黃超，劉卓薇，蔣婕，胡勇，陳云

廣東藥科大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院（中山 528458）

“食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護”作為食品科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，涉及知識體系包括食品的組成、結(jié)構(gòu)、加工、檢測、制造、生產(chǎn)線設(shè)計和食品加工機械設(shè)備等。同時，課程關(guān)注如何在生產(chǎn)過程中保護環(huán)境、減少污染和資源浪費。課程涵蓋食品生產(chǎn)過程中的技術(shù)、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及可持續(xù)發(fā)展概念，幫助學(xué)生在設(shè)計食品工廠時兼顧生產(chǎn)效益和環(huán)境保護。

“食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護”作為食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生進行畢業(yè)設(shè)計的理論基礎(chǔ)，著重學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)——理論+實踐，課程主要內(nèi)容為食品系統(tǒng)工程學(xué)與食品工廠設(shè)計之間的關(guān)系、食品工廠發(fā)展的實際情況、食品智能工廠設(shè)計、環(huán)境制約原理[1]。同時，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是國家經(jīng)濟社會發(fā)展的一項重大戰(zhàn)略，國家引導(dǎo)工業(yè)（農(nóng)業(yè)）園區(qū)向著循環(huán)經(jīng)濟、建設(shè)資源節(jié)約和保護環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展[2]。為此，教學(xué)過程中若以循環(huán)經(jīng)濟、清潔生產(chǎn)的理念為指導(dǎo)，考慮食品工廠的設(shè)計和建設(shè)與環(huán)境的友好關(guān)系，能夠更好地使學(xué)生抓住環(huán)境保護和資源高值化利用的要點。因此，“食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護”課程教學(xué)與研究領(lǐng)域的改革對于提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、增強職業(yè)素養(yǎng)，以及為國家食品行業(yè)提供具有創(chuàng)新應(yīng)用能力、可持續(xù)發(fā)展理念和能夠勝任一定程度復(fù)雜工程能力的人才十分必要。盡管相比“食品工廠設(shè)計”，食品專業(yè)的學(xué)生對“環(huán)境保護”的知識儲備與專業(yè)背景較弱，但近年來在環(huán)境化工及生物質(zhì)化工領(lǐng)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(shè)計/科研實踐對“食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護”課程教學(xué)改革進行探討。

1 改革教學(xué)手段，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

以提高當(dāng)代大學(xué)生的綜合素質(zhì)為目標(biāo)的素質(zhì)教育是我國現(xiàn)階段教育的根本目標(biāo)[3]。為幫助學(xué)生學(xué)習(xí)掌握課程專業(yè)的知識，奠定扎實的專業(yè)理論基礎(chǔ)，讓學(xué)生在校園學(xué)到真學(xué)問、掌握真本領(lǐng)，不僅要求學(xué)生要掌握書本上的知識，還要培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的實踐能力，提升學(xué)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(huán)境資源重視程度的增加以及相關(guān)法律法規(guī)的不斷完善，應(yīng)審視現(xiàn)有教材，確保其與時代變化相適應(yīng)，與最新的環(huán)保法規(guī)、綠色技術(shù)和創(chuàng)新趨勢相符合?！笆称饭S設(shè)計與環(huán)境保護”涉及多個領(lǐng)域的知識，如食品工程、環(huán)境工程、管理等。教材需跨學(xué)科融合，讓學(xué)生從不同的學(xué)科視角看待問題，拓寬視野。同時教師應(yīng)提高自身專業(yè)素養(yǎng)[4]，認(rèn)真?zhèn)湔n，廣泛查閱相關(guān)資料，可以采用集體備課的方式，召集多學(xué)科專業(yè)老師參與備課討論，從不同的學(xué)科視角看待問題，特別是要重點關(guān)注近年來環(huán)境化工與生物質(zhì)化工領(lǐng)域處理食品工廠廢棄物可行的科技進展如生物質(zhì)生化轉(zhuǎn)化技術(shù)、生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)、有機廢水處理技術(shù)等[5-6]，多元視角能夠培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)綜合的思維。

另一方面，應(yīng)善用多媒體、可視化工具等提升教學(xué)效果，讓抽象概念更具體可見，幫助學(xué)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(xué)生了解到食品工廠設(shè)計的實際案例，從工廠選址與總平面設(shè)計、工藝設(shè)計、設(shè)備選型、工廠衛(wèi)生安全及全廠性的生活設(shè)施、環(huán)境安全制約、技術(shù)經(jīng)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(xué)生的參與感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，擴展課程內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，打造一個生動形象的教學(xué)課堂。

