新工科教育背景下的清洁生产课程教学改革

王胜强

(南开大学 环境科学与工程学院，天津 300350)

1 前言

我国实施的创新驱动发展战略和李克强总理提出的“中国制造2025”行动纲领，迫切需要培养大批新兴工程科技人才来支撑核心关键技术的突破，并在未来全球创新系统中占据战略制高点[1,2]。高校在人才培养和科学研究中负有重要责任，因此，调整高等教育结构，为国家培养高素质人才，发展新兴前沿学科专业，是社会主义现代化国家全面建设和高质量发展的需要[3-8]。2017年2月和4月，教育部在复旦大学和天津大学分别召开了新工科研讨会，提出了“新工科理念”。该理念的提出为我国高等教育，特别是工科教育的发展指明了方向。

清洁生产是面向环境工程、环境科学和资源循环科学与工程专业的一门专业选修课。虽然是一门选修课程，但是清洁生产课程包含了很多行业和专业相关的知识内容，是一门理论相对简单，但是实际应用需要综合多方面知识的课程[9,10]。清洁生产包括的行业门类众多，不仅包括工业、商业、农业，甚至还包括建筑和交通运输业。工业企业包含的行业种类本身就很多，而且不同工业企业的工艺、设备多种多样，产生的废弃物也各不相同，因此，清洁生产所面对的对象是多样的和复杂的。清洁生产涉及的专业知识包括给水、排水、电力、暖通、制冷、燃气、建筑和结构等，需要学习和掌握多专业的知识内容，因此，环境类专业应该结合新工科的发展，培养宽口径、深基础的科技人才。推行清洁生产是贯彻落实“碳达峰、碳中和”的重要手段，是促进经济社会发展绿色转型的有效途径。因此，国家发展改革委等部门提出了“十四五”清洁生产推行方案，要求全面推行工业领域清洁生产，进一步深化农业、服务业、建筑业、交通运输业等领域清洁生产，这是全面贯彻新发展理念，推动经济和社会高质量发展的重要举措。

2 清洁生产需要提高理论创新水平

清洁生产在中国经过三十多年的快速发展，已经形成了较为完善的清洁生产理论和审核方法。《中华人民共和国清洁生产促进法》是清洁生产和审核的根本法律，《清洁生产审核办法》是规范清洁生产审核行为的法律基础。生态环境部很早就有《清洁生产审计手册》出版，学术界也出版了很多清洁生产教材。然而随着时代的发展和技术的进步，目前的清洁生产理论已经远远落后于企业的发展现状，很多时候采用既有的理论和方法难以解决现实的节能、减排和合理降低生产成本的问题。目前清洁生产理论和方法的不足日益凸显。清洁生产审核报告的编制和审核验收需要依据现行有效的法律、法规、设计规范、排放标准和通则、导则，这些依据有的已经多年没有更新或者修订，例如《综合能耗计算通则》，从2008年到2020年，经过了12年才更新，有很多参数与实际情况已经相差很大。再如《中华人民共和国大气污染防治法》，从1988年至2018年，经历多次修订，平均每次修订时间间隔约为5年，已经属于更新时间间隔较短的法律了。各项法律、法规、标准、规范等的内容要随技术的进步和社会经济的发展加快更新或修订速度，将新理论、新技术、新理念加入其中。国家发改委在“十四五”清洁生产推行方案中提出，改变传统的对单个企业逐一审核的思路和做法，采用园区清洁生产审核、区域整体审核，部分省市采用上下游关联企业一同审核。这些做法提高了审核效率，是一种新的审核理念。清洁生产也可以对企业按照专业进行审核，既然企业设计之初是按照专业进行设计的，审核也不妨改变传统做法，按照专业进行审核。清洁生产也离不开安全生产的理念，这些年发生的比较大的安全生产事故，原因之一就是没有贯彻清洁生产的理念，例如江苏响水化工园区事故，造成了巨大的财产损失和人员伤亡，其直接原因是违规堆放的硝化物自燃所致。而深层次原因是企业生产产生的危险固废在环评阶段就没有按照要求进行严格计算，产生的危险废物没有按照电子联单制度进行规范处置。安全是清洁生产的基石，没有安全，清洁生产就是空中楼阁，发生事故可能导致企业一朝归零。因此，应该把安全生产的理念和做法加入清洁生产促进法和清洁生产审核过程中去。

