基于“双碳”政策的课程建设探索与实践——以《环境经济学》为例

＊王雯 林爱军 张燚 杨紫怡

（北京化工大学化学工程学院环境工程系 北京 100029）

随着人工智能、物联网、区块链等新技术与传统技术的交叉融合，全球范围内出现了以互联网产业化、工业智能化、工业一体化为代表的科技革命浪潮，即“第四次工业革命时代”[1-2]，对人才培养体系也提出了新的要求。新技术、新行业、工业发展变革对人才的要求越来越高，我国需优化目前的工程教育体系，从而形成了以延伸、升级、突破、交叉融合为核心思想的“新工科建设”行动计划。近年来，在教育部的大力支持下，“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等计划先后实施。此外，首批新工科研究与实验实践项目已完成验收[3]，第二批产学合作协同育人项目已顺利立项[4]，这些项目有力推动了各高校的“新工科建设”，对“新工科建设”具指导意义。新工科课程体系的建设是新工科建设的核心问题之一，这是新工科课程体系建设的重大机遇。同时也蕴含巨大挑战：新工科课程体系建设和其他类型的课程建设相比，要求更高、难度更大。新工科课程体系建设要求课程体系改革要实现思想政治教育与知识体系教育的有机融合，要体现新工科特色、符合新工科产业发展的需求，要立足我国教育实际、培养与时俱进，结合时事，以培养创新型、应用型人才[5]。北京化工大学围绕“新工科建设”，在专业认知、工程实训、引领学风三方面取得一定成效，未来主要从思政建设和专业技术两个维度入手，深化学生对国家技术需求和能源结构转型需求的认识，积极推进低碳环保、绿色化工等思政教育，着重建设创新型卓越工程人才培养基地。

随着工业的发展，全球温室气体排放量猛增，气候变化已经成为全人类面临的重大环境问题。为应对气候变化，越来越多的国家和地区提出了“无碳未来”的愿景[6]。在“双碳”政策下，我国的能源结构调整、工业绿色转型有了更高目标，工科人才培养的模式急需相应的改革优化。环境经济学研究是运用环境科学与经济学的理论与方法、结合环境影响评估和经济成本等专业知识，综合分析自然资源和环境资源的配置问题，维持生态环境和工业发展之间的平衡。因此，本文以《环境经济学》课程建设为载体，探索在新工科课程体系下基于“双碳”政策对专业课程建设的新体系进行探索，以期解决实际工程问题，为工程人才培养和课程升级改革提供参考。

1.《环境经济学》课程建设的内涵和特征

《环境经济学》是北京化工大学化学工程学院开设的一门专业选修课，该课程一方面树立了学生环境保护、可持续发展、绿色低碳等理念；另一方面阐明实际工程中环保与经济之间的矛盾性和协同性，以培育应用型工程人才。随着经济的发展，环境问题日益突出，经济行为与环境质量之间的联系、平衡是环境经济学研究的主题，科学分析政策、效率、成本、收益等概念是环境经济学的手段。利用经济学基本原理分配管理环境资源，利用环境专业知识对环境破坏或保护进行量化、预测，以求在经济环境支出一定的情况下，改进经济政策和环境政策，积极向“双碳”目标靠拢。

《环境经济学》具有以下特征[7]：（1）交叉性：该课程的发展历史决定了其学科交叉的基本特征，即在促进可持续发展的前提下，通过剖析环境规律与经济发展之间的互作机制，以期获得环境保护与经济发展的双赢；（2）实践性：环境与经济之间的复杂关系决定了该课程需要用多视角分析现存问题，并科学地提出最佳解决方案，从而解决实际工程问题；（3）开放性：由于实际工程问题非常复杂，在解决过程中不仅需要考虑政策、技术、地理位置等问题，还需要依托软件完成情景模拟与最优化分析，因而该课程需要与时俱进，不断丰富，才能准确、科学地解决实际工程问题。

2.《环境经济学》课程建设的思路与方法

高校思政工作的重要意义备受肯定[8]，因此，《环境经济学》课程思政的建设思路和内容至关重要。在国家政策层面，需加强学生生态文明建设教育，提高学生低碳减排、环境保护的意识；同时，加强学生对可持续经济发展观的认识，加深对绿色GDP的认识和理解。在全球视野层面，加强学生对人类命运共同体的理解，了解和认识“双碳”政策在全球的发展及其必要性。

环境经济学研究有效回答了如何平衡环境问题和经济收益的问题，积极为政府部门和企业单位提供未来改进方向。但对新工科课程体系的建设，传统的《环境经济学》课程缺乏思政教育，也缺乏实际案例分析。本文建立的《环境经济学》课程建设体系如图1所示，围绕“双碳”相关的思政建设和工程型人才培育，课程教学以学生研讨和反馈互动的模式展开，应用环境经济学相关知识以解决实际问题，最终实现经济与环境双赢的课程目标，积极响应建设五型社会。

