綠色化學背景下環(huán)境工程專業(yè)研究生人才培養(yǎng)模式的改革

張春勇 舒莉 文穎頻 鄭純智

摘? ? 要：綠色化學背景下，環(huán)境工程專業(yè)研究生人才培養(yǎng)的目標是培養(yǎng)綠色化工、精細化工和資源循環(huán)等領域急需的應用型工程人才，綠色化工也是高等學校工程類專業(yè)教學改革的重要方向。秉持綠色化學理念，建立以提升實踐能力為主線的教學模式，為使培養(yǎng)的人才具有“科學—技術—經(jīng)濟—環(huán)境”一體化的觀念，將綠色化實習、綠色化實驗引入教學，力求更有效、高質量地培養(yǎng)高素質的環(huán)境工程專業(yè)研究生人才。

關鍵詞：綠色化學;環(huán)境工程專業(yè)研究生;人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-7394（2019）04-0059-04

化學發(fā)展在改變?nèi)祟惿罘绞健⑻岣呷藗兘】蹬c生活水平的同時，也對環(huán)境造成了不利影響。隨著科技的高速發(fā)展，越來越多的環(huán)境問題逐漸凸現(xiàn)出來，在對“征服自然”的反思中，人們提出了“綠色化學”理念。綠色象征人與自然的和諧， 綠色化學是人類生存和社會可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。隨著人們環(huán)保意識的提高，“綠色設計”成為各行業(yè)的發(fā)展趨勢[1-3]。

綠色化學旨在降低或消除化工產(chǎn)品設計、生產(chǎn)及應用中的有害物質。綠色化學以原子經(jīng)濟性取代產(chǎn)率作為衡量一個合成方法的標準[4]。綠色化學堅持以下原則：防止污染優(yōu)于污染治理、提高原子經(jīng)濟性、無害化學合成、采用安全的溶劑和助劑、提高能源經(jīng)濟性、利用可再生資源合成化學品、減少衍生物、采用高選擇性的催化劑、設計可降解化學品、預防污染的現(xiàn)場實時分析、防止生產(chǎn)事故的安全工藝等[5-6] 。

綠色化學的興起引起了教育界的高度關注，國內(nèi)外高等學校相繼開設綠色化學課程，并招收相應的碩士和博士生。比如：美國斯克蘭頓大學、伊利諾斯州大學、俄勒岡州大學等分別招收綠色化學碩士、博士生;澳大利亞蒙納士大學確立了在綠色化學領域成為研究和教育的世界領導者的目標，并招收相關方向碩士和博士生;英國約克大學招收清潔化學工藝碩士生[7]。日本和德國的化學會、印度的教育部門也在積極推動本國綠色化學教育發(fā)展。中國大陸招收綠色化學碩士或博士生的高校有：南京大學、南京理工大學、廈門大學、四川大學、中山大學、西安建筑科技大學、武漢化工學院、南開大學、重慶理工大學、山東中醫(yī)藥大學、海南大學等。

當前，世界各主要經(jīng)濟體大力實施“綠色新政”，將發(fā)展綠色經(jīng)濟作為新的增長引擎，將新經(jīng)濟發(fā)展模式和占領全球新一輪綠色工業(yè)革命制高點作為發(fā)展經(jīng)濟的抓手。因此，發(fā)展綠色化學化工就成為可持續(xù)發(fā)展的根本保證與必要支撐。

盡管綠色化學在20世紀90年代出現(xiàn)，但綠色化學概念與化學課程的整合并沒有以足夠快的速度進行，以支持這一不斷發(fā)展的領域[8-9]。盡管全國各地的教育工作者付出了艱辛努力，但綠色化學教學目標仍然未被廣泛理解和傳播。

1? ? 定位人才培養(yǎng)目標

現(xiàn)階段，對環(huán)境工程專業(yè)研究生提出的培養(yǎng)要求是，具有可持續(xù)發(fā)展意識、知識面寬、能力強、素質高，要使其樹立“科學—技術—經(jīng)濟—環(huán)境”一體化的觀念和正確的生態(tài)倫理道德觀。高等工程教育培養(yǎng)出在社會生活的各個領域工作的人才，將直接影響國家的可持續(xù)發(fā)展。因此，如何培養(yǎng)綠色化學和化學工業(yè)清潔生產(chǎn)的專門人才已成為高等教育“綠色化學”化工專業(yè)的重要課題。

