化學(xué)工程與工藝專業(yè)“清潔生產(chǎn)導(dǎo)論”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

晉 梅，葉 濤，鄒琳玲

(江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢 430056)

1992年6月聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會(huì)上，清潔生產(chǎn)作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵措施正式寫入《21世紀(jì)議程》中。2002年，《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》第十五條中明確規(guī)定了“國務(wù)院教育部門，應(yīng)當(dāng)將清潔生產(chǎn)技術(shù)和管理課程納入到有關(guān)高等教育、職業(yè)教育和技術(shù)培訓(xùn)體系”。至此，清潔生產(chǎn)類課程成為高校環(huán)境類及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的修讀課程之一［1－3］。

社會(huì)上大多數(shù)人一直帶著“有色眼鏡”看待化工行業(yè)，認(rèn)為化工是高污染、高能耗和高危險(xiǎn)行業(yè)。因此，在化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生中進(jìn)行清潔生產(chǎn)的宣傳與教育，并將所學(xué)綠色化學(xué)化工的知識(shí)和工藝技術(shù)用于推行企業(yè)的清潔生產(chǎn)，是十分必要的，不僅可打消社會(huì)大眾和學(xué)生對化工行業(yè)的偏見，而且還可以做到理論知識(shí)和工程實(shí)踐相結(jié)合。江漢大學(xué)自2010年起，就在化學(xué)工程與工藝專業(yè)開設(shè)了“清潔生產(chǎn)導(dǎo)論”課程，作為專業(yè)選修課，開課學(xué)時(shí)24學(xué)時(shí)。要在較短學(xué)時(shí)內(nèi)，將清潔生產(chǎn)的理念、清潔生產(chǎn)的手段和措施、清潔生產(chǎn)審核等內(nèi)容教授給化工專業(yè)的學(xué)生，存在一定的難度。為此，江漢大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)教師在進(jìn)一步明確課程教學(xué)目標(biāo)的前提下，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用多層次教學(xué)手段和教學(xué)方法相結(jié)合，并實(shí)施多維度教學(xué)評價(jià)體系對課程進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。

1 明確課程教學(xué)目標(biāo)，加強(qiáng)課程建設(shè)

“清潔生產(chǎn)一種創(chuàng)新思想，該思想將整體預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略持續(xù)運(yùn)用于生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和服務(wù)中，以提高生態(tài)效率，并減少對人類及環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。”從清潔生產(chǎn)這一定義中可以發(fā)現(xiàn):清潔生產(chǎn)是一種創(chuàng)新性的思想，采用創(chuàng)新性的思維方式和系統(tǒng)工程的思想實(shí)行源頭削減和對生產(chǎn)或服務(wù)的全過程實(shí)施控制。在從事過程工業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)中，若想進(jìn)行清潔生產(chǎn)，則離不開化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)。如，在異丙苯生產(chǎn)中，可以采用分子篩固體催化劑工藝代替AlCl3催化劑工藝，一方面可以簡化加工過程，降低投資，另一方面采用的分子篩催化劑無毒無腐蝕，可完全再生，這就是綠色化學(xué)化工知識(shí)在清潔生產(chǎn)中的應(yīng)用。如，在造紙行業(yè)中，將多盤式真空過濾機(jī)作為高效分離凈化設(shè)備用于白水回用工藝過程中，等等。結(jié)合這一特點(diǎn)，明確了“清潔生產(chǎn)導(dǎo)論”課程的目標(biāo)之一:可將化學(xué)工程與工藝專業(yè)所學(xué)的綠色化學(xué)化工相關(guān)理論知識(shí)和工藝技術(shù)作為整體預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略持續(xù)運(yùn)用于企業(yè)的生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和服務(wù)中，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行工程實(shí)踐應(yīng)用。

