循循善诱，使其思维向答案靠拢。同时，尊重学生观点，在灵活、愉快的气氛中帮助学生建立“食品化学”课程的相关知识体系。此外，授课教师将相关章节内容与具体案例或项目形成串联，使学生投入于到项目研究设计与实施的整体模拟过程中，通过挈领关键技术问题解决的路径，形象展现课程教学内容中的难点，在潜移默化中提升学生分析问题、解决问题的技能和自主学习的能力。教师也可以在授课过程中采用翻转课堂教学方法，围绕课程内容或者案例，布置课程研讨课题，运用所学理论知识和专业技能解释相关的产业问题，结合所学领域进行报告，进而提高学生的理解能力、实践能力和团队合作精神。教师还可以在授课过程中使用多媒体教学方法丰富教学内容，将食品在加工、贮藏、运输等过程中所涉及的抽象、复杂的化学式或化学反应通过多媒体动画将其演示出来，激发学生的学习兴趣和热情，充分调动学生学习的主动性和积极性，加深学生对这些专业理论知识的理解；再如，由于多数本科学生对专业知识的了解不够、专业外语词汇量较少且基础薄弱，教师在“食品化学”课程双语教学过程中需要根据学生对食品化学的认知程度及外语层次来消除学生的畏难情绪。例如，向学生介绍双语型专业技术人才在国际上的作用、针对出现高频的专业词汇进行归纳总结、引入国外课堂的一些优秀的教学短视频，既可以使学生明白双语教学的目的和意义，又可以使学生了解国际的相关研究趋势和成果，还可以使学生通过图像和声音强化相关英文专业知识的记忆。

4 注重实验教学增强动手能力

实验教学可以使学生加深理解“食品化学”课程中涉及到的一些基本理论和基本知识，使学生接受有关食品化学基本实验方法和操作技能方面的训练，提高综合运用知识、发现问题、分析问题和解决问题的能力。通过改进“食品化学实验”的教学安排，结合学校鼓励本科生开展课外科研活动的举措，引导并指导学生开展自主设计的“食品化学实验”，为开拓学生科研思路、提高学生创新思维发挥有益的作用。为了突出实验教学的重要性、增强学生的动手能力，山西农业大学于2014 年修订教学大纲，“食品化学实验”从“食品化学”课程中独立出来成为一门新课，同时其实验课时数较上一版教学大纲增加了6 个课时。

对于一般的基础实验，以锻炼学生的基本操作能力为主，以对应理论教学中的重要知识点为导向。综合性实验要求学生灵活运用理论学习中的多个知识点，开展相关系统的研究，主要培养学生查阅文献、实验技巧和数据分析能力。自主设计实验主要由学生制定实验方案，与指导教师讨论可行性之后予以实施，主要侧重实验的创新性和解决实际问题的能力。基于PBL/CDIO 理念，教师在“食品化学实验”教学过程中不再讲授实验目的、实验原理和实验步骤等内容，而是围绕课程教学的重点内容确定多个自主设计性实验的主题，加深学生对食品化学基础理论与食品加工、贮藏过程中各种变化的理解、掌握与实际应用能力。通过CDIO 理念改进课程实验教学，即构思（Conceive） 主要实验教学内容、设计（Design） 教学方法和提出或引入问题、实现（Implement） 课堂讨论及问题分析总结、运作（Operate）可操作性的实验。同时，辅以以问题为基础的讨论式和启发式的PBL 教学方式，引导学生通过发现问题、分析问题创造性地解决问题。此外，还可以鼓励学生以英文思维的方式设计实验、参与教师主持的科研项目、申报各种级别的大学生创新创业计划项目、参加各种类别的食品创意创新大赛等，充分锻炼学生对所学理论知识的应用水平。

5 优化考核方式重视过程评价

课程的考核方式对于学生学习效果的评价极其重要。传统的“食品化学”课程考核方式仅是注重期末的卷面成绩，凭借一卷定“英雄”。由于对课程知识理解的不透彻，学生只能通过短期的死记硬背来应付期末的课程考试，难以真实地反映出学生掌握“食品化学”知识的程度及教师的教学效果。

由于在课程教学过程中采用了国际化视野结合PBL/CDIO 的教学理念进行授课，需要改变传统的考核方式，探索一套能够促进学生发展及更为有效、公正、客观地反映学生综合能力的考核方式。降低期末卷面成绩所占比例，强化平时的过程性考核，重视学生自学能力的培养，可以提高学生运用所学知识进行分析问题和解决问题的能力，还可以全面提高学生的综合素质和能力。例如，可以将课程成绩设置成期末成绩和平时成绩2 个部分，平时成绩包括课堂讲练、网络学习及课外阅读等部分，并设计相应的学习效果评价量化表，包括学生参与课堂讨论与互动、文献资料搜集整理、展示汇报内容情况、团队分工协作与沟通交流等方面，引导学生提高专业基本能力与综合素质。与采用传统课程考核方式的学生相比，采用过程性评价的学生在课堂教学活动中的主动性和积极性明显增加，自我学习能力、搜集文献资料能力、分析问题和解决问题的能力、创新能力、专业外语水平等均明显提高。

6 结语

课程教学改革应充分激发学生对课程的学习热情，调动学生对课程的学习兴趣、主动性和积极性。基于国际化视野结合PBL/CDIO 理念的“食品化学”课程教学改革，将问题式和工程式教育理念融合起来，通过问题引导培养学生自主学习、分析问题和解决问题的能力，通过工程教育进一步加强学生动手实践和工程能力的培养，同时辅以专业英语进一步强化专业知识、跟踪最新研究发展动态，使授课内容与国际同步，从而培养出具有创新思想、敏锐国际视野、高竞争能力的综合型高素质食品人才，以适应时代发展的需要。