“食品工廠設計與環境保護”課程教學改革探討

黃超，劉卓薇，蔣婕，胡勇，陳云

廣東藥科大學食品科學學院（中山 528458）

“食品工廠設計與環境保護”作為食品科學與工程專業的一門專業核心課程，涉及知識體系包括食品的組成、結構、加工、檢測、制造、生產線設計和食品加工機械設備等。同時，課程關注如何在生產過程中保護環境、減少污染和資源浪費。課程涵蓋食品生產過程中的技術、法規、標準及可持續發展概念，幫助學生在設計食品工廠時兼顧生產效益和環境保護。

“食品工廠設計與環境保護”作為食品科學與工程專業學生進行畢業設計的理論基礎，著重學生綜合應用能力的培養——理論+實踐，課程主要內容為食品系統工程學與食品工廠設計之間的關系、食品工廠發展的實際情況、食品智能工廠設計、環境制約原理[1]。同時，發展循環經濟是國家經濟社會發展的一項重大戰略，國家引導工業（農業）園區向著循環經濟、建設資源節約和保護環境的產業結構發展[2]。為此，教學過程中若以循環經濟、清潔生產的理念為指導，考慮食品工廠的設計和建設與環境的友好關系，能夠更好地使學生抓住環境保護和資源高值化利用的要點。因此，“食品工廠設計與環境保護”課程教學與研究領域的改革對于提高學生的綜合應用能力、增強職業素養，以及為國家食品行業提供具有創新應用能力、可持續發展理念和能夠勝任一定程度復雜工程能力的人才十分必要。盡管相比“食品工廠設計”，食品專業的學生對“環境保護”的知識儲備與專業背景較弱，但近年來在環境化工及生物質化工領域的科技進展為本課程的實施提供大量理論與實踐素材。基于設計/科研實踐對“食品工廠設計與環境保護”課程教學改革進行探討。

1 改革教學手段，提高學生綜合素質

以提高當代大學生的綜合素質為目標的素質教育是我國現階段教育的根本目標[3]。為幫助學生學習掌握課程專業的知識，奠定扎實的專業理論基礎，讓學生在校園學到真學問、掌握真本領，不僅要求學生要掌握書本上的知識，還要培養和鍛煉學生的實踐能力，提升學生洞察全局、躬身實踐的能力。為此，可從兩方面著手。

一方面，隨著人們對環境資源重視程度的增加以及相關法律法規的不斷完善，應審視現有教材，確保其與時代變化相適應，與最新的環保法規、綠色技術和創新趨勢相符合。“食品工廠設計與環境保護”涉及多個領域的知識，如食品工程、環境工程、管理等。教材需跨學科融合，讓學生從不同的學科視角看待問題，拓寬視野。同時教師應提高自身專業素養[4]，認真備課，廣泛查閱相關資料，可以采用集體備課的方式，召集多學科專業老師參與備課討論，從不同的學科視角看待問題，特別是要重點關注近年來環境化工與生物質化工領域處理食品工廠廢棄物可行的科技進展如生物質生化轉化技術、生物質熱化學轉化技術、有機廢水處理技術等[5-6]，多元視角能夠培養學生的系統綜合的思維。

另一方面，應善用多媒體、可視化工具等提升教學效果，讓抽象概念更具體可見，幫助學生更好地理解。同時，充分利用在線資源，如視頻教程、虛擬實驗室和在線討論等，讓學生了解到食品工廠設計的實際案例，從工廠選址與總平面設計、工藝設計、設備選型、工廠衛生安全及全廠性的生活設施、環境安全制約、技術經濟分析等方面有一個整體的了解，分析成功案例好在哪里以及失敗案例差在哪里，增強學生的參與感，提高學生的學習體驗，擴展課程內容的呈現方式，打造一個生動形象的教學課堂。