2? ? 改革人才培養(yǎng)模式

學生創(chuàng)新精神與實踐能力的培養(yǎng)是一項系統(tǒng)而復雜的育人工程，它貫穿于應用型人才培養(yǎng)的全過程，并滲透到教學過程的各個方面[10-11]。為適應這些新的機遇與挑戰(zhàn)，高等院校的化工類專業(yè)教育教學改革勢在必行。針對國家提出的“厚基礎、寬口徑”的指導思想[12-13]，確定了面向基層和生產(chǎn)一線，培養(yǎng)專業(yè)基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、具有創(chuàng)新精神的化工應用型高級專門人才的人才培養(yǎng)目標。可以參考斯坦福大學的校企合作和實踐應用特色，強調(diào)創(chuàng)造力培養(yǎng)和學以致用的“實踐提升模式”，著力培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神與實踐能力。

3? ? 開展教學改革

3.1? 綠色化學教學理念貫穿整個教學體系

目前，許多高校化工類專業(yè)只是開設了綠色化學課程，作為必修課、公共選修課，沒有將綠色化學教學理念和知識貫穿到整個專業(yè)教學體系中。只有將綠色化學教學理念和知識貫穿整個環(huán)境工程專業(yè)研究生教學體系[14]，才能培養(yǎng)出合格的專門人才，進而使不可持續(xù)的線性經(jīng)濟向基于資源效率和可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟整體轉型。威斯敏斯特學院（PA）教授的綠色化學課程結合了非傳統(tǒng)的教學技術和文本，將綠色化學教學理念和知識貫穿整個專業(yè)教學體系，使學生樹立起綠色化學理念，掌握了綠色化學原理。

3.2? 綠色化學理念融入實驗教學

化學是一門以實驗為基礎的學科。實驗教學在使學生形成化學概念、理解和鞏固化學基礎知識、培養(yǎng)學生各種能力等方面都有著十分重要的意義。在實驗教學中融入綠色化學知識，主要有以下6個措施：（1）溶劑綠色化。盡量選擇水作為溶劑，盡可能避免使用有毒有害和揮發(fā)性的有機溶劑;（2）化學試劑綠色化。盡量選擇無毒無害試劑實驗，或選擇具有潛在環(huán)境屬性的試劑;（3）催化劑的綠色化。盡量避免使用有毒有害的物質作催化劑;（4）大力開發(fā)微型實驗。微型實驗具有現(xiàn)象明顯、效果良好、節(jié)約實驗藥品和時間、減少污染、安全、便攜等特點。實踐證明，在微型化的儀器裝置中進行化學實驗，其試劑用量是常規(guī)實驗的數(shù)十分之一至千分之一;（5）串聯(lián)實驗及試劑的回收利用。通過調(diào)整實驗次序，使一個實驗的產(chǎn)物成為下一實驗的原料，在一定程度上減輕常規(guī)實驗對環(huán)境的污染，有利于環(huán)境保護;（6）妥善處理實驗后的“三廢”，化學實驗室應對每次產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣進行處理，以免對環(huán)境造成污染。

3.3? 滲透式教學

從培養(yǎng)計劃入手，把綠色化學的基本思想、原理、工藝和技術等知識分散并滲透到現(xiàn)有的教學體系中。例如，在現(xiàn)有的無機化學、有機化學、精細化工工藝學、化工工藝設計、生產(chǎn)（企業(yè)）實習等課程中加入相關的綠色化學內(nèi)容，這種教學模式也可以說是現(xiàn)有課程的綠色化。學生在學習基礎化學知識的時候就可以受到綠色化學思想的熏陶，當他們學習各種化學、化工專業(yè)課程時，就會被綠色化學知識所吸引，進而在今后的工作中自覺地使用綠色化學知識。同時，還應通過各種信息渠道，將綠色化學理念融入學生的日常生活中。良好的教學計劃、教學模式和生活環(huán)境氛圍可以有效地提高對學生綠色化學理念的滲透率。

3.4? 課程的改革

大學越來越多地提供跨學科科目和課程作為學科科目的替代。在考慮跨學科課程在大學教育中的結構和布局時，盡可能地將有助于培養(yǎng)學生綠色化工、精細化工和資源循環(huán)等意識的知識融入進來。如化工過程安全、環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展等內(nèi)容。

