“雙碳”目標下固體廢棄物處理與處置課程教學改革探索

王夢夢 孔曉偉 萬均 匡少平 任鵬

摘? 要：“碳達峰”“碳中和”是國家重大戰略決策，合理的固體廢棄物處理與處置可助力“雙碳”目標的實現。為培養滿足“雙碳”需求的人才，固體廢棄物處理與處置課程教學改革勢在必行。基于此，該文將“雙碳”理念融入該課程理論體系的教學，從優化教學目標、調整教學內容和引入課程思政等方面改變課程培養模式。同時建立多元考核方式，鼓勵學生自主評價，重過程、考能力，旨在培養具備扎實基礎科學素養、創新意識及跨界創新能力的多元復合高素質人才。

關鍵詞：“雙碳”目標；“碳達峰”；“碳中和”；固體廢棄物處理與處置；教學改革

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）28-0132-04

Abstract： "carbon peak" and "Carbon neutrality" are major national strategic decisions， and reasonable solid waste treatment and disposal can help achieve the "double carbon" goal. In order to cultivate the talents that meet the needs， the teaching reform of the course of Solid Waste Treatment and Disposal is imperative. Based on that， this paper integrates the "double carbon" concept into the theoretical system teaching of the course. Correspondingly， several changes in the course training mode have been made via optimizing teaching objectives， adjusting teaching content， and introducing ideological and political construction. Moreover， multiple assessment methods should be established and students are encouraged to make self-assessment， which focuses on process and ability evaluation. The teaching reform of this course aims to cultivate multi-compound high-quality talents with solid basic scientific literacy， innovation awareness and cross-border innovation ability.

Keywords： "double carbon" goal; "carbon peak"; "carbon neutrality";? Solid Waste Treatment and Disposal; teaching reform

全球因溫室氣體（主要是二氧化碳）的大量排放導致氣候變暖，冰川融化，海平面上升。若碳排放不加以控制，未來全球將面臨不可逆轉的災難。世界各國對此達成共識，努力減少二氧化碳的排放量。習近平主席在2020年第七十五屆聯合國大會一般性辯論上指出，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，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和[1]。實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局[2]。將我國的綠色發展道路提升到新的戰略高度。這標志著我國未來生態文明建設的方向調整為以降碳為重點，推進減污降碳協同增效；我國也進入到了經濟社會全面綠色轉型和生態環境質量改善實現由量變到質變的關鍵時期[3]。在國家“碳達峰”“碳中和”重大戰略部署下，高等學校作為基礎研究主力軍和科技創新驅動力[4]，應積極參與碳中和建設的現實需求，推進碳中和相關專業尤其是環境類專業人才的培養。在環境類專業課程教學過程中融入“碳中和”理念，培養能系統地解決復雜環境問題，具有較高的專業素養和廣闊國際視野的新時代生態文明建設人才。

一? 固體廢棄物處理與處置在實現“雙碳”目標中的意義

“雙碳”目標提出后觸發了大量人才需求，企業急缺“碳達峰”“碳中和”相關技術改革以及碳交易、碳管理類人才。為快速、大力培養服務國家“碳達峰”“碳中和”專業人才，教育部相繼印發了《高等學校碳中和科技創新行動計劃》和《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養體系建設工作方案》。兩份文件均鼓勵推進“雙碳”相關專業例如環境、材料、信息、能源等學科建設和人才培養。固體廢棄物處理與處置是環境類專業的核心課程之一，該課程重點闡述實現固體廢棄物減量化、無害化、資源化處理方面政策法規、技術和原理，旨在進行高素質應用型人才的培養[5]，但是目前該課程對學生的培養要求與“雙碳”目標行業發展需求還存在一定差距。固體廢棄物種類多樣，大多數同時具有“污染”和“資源”雙重屬性（尤其是生物質類廢棄物），通過對其合理地處理與處置，降低其環境污染的同時實現有用物質的回收和資源化利用，并進一步建立覆蓋面更廣的資源循環利用體系是“雙碳”目標背景下環境類專業人才培養面臨的現實任務。將固體廢棄物處理與處置課程內涵與“雙碳”理念深入融合，提升學生的創新思考和實踐應用能力，是該課程教學改革的重要方向，這對于改善我國生態環境，實現可持續發展和完成“碳達峰”“碳中和”目標具有重要意義。

