化学工程领域专业学位硕士绿色工程教学体系研究

秦祖赠　罗　轩　苏通明　谢新玲　潘远凤

化学工程领域专业学位硕士绿色工程教学体系研究

秦祖赠罗轩苏通明谢新玲潘远凤

（广西大学化学化工学院，广西 南宁 530001）

进入二十一世纪以来，我国的经济建设和社会发展进入到高速发展的阶段，并在2021年提出了建立健全绿色低碳循环发展经济体系，同时设定了中国的碳达峰与碳中和的目标。化工行业是我国国民经济的支柱产业，化工教育应当担负起培养绿色可持绿发展的工程人才的责任，要求在新阶段的硕士研究生教育中，不仅要以培养应用型人才为主，还需要在课程教育中灌输使用绿色工程和可持续发展的理念，并将绿色工程的理念植入到工程师工程伦理的教学中。因此，在教学体系的改革中，针对课程的改革显得尤为重要，课程需要按模块化设计，并体现出先进性、复合性、工程性和创新性。

化学工程；专业学位硕士；绿色工程；教学体系；改革

1 绿色工程教育在化学工程专业学位硕士教育中的来源及必要性

进入二十一世纪，特别是“十四五”以来，我国的国民经济和社会发展已经从原来的高速增长阶段，转变为进入到高质量发展阶段的新时代，愈发迫切需要大量的应用型高层次人才。因此，国家调整了研究生层次人才培养的主导思想，即，调整优化研究生教育类型和结构，进一步完善研究生教育培养体系，推动硕士研究生教育从以培养学术型人才为主的模式向以培养应用型人才为主的模式转变[1]。同时，随着近年来招生规模的逐年扩大，进一步提高专业学位硕士研究生的培养质量也变得越来越重要[1]。在这样的背景下，自2009年起，教育部决定开始招收与以往的在职人员为主不同的，以应届本科毕业生为主的全日制专业学位硕士研究生[2]，加大应用型高层次人才的培养力度。

传统工程活动对自然不合理的掠夺与开发对生态环境造成了巨大的破坏，带来了自然资源危机、环境生态失衡、环境污染等一系列严重问题，引发了人们对工程活动带来的“环境后果”的反思。我国的经济发展从20世纪90年代起，即1990年开始进入到一个持续近20年的高速增长期。在这20年间，国内GDP增幅均保持在7.5%以上，甚至在2007年GPD增速达到这段增加期的极值14.23%。在经济高速发展、成就显著的同时，我国也面临着资源日渐匮乏、环境污染日益严重、生态系统受到严重破坏等严峻问题。因此，从2012年党的第十八次全国代表大会以来，国家对社会经济发展阶段性特征的认识得到了不断地提高。党的十八届五中全会上提出创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念[3]。党的第十九届中央委员会第五次全体会议更是明确提出要促进经济社会发展全面绿色转型，建设人与自然和谐共生的现代化[4]。

“创新、协调、绿色、开放、共享”五大核心发展理念也为今后为学科建设和人才培养，尤其是专业学位硕士研究生的培训指明了方向。同时，我国已于2016年6月加入本科工程学历资格认证的《华盛顿协议》，这标志着中国的工程师资格国际互认，工程教育已与国际标准接轨。目前，国际上将绿色工程（Green Engineering）的概念引入到工程教育中[5]。绿色工程不仅体现在高校本科、研究生阶段的课程中，更是新一代工程师必须具备的理念。2003年是绿色工程概念诞生的元年，其定论最初由美国环保署在2003年给出[6]：设计、商业化以及过程和产品的使用是可行和经济的；同时从源头最小化产生污染和对人类健康与环境的风险。并且，其与美国国家科学基金会、美国能源部和绿色化学研究所联合资助了一场在美国弗罗里达州Sandestin举行的有关绿色工程的学术会议。作为会议最重要的成果，65位科学家给出了《绿色工程的九项原则》[7]。与此同时，Anastas和Zimmerman[8]则也提出了与之类似，但更具操作性的《绿色工程12原则》。

在涉及工程的各个领域中，化学工业是其中之一。同时，化学工业也是国民经济的支柱产业，它的发展极大地推动了人类社会的进步。但在人们的眼中，化工往往是有毒、有害和污染的代名词。既然经济建设和社会发展离不开化学工业，那就必须在化学工业中普及绿色工程，在促进国民经济和社会发展的同时，减少对于生态环境的影响和破坏。

由于专业学位研究生培养的最大特点就是职业需求与专业素质的紧密结合；因此，专业学位硕士的培养目标不是指向学术研究，而是指向行业工程师的培养[9]。而将绿色工程引入工程教育的最终目标是为下一代工程师提供必要的知识，以创造更绿色、更安全的产品和工艺[10,11]。因此，在化学工业中达到绿色工程所要求的目标，最有效的办法就是由接受了绿色工程教育的新一代工程师进行设计。

