“碳中和”理念下《食品工廠設計》課程思政教學設計與實踐

2021年7月，教育部發(fā)布《教育部關(guān)于印發(fā)〈高等學校碳中和科技創(chuàng)新行動計劃〉的通知》，通知突出了相關(guān)學科領(lǐng)域交叉融合的緊迫性，對高校人才培養(yǎng)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(yǎng)過程中更應融入“碳中和”等相關(guān)思政內(nèi)容，培養(yǎng)一批懂理論、重實踐、有情懷的新時代食品學科人才?！妒称饭S設計》作為食品科學與工程專業(yè)的核心課程，其內(nèi)容涉及基礎(chǔ)理論、工程技術(shù)以及其他諸如食品機械設備、建筑、環(huán)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(yǎng)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(guān)內(nèi)容，既是對新時代食品學科人才培養(yǎng)方式的改革創(chuàng)新，也是對食品產(chǎn)業(yè)的綠色健康可持續(xù)發(fā)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(chǎn)活動過程中產(chǎn)生的溫室氣體(主要為CO2、CH4等)排放量與碳匯相平衡時的結(jié)果[3]。簡單來說，“碳中和”就是在一個地區(qū)在一段時間內(nèi)人為生產(chǎn)生活直接或間接產(chǎn)生的CO2與該區(qū)域通過植被等吸收的CO2相互抵消，實現(xiàn)溫室氣體的凈零排放，目前除了通過森林碳匯吸收外，工業(yè)上也會利用工程技術(shù)捕集或封存，盡量減少生產(chǎn)中溫室氣體的排放?！疤贾泻汀崩砟畹奶岢鍪歉鲊炇鸬摹栋屠鑵f(xié)定》為確保本世紀末全球升溫控制在2.0 ℃ 以內(nèi)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(lián)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(xiàn)“碳中和”。在之后的中央經(jīng)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(chǎn)業(yè)作為我國國民經(jīng)濟重要的支柱產(chǎn)業(yè)，與人民的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，但食品產(chǎn)業(yè)中的能耗與排放不容小覷，食品產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)又可細分為畜牧業(yè)、農(nóng)作物生產(chǎn)、土地占用和生產(chǎn)供應鏈4個方面。其中排放量最高的畜牧業(yè)約占總排放量的31%，特別是反芻動物通過腸道發(fā)酵產(chǎn)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(nóng)作物生產(chǎn)，主要來源于稻田產(chǎn)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(chǎn)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(huán)節(jié)，針對食品工業(yè)中所有可能產(chǎn)生溫室氣體的來源，進行排放源清查與數(shù)據(jù)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(jīng)濟發(fā)展的背景下，食品學科高校亟需加快探索現(xiàn)有培養(yǎng)模式中的學科建設和教學體系優(yōu)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(tǒng)設計，構(gòu)建提升高校學生“碳中和”創(chuàng)新能力的教育體系框架，推動中國特色、融合發(fā)展、世界水平的“雙一流”高等教育發(fā)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(yè)的主干課程，與一般工廠不同，食品工廠涉及的產(chǎn)品種類繁多，生產(chǎn)季節(jié)性強，特別是對衛(wèi)生要求更高，因此在一般工廠設計的基礎(chǔ)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(chǎn)情況及衛(wèi)生清潔設施等因素?！妒称饭S設計》課程旨在培養(yǎng)學生的專業(yè)知識素養(yǎng)以及工程思維，將食品專業(yè)理論知識與食品工廠生產(chǎn)實際相結(jié)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(yè)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(xiàn)于涵蓋的知識面過于廣泛，需要充分發(fā)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(jié)，也難以調(diào)動學生的學習主動性與積極性，因此亟需對課程的教學內(nèi)容和教學方式進行改革創(chuàng)新。在專業(yè)課程中融入思政元素是對傳統(tǒng)教學模式的一種創(chuàng)新嘗試，一方面可將枯燥的思政內(nèi)容與專業(yè)背景相結(jié)合，提高學生對思政內(nèi)容的接受度，并可發(fā)揮思政內(nèi)容在具體生產(chǎn)生活中的指導意義；另一方面思政元素在專業(yè)課程中的融入，能更好地激發(fā)學生對食品行業(yè)與社會發(fā)展的思考，提高學生學習的主動性，調(diào)動學生對課程學習的熱情，在學習專業(yè)知識的同時，培養(yǎng)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(yè)要求的關(guān)系如表1所示，環(huán)境保護已作為教學重點納入課程內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學生的環(huán)境保護意識和可持續(xù)發(fā)展觀念，思考食品工廠設計與環(huán)境之間的關(guān)系。黨的十八大以來，生態(tài)文明建設被納入“五位一體”的總體布局，加快生態(tài)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(nèi)容，而“碳中和”也成為生態(tài)文明建設的重點工作內(nèi)容，除了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的改革創(chuàng)新外，對于相關(guān)行業(yè)人才思維理念的培養(yǎng)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(guān)學科培養(yǎng)模式的優(yōu)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(yè)要求的對應關(guān)系
Table 1 The corresponding relationship between the design of the course Food Factory Design and the graduation requirements