二? 課程培養模式改革

（一）? 教學目標優化

在教學過程中培養學生深刻認識國家能源安全新形勢和綠色發展新要求，聚焦國家“雙碳”戰略需求，通過基礎理論學習和實踐，提高自身能力和專業素養，助力“雙碳”目標實現。本課程教學目標優化為①知識層面上，在掌握固體廢棄物的產生、來源、分類及其危害；資源回收利用的意義及途徑，管理方法、處理與處置的基本概念、方法及基本原理的基礎上，掌握固體廢物處理技術碳排放核算方法，強化固體廢棄物處理降低二氧化碳排放以及回收固體廢棄物中可循環利用的碳源等相關新技術方法的原理學習。②能力層面上，增強低碳意識，培養國際視野，了解國內外與“雙碳”戰略相關的固體廢物處理先進技術和理念；加強碳排放測算實踐能力，提高解決固體廢物處理與處置過程中減排增匯工藝和裝備問題的能力；在“雙碳”背景下掌握固體廢物資源化的技術方法，增強能夠根據環境工程問題提出具有創新性解決方案的應用能力；提高綜合創新能力、構建審辯思維、溝通合作等核心素養。

（二）? 教學內容改革

固體廢棄物處理與處置是環境類專業的核心課程之一，在“雙碳”戰略背景下，準確定位該課程對于整個專業體系以及學生能力培養中的作用非常重要。本課程涉及內容廣泛，包括環境、數學、物理、能源、化學和材料等多學科知識[6]，基于“雙碳”目標和課程目標，優化課程教學內容是教學改革的重要舉措之一。教學內容應緊跟“雙碳”熱點和科技前沿，及時補充和更新課程中涉及的“碳減排”與“碳增匯”理論和方法。讓學生理清固體廢棄物處理與處置和“碳減排”的關系，了解最新研究動態、技術方法與理論，從而全面深化對本課程教學內容的理解，為培養適應時代發展需求的高質量人才打下基礎。

1? 基于“雙碳”目標，優化教學內容

固體廢棄物處理與處置是一門應用型課程，同時與科學技術前沿結合非常緊密。在教學內容上既要讓學生掌握扎實的基礎理論知識和相關的政策法規，又要緊跟科學技術前沿，了解該領域的最新技術動態。目前選用的教材主要介紹了固體廢棄物的來源、分類與管理現狀、 固體廢棄物的收集、運輸與處理技術、固體廢物資源化與綜合利用以及危險廢棄物的處理與處置。針對現有固體廢棄物處理和處置的相關理論和方法教材所設置的教學內容有比較充分的闡述和說明。但是隨著社會經濟的發展出現了一些新的固體廢棄物處理與處置理念，以及新興固體廢棄物的分類，尤其是在“雙碳”背景下，該教材涉及的最新技術理念、政策法規和處理方法等均需要補充。為了培養滿足“雙碳”目標的提出，為固體廢棄物處理與處置課程增加了新的教學內容。①固體廢棄物處理技術碳排放核算方法。核算碳排放量是實現“雙碳”目標的前提，科學的碳排放核算方法區分各國甚至是各個行業“碳減排”責任的工具。通過政策解讀和文獻調研，讓學生了解掌握現有的碳排放核算方法在諸如垃圾填埋、垃圾焚燒等固體廢棄物處理碳排放方面的研究。②“雙碳”目標下，固體廢棄物管理需求。盡管“碳達峰”期間，固廢不是作為國家強制性減排行業，但固廢可持續管理仍然是我國實現“雙碳”目標的重要環節。從源頭上減少廢物的產生即“廢物預防”以及對產生的廢物合理地回收利用，對其進行可持續管理，不僅可以有效防范生態環境風險也為我國整體二氧化碳減排帶來效益[7]。讓學生了解“雙碳”目標下固廢管理需求，加深對固廢處理與處置的理解。③固體廢棄物在碳減排中的作用。固體廢棄物種類多樣，其中畜禽糞便、農作物秸稈、城市污泥、廚余垃圾等生物質類有機固體廢棄物在碳減排中起到重要作用。分別從生物質類有機固體廢棄物發電、清潔供熱，生產可替代能源、生產生物質液體燃料和肥料等方面，學習生物質固體廢棄物焚燒、厭氧發酵和好氧堆肥等處理處置過程，計算二氧化碳減排當量，深入理解我國生態文明建設提出的“減污降碳、協同增效”。④“雙碳”目標下固廢處理復合型人才培養。“雙碳”涉及自然科學、工程科學和社會科學，需要復合型人才。固體廢棄物的處理與處置過程涉及物理、化學、生物、材料等多個領域，尤其在“雙碳”背景下，該課程應瞄準社會、市場和企業需求，加大與化學、 能源、 材料等多學科的聯系，拓寬環境類學生在交叉學科領域的視野，培養復合型人才。

