基于绿色制造的生物工程人才培养模式

杨东升 罗先群 李小丽

摘  要：绿色经济在21世纪已经成为世界经济发展的新趋势，绿色制造人才是制造业绿色转型发展的重要人力资源保障，是支撑制造业绿色发展的主体力量。基于绿色制造的生物工程人才培养模式必须明确绿色制造人才培养目标，确立绿色制造培养框架，针对行业需求，开设绿色制造专业，完善绿色制造课程体系，加强绿色制造教育实践，加强绿色制造师资队伍建设。

关键词：绿色制造;生物工程人才培养;大学教育

Abstract： Green economy has become a new trend of world economic development in the 21st century. Personnel of green manufacturing is an important guarantee of human resource for green transformation and development of manufacturing industry and the main force supporting green development of manufacturing industry. According to the training mode of bioengineering personnel based on green manufacturing， the training target of green manufacturing personnel must be clarified， the training framework of green manufacturing personnel must be established， green manufacturing specialty according to the needs of the industry must be set up， the curriculum system of green manufacturing must be improved， and the practice of green manufacturing education and the construction of green manufacturing teachers of green manufacturing must be strengthened.

Keywords： green manufacturing; personnel training of bioengineering; college education

一、概述

国务院关于印发《中国制造2025》的通知指出，到2025年，制造业绿色发展和主要产品单耗达到世界先进水平，绿色制造体系基本建立。实现绿色制造的具体措施：加大先进节能环保技术、工艺和装备的研发力度，加快制造业绿色改造升级;积极推行低碳化、循环化和集约化，提高制造业资源利用效率;强化产品全生命周期绿色管理，努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。这一系列节能环保技术的实施离不开高素质的专业技术人才队伍。

生物工程人才培养主要服务于轻工食品行业，我国轻工食品行业包括19大类、45种行业，包括食品、造纸、酿酒、软饮料等。2016年全国规模以上的食品工业企业是42144家，总资产76000亿元[1]。作为重要的关乎国计民生的行业，随着人口增长，呈逐年增长的态势。2018年1-9月，规模以上食品工业累计完成主营业务收入6万亿元，同比增长5.8%[2]。

我国轻工食品行业存在能耗高，废水排放、COD排放水平高等问题，要真正实现节能减排困难重重。我国干制食品吨产品耗电量是发达国家的2-3倍，甜菜糖和罐头食品吨耗水量是发达国家5-10倍。发酵工业是轻工业重点污染行业之一，其废水排放量占全国总量的2.3%。2015年全国糖厂综合能耗和COD排放水平分别是发达国家的2倍和9倍[1]。因此，实现绿色制造，是完成中国制造2025的重要目标之一，而生物工程人才的培养则是实现绿色制造首要任务。

二、基于绿色制造的生物工程人才培养的必要性

绿色制造（Green Manufacturing）人才是制造业绿色转型发展的重要人力资源保障，是支撑制造业绿色发展的主体力量。基于制造业绿色转型升级对绿色制造人才的需求，大学教育需要深度对接制造业绿色转型升级，培养经济社会发展急需的绿色制造人才。

（一）基于绿色制造的绿色经济是世界经济也是中国发展的新趋势

绿色经济在21世纪已经成为世界经济发展的新趋势，发达国家积极出台绿色发展战略，力争在新一轮科技革命和产业变革中占有一席之地[3]。在“生产-消费-复原-生产”的循环系统中，人们着重于大力发展生产力，循环系统被破坏，环境问题突显，已经严重威胁着人类的生存，这是我们不得不进行绿色制造的原因。

亚洲和太平洋国家的增长率惊人，备受赞誉。高增长率伴随着对环境可持续性的担忧，因为该区域还记录了明显的水和空气质量下降、自然资源枯竭和生物多样性威胁的不利趋势。2005年，亚洲和太平洋地区需要的资源是世界其他地区的三倍，才能创造一个单位的GDP。亚洲的原材料使用量达到了350亿吨，到2050年可以达到800亿吨。2005年，亚太地區占全球能源需求的比例约为35%，预计到2028年将达到50%。几项研究指出，亚洲是燃烧产生黑碳排放的唯一最大来源。亚洲和太平洋地区迫切需要考虑资源效率，即每单位国内生产总值使用较少的资源，以确保该地区的持续增长和可持续发展[4]。

（二）企业由传统向绿色制造的转型升级亟需相关专业人才

从传统制造转向绿色制造涉及全新的就业和培训模式，过去几年中，随着绿色制造的引进，企业转型升级，许多工作正在发生变化[4]，造成绿色制造人才的缺乏。以轻工食品为例，技术创新体系是高科技发展的基础，也是“特色轻工”发展的根本动力和支撑保障。不论是建立技术中心或技术开发机构，还是实施产学研联合开发工程，加快利用并转化科技成果，无不需要绿色制造人才。绿色制造需要技术创新体系，这是高科技发展的基础，也是“特色轻工”发展的支撑保障。