课程是教学之本，也是实现培养目标的最重要载体和最有效渠道。一套完整的课程体系是对新一代工程师进行全面培养所必须的。在硕士专业学位研究生的培养过程中，应高度重视课程体系建设及课程设置的作用，把课程教学作为提高专业学位硕士研究生培养质量的重要环节和有效手段[12]。

2 绿色化学工程教育课程体系的构建及教学内容的设计

化学工程是一门与数学、化学、材料、环境、农业等多门理、工、农学科相互交叉、融合的工程学科，其以自然与人类社会的关系以及人类行为带来的环境问题为对象，根据对传质、传热等物理过程对化工生产过程的影响的认识，利用上述基础学科的原理与方法和工程技术实施具体的规划、管理和工程措施，在化学工业的所有环节中构建绿色工程体系，实现化工生产过程中各种资源的合理有效利用、清洁绿色生产、环境污染的综合防护和治理、环境质量的有效保护和改善，实现社会、经济和环境的可持续发展。大多数高校的工程教育都是基于科学培训与工程问题解决和设计的结合，对于化学工程专业学位研究生的培养也是如此。对其中的工程设计内容如引入绿色工程的概念，则拓展了工程设计的范围，将关键的环境问题包括在其中。因此，绿色工程是实现可持续发展目标的重要框架[10]。为了让工程师在整个工程设计过程中使用绿色工程和可持续发展的理念进行设计，最好的方法是在工程师培训阶段的整个课程中引入这些概念[13]，即绿色工程教育成为化学工程专业学位研究生的培养的课程体系的重要内容。这不仅要求涵盖环境保护和可持续发展的教育，培养学生具有绿色工程意识，能够将环境保护和可持续发展方面的知识运用到实际生活、学习、工作中，又要使得研究生的思想、行为方面均有绿色内容。另外，还应包括提高专业学位研究生的整体素质的相关教育，包括人文素养、社会责任感、社交能力、合作能力及职业伦理规范等方面在内[14]。

自1998年开始，工程硕士专业学位为我国培养了一大批高层次应用型工程技术人才和工程管理人才。随着20多年的发展，专业学位硕士研究生教育在人才培养目标、培养规模和培养模式等均有很大的发展和变化。现行的《关于制订在职攻读工程硕士专业学位研究生培养方案的指导意见》、《关于制订全日制工程硕士研究生培养方案的指导意见》分别制订于1999年和2009年，许多内容和要求与新形势下工程人才培养需求存在明显的不合适。2018年全国工程专业学位研究生教育指导委员会（以下简称教指委）根据教育部关于专业学位研究生教育改革的总体部署、教指委2016年工作会议精神和要求以及国务院学位委员会与教育部发布的《关于对工各专业学位类别进行调整的通知》，形成了2018版的《关于制订工程类专业硕士专业学位研究生培养方案的指导意见》（下简称《指导意见》）。

在2018年最新制订的《指导意见》中首次提出了“课程体系”的概念，并概括了该体系的5个特征：先进性、模块化、复合性、工程性和创新性。因此，专业学位化学工程领域硕士研究生的培养计划的课程体系包括了理论素养、科学知识和专业技能三个培养模块与工程经验累积模块（如图1）。这正符合《指导意见》提出的课程体系的其中的模块化特征。

其中，理论素养培养模块除包括思政类、外语能力和方法能力培养课程群以外，还整合涵盖人文素养、社会责任感、交流沟通能力、协作能力及职业伦理规范等方面的课程群，强化工程哲学、工程伦理等理论学习；科学知识培养模块涵盖了数学理论类课程群，需要优化课程结构，增强部分课程的应用性和实践性，强调绿色化工模式，创新授课模式。专业技能培养模块包含专业基础类和专业方向类课程群，需要根据产业行业需求和化工学科发展特色构建具有绿色化工理念的课程体系，强化课程育人导向，并优化课程内容结构，设立绿色化学工程项目管理类课程。工程经验累积模块包含专题实践实验等环节，建立实践教学基地及相关的监督管理制度，明确设置参与实践活动的学分[15]。

根据理论基础与实践创新能力的培养设置课程目标，着力提高研究生的绿色工程创新能力，在研究生的协同创新能力的培养方面取得了很好的成效。广西大学化学化工学院根据国务院学位委员会、教育部发布《专业学位类别博士、硕士学位基本要求》中对专业学位研究生的培养目标、知识结构、能力要求和素质要求等，全面对专业学位化学工程领域的课程内容进行提升，让研究生能够进一步认识绿色化学工程技术的现状，加深了解绿色化学工程的发展趋势，并能够将所学到的工程理论知识运用到化学工程领域的技术开发与创新，重点培养化学工程领域专业学位研究生的绿色工程实践和创新能力。因此，绿色化学原理在具体化工工程中的应用案例应该作为本工程领域的课程主要内容，如《化工项目规划》中的采用绿色的规划理念，在产业布局、产业链的构成、承载条件、资源利用、社会效益、环保措施等方面践行绿色化工理念；在《工程伦理学》中，增加对生产与生态，安全与效率，工程伦理与职业操守，全球气候变化与中国责任等一系列问题的学习和思考的内容；在《现代化工技术与发展》课程中，专题讨论绿色化工概念，提升在化工生产过程中绿色理念的重要性；在《高等化工设计》等课程中，体现绿色化工生产过程的特点，基于废物最少量化的原则，采用清洁生产工艺和技术来进行设计工作。在所有的课程中，要基于化工过程绿色的基本原则，不仅要求通过寻找新的反应过程、设计新的催化剂及反应器来提升传统化学反应过程的转化率和选择性，而且要充分利用反应与反应、反应与分离等的集成，将反应过程中产生的各种产物转化为其他反应的原料，形成“物料封闭循环”，进一步实现生产过程的污染零排放，提高整个化工生产过程的原子利用效率，践行“原子经济”。

