“碳中和”理念下《食品工廠設計》課程思政教學設計與實踐

李才明，蔣自航，范大明，馬曉軍，趙建偉

(江南大學 食品學院，江蘇 無錫，214122)

2021年7月，教育部發布《教育部關于印發〈高等學校碳中和科技創新行動計劃〉的通知》，通知突出了相關學科領域交叉融合的緊迫性，對高校人才培養模式的革新提出了新的要求[1]。而食品科學與工程作為一門注重實際應用的學科，在對學生的教學培養過程中更應融入“碳中和”等相關思政內容，培養一批懂理論、重實踐、有情懷的新時代食品學科人才。《食品工廠設計》作為食品科學與工程專業的核心課程，其內容涉及基礎理論、工程技術以及其他諸如食品機械設備、建筑、環境等學科知識的綜合應用，是一門具有很強的綜合性、實踐性的課程，對大學生工程能力培養和對其所學知識綜合運用實踐具有重要作用[2]。在《食品工廠設計》課程中融入對“碳達峰”、“碳中和”等理念的相關內容，既是對新時代食品學科人才培養方式的改革創新，也是對食品產業的綠色健康可持續發展提出了更高的要求。

1 “碳中和”理念的背景

“碳中和”，即人類在生產活動過程中產生的溫室氣體(主要為CO2、CH4等)排放量與碳匯相平衡時的結果[3]。簡單來說，“碳中和”就是在一個地區在一段時間內人為生產生活直接或間接產生的CO2與該區域通過植被等吸收的CO2相互抵消，實現溫室氣體的凈零排放，目前除了通過森林碳匯吸收外，工業上也會利用工程技術捕集或封存，盡量減少生產中溫室氣體的排放。“碳中和”理念的提出是各國簽署的《巴黎協定》為確保本世紀末全球升溫控制在2.0 ℃ 以內達成的一種共識[4]。2020年9月，習近平主席在出席第七十五屆聯合國大會一般性辯論時，在會上提出了“30·60”目標，即：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭取于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現“碳中和”。在之后的中央經濟工作會議中，“碳達峰”、“碳中和”工作被列為2021年八項重點任務之一在會上被明確提出[5]。

“民以食為天”,食品產業作為我國國民經濟重要的支柱產業，與人民的生產生活密切相關，但食品產業中的能耗與排放不容小覷，食品產業排放的溫室氣體約占全球溫室氣體排放總量的1/4[6]。食品產業又可細分為畜牧業、農作物生產、土地占用和生產供應鏈4個方面。其中排放量最高的畜牧業約占總排放量的31%，特別是反芻動物通過腸道發酵產生的甲烷在各種溫室氣體中貢獻值最高，其全球升溫潛勢值是CO2的28倍；其次是農作物生產，主要來源于稻田產生的CH4和耕地施加氮肥時分解出的N2O；剩余的部分可追溯至耕地擴張或集約化處理引起的碳固存損失和食品的生產供應階段，涉及倉儲運輸帶來的電力和能源消耗、食物浪費以及制冷劑逸散等。食品加工是食品體系鏈的主要環節，針對食品工業中所有可能產生溫室氣體的來源，進行排放源清查與數據搜集量化，制定相應的措施，強化減少碳排放的意識等顯得尤為重要[7-8]。

在低碳經濟發展的背景下，食品學科高校亟需加快探索現有培養模式中的學科建設和教學體系優化改革的路徑，將“碳中和”理念和實踐引入食品學科教育體系，從整體上進行系統設計，構建提升高校學生“碳中和”創新能力的教育體系框架，推動中國特色、融合發展、世界水平的“雙一流”高等教育發展[4]。

2 《食品工廠設計》的課程背景及改革需要

《食品工廠設計》是食品科學與工程專業的主干課程，與一般工廠不同，食品工廠涉及的產品種類繁多，生產季節性強，特別是對衛生要求更高，因此在一般工廠設計的基礎上，還需考慮諸如工藝條件與工廠布局的合理性，操作人員實際生產情況及衛生清潔設施等因素。《食品工廠設計》課程旨在培養學生的專業知識素養以及工程思維，將食品專業理論知識與食品工廠生產實際相結合，做到知行合一。其涉及《食品機械與設備》《食品工藝學》《食品化學》等多門食品專業核心課程，是一門綜合性極強的應用型課程，而該課程的教學難度正體現于涵蓋的知識面過于廣泛，需要充分發揮學生的主觀能動性。而目前該課程的教學模式仍停留于課本，利用老式的課堂教學模式，僅通過簡單的案例分析進行教學，與工廠實際脫節，也難以調動學生的學習主動性與積極性，因此亟需對課程的教學內容和教學方式進行改革創新。在專業課程中融入思政元素是對傳統教學模式的一種創新嘗試，一方面可將枯燥的思政內容與專業背景相結合，提高學生對思政內容的接受度，并可發揮思政內容在具體生產生活中的指導意義；另一方面思政元素在專業課程中的融入，能更好地激發學生對食品行業與社會發展的思考，提高學生學習的主動性，調動學生對課程學習的熱情，在學習專業知識的同時，培養學生的社會責任感與人文情懷。