另外，江漢大學(xué)化工專業(yè)教師在酒店、涂裝、機(jī)械、造紙、制藥、化工等行業(yè)開展了大量的清潔生產(chǎn)審核咨詢服務(wù)，有著深厚的清潔生產(chǎn)專業(yè)知識(shí)和審核經(jīng)驗(yàn)。除了系統(tǒng)的講授清潔生產(chǎn)的基本概念、基礎(chǔ)理論和方法等理論知識(shí)之外，在教學(xué)中以清潔生產(chǎn)審核作為主要教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生通過典型的清潔生產(chǎn)審核案例，學(xué)會(huì)將“Where，Why，How”的邏輯思想貫徹在清潔生產(chǎn)的始終，并將該思想用于其他課程的學(xué)習(xí)過程中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。基于此，明確了“清潔生產(chǎn)導(dǎo)論”課程的目標(biāo)之二:通過課程學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握和學(xué)會(huì)運(yùn)用一整套清潔生產(chǎn)審核的邏輯思路。另外，結(jié)合化工的專業(yè)背景，還明確了“清潔生產(chǎn)導(dǎo)論”課程的目標(biāo)之三:培養(yǎng)清潔生產(chǎn)審核師，以滿足“復(fù)旦共識(shí)”和“天大行動(dòng)”所提出的“新工科”人才的培養(yǎng)需求。

2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，提高學(xué)生能力

為了提升學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，我校選取了以清潔生產(chǎn)審核為主的教材，即在中國環(huán)境出版社出版的《清潔生產(chǎn)實(shí)用教程》的基礎(chǔ)上，輔以環(huán)保部清潔生產(chǎn)中心編著的《清潔生產(chǎn)審核手冊》作為教材用書。

“清潔生產(chǎn)導(dǎo)論”是一門綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的課程。因此，在進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)中，采用了兩條主線:一條是清潔生產(chǎn)，另外一條是清潔生產(chǎn)審核，如圖1所示，強(qiáng)調(diào)學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。在清潔生產(chǎn)主線中，除了常規(guī)的清潔生產(chǎn)概念、理論基礎(chǔ)、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系外，還補(bǔ)充了清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)、綠色化學(xué)化工內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)納入到用于清潔生產(chǎn)中;在清潔生產(chǎn)審核主線中，針對典型清潔生產(chǎn)審核案例，采用案例教學(xué)法，將理論和工程實(shí)踐進(jìn)行結(jié)合以提高學(xué)生理論和實(shí)踐相結(jié)合的能力。

圖1 清潔生產(chǎn)課程教學(xué)內(nèi)容框架

3 多層次教學(xué)方法，提升學(xué)習(xí)興趣

教學(xué)方法選用是否合理，直接影響學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的興趣和教學(xué)質(zhì)量。針對課程的具體教學(xué)內(nèi)容，采用多層次教學(xué)方法，以提升學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析問題能力、解決問題能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。

在“清潔生產(chǎn)導(dǎo)論”課程的教學(xué)過程中，將現(xiàn)代化信息技術(shù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境有效的利用起來，讓化工學(xué)生觀看網(wǎng)上的“美麗化工”視頻，了解什么是現(xiàn)代化的綠色工廠/企業(yè)和化學(xué)化工前沿技術(shù)，樹立將所學(xué)化學(xué)化工知識(shí)創(chuàng)新性的用于過程工業(yè)的生產(chǎn)中的意識(shí);在現(xiàn)代信息技術(shù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下，利用在線課程和翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式，讓學(xué)生在課下利用在線課程學(xué)習(xí)一些簡單的概念，如“產(chǎn)品生命周期”概念，而在課堂上，則讓學(xué)生團(tuán)隊(duì)用形象化的ppt講授一個(gè)具體產(chǎn)品從“原料→生產(chǎn)→產(chǎn)品→使用→處理”整個(gè)生命周期的過程，并讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)，提出在整個(gè)產(chǎn)品生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)中應(yīng)如何做才能滿足清潔生產(chǎn)的理念，極大鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