注：表中畢業(yè)要求指標點中空白部分表示不做具體指標要求

對于課程目標中思政元素的融合可從基礎(chǔ)層、核心層和提升層3方面進行[9-10]?；A(chǔ)層主要是樹立學生愛國、敬業(yè)、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(yōu)越性，認同黨對國家發(fā)展提出的方針政策；核心層是食品工廠設計的專業(yè)素養(yǎng)的學習以及可持續(xù)發(fā)展理念的培養(yǎng)，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(xù)發(fā)展理念，在設計過程中能夠考慮到建筑節(jié)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(yè)中節(jié)能減排，促進環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的社會責任；提升層次為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，鼓勵學生多了解“碳中和”領(lǐng)域的前沿進展，為解決食品工業(yè)中的實際問題提供新的思路，培養(yǎng)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(nèi)容可集中在食品工廠設計中三廢處理及環(huán)境保護部分，教學內(nèi)容可分為多媒體教學輔助概念引入、采用翻轉(zhuǎn)課堂形式分組討論和結(jié)合案例分析3部分，并在課程考核中增加對思政內(nèi)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(nèi)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(huán)境問題，特別是由于溫室氣體引發(fā)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(yè)中畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)、運輸業(yè)等對全球溫室氣體的貢獻，并由此引發(fā)學生對食品工業(yè)低碳發(fā)展的思考。

3.2 以學生為主體，采用翻轉(zhuǎn)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(huán)節(jié)，引導學生參與討論。采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，將學生以4～5人分組，對目前食品工業(yè)中的碳排放情況、碳排放處理方法以及行業(yè)內(nèi)相關(guān)政策法規(guī)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(fā)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(chuàng)新精神。

3.3 理論結(jié)合實踐，通過具體案例進行分析

第三部分從生產(chǎn)實際出發(fā)，結(jié)合目前行業(yè)的技術(shù)發(fā)展情況，介紹目前食品工業(yè)中的低碳生產(chǎn)技術(shù)和食品行業(yè)針對低碳經(jīng)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(lǐng)學生共同分析該工廠設計中體現(xiàn)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(jié)合食品學科最新的科技成果，重點向?qū)W生介紹利用生物固碳技術(shù)人工合成淀粉的研究成果，拓展學生的專業(yè)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(yè)知識，為食品工業(yè)的低碳發(fā)展獻計獻策。

3.4 改革傳統(tǒng)課程評價方式，注重學生綜合素質(zhì)評價

傳統(tǒng)課程評價以卷面考試成績?yōu)橹鳎o以日常課后作業(yè)完成情況作為考核依據(jù)，缺乏對學生綜合素質(zhì)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(diào)動學生的主觀能動性，另一方面培養(yǎng)學生的團隊合作能力以及表達能力，全方位培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)。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(tài)文明建設等課程內(nèi)容的理解，突出思政元素與課程目標的融合效果。

