绿色化学背景下环境工程专业研究生人才培养模式的改革

张春勇 舒莉 文颖频 郑纯智

摘    要：绿色化学背景下，环境工程专业研究生人才培养的目标是培养绿色化工、精细化工和资源循环等领域急需的应用型工程人才，绿色化工也是高等学校工程类专业教学改革的重要方向。秉持绿色化学理念，建立以提升实践能力为主线的教学模式，为使培养的人才具有“科学—技术—经济—环境”一体化的观念，将绿色化实习、绿色化实验引入教学，力求更有效、高质量地培养高素质的環境工程专业研究生人才。

关键词：绿色化学;环境工程专业研究生;人才培养

中图分类号：G642                 文献标识码：A              文章编号：2095-7394（2019）04-0059-04

化学发展在改变人类生活方式、提高人们健康与生活水平的同时，也对环境造成了不利影响。随着科技的高速发展，越来越多的环境问题逐渐凸现出来，在对“征服自然”的反思中，人们提出了“绿色化学”理念。绿色象征人与自然的和谐， 绿色化学是人类生存和社会可持续发展的必然选择。随着人们环保意识的提高，“绿色设计”成为各行业的发展趋势[1-3]。

绿色化学旨在降低或消除化工产品设计、生产及应用中的有害物质。绿色化学以原子经济性取代产率作为衡量一个合成方法的标准[4]。绿色化学坚持以下原则：防止污染优于污染治理、提高原子经济性、无害化学合成、采用安全的溶剂和助剂、提高能源经济性、利用可再生资源合成化学品、减少衍生物、采用高选择性的催化剂、设计可降解化学品、预防污染的现场实时分析、防止生产事故的安全工艺等[5-6] 。

绿色化学的兴起引起了教育界的高度关注，国内外高等学校相继开设绿色化学课程，并招收相应的硕士和博士生。比如：美国斯克兰顿大学、伊利诺斯州大学、俄勒冈州大学等分别招收绿色化学硕士、博士生;澳大利亚蒙纳士大学确立了在绿色化学领域成为研究和教育的世界领导者的目标，并招收相关方向硕士和博士生;英国约克大学招收清洁化学工艺硕士生[7]。日本和德国的化学会、印度的教育部门也在积极推动本国绿色化学教育发展。中国大陆招收绿色化学硕士或博士生的高校有：南京大学、南京理工大学、厦门大学、四川大学、中山大学、西安建筑科技大学、武汉化工学院、南开大学、重庆理工大学、山东中医药大学、海南大学等。

当前，世界各主要经济体大力实施“绿色新政”，将发展绿色经济作为新的增长引擎，将新经济发展模式和占领全球新一轮绿色工业革命制高点作为发展经济的抓手。因此，发展绿色化学化工就成为可持续发展的根本保证与必要支撑。

尽管绿色化学在20世纪90年代出现，但绿色化学概念与化学课程的整合并没有以足够快的速度进行，以支持这一不断发展的领域[8-9]。尽管全国各地的教育工作者付出了艰辛努力，但绿色化学教学目标仍然未被广泛理解和传播。

1    定位人才培养目标

现阶段，对环境工程专业研究生提出的培养要求是，具有可持续发展意识、知识面宽、能力强、素质高，要使其树立“科学—技术—经济—环境”一体化的观念和正确的生态伦理道德观。高等工程教育培养出在社会生活的各个领域工作的人才，将直接影响国家的可持续发展。因此，如何培养绿色化学和化学工业清洁生产的专门人才已成为高等教育“绿色化学”化工专业的重要课题。

2    改革人才培养模式

学生创新精神与实践能力的培养是一项系统而复杂的育人工程，它贯穿于应用型人才培养的全过程，并渗透到教学过程的各个方面[10-11]。为适应这些新的机遇与挑战，高等院校的化工类专业教育教学改革势在必行。针对国家提出的“厚基础、宽口径”的指导思想[12-13]，确定了面向基层和生产一线，培养专业基础扎实、知识面宽、实践能力强、具有创新精神的化工应用型高级专门人才的人才培养目标。可以参考斯坦福大学的校企合作和实践应用特色，强调创造力培养和学以致用的“实践提升模式”，着力培养学生创新精神与实践能力。

3    开展教学改革

3.1  绿色化学教学理念贯穿整个教学体系

目前，许多高校化工类专业只是开设了绿色化学课程，作为必修课、公共选修课，没有将绿色化学教学理念和知识贯穿到整个专业教学体系中。只有将绿色化学教学理念和知识贯穿整个环境工程专业研究生教学体系[14]，才能培养出合格的专门人才，进而使不可持续的线性经济向基于资源效率和可持续循环经济整体转型。威斯敏斯特学院（PA）教授的绿色化学课程结合了非传统的教学技术和文本，将绿色化学教学理念和知识贯穿整个专业教学体系，使学生树立起绿色化学理念，掌握了绿色化学原理。

3.2  绿色化学理念融入实验教学

化学是一门以实验为基础的学科。实验教学在使学生形成化学概念、理解和巩固化学基础知识、培养学生各种能力等方面都有着十分重要的意义。在实验教学中融入绿色化学知识，主要有以下6个措施：（1）溶剂绿色化。尽量选择水作为溶剂，尽可能避免使用有毒有害和挥发性的有机溶剂;（2）化学试剂绿色化。尽量选择无毒无害试剂实验，或选择具有潜在环境属性的试剂;（3）催化剂的绿色化。尽量避免使用有毒有害的物质作催化剂;（4）大力开发微型实验。微型实验具有现象明显、效果良好、节约实验药品和时间、减少污染、安全、便携等特点。实践证明，在微型化的仪器装置中进行化学实验，其试剂用量是常规实验的数十分之一至千分之一;（5）串联实验及试剂的回收利用。通过调整实验次序，使一个实验的产物成为下一实验的原料，在一定程度上减轻常规实验对环境的污染，有利于环境保护;（6）妥善处理实验后的“三废”，化学实验室应对每次产生的废水、废气、废渣进行处理，以免对环境造成污染。

