化学工程与工艺专业“清洁生产导论”课程教学改革与实践

晋 梅，叶 涛，邹琳玲

(江汉大学化学与环境工程学院，湖北武汉 430056)

1992年6月联合国环境与发展大会上，清洁生产作为可持续发展战略的关键措施正式写入《21世纪议程》中。2002年，《中华人民共和国清洁生产促进法》第十五条中明确规定了“国务院教育部门，应当将清洁生产技术和管理课程纳入到有关高等教育、职业教育和技术培训体系”。至此，清洁生产类课程成为高校环境类及相关专业学生的修读课程之一［1－3］。

社会上大多数人一直带着“有色眼镜”看待化工行业，认为化工是高污染、高能耗和高危险行业。因此，在化学工程与工艺专业学生中进行清洁生产的宣传与教育，并将所学绿色化学化工的知识和工艺技术用于推行企业的清洁生产，是十分必要的，不仅可打消社会大众和学生对化工行业的偏见，而且还可以做到理论知识和工程实践相结合。江汉大学自2010年起，就在化学工程与工艺专业开设了“清洁生产导论”课程，作为专业选修课，开课学时24学时。要在较短学时内，将清洁生产的理念、清洁生产的手段和措施、清洁生产审核等内容教授给化工专业的学生，存在一定的难度。为此，江汉大学化学工程与工艺专业教师在进一步明确课程教学目标的前提下，对教学内容进行优化设计，采用多层次教学手段和教学方法相结合，并实施多维度教学评价体系对课程进行教学改革与实践，取得了较好的教学效果。

1 明确课程教学目标，加强课程建设

“清洁生产一种创新思想，该思想将整体预防的环境战略持续运用于生产过程、产品和服务中，以提高生态效率，并减少对人类及环境的风险。”从清洁生产这一定义中可以发现:清洁生产是一种创新性的思想，采用创新性的思维方式和系统工程的思想实行源头削减和对生产或服务的全过程实施控制。在从事过程工业的生产企业中，若想进行清洁生产，则离不开化学工程与工艺专业学生所学的理论知识。如，在异丙苯生产中，可以采用分子筛固体催化剂工艺代替AlCl3催化剂工艺，一方面可以简化加工过程，降低投资，另一方面采用的分子筛催化剂无毒无腐蚀，可完全再生，这就是绿色化学化工知识在清洁生产中的应用。如，在造纸行业中，将多盘式真空过滤机作为高效分离净化设备用于白水回用工艺过程中，等等。结合这一特点，明确了“清洁生产导论”课程的目标之一:可将化学工程与工艺专业所学的绿色化学化工相关理论知识和工艺技术作为整体预防的环境战略持续运用于企业的生产过程、产品和服务中，培养学生将所学理论知识进行工程实践应用。

另外，江汉大学化工专业教师在酒店、涂装、机械、造纸、制药、化工等行业开展了大量的清洁生产审核咨询服务，有着深厚的清洁生产专业知识和审核经验。除了系统的讲授清洁生产的基本概念、基础理论和方法等理论知识之外，在教学中以清洁生产审核作为主要教学内容，让学生通过典型的清洁生产审核案例，学会将“Where，Why，How”的逻辑思想贯彻在清洁生产的始终，并将该思想用于其他课程的学习过程中，激发学生的学习兴趣和创造力。基于此，明确了“清洁生产导论”课程的目标之二:通过课程学习，让学生掌握和学会运用一整套清洁生产审核的逻辑思路。另外，结合化工的专业背景，还明确了“清洁生产导论”课程的目标之三:培养清洁生产审核师，以满足“复旦共识”和“天大行动”所提出的“新工科”人才的培养需求。

2 优化教学内容设计，提高学生能力

为了提升学生理论联系实际的能力，我校选取了以清洁生产审核为主的教材，即在中国环境出版社出版的《清洁生产实用教程》的基础上，辅以环保部清洁生产中心编著的《清洁生产审核手册》作为教材用书。

“清洁生产导论”是一门综合性强、实践性强的课程。因此，在进行教学内容的设计中，采用了两条主线:一条是清洁生产，另外一条是清洁生产审核，如图1所示，强调学生理论知识和实践相结合的教学模式，以培养学生的工程实践能力和创新能力。在清洁生产主线中，除了常规的清洁生产概念、理论基础、法律法规和标准体系外，还补充了清洁生产工艺技术、绿色化学化工内容，培养学生将所学理论知识纳入到用于清洁生产中;在清洁生产审核主线中，针对典型清洁生产审核案例，采用案例教学法，将理论和工程实践进行结合以提高学生理论和实践相结合的能力。