3.5? 綠色化實習（翻轉）

可采取逆向思維方式，借鑒翻轉課堂的形式進行翻轉實習。現(xiàn)在大部分高校都有小試和中試裝置，可將生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、專業(yè)課教學、專業(yè)實驗、畢業(yè)設計等大部分實習、實訓安排在學校，只將對企業(yè)影響最小的認識實習安排在企業(yè)完成。翻轉實習就是將實習場所從企業(yè)翻轉到學校，聘請具有較強工程實踐經(jīng)驗和能力的企業(yè)工程師、管理人員、企業(yè)家來學校，與教師共同指導學生的在校生產(chǎn)實習。翻轉實習的推行能緩解目前松散、淺層次、隨機性的企業(yè)實習狀況，提高實習質量。

4? ? 結語

為適應高等教育發(fā)展的新要求，探索高素質環(huán)境工程專業(yè)研究生培養(yǎng)的有效途徑，應基于綠色化學的理念對環(huán)境工程專業(yè)研究生培養(yǎng)模式進行大膽地改革。以培養(yǎng)綠色化工、精細化工和資源循環(huán)等領域急需的應用型工程人才為目的，以精細化工工藝學、化工工藝設計、生產(chǎn)（企業(yè)）實習等課程改革為突破口，將綠色化學、循環(huán)經(jīng)濟、原子經(jīng)濟、安全環(huán)保的理念貫穿于教學全過程，探索化學工程與工藝人才培養(yǎng)的全新模式。

參考文獻：

[1] 劉小玉. 綠色化學的興起與發(fā)展[J]. 信陽農(nóng)林學院學報， 2006， 16（4）： 127-130.

[2] 劉欣悅. 試論綠色化學化工基本問題的發(fā)展[J]. 科技與企業(yè)， 2014 （10）： 259.

[3] 瞿云龍， 梁學正. 綠色化學對環(huán)境與生活的影響[J]. 化工時刊， 2015 （7）： 46-49.

[4] 馬明. 綠色化學理念在高中化學教學中的滲透[J]. 理科愛好者（教育教學版）， 2013 （4）： 124.

[5] 李躍波. 綠色化學技術在傳統(tǒng)工業(yè)的應用[J]. 中學課程輔導（教學研究）， 2014 （11）： 106-107.

[6] 徐國梅， 謝紅璐， 常文貴， 等. 引入綠色合成技術，改進精細化工實驗[J]. 滁州學院學報， 2012， 14（2）： 59-61.

[7] 沈玉龍， 劉立華， 曹文華. 英國約克大學綠色化學碩士教育介紹[J]. 化學教育， 2010， 31（3）： 101-105.

[8] 張鐘憲， 周蔭莊， 牛煥雙， 等. 開設公共選修“環(huán)境與綠色化學”課程的嘗試[J]. 廣西師范大學學報（自然科學版）， 2003， 21（S2）： 87-88.

[9] 張鐘憲， 周蔭莊， 牛煥雙， 等. 一個值得化學教育工作者關注的問題：談“環(huán)境與綠色化學”課程的教學工作[J]. 首都師范大學學報（自然科學版）， 2007 （S1）： 99-101.

[10] ZHAO B Q. Research on the Current Condition of College Tourism Personnel Training Mode and Vocational Education Reforms[J]. 國際技術管理， 2015， 223（10）： 129-131.

[11] 陳小輝， 李紅衛(wèi). 計算機類本科專業(yè)“3+1”人才培養(yǎng)模式研究[J]. 電子科技， 2010， 23（6）：112.

[12] 王瓊芳. 一種厚基礎、寬口徑的工科本科生培養(yǎng)模式研究[J]. 廣東科技， 2015（16）： 89-90.

[13] 楊育紅， 范明亮， 徐彬. “寬口徑、厚基礎、精專業(yè)、重實踐”：高職藝術設計專業(yè)實踐教學體系研究[J]. 時代教育， 2017（3）： 9-10.

[14] 王芳， 張紅， 陳豐秋. 化學工程與工藝專業(yè)工程實踐教學模式的探索與實踐[J]. 化工高等教育， 2012， 29（2）： 76-78.

Abstract： Under the background of green chemistry， the goal of environmental engineering postgraduates training is to cultivate the applied engineering talents urgently needed in the fields of green chemistry， fine chemistry and resource circulation. Green chemistry is also an important direction of engineering teaching reform in colleges and universities. Colleges and universities should adhere to the concept of green chemistry， establish a teaching mode with the main line of improving practical ability， in order to make the trained talents have the concept of “science-technology-economy-environment” integration， introduce green practice and green experiment into teaching， and strive to cultivate high-quality graduate students of environmental engineering with higher efficiency and quality.

Key? words： green chemistry; environmental engineering postgraduate; talent training

責任編輯? ? 張志釗