4 結(jié)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(jīng)濟的背景以及食品工業(yè)的低碳發(fā)展現(xiàn)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(xiàn)狀進行了介紹，“食品可以根據(jù)從生產(chǎn)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(nóng)畜產(chǎn)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)?？梢钥闯觯瑒游镌词称返臏厥覛怏w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(fā)酵過程中會釋放出大量CH4”。此外，還有小組對目前食品行業(yè)的政策法規(guī)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(chǎn)品碳排放而呈現(xiàn)在產(chǎn)品信息中的一類標簽，目的是為了鼓勵產(chǎn)品在生產(chǎn)消費過程中減少溫室氣體排放，并對其生命周期內(nèi)的溫室氣體排放量進行評估，有助于培養(yǎng)消費者的低碳消費理念，引導消費者選擇低碳產(chǎn)品，推動食品產(chǎn)業(yè)的‘碳中和’進程。還有小組從消費者角度出發(fā)，提出“應通過包裝、廣告等培養(yǎng)消費者的低碳意識、環(huán)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(chǎn)品，共同推進‘碳中和’時代的到來。消費者對產(chǎn)品的喜好選擇以及需求對整個食品產(chǎn)業(yè)市場具有很重要影響，碳標簽的普及可以使消費者在營養(yǎng)健康的基礎(chǔ)上，直觀地對比產(chǎn)品在生產(chǎn)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(chǎn)品，提高產(chǎn)品在市場中的競爭力”。通過翻轉(zhuǎn)課堂的形式，培養(yǎng)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(nèi)容的理解與掌握[11]。在第三部分的案例分析中，向?qū)W生介紹了太陽能利用技術(shù)、風能利用技術(shù)等在食品工業(yè)中的應用，并向?qū)W生介紹了食品領(lǐng)域前沿的低碳發(fā)展研究現(xiàn)狀，激發(fā)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(fā)展和環(huán)境保護等方面內(nèi)容，充分說明思政元素與專業(yè)課程的融合加深了學生對思政內(nèi)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(diào)查，結(jié)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(huán)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(yè)的認同感，也提高了自身的綜合素質(zhì)和能力。

圖1 學生對“碳中和”理念課程內(nèi)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(diào)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(huán)節(jié)不足?！妒称饭S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(jié)的現(xiàn)實問題[12-13]。針對這一問題，食品院校應注重和企業(yè)之間的合作聯(lián)系，在條件允許的情況下，可組織學生到當?shù)氐氖称菲髽I(yè)實地考察，切切實實地從現(xiàn)實場景中理解體會書本內(nèi)容，無論是從政策法規(guī)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(guān)理論知識的學習。食品工廠設計本身就是一個交叉學科領(lǐng)域，涵蓋機械、建筑、環(huán)境、政策等多方面的內(nèi)容，教師作為教學的引導者更應注重自身知識水平，相關(guān)專業(yè)也可以嘗試學科交叉授課的形式，請各專業(yè)領(lǐng)域的老師針對食品領(lǐng)域的相關(guān)問題進行集中授課，增強教學內(nèi)容的針對性與專業(yè)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(nèi)容涉及較為有限?？梢酝ㄟ^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(yè)操守、理想信念的考察相結(jié)合[14-15]。

5 總結(jié)與思考

課程思政是高校實現(xiàn)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(xiàn)立德樹人的重要途徑，最終實現(xiàn)對學生的知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造三者的融合統(tǒng)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(xiàn)食品學科人才高質(zhì)量培養(yǎng)的重要路徑。而對于深入挖掘食品科學與工程專業(yè)課程思政元素，提高授課教師思政素養(yǎng)，設計教學情境合理融入思政案例，則是提高食品專業(yè)學生專業(yè)水平和政治素質(zhì)的有效途徑，也是培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞膽眯褪称穼W科創(chuàng)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。