化學工程領域專業(yè)學位碩士綠色工程教學體系研究

秦祖贈　羅　軒　蘇通明　謝新玲　潘遠鳳

化學工程領域專業(yè)學位碩士綠色工程教學體系研究

秦祖贈羅軒蘇通明謝新玲潘遠鳳

（廣西大學化學化工學院，廣西 南寧 530001）

進入二十一世紀以來，我國的經濟建設和社會發(fā)展進入到高速發(fā)展的階段，并在2021年提出了建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經濟體系，同時設定了中國的碳達峰與碳中和的目標?；ば袠I(yè)是我國國民經濟的支柱產業(yè)，化工教育應當擔負起培養(yǎng)綠色可持綠發(fā)展的工程人才的責任，要求在新階段的碩士研究生教育中，不僅要以培養(yǎng)應用型人才為主，還需要在課程教育中灌輸使用綠色工程和可持續(xù)發(fā)展的理念，并將綠色工程的理念植入到工程師工程倫理的教學中。因此，在教學體系的改革中，針對課程的改革顯得尤為重要，課程需要按模塊化設計，并體現出先進性、復合性、工程性和創(chuàng)新性。

化學工程；專業(yè)學位碩士；綠色工程；教學體系；改革

1 綠色工程教育在化學工程專業(yè)學位碩士教育中的來源及必要性

進入二十一世紀，特別是“十四五”以來，我國的國民經濟和社會發(fā)展已經從原來的高速增長階段，轉變?yōu)檫M入到高質量發(fā)展階段的新時代，愈發(fā)迫切需要大量的應用型高層次人才。因此，國家調整了研究生層次人才培養(yǎng)的主導思想，即，調整優(yōu)化研究生教育類型和結構，進一步完善研究生教育培養(yǎng)體系，推動碩士研究生教育從以培養(yǎng)學術型人才為主的模式向以培養(yǎng)應用型人才為主的模式轉變[1]。同時，隨著近年來招生規(guī)模的逐年擴大，進一步提高專業(yè)學位碩士研究生的培養(yǎng)質量也變得越來越重要[1]。在這樣的背景下，自2009年起，教育部決定開始招收與以往的在職人員為主不同的，以應屆本科畢業(yè)生為主的全日制專業(yè)學位碩士研究生[2]，加大應用型高層次人才的培養(yǎng)力度。

傳統(tǒng)工程活動對自然不合理的掠奪與開發(fā)對生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞，帶來了自然資源危機、環(huán)境生態(tài)失衡、環(huán)境污染等一系列嚴重問題，引發(fā)了人們對工程活動帶來的“環(huán)境后果”的反思。我國的經濟發(fā)展從20世紀90年代起，即1990年開始進入到一個持續(xù)近20年的高速增長期。在這20年間，國內GDP增幅均保持在7.5%以上，甚至在2007年GPD增速達到這段增加期的極值14.23%。在經濟高速發(fā)展、成就顯著的同時，我國也面臨著資源日漸匱乏、環(huán)境污染日益嚴重、生態(tài)系統(tǒng)受到嚴重破壞等嚴峻問題。因此，從2012年黨的第十八次全國代表大會以來，國家對社會經濟發(fā)展階段性特征的認識得到了不斷地提高。黨的十八屆五中全會上提出創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享的發(fā)展理念[3]。黨的第十九屆中央委員會第五次全體會議更是明確提出要促進經濟社會發(fā)展全面綠色轉型，建設人與自然和諧共生的現代化[4]。

“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”五大核心發(fā)展理念也為今后為學科建設和人才培養(yǎng)，尤其是專業(yè)學位碩士研究生的培訓指明了方向。同時，我國已于2016年6月加入本科工程學歷資格認證的《華盛頓協(xié)議》，這標志著中國的工程師資格國際互認，工程教育已與國際標準接軌。目前，國際上將綠色工程（Green Engineering）的概念引入到工程教育中[5]。綠色工程不僅體現在高校本科、研究生階段的課程中，更是新一代工程師必須具備的理念。2003年是綠色工程概念誕生的元年，其定論最初由美國環(huán)保署在2003年給出[6]：設計、商業(yè)化以及過程和產品的使用是可行和經濟的；同時從源頭最小化產生污染和對人類健康與環(huán)境的風險。并且，其與美國國家科學基金會、美國能源部和綠色化學研究所聯合資助了一場在美國弗羅里達州Sandestin舉行的有關綠色工程的學術會議。作為會議最重要的成果，65位科學家給出了《綠色工程的九項原則》[7]。與此同時，Anastas和Zimmerman[8]則也提出了與之類似，但更具操作性的《綠色工程12原則》。

