面向可持續(xù)發(fā)展的工程教育

工業(yè)革命以來，整個世界發(fā)生了很大的變化。工業(yè)革命有很多正面的效應，工業(yè)發(fā)展使世界經(jīng)濟有了巨大的進步，使人類的生活有了根本的變化，衣食住行都變了。同時也應該注意到，工業(yè)革命帶來了很多負面的效應，包括自然資源的消耗、越來越嚴重的環(huán)境污染、生態(tài)的破壞，等等。

一、工程科技與可持續(xù)發(fā)展

工程究竟在工業(yè)革命中起到什么樣的作用？無可非議，工程和科學技術是經(jīng)濟和社會進步發(fā)展的主要推動力。沒有科學技術和工程，世界工業(yè)革命的成果不可能有這么多。但是，我們也要看到另外一面，就是科學技術和工程也是資源消耗、環(huán)境污染和生態(tài)破壞的主要原因之一。例如，日益嚴重的水環(huán)境污染、大氣污染和固體廢棄物污染；不斷加劇的資源短缺，如水資源、耕地資源、森林資源、礦產(chǎn)資源的銳減；生態(tài)系統(tǒng)的破壞及其所帶來的土地荒漠化、酸雨蔓延、生物多樣性減少，以至于全球性的氣候變暖、臭氧層的破壞，以及有毒化學品的泛濫和積累。這些問題無一不危及到人類的健康和生存，已經(jīng)極大地損害和制約著經(jīng)濟的發(fā)展，甚至對地球的命運也造成了嚴重的威脅。這些問題無一不是人類活動，特別是科技工程的發(fā)展所造成的。

面對眾多嚴重的環(huán)境問題，面對人類生死存亡的抉擇，人類社會從20世紀60年代開始進行了嚴肅的思考。1972年6月，聯(lián)合國在瑞典斯德哥爾摩召開了“人類與環(huán)境會議”，并通過了《人類環(huán)境宣言》。當時有一句話特別打動人們的心，那就是：“人類只有一個地球賴以生存，這個地球不是我們從上一代人手里繼承下來的，而是我們從下一代人手里借來的?！?987年，由挪威前首相布倫特蘭夫人為首的世界環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)表了《我們共同的未來》報告，鮮明地提出必須為當代人和下代人的利益改變發(fā)展模式。1992年，聯(lián)合國在巴西里約熱內(nèi)盧舉行了聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會，通過了《里約熱內(nèi)盧環(huán)境與發(fā)展宣言》，首次提出人類應遵循可持續(xù)發(fā)展的方針，并明確了可持續(xù)發(fā)展的定義是：既符合當代人的需求，又不致?lián)p害后代人滿足其需求能力的發(fā)展。

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為人類指明了前進的方向。既然是前一次工業(yè)革命所造成的飛速發(fā)展，使人類走上了損害環(huán)境、阻礙發(fā)展的怪圈，人類就應該進行一次新的工業(yè)革命，以便解決環(huán)境問題，求得可持續(xù)發(fā)展。很多思想家、科學家和工業(yè)家已經(jīng)提出了一系列的新理論，并進行了卓有成效的實踐，如工業(yè)生態(tài)學、綠色化學、綠色制造、清潔生產(chǎn)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)城市以及循環(huán)經(jīng)濟等。其核心思想是要大大提高對自然資源的利用率，大大減少排放的污染物量，同時獲得更高的利潤。在這場新的工業(yè)革命中，中國不能再掉隊，有良知、有責任心的科學家工程師們應該迅速行動起來。

工程師對于這個可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的反響是非常正面的。2004年，中國曾舉辦了世界工程組織聯(lián)合會主辦的世界工程師大會，大會發(fā)布的宣言就以“工程師塑造可持續(xù)的未來”為題，表明了工程師們都認識到我們應該要負起更大的責任推動人類的可持續(xù)發(fā)展。

二、工程教育的新方向

為保證可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，人類需要先進的、綠色的工程、科學、技術，綠色工程技術的特點就是不能浪費資源，不能破壞環(huán)境和生態(tài)，而應是節(jié)約資源、環(huán)境友好的。其特點包括：

首先，資源利用的效率應該是最高，以便使經(jīng)濟發(fā)展消耗的自然資源量降到最少，可以把有限的資源多留給子孫后代，避免子孫后代過無米之炊的生活。

其次，應該是環(huán)境友好的，一定要減少污染物的產(chǎn)生量，工業(yè)生產(chǎn)過程要減少污染，而不是產(chǎn)生了污染后再進行末端處理，末端處理不是真正解決環(huán)境問題的好辦法。

再次，應該盡量地減少能源的使用，減少溫室氣體的排放，要多使用綠色的能源。

最后，人類還要有一個新的理念，就是所有的人類活動產(chǎn)生的廢棄物都是資源，是放錯了地方的資源?？茖W家、工程師都應該有責任，把這些放錯地方的資源再生為資源，而不是讓它變成廢物。

工程教育也應該按照可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略指引的方向進行改革，以培養(yǎng)能為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施、為廣大人民謀福利的未來的工程師。

面向可持續(xù)發(fā)展的工程教育的內(nèi)容應該包括：

第一，闡述可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的由來和實質(zhì)，使學生不要錯誤地認為GDP增長就是經(jīng)濟發(fā)展的標志，而應該認識到可持續(xù)發(fā)展的最終目標包括經(jīng)濟增長、社會進步、環(huán)境清潔、擺脫貧困、生態(tài)良好等多方面?，F(xiàn)任的、未來的工程師都應該具有生態(tài)文明的理念，在進行工程活動時必須做到與自然和諧相處，愛護自然，尊重自然，仿效自然。