2 重視實踐考核，培養綜合技能

針對“食品工廠設計與環境保護”這門課程的特點，設置合適的課程考核方式，提高教學質量。在理論課中，總成績由卷面成績、平時成績、作業成績等組成，主要通過課堂出勤率、小組活動情況、課后作業情況、上課回答問題情況、實驗室出勤率、期末考試等方面系統評價其最終成績[7]（表1）。通過多方面的考察決定學生的最終成績，而不單單是卷面成績，目的在于激發學生學習動力，提高學生綜合技能。

表1 課程改革前后成績組成

2.1 以實踐為導向，構建多元化評價體系

傳統的灌輸式教學方式不能充分發揮學生的主觀能動性，故需要引導學生開動腦筋自主思考，運用課本各部分知識點動手設計食品工廠的平面圖，才可以在鞏固學生的知識的同時讓學生站在設計者的角度思考工廠設計布局的合理性，并且培養學生的動手能力與全局觀念。另外，可適當安排課后有關資源高值化利用和環境保護的科研實踐，讓學生通過親自動手明晰如何進行技術創新才能設計可實現資源高值化利用和環境保護的食品工廠。

在課程中設置小組活動，讓學生在對食品工廠有一定了解的基礎上，改變傳統以期末考試為單一評判標準的方法，強調實踐為導向，設計多樣化的評估方式，如可以3～4人為1組，設計1個食品工廠，包括廠址選擇及總平面設計、工廠工藝設計、工廠輔助部門、工廠衛生安全、公用系統、環境安全制約、技術經濟分析等方面內容，形成文字報告，并畫出食品工廠設計圖，由小組自評、小組互評以及教師評價按一定標準（表2）打分。另外，可增加課堂的互動性，充分發揮學生的主觀能動性，以全面考察學生的知識掌握和實際應用能力，同時提供及時的反饋與互動機制[8]，如可在課堂教學中，給學生提供口頭表達平臺，引導并鼓勵學生在課堂中提出和分享觀點，讓學生即席發言、演講、討論等。

表2 食品工廠設計評分標準

特別地，可以針對學生對食品工廠設計中資源高值化利用及環境保護技術知識儲備不足的問題，基于實驗室自身的科研資源，設置小組活動，讓學生參與實驗室的關于生物質資源高值化利用及環境保護的科學研究（圖1），讓學生通過科學研究明晰在食品工廠設計中如何兼顧資源高值化利用及環境保護。通過這些課外科學研究還鍛煉學生的科研能力特別是培養學生進行食品化工及環境化工科研所需的能力，對學生在往后就業的過程中勝任用人單位的要求也大有裨益。

圖1 課程擬進行的課外研究課題

2.2 開展研學活動，拓寬學生視野

通過組織學生參與實地考察、實踐活動及社會實踐等形式，使學生在親身經歷中獲取更多知識、發展思辨能力、樹立價值觀念。與當地食品企業洽談參觀廠區的相關活動，周末組織學生有序參觀食品工廠，包括廠房布局、人員配置、機械化生產步驟、污水處理、廢物處理等，并從中了解企業的體制創新、管理創新、科技創新等發展歷程。讓學生不但能看到優秀企業、管理者、員工的成長，還能體會中國企業及其團隊在新時代背景下旺盛的生命力與經典傳承及革新[9]。

在參觀結束后布置學生記錄自己的所思所感，通過清晰有序、系統條理的記錄，梳理、分析研學過程中所接觸到的新知識、思想上的改變、有感觸的小事等。同時還可以鍛煉學生的分析、思考能力和寫作素養。然后利用一定的教學時間，適當地組織學生討論，引導學生思考，培養學生的自學能力，通過學生主動探討問題，充分發揮學生的主觀能動性，提高學生的口頭表達能力。在加深學生對知識點理解的同時，又可培養學生科學精神、文化自信、科技報國志向，認識與感觸先輩創造無數奇跡的工匠精神。

通過參觀食品工廠、實地考察、工廠設計案例分析，使學生直觀地感受到工廠環境和設備，并了解現實中的環境問題和解決方案，同時可以安排學生參與小組項目，要求學生針對食品工廠實際問題，提出環境改進建議，培養學生批判思維、溝通能力、團隊協作和領導技能。