3 清洁生产课程要在新工科背景下改革教学内容和考核方式

清洁生产是一门专业选修课，与各类工科紧密相连，没有实践课时是一大缺憾。多数高校的清洁生产课程的授课偏重于理论知识，实际应用案例大多很简单，较为复杂的综合性案例较少。对于学生综合素质较高和资源条件较好的部属高校来说，课程主讲教师应该不仅仅讲授传统的或者成熟的理论知识，还应该介绍最新的学科前沿发展，通过课程的学习，使学生不但学习到比较具体的专业理论和知识，还可以通过案例的训练提高工程设计和计算能力，进而提高学生独立解决比较复杂工程问题的能力。例如：热力公司煤改燃的改造项目，不但涉及燃料、工艺和设备的改变，还涉及建筑和结构的变化，建筑物耐火等级从二级变为一级，相应的建筑物需要进行多方面安全改造。煤改燃带来了节能和减排的变化，项目改造后节能量和减排量如何准确计算，不但可以考察计算方法是否正确，还涉及政府按照节约标准煤量进行财政补贴资金金额大小的问题。因此，清洁生产课程可以增加实际案例教学内容，理论联系实际，使学生在具体案例项目设计训练中得到锻炼。这是实践出真知的具体体现，也体现了南开大学所强调的“知社会、服务社会”的理念，将所学应用到现实社会中为企业解决实际难题，不但可以锻炼学生的能力，提高学生的社会竞争力，也可以提高高校的社会影响力。很多老教授和老院士，年轻时也都深入厂矿企业和田间地头，了解人们的困难，将知识转化为解决困难的技术，在锻炼中不断成长。

另外，清洁生产教学和考核方式也可以进行改革，应该改变传统的考试方式，不但可以采用过程考核方式，还可以采用项目考核方式，甚至团队加项目考核方式。授课教师提出问题，学生可以组团设计，还可以联系外部力量助力一起解决现实问题。考核教师也可以邀请校外专家或行业专家参与授课或者项目指导与评价，指导学生未来的学术道路或者职业生涯健康良性发展。随着人工智能技术的发展，现代社会正在发生快速变化，工业从电气化、自动化向智能化转变。环境类专业也受到人工智能的影响，很多环境污染严重、对人毒害性较强或者操作环境恶劣的情况，可以不再需要人去操作或者巡查，采用机器人即可完成相应任务，大大提高了效率和安全性。因此环境类专业要在社会环境治理和保护人们健康中高质量发展，其中一个重要方面就是需要和人工智能等新工科专业结合，在新工科类专业发展中发挥重要作用[11]。

4 清洁生产和课程教学都需要不断发展和进步

在“碳中和”与“碳达峰”的目标任务和“绿水青山就是金山银山”的发展理念下，清洁生产的发展需要随着国家的战略发展方向而转变。在十四五甚至更长一段时间内，能耗双控是常态，节能减碳会是一项长期发展战略。如何减碳，在清洁生产的方方面面会具体体现出来。采用清洁能源，提高工艺制造水平和设备运行效率，减少污染物排放总量和排放强度都是重要组成。清洁生产的发展离不开科研的创新，也离不开技术的发展和进步。企业清洁生产实际问题的解决最终仍会归结于技术问题的解决。企业生产中面临很多的现实问题，如在污染物排放方面，需要直面排放标准日益严格和法律、法规不断完善的现实，而污染物排放要达标，治理技术的提高是必须迈过去的一道坎。因此，为了保护我们的环境，践行党中央和习近平主席“绿水青山就是金山银山”的指示，需要提高学生学习和从事科研工作的责任感和使命感。只有技术和科研上有了突破，才能真正从根本上提高污染物处理水平，减少污染物的排放。而科研和技术的突破是一种创新。因此，只有创新，理论和技术才能不断地发展，企业清洁生产水平不断地提高，企业也才能不断地发展壮大，国家经济才能高质量地发展。

5 结束语

国家创新战略的提出和高质量发展的要求，对高校新工科和环境类专业建设提出了更高的要求，深入贯彻清洁生产发展理念是企业提高生产水平，不断发展壮大的重要一环，清洁生产要随技术进步和社会发展创新理念和做法，不断提高审核成效。清洁生产课程可以改变教学内容和考核方式、方法，重点培养学生的工程设计能力和解决复杂问题的能力，增强学生从事科研工作的责任感和使命感，从而更好地服务国家和社会。