基于綠色制造的生物工程人才培養(yǎng)模式

楊東升 羅先群 李小麗

摘? 要：綠色經(jīng)濟(jì)在21世紀(jì)已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新趨勢(shì)，綠色制造人才是制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要人力資源保障，是支撐制造業(yè)綠色發(fā)展的主體力量?；诰G色制造的生物工程人才培養(yǎng)模式必須明確綠色制造人才培養(yǎng)目標(biāo)，確立綠色制造培養(yǎng)框架，針對(duì)行業(yè)需求，開(kāi)設(shè)綠色制造專業(yè)，完善綠色制造課程體系，加強(qiáng)綠色制造教育實(shí)踐，加強(qiáng)綠色制造師資隊(duì)伍建設(shè)。

關(guān)鍵詞：綠色制造;生物工程人才培養(yǎng);大學(xué)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

國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)《中國(guó)制造2025》的通知指出，到2025年，制造業(yè)綠色發(fā)展和主要產(chǎn)品單耗達(dá)到世界先進(jìn)水平，綠色制造體系基本建立。實(shí)現(xiàn)綠色制造的具體措施：加大先進(jìn)節(jié)能環(huán)保技術(shù)、工藝和裝備的研發(fā)力度，加快制造業(yè)綠色改造升級(jí);積極推行低碳化、循環(huán)化和集約化，提高制造業(yè)資源利用效率;強(qiáng)化產(chǎn)品全生命周期綠色管理，努力構(gòu)建高效、清潔、低碳、循環(huán)的綠色制造體系。這一系列節(jié)能環(huán)保技術(shù)的實(shí)施離不開(kāi)高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人才隊(duì)伍。

生物工程人才培養(yǎng)主要服務(wù)于輕工食品行業(yè)，我國(guó)輕工食品行業(yè)包括19大類、45種行業(yè)，包括食品、造紙、釀酒、軟飲料等。2016年全國(guó)規(guī)模以上的食品工業(yè)企業(yè)是42144家，總資產(chǎn)76000億元[1]。作為重要的關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的行業(yè)，隨著人口增長(zhǎng)，呈逐年增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。2018年1-9月，規(guī)模以上食品工業(yè)累計(jì)完成主營(yíng)業(yè)務(wù)收入6萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)5.8%[2]。

我國(guó)輕工食品行業(yè)存在能耗高，廢水排放、COD排放水平高等問(wèn)題，要真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排困難重重。我國(guó)干制食品噸產(chǎn)品耗電量是發(fā)達(dá)國(guó)家的2-3倍，甜菜糖和罐頭食品噸耗水量是發(fā)達(dá)國(guó)家5-10倍。發(fā)酵工業(yè)是輕工業(yè)重點(diǎn)污染行業(yè)之一，其廢水排放量占全國(guó)總量的2.3%。2015年全國(guó)糖廠綜合能耗和COD排放水平分別是發(fā)達(dá)國(guó)家的2倍和9倍[1]。因此，實(shí)現(xiàn)綠色制造，是完成中國(guó)制造2025的重要目標(biāo)之一，而生物工程人才的培養(yǎng)則是實(shí)現(xiàn)綠色制造首要任務(wù)。

二、基于綠色制造的生物工程人才培養(yǎng)的必要性

綠色制造（Green Manufacturing）人才是制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要人力資源保障，是支撐制造業(yè)綠色發(fā)展的主體力量?；谥圃鞓I(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)對(duì)綠色制造人才的需求，大學(xué)教育需要深度對(duì)接制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)，培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展急需的綠色制造人才。

（一）基于綠色制造的綠色經(jīng)濟(jì)是世界經(jīng)濟(jì)也是中國(guó)發(fā)展的新趨勢(shì)