2 重視實踐考核，培養(yǎng)綜合技能

針對“食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護”這門課程的特點，設(shè)置合適的課程考核方式，提高教學(xué)質(zhì)量。在理論課中，總成績由卷面成績、平時成績、作業(yè)成績等組成，主要通過課堂出勤率、小組活動情況、課后作業(yè)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(tǒng)評價其最終成績[7]（表1）。通過多方面的考察決定學(xué)生的最終成績，而不單單是卷面成績，目的在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力，提高學(xué)生綜合技能。

表1 課程改革前后成績組成

2.1 以實踐為導(dǎo)向，構(gòu)建多元化評價體系

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

在課程中設(shè)置小組活動，讓學(xué)生在對食品工廠有一定了解的基礎(chǔ)上，改變傳統(tǒng)以期末考試為單一評判標(biāo)準(zhǔn)的方法，強調(diào)實踐為導(dǎo)向，設(shè)計多樣化的評估方式，如可以3～4人為1組，設(shè)計1個食品工廠，包括廠址選擇及總平面設(shè)計、工廠工藝設(shè)計、工廠輔助部門、工廠衛(wèi)生安全、公用系統(tǒng)、環(huán)境安全制約、技術(shù)經(jīng)濟分析等方面內(nèi)容，形成文字報告，并畫出食品工廠設(shè)計圖，由小組自評、小組互評以及教師評價按一定標(biāo)準(zhǔn)（表2）打分。另外，可增加課堂的互動性，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，以全面考察學(xué)生的知識掌握和實際應(yīng)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(xué)中，給學(xué)生提供口頭表達(dá)平臺，引導(dǎo)并鼓勵學(xué)生在課堂中提出和分享觀點，讓學(xué)生即席發(fā)言、演講、討論等。

表2 食品工廠設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)

特別地，可以針對學(xué)生對食品工廠設(shè)計中資源高值化利用及環(huán)境保護技術(shù)知識儲備不足的問題，基于實驗室自身的科研資源，設(shè)置小組活動，讓學(xué)生參與實驗室的關(guān)于生物質(zhì)資源高值化利用及環(huán)境保護的科學(xué)研究（圖1），讓學(xué)生通過科學(xué)研究明晰在食品工廠設(shè)計中如何兼顧資源高值化利用及環(huán)境保護。通過這些課外科學(xué)研究還鍛煉學(xué)生的科研能力特別是培養(yǎng)學(xué)生進行食品化工及環(huán)境化工科研所需的能力，對學(xué)生在往后就業(yè)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(xué)活動，拓寬學(xué)生視野

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

在參觀結(jié)束后布置學(xué)生記錄自己的所思所感，通過清晰有序、系統(tǒng)條理的記錄，梳理、分析研學(xué)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(xué)生的分析、思考能力和寫作素養(yǎng)。然后利用一定的教學(xué)時間，適當(dāng)?shù)亟M織學(xué)生討論，引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，通過學(xué)生主動探討問題，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，提高學(xué)生的口頭表達(dá)能力。在加深學(xué)生對知識點理解的同時，又可培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、文化自信、科技報國志向，認(rèn)識與感觸先輩創(chuàng)造無數(shù)奇跡的工匠精神。

通過參觀食品工廠、實地考察、工廠設(shè)計案例分析，使學(xué)生直觀地感受到工廠環(huán)境和設(shè)備，并了解現(xiàn)實中的環(huán)境問題和解決方案，同時可以安排學(xué)生參與小組項目，要求學(xué)生針對食品工廠實際問題，提出環(huán)境改進建議，培養(yǎng)學(xué)生批判思維、溝通能力、團隊協(xié)作和領(lǐng)導(dǎo)技能。

3 基于資源高值化利用和環(huán)保理念教改的必要性

隨著全球資源緊缺和環(huán)境問題日益嚴(yán)重，食品工廠需要在生產(chǎn)過程中強調(diào)可持續(xù)發(fā)展。教學(xué)改革可引入可持續(xù)發(fā)展、綠色設(shè)計與創(chuàng)新理念，課程可介紹食品工廠設(shè)計中如何利用先進技術(shù)以降低能源消耗、減少廢棄物的產(chǎn)生，以及如何提高資源利用效率，實現(xiàn)產(chǎn)品增值化，同時引導(dǎo)學(xué)生分析食品工廠對環(huán)境的影響，并鼓勵學(xué)生思考創(chuàng)新的方法，從整體上優(yōu)化設(shè)計，考慮生態(tài)平衡、資源利用效率及社會責(zé)任，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展，強調(diào)長期效益而非短期效益[10]。

