“双碳”目标视角下“染整工艺学(下)”课程教学改革探索

黄 钢, 王晓梅, 贾永堂, 李峥嵘, 王俊华, 董凤春, 谢 娟, 张运华

(五邑大学 纺织材料与工程学院,广东 江门 529020)

2020年9月22日,习近平总书记在第75届联合国大会一般性辩论上宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取于2060年前实现碳中和。2021年,中共中央、国务院出台《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》的通知。2022年4月,教育部印发《加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案》,明确把习近平生态文明思想贯穿于高等教育人才培养全过程和各方面,加强绿色低碳教育,将绿色低碳教育纳入教育教学体系,尤其是一些传统的高能耗领域,如化工、材料、纺织等专业方向,迫切需要将绿色低碳教育纳入教育教学体系[1-4]。本文以“染整工艺学(下)”课程教学为例,探索在纺织工程专业教学中落实“双碳”目标的方法和途径。

“染整工艺学(下)”是我校(五邑大学)纺织工程(染整模块)专业本科生的专业核心课程,2020年入选为广东省一流本科课程。课程内容包括纤维素纤维、蛋白质纤维、涤纶、腈纶、锦纶等纺织品染色和印花的原理及工艺等。纺织品染色和印花是提升纺织产品附加价值的关键环节,也是纺织行业产生有色废水、消耗能源最多的主要环节,是纺织行业向绿色低碳方向发展的关键所在[5]。本文以“染整工艺学(下)”课程教学设计与实施为例,将绿色低碳教育理念融入课程教学的全过程,帮助学生树立绿色低碳发展的理念,为纺织类高校该门课程的教学改革提供新思路,同时为“双碳”目标视角下的课程教学提供借鉴和参考。

一、课程教学中存在的问题

1.教学内容未融入绿色低碳发展内容

现有教学内容多以“十三五”部委级规划教材为蓝本,这些教材包含了“染整工艺学(下)”课程的经典原理和主要应用工艺实例,但其中应用于工艺、染化料部分的内容已经被淘汰,而节能减排的新工艺、新型染化料等尚未纳入教材,因此,出现了教学内容与生产实际脱节的问题,未能达到绿色低碳发展的要求。

2.教学过程中未践行绿色低碳发展理念

传统本科教育模式下,“染整工艺学(下)”课程教学更多地局限于以教师对纺织品染色和印花专业知识的讲授为主,而学生对“双碳”目标的重要性和必要性认识不足,对如何践行绿色低碳发展理念的方法和途径也不明确[6-7]。

二、课程教学设计理念和目标

针对“染整工艺学(下)”课程教学中存在的问题,将绿色发展理念融入课程教学的全过程。将习近平总书记关于实现“双碳”目标、绿色发展相关论述、“绿水青山就是金山银山”理念等引入课程教学,将绿色低碳发展理念贯穿各个教学环节,加强课程思政建设,实现专业教育与立德树人工作同向同行[8-9]。

我校构建了以专业认证标准为基本要求的专业教育体系,纺织工程(染整模块)按照专业认证标准制定人才培养方案,通过“反向设计”制定了“染整工艺学(下)”的教学目标,即通过本课程的学习能支撑工程知识、工程与社会、环境和可持续发展等毕业要求。在“双碳”目标视角下,将树立绿色低碳发展理念纳入本课程的教学目标,学生通过本课程的学习能够判断纺织品染色和印花生产过程中染化料的选取、应用、废弃物处置等可能对环境或社会可持续发展造成的不良影响,并在纺织染整加工各环节中践行绿色低碳发展理念[10-11]。

三、课程教学改革措施

1.在教学内容中融入绿色低碳新工艺新技术

优化“染整工艺学(下)”课程教学大纲,更新教学内容,融入绿色低碳教育内容。根据纺织工程专业的培养目标和纺织行业的发展趋势,以绿色低碳新工艺、新技术为主线,重构该课程教学内容。将教学内容分成六个模块(表1),分别为清洁生产、染色基本原理、天然纤维染色、合成纤维染色、织物印花、新型绿色低碳染整技术。将当前不常用的染色印花方法和技术作为自学内容,供学生课外自主学习。