（三）绿色制造对专业人才培养的规模提出了更高要求

随着工业化国家向清洁生产转型，实现全面可持续发展，绿色经济创新对就业的影响越来越受到关注[5]。一方面，绿色经济使清洁技术等在工业范围内得以大范围应用，另一方面，由于技术要求提升，造成现有人才无法满足清洁生产的要求。低碳经济的途径通常被视为技术问题，需要工程知识和技能[4]。近年来，我国轻工食品行业从业人员约3500万，但科技人员只有100多万人，占从业人员的3%。按国家“十一五”计划，科技人员占比要达到从业人员的6%，缺口100万科技人员[2]。

（四）人才培养的方向和质量是解决绿色制造问题关键

绿色制造从原材料获取到制造、从包装、运输、使用、报废、回收、再制造和处理等过程，涉及原料的选择、工艺的设计及确定、生产设备的设计选用、水电汽煤的消耗和循环使用、废渣废水废气的处理排放和回收，是融合多学科的大制造。人才培养要着眼于原料的选择、工艺的设计及确定、生产设备的设计选用、水电汽煤的消耗和循环使用、废渣废水废气的处理排放和回收，才能满足全面推进绿色制造的需求，实现可持续发展。所以绿色制造人才的培养要从通识人才培养开始，即不限专业和学科，培养具备综合实现绿色制造能力的人才。

（五）以点带面推动重点领域和全产业链制造业进步

技术进步不能以牺牲环境为代价，要在可持续发展的基础上，以点带面，推动重点领域和重点环节制造业的进步。通过集中优势研发团队对轻工食品等传统制造业进行绿色改造，大力研发推广余热余压回收、水循环利用、重金属污染减量化、有毒有害原料替代、废渣资源化等绿色工艺技术装备，加快应用清洁高效加工工艺，以全面推动全产业链的制造业进步，实现全面绿色生产。

三、目前生物工程人才培养面对的问题

绿色制造是一种综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，其目标是使得产品在从设计、制造、包装、使用到报废处理的整个生命周期中，对自然环境负面影响最小，资源利用率最高，综合效益最大，并使企业经济效益和社会效益协调优化[6]。

制造业绿色发展和产业结构绿色转型升级，提质增效，实现制造业大国向制造业强国的转变，对绿色制造人才培养提出了新的要求。但是，目前生物工程教育在绿色制造人才培养方面还面临诸多挑战，无法有效对接制造业转型升级的要求。

（一）绿色制造培养目的不明确，目标单一

绿色制造简而言之就是节能减排、可持续发展。然而，在绿色制造培养过程中，仅仅注重节能减排，会令培养目标过分单一。考虑到制造、资源和环境三者的不可分割的关系，绿色制造人才培养应该是全方位贯穿生产和产品使用始终的全过程。由于绿色制造在中国沿海处于起步阶段，对其内涵的理解有待进一步完善。首先，目前存在问题绿色制造培养不能只片面考虑对环境的影响而忽视了制造过程和资源两个大方面。其次，要明确培养目标，以利于绿色制造的教学和培训。

（二）绿色制造与生物工程专业匹配不完善

现有专业课程按教育部要求涵盖了本专业知识体系，加上绿色制造专业课程要求后，对教材选用、教学设计、教学实施等都是考验。首先，目前教材中绿色制造的章节相当鲜见，有清洁生产章节，但与绿色制造要求相去甚远，针对每一专业课程设计绿色制造环节，是一项任重道远的工作。其次，绿色制造内容是穿插于专业课程中还是独立成章节也是一个值得考量的问题，现有成熟专业技术加上并不成熟的绿色技术，对学生知识体系的良好构建并不是有益的。如果独立成章节，有脱离现有技术，成空中楼阁之嫌。

（三）绿色制造课程体系不健全

绿色制造本身就是一个正在摸索的新生事物，实践性极强。1. 在理论课程体系中开设绿色制造，只可能讲授绿色知识，缺少绿色制造的实践环节，有一定局限。2. 绿色制造课程本身应形成标准化，便于考核，特别是工科学生在工段设计时可以作为节能的考核指标。3. 现有课程只适用于专业型绿色制造人才的培养，不适用于技术交叉学科。

（四）师资队伍绿色教学水平有待提高

从学缘结构看，有的师资队伍本身不具备绿色制造知识，更谈不上具备绿色制造意识，无法进行绿色制造教学。部分教师在观念上不重视绿色制造，认为传统轻工食品在绿色制造技术上已无潜力可挖。这些问题均要通过后天的学习培训加以解决。

