基于綠色制造的生物工程人才培養模式

楊東升 羅先群 李小麗

摘? 要：綠色經濟在21世紀已經成為世界經濟發展的新趨勢，綠色制造人才是制造業綠色轉型發展的重要人力資源保障，是支撐制造業綠色發展的主體力量。基于綠色制造的生物工程人才培養模式必須明確綠色制造人才培養目標，確立綠色制造培養框架，針對行業需求，開設綠色制造專業，完善綠色制造課程體系，加強綠色制造教育實踐，加強綠色制造師資隊伍建設。

關鍵詞：綠色制造;生物工程人才培養;大學教育

Abstract： Green economy has become a new trend of world economic development in the 21st century. Personnel of green manufacturing is an important guarantee of human resource for green transformation and development of manufacturing industry and the main force supporting green development of manufacturing industry. According to the training mode of bioengineering personnel based on green manufacturing， the training target of green manufacturing personnel must be clarified， the training framework of green manufacturing personnel must be established， green manufacturing specialty according to the needs of the industry must be set up， the curriculum system of green manufacturing must be improved， and the practice of green manufacturing education and the construction of green manufacturing teachers of green manufacturing must be strengthened.

Keywords： green manufacturing; personnel training of bioengineering; college education

一、概述

國務院關于印發《中國制造2025》的通知指出，到2025年，制造業綠色發展和主要產品單耗達到世界先進水平，綠色制造體系基本建立。實現綠色制造的具體措施：加大先進節能環保技術、工藝和裝備的研發力度，加快制造業綠色改造升級;積極推行低碳化、循環化和集約化，提高制造業資源利用效率;強化產品全生命周期綠色管理，努力構建高效、清潔、低碳、循環的綠色制造體系。這一系列節能環保技術的實施離不開高素質的專業技術人才隊伍。

生物工程人才培養主要服務于輕工食品行業，我國輕工食品行業包括19大類、45種行業，包括食品、造紙、釀酒、軟飲料等。2016年全國規模以上的食品工業企業是42144家，總資產76000億元[1]。作為重要的關乎國計民生的行業，隨著人口增長，呈逐年增長的態勢。2018年1-9月，規模以上食品工業累計完成主營業務收入6萬億元，同比增長5.8%[2]。

我國輕工食品行業存在能耗高，廢水排放、COD排放水平高等問題，要真正實現節能減排困難重重。我國干制食品噸產品耗電量是發達國家的2-3倍，甜菜糖和罐頭食品噸耗水量是發達國家5-10倍。發酵工業是輕工業重點污染行業之一，其廢水排放量占全國總量的2.3%。2015年全國糖廠綜合能耗和COD排放水平分別是發達國家的2倍和9倍[1]。因此，實現綠色制造，是完成中國制造2025的重要目標之一，而生物工程人才的培養則是實現綠色制造首要任務。

二、基于綠色制造的生物工程人才培養的必要性

綠色制造（Green Manufacturing）人才是制造業綠色轉型發展的重要人力資源保障，是支撐制造業綠色發展的主體力量。基于制造業綠色轉型升級對綠色制造人才的需求，大學教育需要深度對接制造業綠色轉型升級，培養經濟社會發展急需的綠色制造人才。

（一）基于綠色制造的綠色經濟是世界經濟也是中國發展的新趨勢

綠色經濟在21世紀已經成為世界經濟發展的新趨勢，發達國家積極出臺綠色發展戰略，力爭在新一輪科技革命和產業變革中占有一席之地[3]。在“生產-消費-復原-生產”的循環系統中，人們著重于大力發展生產力，循環系統被破壞，環境問題突顯，已經嚴重威脅著人類的生存，這是我們不得不進行綠色制造的原因。

亞洲和太平洋國家的增長率驚人，備受贊譽。高增長率伴隨著對環境可持續性的擔憂，因為該區域還記錄了明顯的水和空氣質量下降、自然資源枯竭和生物多樣性威脅的不利趨勢。2005年，亞洲和太平洋地區需要的資源是世界其他地區的三倍，才能創造一個單位的GDP。亞洲的原材料使用量達到了350億噸，到2050年可以達到800億噸。2005年，亞太地區占全球能源需求的比例約為35%，預計到2028年將達到50%。幾項研究指出，亞洲是燃燒產生黑碳排放的唯一最大來源。亞洲和太平洋地區迫切需要考慮資源效率，即每單位國內生產總值使用較少的資源，以確保該地區的持續增長和可持續發展[4]。

