“新工科”建设背景下清洁生产课程改革

史昕欣 张海涵 黄廷林

[摘 要] 教学和实践的有机结合是新工科建设重要的一环。在教学改革中将清洁生产概论的教学和创新创业实践进行有机结合。为了帮助学生理解工业生产中的清洁生产工艺，首先，将清洁生产思想在生活中的应用引入课堂，向学生展示了国际最新的以清洁生产为核心的科研成果，扩大学生的视野。再次，组织学生以小组形式进行了清洁生产大搜索活动。最后，在创新创业实践中，引导学生应用清洁生产思想，去进行科研和生产实践。在清洁生产的教学改革中，将所学基本思想应用于创新实践贯穿了教学过程，为新工科建设下的本科教学提供了新思路。

[关键词] 新工科建设;清洁生产;创新创业实践

[基金项目] 2019年度西安建筑科技大學一流专业子项目“清洁生产理论应用与创新初探”（YLZY0302C05）;2019年度陕西高等教育教学改革研究重点项目“‘新工科驱动‘新型环境工程专业人才培养模式构建”（19ZZ003）;2019年度陕西高等教育教学改革研究重点攻关项目“特色高水平地方大学‘一流专业建设综合评价体系和动态调控方法研究”（19BY048）

[作者简介] 史昕欣（1982—），女，黑龙江伊春人，工学博士，西安建筑科技大学环境与市政工程学院副教授，硕士生导师，主要从事水处理与能源回收利用研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）36-0077-04     [收稿日期] 2020-12-18

“新工科”建设是主动应对新一轮科技革命与产业变革的战略行动[1，2]。国家一系列重大战略的深入实施呼唤“新工科”，产业转型升级和新旧动能转换呼唤“新工科”，提升国家硬实力和国际竞争力呼唤“新工科”。因此，探索新工科建设的新模式、新方法、新技术、新文化迫在眉睫。从学科导向转向产业需求，从专业分割转向跨界交叉融合，是高校课程建设的必行之路[3，4]。

新时代的清洁生产思想已不仅仅为降低环境负担提供基本方法，更为实现产业变革、高效生产和“零排放”生产提供新思路[5，6]。清洁生产主张从产品的源头出发，从原材料选择、加工、提炼，到产品生产，再到产品使用直至报废处置，均采取创新的甚至变革性的措施，从而实现产品整个生命周期资源和能源消耗的最小化，环境影响的最小化[7]。清洁生产思想的应用和实施，呼唤创新的技术、方法、设计和理念。创新的技术与方法需要学科交叉，开阔的视野和舒展的心灵。因此，清洁生产思想完美地契合新工科建设需要[8，9]。如何在新工科背景下，在高校更好地普及和深化清洁生产的思想，是值得探讨和实践的重要问题[ 10 ]。如何激发学生运用清洁生产的思想去思考和解决环境问题，进而迸射出创新的火花，应用于实践，是值得总结和讨论的课题。该论文阐述了尝试将清洁生产教学和创新创业实践相结合的教学改革，以满足新工科建设对创新人才培养的需求。一方面，将生活中的清洁生产思想的应用作为引子，激发学生对清洁生产课程的兴趣，进而引入清洁生产思想指导下的实际生产的变革。另一方面，将最新的以清洁生产为核心的最新科研成果介绍给学生，拓展学生的视野，启发学生对这一思想的思考和应用。在此基础上，组织学生进行清洁生产大搜索活动，为创新创业实践打下基础。最终，学生将清洁生产思想应用于创新创业实践竞赛中。

一、让清洁生产思想在生产和生活两大空间交相呼应

目前，清洁生产课程的相关教材，不论清洁生产思想的起源、清洁生产思想的运用，还是清洁生产的审核与评价体系，均以生产为核心，这是培养新一代环境领域的卓越工程师必不可少的内容。但是，对还未步入社会的高校本科生而言，生产，是遥远而模糊的。单纯讲清洁生产在实际生产中引发的变革，不足以激发学生浓厚的兴趣，也较难让学生体会到这些基于清洁生产理论产生的新设备、新技术、新管理模式的熠熠生辉之处。并且，清洁生产课程具有多学科知识交叉的特性，让环境工程的学生一上来便去学习各行各业的清洁生产工艺，如钢铁、造纸、农业生产工艺，对学生而言是陌生和枯燥的。

在该论文的教学中，尝试从清洁生产思想在生活中的闪光点入手，再步步深入到工农业的清洁生产工艺、审核和评价。比如，在介绍钢铁生产中具有鲜明清洁生产特色的干熄焦工艺前，我选择先给学生们看TED中的一个短视频，该片介绍了MBA Polymers公司的创立者Mike Biddle先生将各类废弃塑料回收、分类、重新加工，把废弃塑料制成有用的化工原料的故事。当播放这段视频的时候，学生们的注意力完全被吸引了，当看到塑料被强大的筛选机进行精细筛分，再度变成物美价廉的原料时，大家不由得发出赞叹之声。在这个基础上，我给大家讲了钢铁行业中干熄焦代替湿熄焦的变革，讲了干熄焦中能量的回收和再利用，以及干熄焦带来的诸如难处理污水量大幅减少，有毒烟气释放量减少等其他益处，并将清洁生产思想融入其中。我发现这样讲课时，学生们听得更加津津有味，更能深刻理解清洁生成思想指导下的工艺变革带来的巨大益处。

二、在最新科学研究成果中体会清洁生产思想

在讲授清洁生产这门课的过程中，每次课即将结束时，设置了一个环节叫做“清洁生产的一分钟脑洞大开”。在这个环节中，将最前沿的以清洁生产思想为核心的科学研究成果，以“思维导图”的方式展示给学生，并指出这些成果的闪光点。例如，近年来受到科研工作者广泛关注的“生物电化学水处理（BES）系统”，该在处理污水的同时，将污水中的化学能转化为电能，这是清洁生产中典型的“能源回收”“变废为宝”的思想。最新的研究发现，BES系统不仅能处理污水，还能净化有害的烟气，同时产生电能。我将这个研究结果用图1的思维导图展示给学生。因为我本人也从事BES方向的研究，还从实验室中拿来小型的BES反应器，同学们个个睁大眼睛，兴趣盎然。还有一次在“一分钟脑洞大开”这个环节里，我给大家展示了Eben Bayer和Gavin McIntyre共同研究的将蘑菇处理后做成可降解泡沫、灯罩、冲浪板的成果。蘑菇是可生物降解的材料，用这些材料代替现在泡沫或塑料，能有效避免产品废弃后带来的环境污染。同学们都非常喜欢这个环节，“一分钟脑洞大开”成了大家一个小小的期待。