綠色經(jīng)濟(jì)在21世紀(jì)已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新趨勢(shì)，發(fā)達(dá)國(guó)家積極出臺(tái)綠色發(fā)展戰(zhàn)略，力爭(zhēng)在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中占有一席之地[3]。在“生產(chǎn)-消費(fèi)-復(fù)原-生產(chǎn)”的循環(huán)系統(tǒng)中，人們著重于大力發(fā)展生產(chǎn)力，循環(huán)系統(tǒng)被破壞，環(huán)境問(wèn)題突顯，已經(jīng)嚴(yán)重威脅著人類的生存，這是我們不得不進(jìn)行綠色制造的原因。

亞洲和太平洋國(guó)家的增長(zhǎng)率驚人，備受贊譽(yù)。高增長(zhǎng)率伴隨著對(duì)環(huán)境可持續(xù)性的擔(dān)憂，因?yàn)樵搮^(qū)域還記錄了明顯的水和空氣質(zhì)量下降、自然資源枯竭和生物多樣性威脅的不利趨勢(shì)。2005年，亞洲和太平洋地區(qū)需要的資源是世界其他地區(qū)的三倍，才能創(chuàng)造一個(gè)單位的GDP。亞洲的原材料使用量達(dá)到了350億噸，到2050年可以達(dá)到800億噸。2005年，亞太地區(qū)占全球能源需求的比例約為35%，預(yù)計(jì)到2028年將達(dá)到50%。幾項(xiàng)研究指出，亞洲是燃燒產(chǎn)生黑碳排放的唯一最大來(lái)源。亞洲和太平洋地區(qū)迫切需要考慮資源效率，即每單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值使用較少的資源，以確保該地區(qū)的持續(xù)增長(zhǎng)和可持續(xù)發(fā)展[4]。

（二）企業(yè)由傳統(tǒng)向綠色制造的轉(zhuǎn)型升級(jí)亟需相關(guān)專業(yè)人才

從傳統(tǒng)制造轉(zhuǎn)向綠色制造涉及全新的就業(yè)和培訓(xùn)模式，過(guò)去幾年中，隨著綠色制造的引進(jìn)，企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，許多工作正在發(fā)生變化[4]，造成綠色制造人才的缺乏。以輕工食品為例，技術(shù)創(chuàng)新體系是高科技發(fā)展的基礎(chǔ)，也是“特色輕工”發(fā)展的根本動(dòng)力和支撐保障。不論是建立技術(shù)中心或技術(shù)開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)，還是實(shí)施產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開(kāi)發(fā)工程，加快利用并轉(zhuǎn)化科技成果，無(wú)不需要綠色制造人才。綠色制造需要技術(shù)創(chuàng)新體系，這是高科技發(fā)展的基礎(chǔ)，也是“特色輕工”發(fā)展的支撐保障。

（三）綠色制造對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)的規(guī)模提出了更高要求

隨著工業(yè)化國(guó)家向清潔生產(chǎn)轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)全面可持續(xù)發(fā)展，綠色經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新對(duì)就業(yè)的影響越來(lái)越受到關(guān)注[5]。一方面，綠色經(jīng)濟(jì)使清潔技術(shù)等在工業(yè)范圍內(nèi)得以大范圍應(yīng)用，另一方面，由于技術(shù)要求提升，造成現(xiàn)有人才無(wú)法滿足清潔生產(chǎn)的要求。低碳經(jīng)濟(jì)的途徑通常被視為技術(shù)問(wèn)題，需要工程知識(shí)和技能[4]。近年來(lái)，我國(guó)輕工食品行業(yè)從業(yè)人員約3500萬(wàn)，但科技人員只有100多萬(wàn)人，占從業(yè)人員的3%。按國(guó)家“十一五”計(jì)劃，科技人員占比要達(dá)到從業(yè)人員的6%，缺口100萬(wàn)科技人員[2]。