食品工業(yè)中資源高值化利用主要指開發(fā)高效、綠色的加工方法將這些低成本生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品，不但帶來重要的經(jīng)濟效益，還具有較大的社會與環(huán)境效益。同時，食品工業(yè)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(huán)境造成不利影響。所以，改進生產(chǎn)技術(shù)、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(zhì)原料生產(chǎn)高價值產(chǎn)品，倡導(dǎo)綠色環(huán)保理念是食品科學(xué)與工程學(xué)科教學(xué)改革和食品工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

3.1 在教學(xué)中強調(diào)資源高值化利用和環(huán)保理念

工廠對環(huán)境的污染包括工業(yè)“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?；诃h(huán)境保護的理念[11]，在教學(xué)過程中有意識地向?qū)W生反復(fù)強調(diào)生物質(zhì)資源高值化利用和環(huán)境保護意識，結(jié)合PPT內(nèi)容和一些食品工廠相關(guān)視頻及圖片加深學(xué)生的印象。教學(xué)可通過課堂教學(xué)與實踐教學(xué)有機結(jié)合的方式，在提高教學(xué)質(zhì)量的同時也能提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

在課程的起始，通過理論教學(xué)來強調(diào)發(fā)掘加工過程產(chǎn)生的低成本生物質(zhì)廢棄物/副產(chǎn)物利用的可能性，引導(dǎo)學(xué)生思考哪些方面可以加強環(huán)境保護，或者哪些方面可以進行廢棄物循環(huán)利用，指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料及文獻，與學(xué)生進行討論、交流，充分提高學(xué)生思考積極性和加強學(xué)生的環(huán)保意識，養(yǎng)成食品工業(yè)“三廢”分類回收/處理從我做起的良好職業(yè)素養(yǎng)習(xí)慣，使學(xué)生們真正意識到綠色工業(yè)生產(chǎn)的重要性。

3.2 引導(dǎo)拓寬和創(chuàng)新生物質(zhì)資源高值化利用技術(shù)

根據(jù)《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟促進法》，循環(huán)經(jīng)濟的定義是指在生產(chǎn)、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(xué)過程中，教師應(yīng)有意識地向?qū)W生科普、傳遞關(guān)于農(nóng)業(yè)或工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低成本但有價值的生物質(zhì)資源的創(chuàng)新性高值化再利用技術(shù)。如科普“藍(lán)色農(nóng)業(yè)”中海洋經(jīng)濟的發(fā)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(yī)用生物材料、醫(yī)藥中間體、功能性食品，既做到資源高值化利用，又做到發(fā)展綠色生態(tài)生產(chǎn)。

食品工廠產(chǎn)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(zhì)檢測等實際應(yīng)用。將抽象化的問題變得具體，啟發(fā)學(xué)生思維，既可引發(fā)學(xué)生興趣，又能夠激發(fā)學(xué)生對如何拓寬和創(chuàng)新食品工業(yè)乃至食品相近周邊的生物質(zhì)資源高值化利用的思考。課程充分發(fā)揮綜合創(chuàng)新自主性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和探索性，養(yǎng)成獨立思考、勇于鉆研的良好習(xí)慣，無疑對培養(yǎng)當(dāng)今社會急需的各種創(chuàng)新型工程及科研高層次人才大有裨益。

4 結(jié)語

教學(xué)改革是一個不斷探索與實踐的過程，結(jié)合社會需求和行業(yè)實際對“食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護”課程進行教學(xué)的改革，順應(yīng)社會與行業(yè)的發(fā)展要求，及時迭代課程內(nèi)容，持續(xù)改進課程教學(xué)；開拓新的教學(xué)理念和模式，構(gòu)建多元化的培養(yǎng)和教學(xué)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(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和勇于探索的實踐性，才能培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng)和工程科研專業(yè)水平、才能有效地提高教學(xué)效果和質(zhì)量，不僅為學(xué)生今后步入食品及相關(guān)行業(yè)處理復(fù)雜工程科研問題提供保障，也為學(xué)科發(fā)展和行業(yè)進步提供新思路。