3 基于資源高值化利用和環保理念教改的必要性

隨著全球資源緊缺和環境問題日益嚴重，食品工廠需要在生產過程中強調可持續發展。教學改革可引入可持續發展、綠色設計與創新理念，課程可介紹食品工廠設計中如何利用先進技術以降低能源消耗、減少廢棄物的產生，以及如何提高資源利用效率，實現產品增值化，同時引導學生分析食品工廠對環境的影響，并鼓勵學生思考創新的方法，從整體上優化設計，考慮生態平衡、資源利用效率及社會責任，實現綠色可持續發展，強調長期效益而非短期效益[10]。

食品工業中資源高值化利用主要指開發高效、綠色的加工方法將這些低成本生物質原料轉化為高附加值的產品，不但帶來重要的經濟效益，還具有較大的社會與環境效益。同時，食品工業加工過程中可能消耗資源、使用大量試劑和排放廢棄物，都會給環境造成不利影響。所以，改進生產技術、使用更為綠色的原料、提高原料的利用率或利用低成本生物質原料生產高價值產品，倡導綠色環保理念是食品科學與工程學科教學改革和食品工業可持續發展的必然要求。

3.1 在教學中強調資源高值化利用和環保理念

工廠對環境的污染包括工業“三廢”（廢水、廢氣、固體廢棄物），每一個食品工廠都需要重視“三廢”處理。基于環境保護的理念[11]，在教學過程中有意識地向學生反復強調生物質資源高值化利用和環境保護意識，結合PPT內容和一些食品工廠相關視頻及圖片加深學生的印象。教學可通過課堂教學與實踐教學有機結合的方式，在提高教學質量的同時也能提高學生綜合素質。

在課程的起始，通過理論教學來強調發掘加工過程產生的低成本生物質廢棄物/副產物利用的可能性，引導學生思考哪些方面可以加強環境保護，或者哪些方面可以進行廢棄物循環利用，指導學生查閱相關資料及文獻，與學生進行討論、交流，充分提高學生思考積極性和加強學生的環保意識，養成食品工業“三廢”分類回收/處理從我做起的良好職業素養習慣，使學生們真正意識到綠色工業生產的重要性。

3.2 引導拓寬和創新生物質資源高值化利用技術

根據《中華人民共和國循環經濟促進法》，循環經濟的定義是指在生產、流通和消費等過程中進行的減量化、再利用、資源化活動的總稱。在教學過程中，教師應有意識地向學生科普、傳遞關于農業或工業生產過程中產生的低成本但有價值的生物質資源的創新性高值化再利用技術。如科普“藍色農業”中海洋經濟的發展、海洋生物資源高值化利用[12]：其中不少海洋生物資源可成為醫用生物材料、醫藥中間體、功能性食品，既做到資源高值化利用，又做到發展綠色生態生產。

食品工廠產生的一些食物殘渣具有高值化利用的價值，可以加以利用并運用于食品保鮮、廢水凈化及水質檢測等實際應用。將抽象化的問題變得具體，啟發學生思維，既可引發學生興趣，又能夠激發學生對如何拓寬和創新食品工業乃至食品相近周邊的生物質資源高值化利用的思考。課程充分發揮綜合創新自主性，激發學生學習的主動性和探索性，養成獨立思考、勇于鉆研的良好習慣，無疑對培養當今社會急需的各種創新型工程及科研高層次人才大有裨益。

4 結語

教學改革是一個不斷探索與實踐的過程，結合社會需求和行業實際對“食品工廠設計與環境保護”課程進行教學的改革，順應社會與行業的發展要求，及時迭代課程內容，持續改進課程教學；開拓新的教學理念和模式，構建多元化的培養和教學模式；完善課程體系的管理，完善考評的制度和方式，并能在實施的過程中充分發揮學生學習的主動性、積極性和勇于探索的實踐性，才能培養學生良好的職業素養和工程科研專業水平、才能有效地提高教學效果和質量，不僅為學生今后步入食品及相關行業處理復雜工程科研問題提供保障，也為學科發展和行業進步提供新思路。