（四）人才培養(yǎng)的方向和質(zhì)量是解決綠色制造問(wèn)題關(guān)鍵

綠色制造從原材料獲取到制造、從包裝、運(yùn)輸、使用、報(bào)廢、回收、再制造和處理等過(guò)程，涉及原料的選擇、工藝的設(shè)計(jì)及確定、生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)選用、水電汽煤的消耗和循環(huán)使用、廢渣廢水廢氣的處理排放和回收，是融合多學(xué)科的大制造。人才培養(yǎng)要著眼于原料的選擇、工藝的設(shè)計(jì)及確定、生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)選用、水電汽煤的消耗和循環(huán)使用、廢渣廢水廢氣的處理排放和回收，才能滿足全面推進(jìn)綠色制造的需求，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。所以綠色制造人才的培養(yǎng)要從通識(shí)人才培養(yǎng)開(kāi)始，即不限專業(yè)和學(xué)科，培養(yǎng)具備綜合實(shí)現(xiàn)綠色制造能力的人才。

（五）以點(diǎn)帶面推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域和全產(chǎn)業(yè)鏈制造業(yè)進(jìn)步

技術(shù)進(jìn)步不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)，要在可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，以點(diǎn)帶面，推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域和重點(diǎn)環(huán)節(jié)制造業(yè)的進(jìn)步。通過(guò)集中優(yōu)勢(shì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)輕工食品等傳統(tǒng)制造業(yè)進(jìn)行綠色改造，大力研發(fā)推廣余熱余壓回收、水循環(huán)利用、重金屬污染減量化、有毒有害原料替代、廢渣資源化等綠色工藝技術(shù)裝備，加快應(yīng)用清潔高效加工工藝，以全面推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈的制造業(yè)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)全面綠色生產(chǎn)。

三、目前生物工程人才培養(yǎng)面對(duì)的問(wèn)題

綠色制造是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品在從設(shè)計(jì)、制造、包裝、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)自然環(huán)境負(fù)面影響最小，資源利用率最高，綜合效益最大，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化[6]。

制造業(yè)綠色發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)，提質(zhì)增效，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，對(duì)綠色制造人才培養(yǎng)提出了新的要求。但是，目前生物工程教育在綠色制造人才培養(yǎng)方面還面臨諸多挑戰(zhàn)，無(wú)法有效對(duì)接制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的要求。

（一）綠色制造培養(yǎng)目的不明確，目標(biāo)單一

綠色制造簡(jiǎn)而言之就是節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展。然而，在綠色制造培養(yǎng)過(guò)程中，僅僅注重節(jié)能減排，會(huì)令培養(yǎng)目標(biāo)過(guò)分單一?？紤]到制造、資源和環(huán)境三者的不可分割的關(guān)系，綠色制造人才培養(yǎng)應(yīng)該是全方位貫穿生產(chǎn)和產(chǎn)品使用始終的全過(guò)程。由于綠色制造在中國(guó)沿海處于起步階段，對(duì)其內(nèi)涵的理解有待進(jìn)一步完善。首先，目前存在問(wèn)題綠色制造培養(yǎng)不能只片面考慮對(duì)環(huán)境的影響而忽視了制造過(guò)程和資源兩個(gè)大方面。其次，要明確培養(yǎng)目標(biāo)，以利于綠色制造的教學(xué)和培訓(xùn)。

（二）綠色制造與生物工程專業(yè)匹配不完善

現(xiàn)有專業(yè)課程按教育部要求涵蓋了本專業(yè)知識(shí)體系，加上綠色制造專業(yè)課程要求后，對(duì)教材選用、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施等都是考驗(yàn)。首先，目前教材中綠色制造的章節(jié)相當(dāng)鮮見(jiàn)，有清潔生產(chǎn)章節(jié)，但與綠色制造要求相去甚遠(yuǎn)，針對(duì)每一專業(yè)課程設(shè)計(jì)綠色制造環(huán)節(jié)，是一項(xiàng)任重道遠(yuǎn)的工作。其次，綠色制造內(nèi)容是穿插于專業(yè)課程中還是獨(dú)立成章節(jié)也是一個(gè)值得考量的問(wèn)題，現(xiàn)有成熟專業(yè)技術(shù)加上并不成熟的綠色技術(shù)，對(duì)學(xué)生知識(shí)體系的良好構(gòu)建并不是有益的。如果獨(dú)立成章節(jié)，有脫離現(xiàn)有技術(shù)，成空中樓閣之嫌。