目前江南大學食品學院的《食品工廠設計》課程的目標設置與畢業要求的關系如表1所示，環境保護已作為教學重點納入課程內容，旨在培養學生的環境保護意識和可持續發展觀念，思考食品工廠設計與環境之間的關系。黨的十八大以來，生態文明建設被納入“五位一體”的總體布局，加快生態文明體制改革，建設美麗中國成為近年來國家工作部署的重點內容，而“碳中和”也成為生態文明建設的重點工作內容，除了相關產業的改革創新外，對于相關行業人才思維理念的培養也不可或缺，特別是在“30·60目標”背景下，高校需加快探索在“雙一流”建設條件下對相關學科培養模式的優化改革路徑，以適應新形勢對高層次人才的迫切需求。

表1 《食品工廠設計》課程目標的設計與畢業要求的對應關系Table 1 The corresponding relationship between the design of the course Food Factory Design and the graduation requirements

對于課程目標中思政元素的融合可從基礎層、核心層和提升層3方面進行[9-10]。基礎層主要是樹立學生愛國、敬業、誠信的社會主義核心價值觀，能夠認識到社會主義制度的優越性，認同黨對國家發展提出的方針政策；核心層是食品工廠設計的專業素養的學習以及可持續發展理念的培養，讓學生掌握食品工廠總平面設計的方法，掌握食品工廠工藝設計的方法，掌握食品工廠三廢治理的方法，運用所學知識分析、解決項目設計中具體問題的能力，與此同時要兼顧“碳中和”理念和可持續發展理念，在設計過程中能夠考慮到建筑節能、新能源的利用及CO2減排目標等問題，有意識地承擔起在食品工業中節能減排，促進環境可持續發展的社會責任；提升層次為培養學生的創新精神，鼓勵學生多了解“碳中和”領域的前沿進展，為解決食品工業中的實際問題提供新的思路，培養高水平的跨學科交叉型人才。

3 基于“碳中和”思政理念的課程設計

針對“碳中和”理念的教學內容可集中在食品工廠設計中三廢處理及環境保護部分，教學內容可分為多媒體教學輔助概念引入、采用翻轉課堂形式分組討論和結合案例分析3部分，并在課程考核中增加對思政內容的考核評價。

3.1 多媒體輔助教學，引入“碳中和”理念

第一部分主要以教師為主體，引出教學內容中的思政目標，并鼓勵學生主動思考。利用多媒體展示目前全球面臨的環境問題，特別是由于溫室氣體引發的一系列問題，并對“碳中和”提出的背景和定義進行介紹，重點闡釋國家“30·60”目標，列出食品工業中畜牧業、農業、運輸業等對全球溫室氣體的貢獻，并由此引發學生對食品工業低碳發展的思考。

3.2 以學生為主體，采用翻轉課堂形式分組討論

第二部分承接學生的思考過程，加入實踐討論環節，引導學生參與討論。采用翻轉課堂的形式，將學生以4～5人分組，對目前食品工業中的碳排放情況、碳排放處理方法以及行業內相關政策法規的建立進行了解，并在課堂上進行成果展示，由學生和老師自由提問并讓演示小組成員回答。同時除了老師打分外，加入學生互評，讓不同團隊之間打分，增強教學活動的互動性，充分發揮學生的主觀能動性，訓練學生的自主學習能力以及批判性思維和創新精神。

3.3 理論結合實踐，通過具體案例進行分析

第三部分從生產實際出發，結合目前行業的技術發展情況，介紹目前食品工業中的低碳生產技術和食品行業針對低碳經濟正在做出的改變。通過一個食品工廠設計的實際案例，帶領學生共同分析該工廠設計中體現出的低碳理念，例如綠化帶的設置、太陽能等新能源的使用、尾氣的收集再利用等，強化學生對“碳中和”的理解與應用。最后，再結合食品學科最新的科技成果，重點向學生介紹利用生物固碳技術人工合成淀粉的研究成果，拓展學生的專業知識面，并鼓勵學生在學習和工作中懷有心系天下的人文情懷，利用專業知識，為食品工業的低碳發展獻計獻策。

3.4 改革傳統課程評價方式，注重學生綜合素質評價

傳統課程評價以卷面考試成績為主，輔以日常課后作業完成情況作為考核依據，缺乏對學生綜合素質的考量。在融合思政教學元素后，針對學生的小組展示，加入教師評分和學生之間的互評，一方面提高學生的自主學習能力，調動學生的主觀能動性，另一方面培養學生的團隊合作能力以及表達能力，全方位培養學生的綜合素質。此外，在卷面考試中加入開放性試題，讓學生列舉自己認為食品工廠設計中需要考慮的注意事項，考核學生對“碳中和”理念、生態文明建設等課程內容的理解，突出思政元素與課程目標的融合效果。