在涉及工程的各個領域中，化學工業(yè)是其中之一。同時，化學工業(yè)也是國民經濟的支柱產業(yè)，它的發(fā)展極大地推動了人類社會的進步。但在人們的眼中，化工往往是有毒、有害和污染的代名詞。既然經濟建設和社會發(fā)展離不開化學工業(yè)，那就必須在化學工業(yè)中普及綠色工程，在促進國民經濟和社會發(fā)展的同時，減少對于生態(tài)環(huán)境的影響和破壞。

由于專業(yè)學位研究生培養(yǎng)的最大特點就是職業(yè)需求與專業(yè)素質的緊密結合；因此，專業(yè)學位碩士的培養(yǎng)目標不是指向學術研究，而是指向行業(yè)工程師的培養(yǎng)[9]。而將綠色工程引入工程教育的最終目標是為下一代工程師提供必要的知識，以創(chuàng)造更綠色、更安全的產品和工藝[10,11]。因此，在化學工業(yè)中達到綠色工程所要求的目標，最有效的辦法就是由接受了綠色工程教育的新一代工程師進行設計。

課程是教學之本，也是實現培養(yǎng)目標的最重要載體和最有效渠道。一套完整的課程體系是對新一代工程師進行全面培養(yǎng)所必須的。在碩士專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)過程中，應高度重視課程體系建設及課程設置的作用，把課程教學作為提高專業(yè)學位碩士研究生培養(yǎng)質量的重要環(huán)節(jié)和有效手段[12]。

2 綠色化學工程教育課程體系的構建及教學內容的設計

化學工程是一門與數學、化學、材料、環(huán)境、農業(yè)等多門理、工、農學科相互交叉、融合的工程學科，其以自然與人類社會的關系以及人類行為帶來的環(huán)境問題為對象，根據對傳質、傳熱等物理過程對化工生產過程的影響的認識，利用上述基礎學科的原理與方法和工程技術實施具體的規(guī)劃、管理和工程措施，在化學工業(yè)的所有環(huán)節(jié)中構建綠色工程體系，實現化工生產過程中各種資源的合理有效利用、清潔綠色生產、環(huán)境污染的綜合防護和治理、環(huán)境質量的有效保護和改善，實現社會、經濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。大多數高校的工程教育都是基于科學培訓與工程問題解決和設計的結合，對于化學工程專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)也是如此。對其中的工程設計內容如引入綠色工程的概念，則拓展了工程設計的范圍，將關鍵的環(huán)境問題包括在其中。因此，綠色工程是實現可持續(xù)發(fā)展目標的重要框架[10]。為了讓工程師在整個工程設計過程中使用綠色工程和可持續(xù)發(fā)展的理念進行設計，最好的方法是在工程師培訓階段的整個課程中引入這些概念[13]，即綠色工程教育成為化學工程專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)的課程體系的重要內容。這不僅要求涵蓋環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的教育，培養(yǎng)學生具有綠色工程意識，能夠將環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展方面的知識運用到實際生活、學習、工作中，又要使得研究生的思想、行為方面均有綠色內容。另外，還應包括提高專業(yè)學位研究生的整體素質的相關教育，包括人文素養(yǎng)、社會責任感、社交能力、合作能力及職業(yè)倫理規(guī)范等方面在內[14]。

自1998年開始，工程碩士專業(yè)學位為我國培養(yǎng)了一大批高層次應用型工程技術人才和工程管理人才。隨著20多年的發(fā)展，專業(yè)學位碩士研究生教育在人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)模和培養(yǎng)模式等均有很大的發(fā)展和變化?，F行的《關于制訂在職攻讀工程碩士專業(yè)學位研究生培養(yǎng)方案的指導意見》、《關于制訂全日制工程碩士研究生培養(yǎng)方案的指導意見》分別制訂于1999年和2009年，許多內容和要求與新形勢下工程人才培養(yǎng)需求存在明顯的不合適。2018年全國工程專業(yè)學位研究生教育指導委員會（以下簡稱教指委）根據教育部關于專業(yè)學位研究生教育改革的總體部署、教指委2016年工作會議精神和要求以及國務院學位委員會與教育部發(fā)布的《關于對工各專業(yè)學位類別進行調整的通知》，形成了2018版的《關于制訂工程類專業(yè)碩士專業(yè)學位研究生培養(yǎng)方案的指導意見》（下簡稱《指導意見》）。

