“双碳”背景下环境学科案例辩论教学探索——以“清洁生产”课程为例

牛启桂，高灿柱，刘汝涛

（山东大学环境科学与工程学院 山东 青岛 266237）

清洁生产作为环境学科的一门专业核心课程，内容涉及清洁生产的概念、内容、战略意义和清洁生产的理论基础、指标体系、法律法规、实施途径，为学生进一步学习专业知识和从事相关领域的工作奠定基础。清洁生产课程的实用性强，所面对的行业众多，而且不同工业企业的工艺、设备多种多样，产生的废弃物也各不相同，因此，清洁生产所面对的对象是多样的和复杂的[1]。而传统的“满堂灌”模式已经无法很好地满足教学需要，且不利于学生相关知识的掌握以及能力的培养。因此，探索新的清洁生产教学模式是十分必要的。

而案例辩论教学法作为近年来讨论较广的一种新的教学方法[2]，推动了教学模式的巨大发展和改革，其基于案例中的一些观点进行讨论与辨析[3]，在实际教学中得到了较为广泛的应用。教师引导学生对课程教学中某一具体的案例进行资料搜集，通过归纳总结梳理出自己的观点，再于课堂上进行辩论，这符合当代大学生活跃的思维方式。在案例辩论教学过程中，学生作为主体充分发挥自身的思辨能力，从而有助于加深学生对相关知识内容的理解以及促进思辨能力的提升，使学生实现从被动接受知识向主动探索知识的转变，提高了学生的学习效率和教师的教学效率。

自我国作出“碳达峰”和“碳中和”的承诺以来，不少学者积极探索将“双碳”目标融入环境学科的教学体系中，并且取得了一系列成果[4-5]。然而，如何将“双碳”目标与清洁生产的课堂教学相结合仍然值得探索。

本文旨在通过“双碳”背景下清洁生产课程案例辩论教学法的引入，加强学生的社会责任感与应用意识。在清洁生产课程上选取典型清洁生产减碳案例，并与当下的“双碳”目标紧密结合，引导学生进行资料搜集和课堂辩论，帮助学生理解清洁生产对于我国实现“双碳”目标的重要意义，为进一步培养创新型人才打下良好的基础。

1 清洁生产教学现状和存在的问题

清洁生产课程作为高等学校环境工程专业的三大主体课程之一，各大高校也为环境工程专业与环境科学专业开设了“清洁生产”课程。但是在实际教学中依然基本沿用传统的教学模式，即教师在课上以课件讲解的方式单方面地向学生灌输相关知识，学生被动接受，由于清洁生产课程具有较强的学科交叉性和应用性，且所含概念和知识点较多，而在实际教学过程中又较为缺乏实际案例的穿插与互动，因此导致部分学生在学习过程中一味死记硬背不求甚解，无法很好地理解和应用所学知识，对当下的“双碳”目标也是漠不关心，长此以往，学生会逐渐丧失学习热情并且将学习目标仅仅放在通过期末考试上。这种传统的教学模式虽然具有较高的知识传递效率，但是不利于学生理解清洁生产对于“双碳”目标的贡献与意义，也限制了学生合作意识、自主探索精神和创新意识的培养，与新时代创新型人才培养的主旨要求不相符合。

2 “双碳”背景下案例辩论教学模式的构建

2.1 教学模式

本教学模式注重课堂讲解与案例辩论的有机结合，将相关知识融合在典型清洁生产减碳案例中，充分调动学生的主观能动性进行课上研讨与辩论，极大提高了学习效果。所选择的案例应具有一定的典型性，并且能够在“双碳”背景下与清洁生产相结合，起到一定的教育效果，保证教学工作的顺利进行。比如在讲解清洁生产的过程单元分析时，可选取钢铁工业这一典型的高碳排放部门进行分析。钢铁工业的原料、能源消耗量多，废弃物产生量大[6]。在实际教学中，教师引导学生分组搜集相关钢铁企业的清洁生产案例，探讨钢铁行业中可实施的清洁生产方案，亦可进一步结合相关碳排放系数衡量碳减排效果。同时兼顾国民经济中与生活息息相关的食品加工业及制造业进行详细案例分析。最后在课上进行统一展示与辩论，在教师的引领下共同研讨钢铁企业生产过程中的清洁生产，激发学生作为环境人的责任心，积极建言献策，并得出最后的结论。

这种师生共研的案例辩论教学模式可极大激发学生的学习热情以及作为“环境人”的社会担当。通过在实际教学中布置穿插丰富的案例任务，并且通过事先分组进行查阅与小组研讨，学生在参与小组分工合作的过程中可锻炼良好的团队沟通协作能力，在查找资料和研讨的过程中亦可培养独立思考解决问题的能力。最后在课上由不同小组负责人进行展示汇报，汇报结束以后，其他小组也可以提出疑问并且展开辩论。最终由教师进行总结发言并且对各个小组的表现进行点评，同时将案例辩论的环节纳入最终成绩，进一步促进考核方式的多元化。

在案例辩论教学过程中，教师也应注意几个问题。首先，教师抛出问题的同时，注意引导学生转变思考方式，使学生充分发挥主观能动性。并向未准备该案例的同学讲解，以便于后期学生之间的探讨与辩论。其次，在学生辩论过程中，教师不作任何评判，做好辩论记录，在辩论结束后，依次解答学生辩论过程中的问题，进一步引导学生深层次的思考和逻辑训练。案例辩论教学的最后，教师归纳总结并进行公正客观的评价，该评价在教学中发挥着重要的导向作用，是学生衡量自己学习成果的重要标准，也为学生后续的努力指明了方向。