表1 课程教学内容改革、学生预期学习成果及教学方式

课程中新增了模块一“清洁生产”,教学内容新增了国家“双碳”目标、绿色可持续发展理念等内容。引导学生了解“双碳”目标提出的背景、意义,并思考本专业应该如何助力“双碳”目标的实现。在讲述绿色发展理念、清洁生产概念和清洁生产审核步骤等内容时,融入习近平总书记关于绿色发展理念的相关论述。

原有的模块三、四、五分别新增了与该模块相关的绿色低碳前沿科技、行业发展动态等高阶知识,融入工业和信息化部发布的《印染行业绿色发展技术指南(2019版)》中的相关技术,使学生牢固树立绿色低碳发展的理念。例如,在模块三的“活性染料染色”部分新增无盐/低盐染色、代用碱染色、低温皂洗剂等内容。传统活性染料染色存在皂洗温度高从而导致能耗高、无机盐用量大、回收困难、容易发生水土盐碱化等问题,不符合绿色低碳发展的要求,因此,需要使用低温皂洗剂、无盐/低盐染色助剂等。

新增了模块六“新型绿色低碳染整技术”,教学内容增加《印染行业绿色发展技术指南(2019版)》中的针织平幅连续轧染技术、超临界流体染色技术、数码喷墨印花技术等,新增内容使学生了解传统染色工艺中存在的问题,意识到节能降耗、减污增效的紧迫性,进而在今后的工作中能够践行绿色低碳发展理念。

2.在教学过程中践行绿色低碳理念

通过师生互动,启发学生思考在课程的每个模块中如何践行绿色低碳理念、开展清洁生产等问题,提高学生的参与度,加强学生知识应用能力的培养。

在课程教学初期,首先通过讲授习近平总书记关于“双碳”目标、绿色发展理念的相关论述,以及清洁生产理念、方法和步骤,使学生了解绿色发展和清洁生产的核心理念、清洁生产审核的步骤,并能在后续学习中加以应用。在每个模块学习结束后都要求学生针对本模块教学内容自主总结传统工艺存在的问题,并分析其产生的原因,以及在“双碳”目标视角下本模块涉及的内容还存在哪些技术问题和难点,哪些环节需要进行节能降碳、清洁生产等。引导学生自主查找低能耗、低污染的途径和方法,例如废水循环利用、减少染化药剂消耗、一次准确化染色、降低染色温度、合并染色工序等。由此,不仅提高了学生节能降碳的意识,而且为解决高能耗、高污染问题提供了新思路。

在每个模块学习过程中,引导和鼓励学生了解本模块的国内外研究现状和发展趋势,积极探索和发现前人尚未解决或尚未很好解决的问题,尝试用新思路、新方法去分析这些问题,在学习中发挥创造力。最后以小组形式进行讨论,并提交小组报告,将绿色低碳发展理念内化为自觉行动。例如,教师在完成模块四中“分散染料染色”部分讲授后,设置新增“酸性还原清洗剂、超临界流体染色技术”的讨论环节,采用案例教学法指出传统分散染料染色存在染液pH值变动大、工艺流程复杂等问题,其染色过程在弱酸性条件下进行,而染色后需在碱性条件下进行还原清洗,随后还要用酸中和,需要消耗很多酸和碱,产生大量的酸碱废水。针对上述问题,启发学生思考在分散染料染色过程中可通过开发什么助剂或工艺来实现节能降碳,学生以小组形式收集资料,充分论证后提交小组报告。在教学过程中结合具体工程实践案例进行课程讲授,可以帮助学生更深入地了解实现绿色低碳发展的方法和途径。

通过本课程的学习,学生普遍反映更深刻地了解了“双碳”目标提出的背景和意义,能够结合教学内容主动思考节能减碳的工艺和方法,并在生活中践行绿色低碳的理念。

四、结语

针对“染整工艺学(下)”课程教学中存在的教学内容未融入绿色低碳发展内容、教学过程中未践行绿色低碳发展理念等问题,将树立绿色低碳理念纳入教学目标,将绿色低碳发展新工艺新技术融入教学内容,在教学过程中践行绿色低碳发展理念,在纺织工程(染整模块)专业领域开展“双碳”目标视角下的教学改革和探索。以期为纺织类地方高校此类课程的教学改革提供有益的经验,为专业课程开展“双碳”教育提供新思路,助力实现纺织行业“双碳”目标。