图1 清洁生产课程教学内容框架

3 多层次教学方法，提升学习兴趣

教学方法选用是否合理，直接影响学生在课程学习中的兴趣和教学质量。针对课程的具体教学内容，采用多层次教学方法，以提升学生的课堂学习兴趣，培养学生的自主学习能力、分析问题能力、解决问题能力和团队协作的精神。

在“清洁生产导论”课程的教学过程中，将现代化信息技术和“互联网+”环境有效的利用起来，让化工学生观看网上的“美丽化工”视频，了解什么是现代化的绿色工厂/企业和化学化工前沿技术，树立将所学化学化工知识创新性的用于过程工业的生产中的意识;在现代信息技术和“互联网+”环境下，利用在线课程和翻转课堂相结合的教学模式，让学生在课下利用在线课程学习一些简单的概念，如“产品生命周期”概念，而在课堂上，则让学生团队用形象化的ppt讲授一个具体产品从“原料→生产→产品→使用→处理”整个生命周期的过程，并让学生结合所学的理论知识，提出在整个产品生命周期的各个环节中应如何做才能满足清洁生产的理念，极大锻炼了学生的创造性思维。

图2 某一制药厂的清洁生产审核实例讲解思路

在教学过程中，还采用多媒体教学手段，并倡导启发式、探究式和案例式教学方法，提高学生的学习兴趣和学习热情［4］。在课件中采用多媒体技术补充一些小视频、小动画，提高学生课堂学习气氛，让学生的关注力从手机转移到听课上。在讲解清洁生产审核方法论时，采用启发式教学方法，针对某一生产过程提出:在生产的哪些环节可能会产生污染物?如何产生的?能否消除?如能消除的话，采用什么手段和措施?如不能消除的话，能采用什么手段和措施减少污染物的产生，等等，让学生参与到课堂讨论环节中，激发学生的学习热情和积极性。在讲授清洁生产实施时，采用探究式教学方法，将绿色化学化工的概念贯穿在生产管理的全过程，如在改进、完善工艺和设备环节，将化工原理和反应过程优化的概念用于企业的工艺优化和工艺条件的优化过程中;如在开展综合利用环节，将化工过程分析与合成中的能量集成、质量集成和水集成的概念引入到能源等的综合利用中，并进一步让学生通过查阅文献资料或进行计算，通过小组讨论撰写可行方案，以提高学生的工程实践和创新性思维。采用案例教学法对武汉市各行业的清洁生产审核的典型案例进行教学，在讲解制药厂案例的过程中(图2)，将一些清洁生产的理论知识、法律法规、清洁生产标准体系、清洁生产工艺技术以及思维方式都融合在清洁生产审核的7个阶段35个步骤中，让学生在案例的讲解中学会如何做到清洁生产理论知识和清洁生产审核实践的融合贯通。

4 多维度教学评价体系，突出能力培养

考核和评价是学生学习的指挥棒，探索评价主体多元化、评价形式多样化、考核内容丰富化的多维度评价机制，既考虑学生学习的实际效果，又兼顾课程教学质量［5］。

鉴于清洁生产实践性强的特点，考核方式采用百分制，实施多维度教学评价体系，由课堂讨论∶单元测验∶实践大作业成绩∶期末考试=15∶15∶20∶50构成。其中，课堂讨论主要是要求学生课下自学相关知识或查阅资料，课堂上对相关内容进行ppt展示，其余学生参与课堂讨论的形式进行，锻炼学生的自主学习和表达能力，并通过讨论，强化学生的批判性思维的训练;单元测验是在每章节讲授结束后随堂进行，以巩固学生所学知识，强调了形成性考评的实施;实践大作业则主要是通过学生分组后，查阅对化工行业的清洁生产现状情况，并结合当前化工行业清洁生产新工艺、新技术和清洁生产所学内容，提出自己的观点和见解，撰写实践大作业报告并进行课堂汇报，培养学生将理论知识的工程化应用意识。通过多维度教学评价体系的实施，可以提高学生的课堂参与度和积极性，并突出了课程实践能力和各方面能力的培养。

5 总结

通过对“清洁生产导论”课程教学目标的进一步明确，对教学内容进行整合优化，采用多层次的教学手段和教学方法以及实施多维度教学评价体系，在“清洁生产导论”课程的教学中，不仅提高了学生的学习兴趣和积极性，同时也培养了学生的创新性、批判性思维，锻炼了学生的自学能力、工程实践能力和团结协作能力。同时，也让化学工程与工艺专业的学生意识到自身专业中绿色化学化工思想在清洁生产及清洁生产审核中的应用，为“新工科”复合型人才的培养提供一条可借鉴思路。