图1 《环境经济学》课程建设体系

“新工科建设”过程中，学科交叉创新、课程升级改革等重点建设思路，均需根据国家政策、全球时事等信息不断对原有课程内容进行丰富和拓展，力求与时俱进[9]。在“双碳”背景下，一方面，碳减排被提上日程，从而促进工艺升级；另一方面，随着碳交易市场的活跃、欧盟碳关税等政策[12]的实施，“双碳”战略对全球经济、国内经济均有影响。在工程型人才培育过程中，依托《环境经济学》课程，应让学生认识到经济与环境之间的新平衡，从新的视角来看待实际工程问题。

在课程建设思路的指导下，进一步对课程的教学过程进行优化，针对工程现存问题，收集相关信息，把课堂交给学生，让学生自主讨论分析，并通过师生互动，将讨论分析与建设反馈相结合，从而解决实际工程问题。

3.课程实施案例

《环境经济学》课程开设以来，围绕一系列的经典案例，例如“厌氧消化-热解耦合体系处理餐厨垃圾”“农业循环经济的发展模式”“垃圾分类的经济效益、环境效益与社会效益”等。融合经济、环境、我国国情、行业标准等内容，基于双赢原理、状态转换原理、内在化原理和环境生产力原理，提高学生对基础理论知识的应用，进一步认识到工程实践过程中存在的问题，让学生辩证地看待环境保护与经济发展之间的关系。

本文以城镇污水处理厂目前的排放情况为典型案例，如图1所示课程教学导图。首先，教师向学生介绍本案例背景，提出需要讨论和解决的问题“城镇污水处理厂标准应如何规定？”；其次，学生进行相关资料的信息收集，包括国家政策导向及现行标准、国内污水处理厂运行现状及技术升级情况、行业内专家学者的意见等；最后，学生研讨与教师互动反馈，探索经济与环境双赢的可行途径，思索如何更好地建设五型社会，最终获得对实际问题的深度思考和探究。

(1)案例背景

《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中一级A的排放标准为：化学需氧量≤50mg/L，总氮≤15mg/L，总磷≤0.5mg/L。符合该标准下的出水可引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途。《地表水环境质量标准》IV类水标准为：化学需氧量≤30mg/L，总氮≤1.5mg/L，总磷≤0.3mg/L。现阶段，国内城市大多要求城镇污水处理厂的出水达到地表水IV类的排放标准（适用于一般工业用水等），甚至要求达到地表水III类的排放标准（适用于生活饮用水源等），导致污水处理厂的运营成本大幅上升，“成本高”“排放难”已成为很多污水处理厂面临的巨大难题。

本案例涉及两个典型议题：什么是适当的污染量以及如何管制？确定适当的污染量并不容易，污染是生产生活过程中作为“副产品”产生的，污染量因地区、时空、治理技术等存在诸多差异。政策虽然可以规定每个污染者的排放量，在某种程度上有效，但牵扯到许多企业和污染者的时候可能存在各方面问题，如何规定管理适当的污染量，使污染控制达到最适当的量，并且平衡额外的管理控制成本和激励成本。面对实际的环境问题时，如何设定公平有效的环境政策是核心问题。

(2)信息收集

学生们围绕上述案例，收集相关资料。

①国家政策导向及现行标准

我国现有约8000座污水处理厂[10]，现行污水处理厂排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002），主要将常规污染物标准值值分为一级标准（分为A标准和B标准）、二级标准和三级标准。

②国内污水处理厂运行现状及技术升级

福建漳州市诏安县城西污水处理厂[11]是典型的村镇和农村污水处理厂，汇水范围包括诏安县庄上村和诏安工业园区。城西污水厂规划规模为48000m3/d，出水执行一级A标准。污水中包括工业污水，相比村镇生活污水，含有更高浓度和更难降解的有机物。该污水处理厂增加前处理工艺，并选用深度处理工艺提高污水中污染物去除率，降低成本的同时提高经济效益。

义乌市稠江污水厂[12]是典型的城镇污水处理厂，服务范围为义乌市主城区，进水生活污水与工业废水比例约8:2。为达到2019年浙江省颁布的《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》中对水质的要求，该污水处理厂进行工艺改造。污水厂进行了工艺控制优化，增设新型高端设备，过程控制仪表优化，设备、设施改造优化，自控系统优化等操作。经过约一年时间的改造建设，稠江污水厂成功将原排放标准提升至浙江标准，且单位直接运行成本仅增加约0.15元/吨，实现了经济与效率的双提升。