圖2 某一制藥廠的清潔生產(chǎn)審核實(shí)例講解思路

在教學(xué)過程中，還采用多媒體教學(xué)手段，并倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式和案例式教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情［4］。在課件中采用多媒體技術(shù)補(bǔ)充一些小視頻、小動(dòng)畫，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)氣氛，讓學(xué)生的關(guān)注力從手機(jī)轉(zhuǎn)移到聽課上。在講解清潔生產(chǎn)審核方法論時(shí)，采用啟發(fā)式教學(xué)方法，針對某一生產(chǎn)過程提出:在生產(chǎn)的哪些環(huán)節(jié)可能會(huì)產(chǎn)生污染物?如何產(chǎn)生的?能否消除?如能消除的話，采用什么手段和措施?如不能消除的話，能采用什么手段和措施減少污染物的產(chǎn)生，等等，讓學(xué)生參與到課堂討論環(huán)節(jié)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。在講授清潔生產(chǎn)實(shí)施時(shí)，采用探究式教學(xué)方法，將綠色化學(xué)化工的概念貫穿在生產(chǎn)管理的全過程，如在改進(jìn)、完善工藝和設(shè)備環(huán)節(jié)，將化工原理和反應(yīng)過程優(yōu)化的概念用于企業(yè)的工藝優(yōu)化和工藝條件的優(yōu)化過程中;如在開展綜合利用環(huán)節(jié)，將化工過程分析與合成中的能量集成、質(zhì)量集成和水集成的概念引入到能源等的綜合利用中，并進(jìn)一步讓學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)資料或進(jìn)行計(jì)算，通過小組討論撰寫可行方案，以提高學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新性思維。采用案例教學(xué)法對武漢市各行業(yè)的清潔生產(chǎn)審核的典型案例進(jìn)行教學(xué)，在講解制藥廠案例的過程中(圖2)，將一些清潔生產(chǎn)的理論知識(shí)、法律法規(guī)、清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)體系、清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)以及思維方式都融合在清潔生產(chǎn)審核的7個(gè)階段35個(gè)步驟中，讓學(xué)生在案例的講解中學(xué)會(huì)如何做到清潔生產(chǎn)理論知識(shí)和清潔生產(chǎn)審核實(shí)踐的融合貫通。

4 多維度教學(xué)評價(jià)體系，突出能力培養(yǎng)

考核和評價(jià)是學(xué)生學(xué)習(xí)的指揮棒，探索評價(jià)主體多元化、評價(jià)形式多樣化、考核內(nèi)容豐富化的多維度評價(jià)機(jī)制，既考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際效果，又兼顧課程教學(xué)質(zhì)量［5］。

鑒于清潔生產(chǎn)實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，考核方式采用百分制，實(shí)施多維度教學(xué)評價(jià)體系，由課堂討論∶單元測驗(yàn)∶實(shí)踐大作業(yè)成績∶期末考試=15∶15∶20∶50構(gòu)成。其中，課堂討論主要是要求學(xué)生課下自學(xué)相關(guān)知識(shí)或查閱資料，課堂上對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行ppt展示，其余學(xué)生參與課堂討論的形式進(jìn)行，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和表達(dá)能力，并通過討論，強(qiáng)化學(xué)生的批判性思維的訓(xùn)練;單元測驗(yàn)是在每章節(jié)講授結(jié)束后隨堂進(jìn)行，以鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí)，強(qiáng)調(diào)了形成性考評的實(shí)施;實(shí)踐大作業(yè)則主要是通過學(xué)生分組后，查閱對化工行業(yè)的清潔生產(chǎn)現(xiàn)狀情況，并結(jié)合當(dāng)前化工行業(yè)清潔生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)和清潔生產(chǎn)所學(xué)內(nèi)容，提出自己的觀點(diǎn)和見解，撰寫實(shí)踐大作業(yè)報(bào)告并進(jìn)行課堂匯報(bào)，培養(yǎng)學(xué)生將理論知識(shí)的工程化應(yīng)用意識(shí)。通過多維度教學(xué)評價(jià)體系的實(shí)施，可以提高學(xué)生的課堂參與度和積極性，并突出了課程實(shí)踐能力和各方面能力的培養(yǎng)。

5 總結(jié)

通過對“清潔生產(chǎn)導(dǎo)論”課程教學(xué)目標(biāo)的進(jìn)一步明確，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化，采用多層次的教學(xué)手段和教學(xué)方法以及實(shí)施多維度教學(xué)評價(jià)體系，在“清潔生產(chǎn)導(dǎo)論”課程的教學(xué)中，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性、批判性思維，鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力、工程實(shí)踐能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。同時(shí)，也讓化學(xué)工程與工藝專業(yè)的學(xué)生意識(shí)到自身專業(yè)中綠色化學(xué)化工思想在清潔生產(chǎn)及清潔生產(chǎn)審核中的應(yīng)用，為“新工科”復(fù)合型人才的培養(yǎng)提供一條可借鑒思路。