（三）綠色制造課程體系不健全

綠色制造本身就是一個(gè)正在摸索的新生事物，實(shí)踐性極強(qiáng)。1. 在理論課程體系中開(kāi)設(shè)綠色制造，只可能講授綠色知識(shí)，缺少綠色制造的實(shí)踐環(huán)節(jié)，有一定局限。2. 綠色制造課程本身應(yīng)形成標(biāo)準(zhǔn)化，便于考核，特別是工科學(xué)生在工段設(shè)計(jì)時(shí)可以作為節(jié)能的考核指標(biāo)。3. 現(xiàn)有課程只適用于專業(yè)型綠色制造人才的培養(yǎng)，不適用于技術(shù)交叉學(xué)科。

（四）師資隊(duì)伍綠色教學(xué)水平有待提高

從學(xué)緣結(jié)構(gòu)看，有的師資隊(duì)伍本身不具備綠色制造知識(shí)，更談不上具備綠色制造意識(shí)，無(wú)法進(jìn)行綠色制造教學(xué)。部分教師在觀念上不重視綠色制造，認(rèn)為傳統(tǒng)輕工食品在綠色制造技術(shù)上已無(wú)潛力可挖。這些問(wèn)題均要通過(guò)后天的學(xué)習(xí)培訓(xùn)加以解決。

四、生物工程人才培養(yǎng)模式的變革

（一）明確綠色制造人才培養(yǎng)目標(biāo)，確立綠色制造培養(yǎng)框架

明確培養(yǎng)目標(biāo)，確立貫穿制造、資源和環(huán)境全方位、產(chǎn)品使用全過(guò)程的綠色制造人才的培養(yǎng)目標(biāo)。確立綠色制造培養(yǎng)框架。根據(jù)行業(yè)特征和地方經(jīng)濟(jì)需求，確立綠色制造人才培養(yǎng)框架。培養(yǎng)框架包括綠色知識(shí)、綠色制造、綠色行為、綠色態(tài)度和綠色價(jià)值觀。根據(jù)綠色培養(yǎng)框架，確立綠色制造人才專業(yè)開(kāi)設(shè)、課程開(kāi)發(fā)，強(qiáng)化教學(xué)實(shí)踐和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)。

（二）針對(duì)行業(yè)需求，開(kāi)設(shè)綠色制造專業(yè)

針對(duì)輕工食品45種行業(yè)，包括食品、造紙、釀酒、軟飲料等展開(kāi)綠色制造研究。1. 強(qiáng)化綠色制造觀念，通過(guò)企業(yè)實(shí)踐了解綠色制造技術(shù)、方法及可行性。針對(duì)不同工段實(shí)施不同的綠色制造技術(shù)改造，統(tǒng)籌安排全企業(yè)能源利用。2. 通過(guò)理論研究向企業(yè)提出綠色制造實(shí)施方案改進(jìn)措施，與現(xiàn)有技術(shù)形成互補(bǔ)。3. 結(jié)合企業(yè)需求，總結(jié)歸納并形成相關(guān)的綠色專業(yè)，以實(shí)踐課程方式在學(xué)歷教育中實(shí)施。

（三）完善綠色制造課程體系，加強(qiáng)綠色制造教育實(shí)踐

1. 要強(qiáng)化綠色制造實(shí)踐課程的建設(shè)，達(dá)到邊做邊學(xué)邊體會(huì)的教學(xué)效果，同時(shí)增強(qiáng)綠色制造的社會(huì)意義。

2. 要在某一節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域形成一定范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化操作或設(shè)計(jì)規(guī)程，以利于對(duì)學(xué)生考核或作為畢業(yè)設(shè)計(jì)依據(jù)指標(biāo)。