在2018年最新制訂的《指導意見》中首次提出了“課程體系”的概念，并概括了該體系的5個特征：先進性、模塊化、復合性、工程性和創(chuàng)新性。因此，專業(yè)學位化學工程領域碩士研究生的培養(yǎng)計劃的課程體系包括了理論素養(yǎng)、科學知識和專業(yè)技能三個培養(yǎng)模塊與工程經驗累積模塊（如圖1）。這正符合《指導意見》提出的課程體系的其中的模塊化特征。

其中，理論素養(yǎng)培養(yǎng)模塊除包括思政類、外語能力和方法能力培養(yǎng)課程群以外，還整合涵蓋人文素養(yǎng)、社會責任感、交流溝通能力、協(xié)作能力及職業(yè)倫理規(guī)范等方面的課程群，強化工程哲學、工程倫理等理論學習；科學知識培養(yǎng)模塊涵蓋了數學理論類課程群，需要優(yōu)化課程結構，增強部分課程的應用性和實踐性，強調綠色化工模式，創(chuàng)新授課模式。專業(yè)技能培養(yǎng)模塊包含專業(yè)基礎類和專業(yè)方向類課程群，需要根據產業(yè)行業(yè)需求和化工學科發(fā)展特色構建具有綠色化工理念的課程體系，強化課程育人導向，并優(yōu)化課程內容結構，設立綠色化學工程項目管理類課程。工程經驗累積模塊包含專題實踐實驗等環(huán)節(jié)，建立實踐教學基地及相關的監(jiān)督管理制度，明確設置參與實踐活動的學分[15]。

根據理論基礎與實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)設置課程目標，著力提高研究生的綠色工程創(chuàng)新能力，在研究生的協(xié)同創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面取得了很好的成效。廣西大學化學化工學院根據國務院學位委員會、教育部發(fā)布《專業(yè)學位類別博士、碩士學位基本要求》中對專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)目標、知識結構、能力要求和素質要求等，全面對專業(yè)學位化學工程領域的課程內容進行提升，讓研究生能夠進一步認識綠色化學工程技術的現狀，加深了解綠色化學工程的發(fā)展趨勢，并能夠將所學到的工程理論知識運用到化學工程領域的技術開發(fā)與創(chuàng)新，重點培養(yǎng)化學工程領域專業(yè)學位研究生的綠色工程實踐和創(chuàng)新能力。因此，綠色化學原理在具體化工工程中的應用案例應該作為本工程領域的課程主要內容，如《化工項目規(guī)劃》中的采用綠色的規(guī)劃理念，在產業(yè)布局、產業(yè)鏈的構成、承載條件、資源利用、社會效益、環(huán)保措施等方面踐行綠色化工理念；在《工程倫理學》中，增加對生產與生態(tài)，安全與效率，工程倫理與職業(yè)操守，全球氣候變化與中國責任等一系列問題的學習和思考的內容；在《現代化工技術與發(fā)展》課程中，專題討論綠色化工概念，提升在化工生產過程中綠色理念的重要性；在《高等化工設計》等課程中，體現綠色化工生產過程的特點，基于廢物最少量化的原則，采用清潔生產工藝和技術來進行設計工作。在所有的課程中，要基于化工過程綠色的基本原則，不僅要求通過尋找新的反應過程、設計新的催化劑及反應器來提升傳統(tǒng)化學反應過程的轉化率和選擇性，而且要充分利用反應與反應、反應與分離等的集成，將反應過程中產生的各種產物轉化為其他反應的原料，形成“物料封閉循環(huán)”，進一步實現生產過程的污染零排放，提高整個化工生產過程的原子利用效率，踐行“原子經濟”。

根據教育部關于印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》，針對綠色化工的特點，在化學工程專業(yè)領域的所有專業(yè)課程中，增加、加強思政元素入專業(yè)課堂，特別是從國家、國際、文化、歷史以及化工行業(yè)發(fā)展等方面增加關于綠色化工的必然性、重要性、針對性的內容，增加化工研究生專業(yè)課程的知識性、趣味性、人文性，提升相關專業(yè)課程的引領性、時代性和開放性。