4 結果反饋及課堂成效

從教學效果來看，通過“碳中和”理念的引入，大部分學生對低碳經濟的背景以及食品工業的低碳發展現狀有了較為清晰的認識。在分組討論階段，有小組針對低碳食品的現狀進行了介紹，“食品可以根據從生產到消費過程中的能源消耗和溫室氣體的排放量的高低，分為低碳食品和高碳食品。已有研究表明，幾種主要的農畜產品的溫室氣體排放量大小為冬小麥<牛乳<豬肉<乳牛肉<奶酪<牛肉(以kg計)。可以看出，動物源食品的溫室氣體排放普遍高于植物源食品。以反芻動物牛為例，牛在胃腸道消化、日常排氣和糞便發酵過程中會釋放出大量CH4”。此外，還有小組對目前食品行業的政策法規進行了解，對食品碳標簽進行了介紹，“食品碳標簽是用于量化產品碳排放而呈現在產品信息中的一類標簽，目的是為了鼓勵產品在生產消費過程中減少溫室氣體排放，并對其生命周期內的溫室氣體排放量進行評估，有助于培養消費者的低碳消費理念，引導消費者選擇低碳產品，推動食品產業的‘碳中和’進程。還有小組從消費者角度出發，提出“應通過包裝、廣告等培養消費者的低碳意識、環保意識，減少食物浪費，主動選擇低碳食品，并自覺減少消費高能耗、高污染、高排放產品，共同推進‘碳中和’時代的到來。消費者對產品的喜好選擇以及需求對整個食品產業市場具有很重要影響，碳標簽的普及可以使消費者在營養健康的基礎上，直觀地對比產品在生產過程中的碳排放量，思考其對氣候變暖的影響，從而選擇低碳或零碳產品，提高產品在市場中的競爭力”。通過翻轉課堂的形式，培養了學生自主學習思考能力，主動搜集資料解決問題，加深對課程內容的理解與掌握[11]。在第三部分的案例分析中，向學生介紹了太陽能利用技術、風能利用技術等在食品工業中的應用，并向學生介紹了食品領域前沿的低碳發展研究現狀，激發學生的學習興趣，在具體應用場景中強化對知識的理解與運用。

在課程的卷面考試中，針對開放性試題的回答，78%的學生在答案中都提到了“碳中和”理念、低碳發展和環境保護等方面內容，充分說明思政元素與專業課程的融合加深了學生對思政內容的理解與應用。在課后對班級32名學生進行了教學反饋的問卷調查，結果如圖1和表2所示。可以看出通過融入“碳中和”的思政教育理念，90%以上的學生都對“碳中和”這一理念有了較為全面的認識，強化了學生在食品工廠設計中的環境保護意識，也提高了學生的人文情懷。此外大部分學生通過思政教學的引導，增加了對專業的認同感，也提高了自身的綜合素質和能力。

圖1 學生對“碳中和”理念課程內容的反饋Fig.1 Feedback of students on the ‘Carbon Neutral’ philosophy

表2 “碳中和”思政教學實踐的成效調查情況Table 2 Investigation on the effectiveness of ‘Carbon Neutral’ ideological and political teaching practice

雖然對于“碳中和”理念的思政教育初見成效，但在實施過程中還存在一些問題。第一，實踐環節不足。《食品工廠設計》是一門注重實踐操作的應用型課程，但在教學過程中普遍存在理論與實踐脫節的現實問題[12-13]。針對這一問題，食品院校應注重和企業之間的合作聯系，在條件允許的情況下，可組織學生到當地的食品企業實地考察，切切實實地從現實場景中理解體會書本內容，無論是從政策法規還是設計布局，都能加深學生的理解。第二，針對目前課程中提出的思政教育要求，教師自身還需加強相關理論知識的學習。食品工廠設計本身就是一個交叉學科領域，涵蓋機械、建筑、環境、政策等多方面的內容，教師作為教學的引導者更應注重自身知識水平，相關專業也可以嘗試學科交叉授課的形式，請各專業領域的老師針對食品領域的相關問題進行集中授課，增強教學內容的針對性與專業性，更好地幫助學生掌握各部分的知識技能。第三，考核制度單一。目前的課程考核大多針對課本知識及應用技能的掌握為主，而對思政教育的內容涉及較為有限。可以通過在考核中設置開放性試題，將對學生的知識水平的考核與思想品德、職業操守、理想信念的考察相結合[14-15]。

5 總結與思考

課程思政是高校實現全方位育人根本任務的重要手段，任何課程都蘊含著豐富的思政教育元素，思政教育融入《食品工廠設計》課程教學目標，是實現立德樹人的重要途徑，最終實現對學生的知識傳授、能力培養和價值塑造三者的融合統一。在“雙一流”建設背景下，將“碳中和”理念融入食品學科教育體系，是推動強國教育、實現食品學科人才高質量培養的重要路徑。而對于深入挖掘食品科學與工程專業課程思政元素，提高授課教師思政素養，設計教學情境合理融入思政案例，則是提高食品專業學生專業水平和政治素質的有效途徑，也是培養德才兼備的應用型食品學科創新人才的必須要求，應該作為每一位食品學科教師在日后教學實踐中奮斗的目標。