3.3  渗透式教学

从培养计划入手，把绿色化学的基本思想、原理、工艺和技术等知识分散并渗透到现有的教学体系中。例如，在现有的无机化学、有机化学、精细化工工艺学、化工工艺设计、生产（企业）实习等课程中加入相关的绿色化学内容，这种教学模式也可以说是现有课程的绿色化。学生在学习基础化学知识的时候就可以受到绿色化学思想的熏陶，当他们学习各种化学、化工专业课程时，就会被绿色化学知识所吸引，进而在今后的工作中自觉地使用绿色化学知识。同时，还应通过各种信息渠道，将绿色化学理念融入学生的日常生活中。良好的教学计划、教学模式和生活环境氛围可以有效地提高对学生绿色化学理念的渗透率。

3.4  课程的改革

大学越来越多地提供跨学科科目和课程作为学科科目的替代。在考虑跨学科课程在大学教育中的结构和布局时，尽可能地将有助于培养学生绿色化工、精细化工和资源循环等意识的知识融入进来。如化工过程安全、环境保护与可持续发展等内容。

3.5  绿色化实习（翻转）

可采取逆向思维方式，借鉴翻转课堂的形式进行翻转实习。现在大部分高校都有小试和中试装置，可将生产实习、毕业实习、专业课教学、专业实验、毕业设计等大部分实习、实训安排在学校，只将对企业影响最小的认识实习安排在企业完成。翻转实习就是将实习场所从企业翻转到学校，聘请具有较强工程实践经验和能力的企业工程师、管理人员、企业家来学校，与教师共同指导学生的在校生产实习。翻转实习的推行能缓解目前松散、浅层次、随机性的企业实习状况，提高实习质量。

4    结语

为适应高等教育发展的新要求，探索高素质环境工程专业研究生培养的有效途径，应基于绿色化学的理念对环境工程专业研究生培养模式进行大胆地改革。以培养绿色化工、精细化工和资源循环等领域急需的应用型工程人才为目的，以精细化工工艺学、化工工艺设计、生产（企业）实习等课程改革为突破口，将绿色化学、循环经济、原子经济、安全环保的理念贯穿于教学全过程，探索化学工程与工艺人才培养的全新模式。

参考文献：

[1] 刘小玉. 绿色化学的兴起与发展[J]. 信阳农林学院学报， 2006， 16（4）： 127-130.

[2] 刘欣悦. 试论绿色化学化工基本问题的发展[J]. 科技与企业， 2014 （10）： 259.

[3] 瞿云龙， 梁学正. 绿色化学对环境与生活的影响[J]. 化工时刊， 2015 （7）： 46-49.

[4] 马明. 绿色化学理念在高中化学教学中的渗透[J]. 理科爱好者（教育教学版）， 2013 （4）： 124.

[5] 李跃波. 绿色化学技术在传统工业的应用[J]. 中学课程辅导（教学研究）， 2014 （11）： 106-107.

[6] 徐国梅， 谢红璐， 常文贵， 等. 引入绿色合成技术，改进精细化工实验[J]. 滁州学院学报， 2012， 14（2）： 59-61.

[7] 沈玉龙， 刘立华， 曹文华. 英国约克大学绿色化学硕士教育介绍[J]. 化学教育， 2010， 31（3）： 101-105.

[8] 张钟宪， 周荫庄， 牛焕双， 等. 开设公共选修“环境与绿色化学”课程的尝试[J]. 广西师范大学学报（自然科学版）， 2003， 21（S2）： 87-88.

[9] 张钟宪， 周荫庄， 牛焕双， 等. 一个值得化学教育工作者关注的问题：谈“环境与绿色化学”课程的教学工作[J]. 首都师范大学学报（自然科学版）， 2007 （S1）： 99-101.

[10] ZHAO B Q. Research on the Current Condition of College Tourism Personnel Training Mode and Vocational Education Reforms[J]. 国际技术管理， 2015， 223（10）： 129-131.

[11] 陈小辉， 李红卫. 计算机类本科专业“3+1”人才培养模式研究[J]. 电子科技， 2010， 23（6）：112.

[12] 王琼芳. 一种厚基础、宽口径的工科本科生培养模式研究[J]. 广东科技， 2015（16）： 89-90.

[13] 杨育红， 范明亮， 徐彬. “宽口径、厚基础、精专业、重实践”：高职艺术设计专业实践教学体系研究[J]. 时代教育， 2017（3）： 9-10.

[14] 王芳， 张红， 陈丰秋. 化学工程与工艺专业工程实践教学模式的探索与实践[J]. 化工高等教育， 2012， 29（2）： 76-78.

Abstract： Under the background of green chemistry， the goal of environmental engineering postgraduates training is to cultivate the applied engineering talents urgently needed in the fields of green chemistry， fine chemistry and resource circulation. Green chemistry is also an important direction of engineering teaching reform in colleges and universities. Colleges and universities should adhere to the concept of green chemistry， establish a teaching mode with the main line of improving practical ability， in order to make the trained talents have the concept of “science-technology-economy-environment” integration， introduce green practice and green experiment into teaching， and strive to cultivate high-quality graduate students of environmental engineering with higher efficiency and quality.

Key  words： green chemistry; environmental engineering postgraduate; talent training

責任编辑    张志钊