（二）企業由傳統向綠色制造的轉型升級亟需相關專業人才

從傳統制造轉向綠色制造涉及全新的就業和培訓模式，過去幾年中，隨著綠色制造的引進，企業轉型升級，許多工作正在發生變化[4]，造成綠色制造人才的缺乏。以輕工食品為例，技術創新體系是高科技發展的基礎，也是“特色輕工”發展的根本動力和支撐保障。不論是建立技術中心或技術開發機構，還是實施產學研聯合開發工程，加快利用并轉化科技成果，無不需要綠色制造人才。綠色制造需要技術創新體系，這是高科技發展的基礎，也是“特色輕工”發展的支撐保障。

（三）綠色制造對專業人才培養的規模提出了更高要求

隨著工業化國家向清潔生產轉型，實現全面可持續發展，綠色經濟創新對就業的影響越來越受到關注[5]。一方面，綠色經濟使清潔技術等在工業范圍內得以大范圍應用，另一方面，由于技術要求提升，造成現有人才無法滿足清潔生產的要求。低碳經濟的途徑通常被視為技術問題，需要工程知識和技能[4]。近年來，我國輕工食品行業從業人員約3500萬，但科技人員只有100多萬人，占從業人員的3%。按國家“十一五”計劃，科技人員占比要達到從業人員的6%，缺口100萬科技人員[2]。

（四）人才培養的方向和質量是解決綠色制造問題關鍵

綠色制造從原材料獲取到制造、從包裝、運輸、使用、報廢、回收、再制造和處理等過程，涉及原料的選擇、工藝的設計及確定、生產設備的設計選用、水電汽煤的消耗和循環使用、廢渣廢水廢氣的處理排放和回收，是融合多學科的大制造。人才培養要著眼于原料的選擇、工藝的設計及確定、生產設備的設計選用、水電汽煤的消耗和循環使用、廢渣廢水廢氣的處理排放和回收，才能滿足全面推進綠色制造的需求，實現可持續發展。所以綠色制造人才的培養要從通識人才培養開始，即不限專業和學科，培養具備綜合實現綠色制造能力的人才。

（五）以點帶面推動重點領域和全產業鏈制造業進步

技術進步不能以犧牲環境為代價，要在可持續發展的基礎上，以點帶面，推動重點領域和重點環節制造業的進步。通過集中優勢研發團隊對輕工食品等傳統制造業進行綠色改造，大力研發推廣余熱余壓回收、水循環利用、重金屬污染減量化、有毒有害原料替代、廢渣資源化等綠色工藝技術裝備，加快應用清潔高效加工工藝，以全面推動全產業鏈的制造業進步，實現全面綠色生產。

三、目前生物工程人才培養面對的問題

綠色制造是一種綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式，其目標是使得產品在從設計、制造、包裝、使用到報廢處理的整個生命周期中，對自然環境負面影響最小，資源利用率最高，綜合效益最大，并使企業經濟效益和社會效益協調優化[6]。

制造業綠色發展和產業結構綠色轉型升級，提質增效，實現制造業大國向制造業強國的轉變，對綠色制造人才培養提出了新的要求。但是，目前生物工程教育在綠色制造人才培養方面還面臨諸多挑戰，無法有效對接制造業轉型升級的要求。

（一）綠色制造培養目的不明確，目標單一

綠色制造簡而言之就是節能減排、可持續發展。然而，在綠色制造培養過程中，僅僅注重節能減排，會令培養目標過分單一。考慮到制造、資源和環境三者的不可分割的關系，綠色制造人才培養應該是全方位貫穿生產和產品使用始終的全過程。由于綠色制造在中國沿海處于起步階段，對其內涵的理解有待進一步完善。首先，目前存在問題綠色制造培養不能只片面考慮對環境的影響而忽視了制造過程和資源兩個大方面。其次，要明確培養目標，以利于綠色制造的教學和培訓。

（二）綠色制造與生物工程專業匹配不完善

現有專業課程按教育部要求涵蓋了本專業知識體系，加上綠色制造專業課程要求后，對教材選用、教學設計、教學實施等都是考驗。首先，目前教材中綠色制造的章節相當鮮見，有清潔生產章節，但與綠色制造要求相去甚遠，針對每一專業課程設計綠色制造環節，是一項任重道遠的工作。其次，綠色制造內容是穿插于專業課程中還是獨立成章節也是一個值得考量的問題，現有成熟專業技術加上并不成熟的綠色技術，對學生知識體系的良好構建并不是有益的。如果獨立成章節，有脫離現有技術，成空中樓閣之嫌。

（三）綠色制造課程體系不健全

綠色制造本身就是一個正在摸索的新生事物，實踐性極強。1. 在理論課程體系中開設綠色制造，只可能講授綠色知識，缺少綠色制造的實踐環節，有一定局限。2. 綠色制造課程本身應形成標準化，便于考核，特別是工科學生在工段設計時可以作為節能的考核指標。3. 現有課程只適用于專業型綠色制造人才的培養，不適用于技術交叉學科。