2? 以創新能力為導向，強化實踐教學

固體廢棄物處理與處置作為一門涉及多個學科的綜合性課程，較強實踐性和應用性是其特點[8]。實踐教學是提高學生創新能力的重要手段，但該課程實踐內容的設置存在明顯的滯后以及脫離企業和工程實際需求，尤其缺少與“雙碳”戰略相關的技改方案、“碳減排”“碳增匯”技術等實踐環節。在“雙碳”背景下本課程的實踐內容應該與“碳減排”“碳增匯”創新技術及社會需求相結合。例如在垃圾填埋場設計實踐中，帶領學生去青島垃圾填埋場進行參觀、學習，讓學生有直觀的感受，同時在課程設計中，除了傳統設計包括的填埋場選址、填埋場的地基與防滲、垃圾滲濾液的產生及收集處理、填埋其他的收集與利用等內容，鼓勵學生通過文獻學習以及課程教學內容對填埋場碳排放量進行核算，深化對課堂知識理論的理解。此外，對垃圾填埋場碳減排需要的技術和路徑進行分組討論和專題匯報，加強對“雙碳”戰略下固體廢棄物處理與處置革新的技術體系和方法的理解。同時鼓勵學生參與“雙碳”背景下固體廢棄物處理與處置相關的大學生創新訓練計劃，尤其是涉及固廢“減污降碳”的科研活動，并對實驗數據和結果認真分析，積極討論分享，這都有利于學生“碳達峰”“碳中和”實踐能力的提高。鼓勵學生參加 “互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽等，從而達到以賽促學、以賽促教的效果，實現教學相長[9]。通過這些實踐活動，有助于培養學生良好的科學素養，提高學生的“碳達峰”“碳中和”科技創新實踐能力。

3? 基于“雙碳”戰略，注重案例教學

“雙碳”計劃作為我國未來40年的戰略決策，將生態文明建設推向了歷史新高度。為了推動實現“碳達峰”“碳中和”，深入推進循環經濟發展，促進生態文明建設，國家發改委印發了《“十四五”循環經濟發展規劃》，制定了單位GDP能源消耗比2020年降低13.5%，大宗固廢（包括煤矸石、粉煤灰、尾礦（共伴生礦）、冶煉渣、工業副產石膏、建筑垃圾和農作物秸稈等）綜合利用率達到60%等具體指標。由此可見固體廢棄物的處理與處置在循環經濟建設中起著重要作用。針對不同類型的固體廢棄物，利用案例方式，根據課程里講到的處理處置方法和原理，結合“雙碳”理念，介紹其在降低二氧化碳排放方面的潛力。以農業生物質類固體廢棄物為例，讓學生理解并掌握有利于“碳減排”的處理技術方法，以及應用方向。對于諸如草本類生物質廢棄物即農作物秸稈、畜禽糞便、廚余果蔬垃圾等可通過厭氧發酵技術，生產沼氣和生物天然氣等可替代能源，在此過程中產生的二氧化碳分離凈化后可進行再利用，而沼渣沼液可直接還田或生產高附加值有機肥。對于木本類生物質廢棄物例如林業剩余物、部分農業剩余物則可加工為乙醇汽油、纖維素生物質汽油等生物質燃料，用于清潔供熱或替代燃煤等化石能源。對于能源作物、部分秸稈、陳化糧和廢棄油脂等可生產生物乙醇、生物柴油和生物航油等生物液體燃料，其中不含硫和芳烴，燃燒后不污染環境。通過以上生物質固體廢棄物轉化案例分析，讓學生了解生物質固體廢棄物在我國“雙碳”戰略中的作用和定位以及相關處理處置中“碳減排”與二氧化碳捕集固定的最新技術。

此外，“無廢城市”的建設是深入推進循環經濟發展，加快“雙碳”目標實現的重要舉措[10]。“無廢城市”建設致力于從源頭減少固體廢物的產生，而且對已產生的廢棄物進行資源化利用探索，最大限度減少填埋量，降低固體廢物的環境影響。為使學生深刻理解固體廢棄物處理與處置課程與“無廢城市”建設的相關聯系，在教學過程中可針對各地“無廢城市”建設實施方案，選取案例進行講解。在“無廢城市”建設中，重點關注城市污水處理廠中污泥的處理與處置是重點需要關注的過程。目前污泥處理處置技術主要包括干化填埋、好氧發酵、厭氧消化、土地利用和焚燒為主，每種處理工藝中均涉及到碳排放問題[11]。通過帶領學生參研文獻，確定每種污泥處理處置過程中碳排放的形式，并利用模型進行碳排放量的計算，探究減少碳排放、增加碳匯的污泥處理處置方式。通過以上案例的學習，引導學生思考：不同污泥處理處置工藝對二氧化碳排放的貢獻有多大？最具優勢的處理處置工藝路線是什么？固體廢棄物的處理在“減碳排”和“增碳匯”的過程中有什么作用？該案例對于“雙碳”背景下如何選擇固體廢棄物處理處置方式有何思考？

