“新工科”建設背景下清潔生產(chǎn)課程改革

史昕欣 張海涵 黃廷林

[摘 要] 教學和實踐的有機結合是新工科建設重要的一環(huán)。在教學改革中將清潔生產(chǎn)概論的教學和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐進行有機結合。為了幫助學生理解工業(yè)生產(chǎn)中的清潔生產(chǎn)工藝，首先，將清潔生產(chǎn)思想在生活中的應用引入課堂，向學生展示了國際最新的以清潔生產(chǎn)為核心的科研成果，擴大學生的視野。再次，組織學生以小組形式進行了清潔生產(chǎn)大搜索活動。最后，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐中，引導學生應用清潔生產(chǎn)思想，去進行科研和生產(chǎn)實踐。在清潔生產(chǎn)的教學改革中，將所學基本思想應用于創(chuàng)新實踐貫穿了教學過程，為新工科建設下的本科教學提供了新思路。

[關鍵詞] 新工科建設;清潔生產(chǎn);創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐

[基金項目] 2019年度西安建筑科技大學一流專業(yè)子項目“清潔生產(chǎn)理論應用與創(chuàng)新初探”（YLZY0302C05）;2019年度陜西高等教育教學改革研究重點項目“‘新工科驅動‘新型環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式構建”（19ZZ003）;2019年度陜西高等教育教學改革研究重點攻關項目“特色高水平地方大學‘一流專業(yè)建設綜合評價體系和動態(tài)調(diào)控方法研究”（19BY048）

[作者簡介] 史昕欣（1982—），女，黑龍江伊春人，工學博士，西安建筑科技大學環(huán)境與市政工程學院副教授，碩士生導師，主要從事水處理與能源回收利用研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）36-0077-04? ? ?[收稿日期] 2020-12-18

“新工科”建設是主動應對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略行動[1，2]。國家一系列重大戰(zhàn)略的深入實施呼喚“新工科”，產(chǎn)業(yè)轉型升級和新舊動能轉換呼喚“新工科”，提升國家硬實力和國際競爭力呼喚“新工科”。因此，探索新工科建設的新模式、新方法、新技術、新文化迫在眉睫。從學科導向轉向產(chǎn)業(yè)需求，從專業(yè)分割轉向跨界交叉融合，是高校課程建設的必行之路[3，4]。

新時代的清潔生產(chǎn)思想已不僅僅為降低環(huán)境負擔提供基本方法，更為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)變革、高效生產(chǎn)和“零排放”生產(chǎn)提供新思路[5，6]。清潔生產(chǎn)主張從產(chǎn)品的源頭出發(fā)，從原材料選擇、加工、提煉，到產(chǎn)品生產(chǎn)，再到產(chǎn)品使用直至報廢處置，均采取創(chuàng)新的甚至變革性的措施，從而實現(xiàn)產(chǎn)品整個生命周期資源和能源消耗的最小化，環(huán)境影響的最小化[7]。清潔生產(chǎn)思想的應用和實施，呼喚創(chuàng)新的技術、方法、設計和理念。創(chuàng)新的技術與方法需要學科交叉，開闊的視野和舒展的心靈。因此，清潔生產(chǎn)思想完美地契合新工科建設需要[8，9]。如何在新工科背景下，在高校更好地普及和深化清潔生產(chǎn)的思想，是值得探討和實踐的重要問題[ 10 ]。如何激發(fā)學生運用清潔生產(chǎn)的思想去思考和解決環(huán)境問題，進而迸射出創(chuàng)新的火花，應用于實踐，是值得總結和討論的課題。該論文闡述了嘗試將清潔生產(chǎn)教學和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐相結合的教學改革，以滿足新工科建設對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求。一方面，將生活中的清潔生產(chǎn)思想的應用作為引子，激發(fā)學生對清潔生產(chǎn)課程的興趣，進而引入清潔生產(chǎn)思想指導下的實際生產(chǎn)的變革。另一方面，將最新的以清潔生產(chǎn)為核心的最新科研成果介紹給學生，拓展學生的視野，啟發(fā)學生對這一思想的思考和應用。在此基礎上，組織學生進行清潔生產(chǎn)大搜索活動，為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐打下基礎。最終，學生將清潔生產(chǎn)思想應用于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐競賽中。

