綠色化學背景下環境工程專業研究生人才培養模式的改革

張春勇 舒莉 文穎頻 鄭純智

摘? ? 要：綠色化學背景下，環境工程專業研究生人才培養的目標是培養綠色化工、精細化工和資源循環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，為使培養的人才具有“科學—技術—經濟—環境”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、高質量地培養高素質的環境工程專業研究生人才。

關鍵詞：綠色化學;環境工程專業研究生;人才培養

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

化學發展在改變人類生活方式、提高人們健康與生活水平的同時，也對環境造成了不利影響。隨著科技的高速發展，越來越多的環境問題逐漸凸現出來，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發展的必然選擇。隨著人們環保意識的提高，“綠色設計”成為各行業的發展趨勢[1-3]。

綠色化學旨在降低或消除化工產品設計、生產及應用中的有害物質。綠色化學以原子經濟性取代產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：防止污染優于污染治理、提高原子經濟性、無害化學合成、采用安全的溶劑和助劑、提高能源經濟性、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、預防污染的現場實時分析、防止生產事故的安全工藝等[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、山東中醫藥大學、海南大學等。

當前，世界各主要經濟體大力實施“綠色新政”，將發展綠色經濟作為新的增長引擎，將新經濟發展模式和占領全球新一輪綠色工業革命制高點作為發展經濟的抓手。因此，發展綠色化學化工就成為可持續發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，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? ? 定位人才培養目標

現階段，對環境工程專業研究生提出的培養要求是，具有可持續發展意識、知識面寬、能力強、素質高，要使其樹立“科學—技術—經濟—環境”一體化的觀念和正確的生態倫理道德觀。高等工程教育培養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發展。因此，如何培養綠色化學和化學工業清潔生產的專門人才已成為高等教育“綠色化學”化工專業的重要課題。

2? ? 改革人才培養模式

學生創新精神與實踐能力的培養是一項系統而復雜的育人工程，它貫穿于應用型人才培養的全過程，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，高等院校的化工類專業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一線，培養專業基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、具有創新精神的化工應用型高級專門人才的人才培養目標。可以參考斯坦福大學的校企合作和實踐應用特色，強調創造力培養和學以致用的“實踐提升模式”，著力培養學生創新精神與實踐能力。

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教學體系中。只有將綠色化學教學理念和知識貫穿整個環境工程專業研究生教學體系[14]，才能培養出合格的專門人才，進而使不可持續的線性經濟向基于資源效率和可持續循環經濟整體轉型。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）大力開發微型實驗。微型實驗具有現象明顯、效果良好、節約實驗藥品和時間、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，其試劑用量是常規實驗的數十分之一至千分之一;（5）串聯實驗及試劑的回收利用。通過調整實驗次序，使一個實驗的產物成為下一實驗的原料，在一定程度上減輕常規實驗對環境的污染，有利于環境保護;（6）妥善處理實驗后的“三廢”，化學實驗室應對每次產生的廢水、廢氣、廢渣進行處理，以免對環境造成污染。

3.3? 滲透式教學

從培養計劃入手，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有的教學體系中。例如，在現有的無機化學、有機化學、精細化工工藝學、化工工藝設計、生產（企業）實習等課程中加入相關的綠色化學內容，這種教學模式也可以說是現有課程的綠色化。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學生綠色化工、精細化工和資源循環等意識的知識融入進來。如化工過程安全、環境保護與可持續發展等內容。

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。現在大部分高校都有小試和中試裝置，可將生產實習、畢業實習、專業課教學、專業實驗、畢業設計等大部分實習、實訓安排在學校，只將對企業影響最小的認識實習安排在企業完成。翻轉實習就是將實習場所從企業翻轉到學校，聘請具有較強工程實踐經驗和能力的企業工程師、管理人員、企業家來學校，與教師共同指導學生的在校生產實習。翻轉實習的推行能緩解目前松散、淺層次、隨機性的企業實習狀況，提高實習質量。

4? ? 結語

為適應高等教育發展的新要求，探索高素質環境工程專業研究生培養的有效途徑，應基于綠色化學的理念對環境工程專業研究生培養模式進行大膽地改革。以培養綠色化工、精細化工和資源循環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（企業）實習等課程改革為突破口，將綠色化學、循環經濟、原子經濟、安全環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的全新模式。

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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