云南景洪江南污水处理厂[13]属于典型的老旧污水厂改造翻新例子，始建于2014年，于2021年翻新改造。原设计设备老旧、故障频繁，也未考虑所属地区的热带气候条件。经改造升级后，建立了全厂统一监测和控制系统，实现全厂自动化运行。通过翻新改造，该污水处理厂基本实现排放标准提高，运行成本降低，维护成本降低，故障发生率减小等初始目标。

③行业内专家学者的意见

中国工程院院士任南琪认为：“目前很多城市提出污水处理厂要达到地表水IV类标准。……如有关部门不采取相应措施，长此以往会给我们国家带来巨大损失[14]。”

中国工程院院士彭永臻表示：“在《水污染防治法》具体推进过程中，执法的重要尺度和依据是污水处理过程中的各类排放标准和规范。水环境污染在近几年以来得到了明显改善，但在此过程中也暴露出各行业排放标准存在诸多的问题[15]。”

中国工程院院士钱易认为：“虽然标准中总计说明了24个水质目标，但使用频率高的典型指标却很少。此外，对有毒有害的污染物质的关注度低，虽然它们具有较高的活性和毒性，但现实施的标准中却没有包含这些指标[15]。”

中国工程院院士李晓红发言指出：“我国具有自然条件和污染效应区域差异性明显的特征，但现推行的《地表水环境质量标准》仅规定了全国性统一的指标及排放限值，这可能存在‘过度保护’和‘保护欠缺’等问题，各地各行业应因地制宜地加强区域的、流域的、适宜的排放标准体系的制定实施工作[16]。”

(3)“双碳”下的环境经济学分析

针对以上案例背景及收集到的信息，学生结合《环境经济学》课程中的基本原理和知识点，为了使资源配置接近于社会最优，通过互动研讨，学生们从以下三个角度提出自己的思考和建议：

第一，从时间维度上看，在《水污染防治法》实施过程中，政府大多采用管制方法，根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）制定地方排放要求，并取得了显著成效。然而，经过多年的治理和发展，面对新的环境状况，最优污染水平在不同地区已发生变化，管制方法难以适应企业与环境之间的新平衡，且在“双碳”的导向下，仅靠管制难以刺激技术的升级转型。环境状况与排放标准之间的不匹配会大大增加运营成本，同时导致大量非必须的碳排量。为提高政策的灵活性，后续政府需优化管制方法，根据地区的实际环境状况提出新的排放标准。

第二，与传统的命令控制型政策相比，激励型政策可以节约大量成本。激励型政策主要有设置上限的排污权交易计划和对污染物排放征税（或收取费用）。加强经济手段的规范性，以激活市场自身的能动性，进一步优化社会资源配置。规范排污费价格和收取方式，可以在实现相同总排放量的情况下，使不同污水排放企业减污的边际成本发生改变，从而各企业会根据自身实际情况实现成本最小化，同时，还可以刺激新设备、新技术的升级，进一步减少能耗、碳排量等。此外，还可通过税收、补贴等方式来辅助优化市场机制的配置。经济手段虽然灵活性好，但也存在一定隐患，因而经济手段不能是完全自由的，需要联合管制方法协同制约。

第三，经济与环境之间的互作机制大多符合环境库茨涅茨曲线理论，即经济发展与排污量呈正相关，排污量增至拐点后，经济发展与排污量呈负相关。但污水处理厂处理过程中的二氧化碳排放量并不符合环境库茨涅茨曲线理论，尤其是在“双碳”政策的背景下，环境和经济之间的平衡关系和优化措施仍需进一步探究。未来可结合环境学和经济学专业知识，通过全生命周期评价模型和全生命周期成本分析模型，在资本投资和运营成本一定的情况下，最大化经济效益、环境效益和社会效益。

上述以解决实际问题出发的课程实施路径如图2所示，通过完整系统的案例分析，一方面，让学生树立了“双碳”导向下的低碳减排意识，通过查阅资料、分析讨论，提高学生信息梳理和总结归纳的能力；另一方面，让学生了解目前污水处理厂运营与环境之间的矛盾，并通过课程知识，提高学生解决实际问题、提出有效建议的能力。案例分析教学法通过调动学生自主学习的积极性，引导学生理论联系实际，鼓励学生多维度、多途径的思考，将思政教育和专业教育有机融合，以提高新工科建设体系下人才培养的质量。

图2 案例分析框架图

5.结语

与时俱进，根据政策变化、形势变化不断更新优化课程内容是新工科课程体系建设的重要落点。《环境经济学》交叉融合环境学和经济学，具有复杂性、多变性，结合时事政策，从新视角解读课程内容，对学生进行低碳减排、生态文明建设等思政内容，同时可提高学生解决实际问题、提出有效建议的能力，可为培育工程型人才提供有力支撑，对探索新工科体系下的课程建设具有重要的借鉴意义。