四、生物工程人才培养模式的变革

（一）明确绿色制造人才培养目标，确立绿色制造培养框架

明确培养目标，确立贯穿制造、资源和环境全方位、产品使用全过程的绿色制造人才的培养目标。确立绿色制造培养框架。根据行业特征和地方经济需求，确立绿色制造人才培养框架。培养框架包括绿色知识、绿色制造、绿色行为、绿色态度和绿色价值观。根据绿色培养框架，确立绿色制造人才专业开设、课程开发，强化教学实践和实习实训。

（二）针对行业需求，开设绿色制造专业

针对轻工食品45种行业，包括食品、造纸、酿酒、软饮料等展开绿色制造研究。1. 强化绿色制造观念，通过企业实践了解绿色制造技术、方法及可行性。针对不同工段实施不同的绿色制造技术改造，统筹安排全企业能源利用。2. 通过理论研究向企业提出绿色制造实施方案改进措施，与现有技术形成互補。3. 结合企业需求，总结归纳并形成相关的绿色专业，以实践课程方式在学历教育中实施。

（三）完善绿色制造课程体系，加强绿色制造教育实践

1. 要强化绿色制造实践课程的建设，达到边做边学边体会的教学效果，同时增强绿色制造的社会意义。

2. 要在某一节能技术领域形成一定范围内的标准化操作或设计规程，以利于对学生考核或作为毕业设计依据指标。

3. 除了在本专业进行通识人才的教学外，还要进行专业型绿色人才的培养。所谓通识人才，指该类人才分别属于不同专业和学科，具有自身本专业的扎实专业知识，同时了解绿色制造基本常识和理论，具有“绿色理念”的人才根据自身专业在不同岗位上工作。所谓绿色制造专业人才，指具有扎实绿色制造专业知识，专门从事绿色制造工作的专业人才[6]。

4. 研究发现，终身学习超越了正规教育和培训，包括“技能”和“发展”。全生命的学习有助于帮助学习者获得和整合各种知识和技能，以获得、提升甚至发明新的知识和技能[7]。大学教学要通过对学生终身学习能力的培养，使其具备这种素质，将更有利于绿色制造的持续发展与进步。

（四）加强绿色制造师资队伍建设，提高绿色制造教学水平

强化与企业合作，定期派出老师深入厂矿企业学习绿色制造技术，了解企业所需，提升自身绿色制造。邀请专家学者到学校开展培训、讲座等多种形式再教育，提升教师的绿色观念，保持与先进水平同步。

（五）教学模式变革

1. 增加教学内容，结合具体企业技术特点增加实践教学内容，比如灭菌热量回收、冷媒热交换、智能热管理、仿真系统控制等。在一定程度上可以适应社会对人才的需求。但总体上仍只停留在对知识单元的简单补充上，缺少利用绿色制造对生物工程专业系统知识的有效探究与深入整合。

2. 改革教学内容，使学生在能够利用所学知识进行合理工艺路线设计和论证、对设备进行合理功率及换热计算和选型论证、对物料及水电平衡进行正确计算。对更复杂的绿色制造工程，还需要更多的学习与培训，以解决能耗、废水排放、COD排放水平高等问题。

《中国制造2025》提出：积极推行低碳化、循环化和集约化，提高制造业资源利用效率;强化产品全生命周期绿色管理，努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。如何将这些原理和技术内容转化为生物工程的专业教学内容，需要重新组织教学体系，利用本专业的合理定位进行具体实施。

3. 创新教学方法，基于本专业的人才培养定位、教学内容、知识体系设置并建设相关的认知和实践教学环节。通过虚拟实验室建设，加深学生对绿色制造的认识，通过在企业建设教学基地，现场培养学生绿色制造。

五、结束语

绿色制造对生物工程人才培养提出了新要求。明确绿色制造人才培养目标，确立绿色制造人才专业开设、课程开发等生物工程人才培养的方向。具体从完善教学体系，强化师资队伍，改变教学模式，强化教学实践和实习实训以实现教学目标。

参考文献：

[1]中国食品产业发展报告（2012-2017）（摘登）[N].2018-01-01.

[2]陈克复.轻工食品行业现状及实现可持续发展的科技途径[J].食品科学技术学报，2010，28（3）：1-5.

[3]许艳丽，李资成.制造业转型升级背景下绿色技能人才培养的挑战与策略[J].职业技术教育，2017，38（9）：24-29.

[4]MACLEAN R， JAGANNATHAN S， SARVI J. Skills Development for Inclusive and Sustainable Growth in Developing Asia-Pacific [J]. Springer， 2012，14（1）：265.

[5]ALDIERI L， VINCI C P. Green Economy and Sustainable Development： The Economic Impact of Innovation on Employment [J]. Sustainability， 2018，10（10）：3541.

[6]龔青山，王红霞，刘强，等.高校绿色制造人才培养模式探讨[J].考试周刊，2016，105：147-148.

[7]REGMI K D. The Routledge International Handbook of Lifelong Learning[J]. Routledge Taylor & Francis Group， 2011，3（100）：302-311.