根据教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，针对绿色化工的特点，在化学工程专业领域的所有专业课程中，增加、加强思政元素入专业课堂，特别是从国家、国际、文化、历史以及化工行业发展等方面增加关于绿色化工的必然性、重要性、针对性的内容，增加化工研究生专业课程的知识性、趣味性、人文性，提升相关专业课程的引领性、时代性和开放性。

通过在专业课程中强化绿色化工理念，实现培养具有扎实理论基础、全面素质发展、较强工程实践创新能力的高层次应用型、复合型绿色工程技术人才和工程管理人才的目标。

3 绿色化学工程人才的评价标准的建立

根据面向化学工程领域专业硕士学位研究生的特点，在专业课程的教学中，鼓励改变原有“满堂灌”的授课方式，采用以研究生为主体的互动式教学模式，将项目教学和案例教学结合，进行研究生课程教学方式改革。通过在课程中选择绿色化工实践项目，使培养的研究生能够快速地适应专业课程的学习并达到培养目标和企业需求。在专业课程教学中，引入案例教学，激发研究生学习兴趣，调动研究生的学习积极性，充分培养研究生理论知识结合工程实践的能力以及开展科研工作的能力。由于上述教学活动与常规的教学活动具有一定的差异，传统的笔试远远无法涵盖其所涉及的知识面和信息量，这使得考核成为学习过程的延续，因此，有必要构建多元化的人才培养结果评价体系。

现有专业学位硕士课程考核基本沿用学术型硕士的考核方式，主要包括笔试、课程论文或文献综述等传统课程考核方式，缺少对研究生学术水平和实践能力的评价。因此，将课堂教学活动的参与程度、平时作业完成程度、期末考试成绩等方面结合，并结合雨课堂、微助教等网络交互授课系统和手段，实现专业课任课老师与专业学位研究生的高效交流，让任课老师对课程考核的成绩评定趋于合理、高效；结合化学工程领域研究生课程体系中的实践环节，通过参加学术活动、开展工程实践训练等，进一步培养研究生的学术研究和工程创新能力；通过到企业实践环节，培养学生的绿色工程理念和创新意识，激励研究生提出创新的观点。最后，结合理论知识考核成绩、课程学术论文或课程报告、工程技能和工程创新意识、绿色化学工程理念等，确定研究生的考核结果。

4 结束语

高校是实施绿色工程教育的主体，也是绿色工程教育成败的关键；对于化学工程专业学位硕士生，主要通过专业课程体系建设、专业课程教材开发以及对教学方法进行改革等途径开展绿色化学工程教育实践，引导工程专业学位研究生正确理解人类与环境的关系，树立正确的生态观、伦理观、可持续发展观等，将“创新、协调、绿色、开放、共享”五大核心发展理念，特别是绿色创新发展理念引入到化学工程专业学位研究生培养过程中，进一步提高化学工程领域专业学位研究生培养的先进性、复合性、工程性和创新性，为社会培养、输送大量的高层次绿色化工专业人才，才能在我国实现碳达峰与碳中和目标的过程中做出贡献。

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Research on "Green" Engineering Teaching System for Master of Professional Degree in Chemical Engineering

Since the beginning of the 21st century, China's economic construction and social development have entered a stage of rapid development. In 2021, China proposed to establish and improve a green sustainable circular development economic system, and set the goal of China's carbon peak and carbon neutrality. The chemical industry is a pillar industry of the national economy, and chemical education should shoulder the responsibility of cultivating green and sustainable engineering talents, which is required that in the new stage of postgraduate education, not only should the cultivation of applied talents be the main focus, but also the concept of using green engineering and sustainable development idea should be instilled in the course education, and the concept of green engineering is implanted into the teaching of engineering ethics for engineers. Therefore, in the reform of the teaching system, the reform of the curriculum is particularly important. The curriculum needs to be designed according to the module, and reflects the progressiveness, compound, engineering, and innovation.

chemical engineering; master of professional degree; green engineering; teaching system; reform

G642

A

1008-1151(2022)08-0148-03

2022-04-28

广西研究生教育创新计划资助项目（JGY2020005）。

秦祖赠（1978－），男，广西大学化学化工学院教授，从事化学工程与技术的科研与教学方面的研究。