通過在專業(yè)課程中強化綠色化工理念，實現培養(yǎng)具有扎實理論基礎、全面素質發(fā)展、較強工程實踐創(chuàng)新能力的高層次應用型、復合型綠色工程技術人才和工程管理人才的目標。

3 綠色化學工程人才的評價標準的建立

根據面向化學工程領域專業(yè)碩士學位研究生的特點，在專業(yè)課程的教學中，鼓勵改變原有“滿堂灌”的授課方式，采用以研究生為主體的互動式教學模式，將項目教學和案例教學結合，進行研究生課程教學方式改革。通過在課程中選擇綠色化工實踐項目，使培養(yǎng)的研究生能夠快速地適應專業(yè)課程的學習并達到培養(yǎng)目標和企業(yè)需求。在專業(yè)課程教學中，引入案例教學，激發(fā)研究生學習興趣，調動研究生的學習積極性，充分培養(yǎng)研究生理論知識結合工程實踐的能力以及開展科研工作的能力。由于上述教學活動與常規(guī)的教學活動具有一定的差異，傳統(tǒng)的筆試遠遠無法涵蓋其所涉及的知識面和信息量，這使得考核成為學習過程的延續(xù)，因此，有必要構建多元化的人才培養(yǎng)結果評價體系。

現有專業(yè)學位碩士課程考核基本沿用學術型碩士的考核方式，主要包括筆試、課程論文或文獻綜述等傳統(tǒng)課程考核方式，缺少對研究生學術水平和實踐能力的評價。因此，將課堂教學活動的參與程度、平時作業(yè)完成程度、期末考試成績等方面結合，并結合雨課堂、微助教等網絡交互授課系統(tǒng)和手段，實現專業(yè)課任課老師與專業(yè)學位研究生的高效交流，讓任課老師對課程考核的成績評定趨于合理、高效；結合化學工程領域研究生課程體系中的實踐環(huán)節(jié)，通過參加學術活動、開展工程實踐訓練等，進一步培養(yǎng)研究生的學術研究和工程創(chuàng)新能力；通過到企業(yè)實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的綠色工程理念和創(chuàng)新意識，激勵研究生提出創(chuàng)新的觀點。最后，結合理論知識考核成績、課程學術論文或課程報告、工程技能和工程創(chuàng)新意識、綠色化學工程理念等，確定研究生的考核結果。

4 結束語

高校是實施綠色工程教育的主體，也是綠色工程教育成敗的關鍵；對于化學工程專業(yè)學位碩士生，主要通過專業(yè)課程體系建設、專業(yè)課程教材開發(fā)以及對教學方法進行改革等途徑開展綠色化學工程教育實踐，引導工程專業(yè)學位研究生正確理解人類與環(huán)境的關系，樹立正確的生態(tài)觀、倫理觀、可持續(xù)發(fā)展觀等，將“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”五大核心發(fā)展理念，特別是綠色創(chuàng)新發(fā)展理念引入到化學工程專業(yè)學位研究生培養(yǎng)過程中，進一步提高化學工程領域專業(yè)學位研究生培養(yǎng)的先進性、復合性、工程性和創(chuàng)新性，為社會培養(yǎng)、輸送大量的高層次綠色化工專業(yè)人才，才能在我國實現碳達峰與碳中和目標的過程中做出貢獻。

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Research on "Green" Engineering Teaching System for Master of Professional Degree in Chemical Engineering

Since the beginning of the 21st century, China's economic construction and social development have entered a stage of rapid development. In 2021, China proposed to establish and improve a green sustainable circular development economic system, and set the goal of China's carbon peak and carbon neutrality. The chemical industry is a pillar industry of the national economy, and chemical education should shoulder the responsibility of cultivating green and sustainable engineering talents, which is required that in the new stage of postgraduate education, not only should the cultivation of applied talents be the main focus, but also the concept of using green engineering and sustainable development idea should be instilled in the course education, and the concept of green engineering is implanted into the teaching of engineering ethics for engineers. Therefore, in the reform of the teaching system, the reform of the curriculum is particularly important. The curriculum needs to be designed according to the module, and reflects the progressiveness, compound, engineering, and innovation.

chemical engineering; master of professional degree; green engineering; teaching system; reform

G642

A

1008-1151(2022)08-0148-03

2022-04-28

廣西研究生教育創(chuàng)新計劃資助項目（JGY2020005）。

秦祖贈（1978－），男，廣西大學化學化工學院教授，從事化學工程與技術的科研與教學方面的研究。