（四）師資隊伍綠色教學水平有待提高

從學緣結構看，有的師資隊伍本身不具備綠色制造知識，更談不上具備綠色制造意識，無法進行綠色制造教學。部分教師在觀念上不重視綠色制造，認為傳統輕工食品在綠色制造技術上已無潛力可挖。這些問題均要通過后天的學習培訓加以解決。

四、生物工程人才培養模式的變革

（一）明確綠色制造人才培養目標，確立綠色制造培養框架

明確培養目標，確立貫穿制造、資源和環境全方位、產品使用全過程的綠色制造人才的培養目標。確立綠色制造培養框架。根據行業特征和地方經濟需求，確立綠色制造人才培養框架。培養框架包括綠色知識、綠色制造、綠色行為、綠色態度和綠色價值觀。根據綠色培養框架，確立綠色制造人才專業開設、課程開發，強化教學實踐和實習實訓。

（二）針對行業需求，開設綠色制造專業

針對輕工食品45種行業，包括食品、造紙、釀酒、軟飲料等展開綠色制造研究。1. 強化綠色制造觀念，通過企業實踐了解綠色制造技術、方法及可行性。針對不同工段實施不同的綠色制造技術改造，統籌安排全企業能源利用。2. 通過理論研究向企業提出綠色制造實施方案改進措施，與現有技術形成互補。3. 結合企業需求，總結歸納并形成相關的綠色專業，以實踐課程方式在學歷教育中實施。

（三）完善綠色制造課程體系，加強綠色制造教育實踐

1. 要強化綠色制造實踐課程的建設，達到邊做邊學邊體會的教學效果，同時增強綠色制造的社會意義。

2. 要在某一節能技術領域形成一定范圍內的標準化操作或設計規程，以利于對學生考核或作為畢業設計依據指標。

3. 除了在本專業進行通識人才的教學外，還要進行專業型綠色人才的培養。所謂通識人才，指該類人才分別屬于不同專業和學科，具有自身本專業的扎實專業知識，同時了解綠色制造基本常識和理論，具有“綠色理念”的人才根據自身專業在不同崗位上工作。所謂綠色制造專業人才，指具有扎實綠色制造專業知識，專門從事綠色制造工作的專業人才[6]。

4. 研究發現，終身學習超越了正規教育和培訓，包括“技能”和“發展”。全生命的學習有助于幫助學習者獲得和整合各種知識和技能，以獲得、提升甚至發明新的知識和技能[7]。大學教學要通過對學生終身學習能力的培養，使其具備這種素質，將更有利于綠色制造的持續發展與進步。

（四）加強綠色制造師資隊伍建設，提高綠色制造教學水平

強化與企業合作，定期派出老師深入廠礦企業學習綠色制造技術，了解企業所需，提升自身綠色制造。邀請專家學者到學校開展培訓、講座等多種形式再教育，提升教師的綠色觀念，保持與先進水平同步。

（五）教學模式變革

1. 增加教學內容，結合具體企業技術特點增加實踐教學內容，比如滅菌熱量回收、冷媒熱交換、智能熱管理、仿真系統控制等。在一定程度上可以適應社會對人才的需求。但總體上仍只停留在對知識單元的簡單補充上，缺少利用綠色制造對生物工程專業系統知識的有效探究與深入整合。

2. 改革教學內容，使學生在能夠利用所學知識進行合理工藝路線設計和論證、對設備進行合理功率及換熱計算和選型論證、對物料及水電平衡進行正確計算。對更復雜的綠色制造工程，還需要更多的學習與培訓，以解決能耗、廢水排放、COD排放水平高等問題。

《中國制造2025》提出：積極推行低碳化、循環化和集約化，提高制造業資源利用效率;強化產品全生命周期綠色管理，努力構建高效、清潔、低碳、循環的綠色制造體系。如何將這些原理和技術內容轉化為生物工程的專業教學內容，需要重新組織教學體系，利用本專業的合理定位進行具體實施。

3. 創新教學方法，基于本專業的人才培養定位、教學內容、知識體系設置并建設相關的認知和實踐教學環節。通過虛擬實驗室建設，加深學生對綠色制造的認識，通過在企業建設教學基地，現場培養學生綠色制造。

五、結束語

綠色制造對生物工程人才培養提出了新要求。明確綠色制造人才培養目標，確立綠色制造人才專業開設、課程開發等生物工程人才培養的方向。具體從完善教學體系，強化師資隊伍，改變教學模式，強化教學實踐和實習實訓以實現教學目標。

參考文獻：

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