一、讓清潔生產(chǎn)思想在生產(chǎn)和生活兩大空間交相呼應

目前，清潔生產(chǎn)課程的相關教材，不論清潔生產(chǎn)思想的起源、清潔生產(chǎn)思想的運用，還是清潔生產(chǎn)的審核與評價體系，均以生產(chǎn)為核心，這是培養(yǎng)新一代環(huán)境領域的卓越工程師必不可少的內(nèi)容。但是，對還未步入社會的高校本科生而言，生產(chǎn)，是遙遠而模糊的。單純講清潔生產(chǎn)在實際生產(chǎn)中引發(fā)的變革，不足以激發(fā)學生濃厚的興趣，也較難讓學生體會到這些基于清潔生產(chǎn)理論產(chǎn)生的新設備、新技術、新管理模式的熠熠生輝之處。并且，清潔生產(chǎn)課程具有多學科知識交叉的特性，讓環(huán)境工程的學生一上來便去學習各行各業(yè)的清潔生產(chǎn)工藝，如鋼鐵、造紙、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工藝，對學生而言是陌生和枯燥的。

在該論文的教學中，嘗試從清潔生產(chǎn)思想在生活中的閃光點入手，再步步深入到工農(nóng)業(yè)的清潔生產(chǎn)工藝、審核和評價。比如，在介紹鋼鐵生產(chǎn)中具有鮮明清潔生產(chǎn)特色的干熄焦工藝前，我選擇先給學生們看TED中的一個短視頻，該片介紹了MBA Polymers公司的創(chuàng)立者Mike Biddle先生將各類廢棄塑料回收、分類、重新加工，把廢棄塑料制成有用的化工原料的故事。當播放這段視頻的時候，學生們的注意力完全被吸引了，當看到塑料被強大的篩選機進行精細篩分，再度變成物美價廉的原料時，大家不由得發(fā)出贊嘆之聲。在這個基礎上，我給大家講了鋼鐵行業(yè)中干熄焦代替濕熄焦的變革，講了干熄焦中能量的回收和再利用，以及干熄焦帶來的諸如難處理污水量大幅減少，有毒煙氣釋放量減少等其他益處，并將清潔生產(chǎn)思想融入其中。我發(fā)現(xiàn)這樣講課時，學生們聽得更加津津有味，更能深刻理解清潔生成思想指導下的工藝變革帶來的巨大益處。

二、在最新科學研究成果中體會清潔生產(chǎn)思想

在講授清潔生產(chǎn)這門課的過程中，每次課即將結束時，設置了一個環(huán)節(jié)叫做“清潔生產(chǎn)的一分鐘腦洞大開”。在這個環(huán)節(jié)中，將最前沿的以清潔生產(chǎn)思想為核心的科學研究成果，以“思維導圖”的方式展示給學生，并指出這些成果的閃光點。例如，近年來受到科研工作者廣泛關注的“生物電化學水處理（BES）系統(tǒng)”，該在處理污水的同時，將污水中的化學能轉化為電能，這是清潔生產(chǎn)中典型的“能源回收”“變廢為寶”的思想。最新的研究發(fā)現(xiàn)，BES系統(tǒng)不僅能處理污水，還能凈化有害的煙氣，同時產(chǎn)生電能。我將這個研究結果用圖1的思維導圖展示給學生。因為我本人也從事BES方向的研究，還從實驗室中拿來小型的BES反應器，同學們個個睜大眼睛，興趣盎然。還有一次在“一分鐘腦洞大開”這個環(huán)節(jié)里，我給大家展示了Eben Bayer和Gavin McIntyre共同研究的將蘑菇處理后做成可降解泡沫、燈罩、沖浪板的成果。蘑菇是可生物降解的材料，用這些材料代替現(xiàn)在泡沫或塑料，能有效避免產(chǎn)品廢棄后帶來的環(huán)境污染。同學們都非常喜歡這個環(huán)節(jié)，“一分鐘腦洞大開”成了大家一個小小的期待。