（三）? 課程思政元素融入教學

將思想政治教育和正確的價值觀與專業知識體系相融合，巧妙地滲透到課堂是每個高校教師應該提升的教學能力，也是習近平總書記對高等院校思政教育提出的要求[12]。本課程許多知識點與“雙碳”目標國家戰略有著緊密的聯系。例如本課程中固體廢棄物處理與處置的3R原則與“雙碳”目標相輔相成。“雙碳”目標主要依靠“碳減排”技術和“碳增匯”手段來實現，3R原則在此方面可發揮巨大作用。具體來講3R原則是指Reduction （減量化）、Reuse（再使用）、Recycling（再循環），即從源頭上降低固體廢棄物的產生量，提倡綠色生產，促進生產工藝的低碳化改造；對于已產生的固體廢棄物進行資源化再利用，減少再生產過程中二氧化碳的排放。3R原則的貫徹將有力促進固體廢棄物處理與處置關鍵工藝流程的低碳化改造，“雙碳”目標的確立也將有力驅動3R原則的貫徹實施，二者相輔相成，相互促進。結合該課程的知識點，進一步給學生講述“雙碳”目標的意義，以及我國在“碳減排”與“碳增匯”方面的二氧化碳捕集與固定技術的最新動態，讓學生深刻理解“人類命運共同體”的含義與我國在全球氣候變化上做出的努力，增強學生的民族自信心和自豪感。通過課程專業知識結合國家戰略與社會熱點的講解，讓學生明白固體廢棄物的合理處理與處置，會給環境、社會以至國家帶來積極的影響，進一步加深學生對環境保護、生態文明建設的理解，從而有效激發學生熱愛課程、熱愛專業、熱愛學校及愛國主義精神，有利于其擔負起社會和歷史賦予的責任和使命。

三? 課程考核方式改革

“雙碳”背景下，根據課程目標和相應教學內容的設置，對學生的評價體系也應多元化、重過程、考能力。除了隨堂測試、作業測試等平時成績加上期末考試等常規的考核手段外，要加強學生課堂表現、專業素養和思想政治表現所占的比重。為全面培養學生，增加課堂活躍氣氛以及調動學生的自主性，在考核過程中加入小組談論和展示環節。將課程的重點、難點內容進行模塊化處理，針對每個模塊中涉及到的碳排放源解析、碳排放量計算、“碳減排”方法措施等，讓學生分組討論，并通過文獻調研和總結，進行PPT講解匯報。在此過程中全面考察學生的創造性和主觀能動性，并從學生的應對態度、文獻調研、自主學習、表達能力及團隊協作能力等方面制定評分標準和量化細則。此外，作為平時成績的重要參考，鼓勵學生參與學院科研團隊與本課程相關的熱點課題研究，形成心得體會報告。“雙碳”背景下，固體廢棄物處理與處置課程應該構建多維度考核方法，在緊抓基礎理論的同時，注重過程考核及自主創新能力的評估，為培養適應“雙碳”戰略需求的復合型人才貢獻力量。

四? 結束語

在“碳達峰”和“碳中和”背景下，高校為“雙碳”戰略提供智力支撐和人才保障的現實需求擺在眼前，環境類專業是碳中和相關專業，其專業人才的培養責任重大。作為環境類專業的核心課程，固體廢棄物處理與處置的教授過程要緊跟國家戰略，將“雙碳”理念融入教學，科學定位人才培養目標，合理構建課程教學體系，融入課程思政，改革課程培養模式。相應地，在專業理論知識考核的基礎上，設置多元化考核內容，全面考察學生自主學習和協同創新能力，培養符合國家戰略需求的復合型人才。

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基金項目：國家自然科學基金（青年）項目“污泥好氧發酵系統中增長型抗生素抗性基因水平/垂直轉移傳播特征與機制研究”（52200161）

第一作者簡介：王夢夢（1989-），女，漢族，山東濟寧人，博士，副教授。研究方向為固體廢棄物無害化與資源化。

*通信作者：任鵬（1989-），男，漢族，山東煙臺人，博士，助理研究員。研究方向為海洋碳循環。