3. 除了在本專業(yè)進(jìn)行通識(shí)人才的教學(xué)外，還要進(jìn)行專業(yè)型綠色人才的培養(yǎng)。所謂通識(shí)人才，指該類人才分別屬于不同專業(yè)和學(xué)科，具有自身本專業(yè)的扎實(shí)專業(yè)知識(shí)，同時(shí)了解綠色制造基本常識(shí)和理論，具有“綠色理念”的人才根據(jù)自身專業(yè)在不同崗位上工作。所謂綠色制造專業(yè)人才，指具有扎實(shí)綠色制造專業(yè)知識(shí)，專門(mén)從事綠色制造工作的專業(yè)人才[6]。

4. 研究發(fā)現(xiàn)，終身學(xué)習(xí)超越了正規(guī)教育和培訓(xùn)，包括“技能”和“發(fā)展”。全生命的學(xué)習(xí)有助于幫助學(xué)習(xí)者獲得和整合各種知識(shí)和技能，以獲得、提升甚至發(fā)明新的知識(shí)和技能[7]。大學(xué)教學(xué)要通過(guò)對(duì)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，使其具備這種素質(zhì)，將更有利于綠色制造的持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步。

（四）加強(qiáng)綠色制造師資隊(duì)伍建設(shè)，提高綠色制造教學(xué)水平

強(qiáng)化與企業(yè)合作，定期派出老師深入廠礦企業(yè)學(xué)習(xí)綠色制造技術(shù)，了解企業(yè)所需，提升自身綠色制造。邀請(qǐng)專家學(xué)者到學(xué)校開(kāi)展培訓(xùn)、講座等多種形式再教育，提升教師的綠色觀念，保持與先進(jìn)水平同步。

（五）教學(xué)模式變革

1. 增加教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合具體企業(yè)技術(shù)特點(diǎn)增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，比如滅菌熱量回收、冷媒熱交換、智能熱管理、仿真系統(tǒng)控制等。在一定程度上可以適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的需求。但總體上仍只停留在對(duì)知識(shí)單元的簡(jiǎn)單補(bǔ)充上，缺少利用綠色制造對(duì)生物工程專業(yè)系統(tǒng)知識(shí)的有效探究與深入整合。

2. 改革教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在能夠利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行合理工藝路線設(shè)計(jì)和論證、對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理功率及換熱計(jì)算和選型論證、對(duì)物料及水電平衡進(jìn)行正確計(jì)算。對(duì)更復(fù)雜的綠色制造工程，還需要更多的學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，以解決能耗、廢水排放、COD排放水平高等問(wèn)題。

《中國(guó)制造2025》提出：積極推行低碳化、循環(huán)化和集約化，提高制造業(yè)資源利用效率;強(qiáng)化產(chǎn)品全生命周期綠色管理，努力構(gòu)建高效、清潔、低碳、循環(huán)的綠色制造體系。如何將這些原理和技術(shù)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為生物工程的專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，需要重新組織教學(xué)體系，利用本專業(yè)的合理定位進(jìn)行具體實(shí)施。

3. 創(chuàng)新教學(xué)方法，基于本專業(yè)的人才培養(yǎng)定位、教學(xué)內(nèi)容、知識(shí)體系設(shè)置并建設(shè)相關(guān)的認(rèn)知和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，加深學(xué)生對(duì)綠色制造的認(rèn)識(shí)，通過(guò)在企業(yè)建設(shè)教學(xué)基地，現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)學(xué)生綠色制造。

五、結(jié)束語(yǔ)

綠色制造對(duì)生物工程人才培養(yǎng)提出了新要求。明確綠色制造人才培養(yǎng)目標(biāo)，確立綠色制造人才專業(yè)開(kāi)設(shè)、課程開(kāi)發(fā)等生物工程人才培養(yǎng)的方向。具體從完善教學(xué)體系，強(qiáng)化師資隊(duì)伍，改變教學(xué)模式，強(qiáng)化教學(xué)實(shí)踐和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

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