第二，樹立清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟理念。這在世界上很多國家已經(jīng)推行30多年了。清潔生產(chǎn)是指將綜合性預防的戰(zhàn)略持續(xù)地應用于生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和服務中，以提高效率和降低對人類安全和環(huán)境的風險。對生產(chǎn)過程來說，清潔生產(chǎn)是指節(jié)約能源和原材料，淘汰有害的原材料，減少和降低所有廢物的數(shù)量和毒性。對產(chǎn)品來說，清潔生產(chǎn)是指降低產(chǎn)品全生命周期（包括從原材料開采到壽命終結(jié)的處置）對環(huán)境的有害影響。對服務來說，清潔生產(chǎn)是指將預防戰(zhàn)略結(jié)合到環(huán)境設計和所提供的服務中。

循環(huán)經(jīng)濟是符合自然生態(tài)法則的經(jīng)濟模式。傳統(tǒng)的經(jīng)濟是線性的，包括開采資源、利用資源生產(chǎn)產(chǎn)品、產(chǎn)品放在市場上、消費者買了產(chǎn)品后使用產(chǎn)品，最后就扔到垃圾堆去了。這個過程美國人曾經(jīng)把它叫做“從搖籃到墳墓”。但是循環(huán)經(jīng)濟就不一樣，就是把扔進垃圾堆的廢物作為再生資源來利用，把線性經(jīng)濟變成一個圓環(huán)狀的循環(huán)經(jīng)濟。這樣一來，廢物就減少了，資源就增多了。美國人的新描述就成為“從搖籃到搖籃”了。

循環(huán)經(jīng)濟有三個原則，就是減量化、循環(huán)化和再生資源化。首先要盡量減少資源的消耗和污染物的排放，其次是要盡量采用循環(huán)系統(tǒng)，多次利用資源和半成品，最后是要把生產(chǎn)過程及消費過程產(chǎn)生的廢物作為再生資源再利用。循環(huán)經(jīng)濟可以促進經(jīng)濟發(fā)展，同時節(jié)約了資源、減少了環(huán)境污染，還可以增加就業(yè)機會，應該說是“三贏”的經(jīng)濟模式。

第三，工程類學科的教育必須包括“工業(yè)生態(tài)學”。這是20世紀70年代開始研究發(fā)展的一個新方向。它運用自然生態(tài)的法則和原理于工業(yè)設計、制造、運行和創(chuàng)新，使工業(yè)活動與自然和諧相處，節(jié)約自然資源的消耗，減少環(huán)境污染的排放。工業(yè)生態(tài)學研究的內(nèi)容包括產(chǎn)品生態(tài)設計、提高資源利用效率的途徑、工業(yè)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品消費過程的物流分析、能流分析、工業(yè)產(chǎn)品的生命周期管理、工業(yè)共生代謝關系的建立和作用、工業(yè)及工業(yè)園區(qū)的生態(tài)化等，對于走上一條科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路具有十分重要的指導作用。目前，該課程在海外大學工科教學計劃中已經(jīng)是必修課程。我國也有很多大學開設了“工業(yè)生態(tài)學”課程，正在進行相關研究和實踐。

第四，各類不同的工科專業(yè)都應該為學生教授本專業(yè)在近40年來國內(nèi)外開發(fā)應用的綠色工藝技術。例如，綠色化工技術強調(diào)采用綠色原料、生產(chǎn)綠色產(chǎn)品、在原子水平上減少污染、采用綠色的化學助劑和能源；機械制造發(fā)展了再制造工藝，在生產(chǎn)新產(chǎn)品的過程中能安全、合理地利用廢舊產(chǎn)品的零部件，大大節(jié)約了資源，減少了污染。生態(tài)工業(yè)園區(qū)的建設更能在建立產(chǎn)業(yè)共生代謝及基礎上使資源利用率大大提高，廢物排放量大大減少。為了充實工科教學的內(nèi)容，工科的老師們必須在開發(fā)利用綠色工程技術的道路上辛勤耕耘，走在前列，這是不言而喻的。

三、清華大學開展綠色教育情況

清華大學從1998年就啟動了綠色大學建設項目，其中包括綠色教育、綠色科研和綠色校園建設三大方面。

在綠色教育方面，我們開設了很多相關的課程，如面向全校不同院系學生的公共課“環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展”。到現(xiàn)在已經(jīng)17年了。該課程本來是一年一次，但是因為選課的人很多，現(xiàn)在變成了一個學期一次。400人的大教室座無虛席，學生們來自不同的院系，對課程非常感興趣，他們都能聯(lián)系自己的生活、聯(lián)系自己所學的專業(yè)來考慮環(huán)境問題。此外，很多院系都開設有綠色課程，涉及綠色化學、綠色能源，工業(yè)生態(tài)學、倫理學、生態(tài)倫理學等。根據(jù)學校教務處統(tǒng)計，清華大學綠色課程已經(jīng)超過了200門。學校還舉辦了一系列課外的活動，包括綠色講座，邀請美國前副總統(tǒng)艾爾·戈爾講全球氣候變化，美國國際問題研究所所長布朗講拯救地球、延續(xù)文明，還有希臘前首相的報告。這些報告都很受學生的歡迎。學生自己組織的綠色協(xié)會開展了很多的宣傳活動，包括創(chuàng)新比賽、攝影比賽等，做了很多努力。最近，我們又開設了一門新課程“生態(tài)文明建設十五講”，由不同院系的14位教授講課，并已經(jīng)出版了一本教材。

（本文根據(jù)錢易院士在2015年11月19日于北京召開的“2015國際工程教育論壇”上的報告錄音整理，經(jīng)作者審閱）

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