2.2 案例课时安排与教学内容

清洁生产课程每周4 学时，共进行12 周，一共48 学时。案例教学拟安排1 次案例导论课（2 学时），4 次案例展示（各2 学时），外加最后1 次总结汇报（2 学时），共计12学时。案例辩论课堂结合学习进度穿插在整个教学过程中，由任课教师进行调整安排。

①案例导论课（2 学时）。向学生讲述清洁生产案例辩论教学模式的流程与要求，进行课堂分组，并初步介绍清洁生产对于“双碳”目标的重要意义以及降碳效果，传授查找资料以及科学分析问题的方法步骤，激发学生的学习热情，并且对学生的疑问进行针对性答疑。

②从源头削减废物排放（2 学时）。引导学生从原子经济性、使用可再生的原料和无害（或少害）的化学合成这三个方面查找案例。从源头上研究其产生方式和特点，并且鼓励各小组选择感兴趣的领域并结合其产生废物的环节和机制，探讨减量化降碳方案，结合实际案例培养在该行业中清洁生产的系统宏观思维与低碳思想。

③排放废物的回收利用（2 学时）。引导学生分小组针对某一具体工厂企业的废弃物回收利用方式的真实案例进行分析，并且共同探讨改进措施以实现回收利用效率的最大化以及废物排放最小化，最终实现“减碳”的战略需求。通过研究真实的案例让学生对“双碳”背景下的清洁生产有一个更加贴切生动的认识，在一组汇报结束以后其他小组也可以提出质疑并且参与辩论，于讨论中共同探索更好的低碳高效的处理方法。

④生产过程中的清洁生产（2 学时）。比如优化生产工艺、生产过程中要讲求能效、考虑降解。比如我国较多热力公司实行煤改燃的改造，这不但涉及燃料、工艺和设备的改变，还涉及建筑和结构的变化，改造后实现了节能和减排两大成就。一方面通过学生分组查阅电厂、钢厂等一系列典型工业企业案例，绘制物料平衡图，结合生产流程，利用生命周期评价（LCA）以及清洁生产的方法，优化现有的清洁生产方法，实现节能减排；另一方面综合工厂企业的工艺设备探讨其更多可能的清洁生产方法。通过小组内讨论加课堂不同小组辩论的方式，为实现工业降碳绿色生产注入“环境人”的力量。

⑤工厂企业的末端治理（2 学时）。清洁生产与末端治理密不可分，因此教师可引导学生从身边熟悉的工厂企业入手分析，结合感兴趣的方面，查阅资料，了解工厂企业对于碳排放后的治理方案，讨论其可实行的其他优化方案，提高末端治理的质量并形成案例报告进行课堂展示，以达到节能降碳、学以致用的目的。最后，分析末端治理与清洁生产的优缺点，使学生更加生动地理解“双碳”背景下清洁生产的突出贡献与重要意义。

⑥学习感悟与总结点评（2 学时）。各小组总结之前汇报的案例，分享学习感悟与心得体会。教师对各个小组的表现进行点评并作总结性发言，案例辩论课考核成绩纳入最后期末成绩的考核。

3 “双碳”背景下清洁生产案例辩论教学模式的效果

经过一个学期的教学实践，结果表明这种结合“双碳”背景的案例辩论教学模式在清洁生产教学中发挥了较好的效果。它极大激发了学生的学习兴趣，很好地培养了学生的自主意识与创新能力。在案例查找与组间辩论的过程中，学生查找资料、现场调研、分析与整合相关信息，其团队协助交流的能力得到了极大的提高，处理和分析解决复杂清洁生产案例的能力有了进一步增强。在组间辩论“头脑风暴”的过程中，学生的思维和视野得到了进一步开拓，学会了多角度思考与解决问题的方法。

针对自主选择的一系列清洁生产案例，学生发现问题、分析问题及解决问题的能力有了大幅提升，开始初步建立清洁生产学科思维。学生在查找案例的过程中也开始积极关注我国“双碳”政策的相关内容，逐渐意识到清洁生产是目前减少碳排放最有价值与潜力的领域之一，增强了学生学习清洁生产课程的热情，以及力争早日实现“双碳”目标的责任感与使命感。

通过案例的展示汇报以及案例报告的撰写，学生的学术写作能力、表达交流能力等得到了进一步的加强，为以后毕业论文答辩以及未来从事科研工作打下了良好的基础。另外汇报期间师生的沟通交流形成了较为良好的课堂互动，有利于良好师生关系的构建，也促进了后续教学方案的实施。

另外，根据学生针对案例提出来的想法举措，教师要鼓励学生进一步完善方案并且积极组队参加节能减排大赛、大学生创新基金项目以及寒暑假的社会实践，并开放相关的清洁生产实验室作为支持，学生将课上的想法积极融合在创新实践中，实现了课堂价值的进一步拓展，也进一步增强了学生的科研实践能力，切实让学生在实践中为实现“双碳”目标作出属于“环境人”的应有贡献。

4 结语

清洁生产课程的学习对于环境学科的学生有着重要的意义，同时对国家实现“碳减排”起关键作用。基于“双碳”背景的案例辩论教学法在清洁生产教学中的成功应用，既适应了目前新工科人才培养的要求，又紧密呼应当下“双碳”目标。未来将继续结合之前的课改经验对于这一模式进行不断完善改进。本文结合相关教学实践初步探索了清洁生产课程的新的应用模式，以期让清洁生产课程更好适应经济社会发展与国家战略需求，培养创新型与应用型人才，也为清洁生产教学的进一步改革完善提供了新的思路。