基于“雙碳”政策的課程建設(shè)探索與實踐
——以《環(huán)境經(jīng)濟學》為例

＊王雯 林愛軍 張燚 楊紫怡

（北京化工大學化學工程學院環(huán)境工程系 北京 100029）

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的交叉融合，全球范圍內(nèi)出現(xiàn)了以互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)智能化、工業(yè)一體化為代表的科技革命浪潮，即“第四次工業(yè)革命時代”[1-2]，對人才培養(yǎng)體系也提出了新的要求。新技術(shù)、新行業(yè)、工業(yè)發(fā)展變革對人才的要求越來越高，我國需優(yōu)化目前的工程教育體系，從而形成了以延伸、升級、突破、交叉融合為核心思想的“新工科建設(shè)”行動計劃。近年來，在教育部的大力支持下，“復旦共識”“天大行動”“北京指南”等計劃先后實施。此外，首批新工科研究與實驗實踐項目已完成驗收[3]，第二批產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目已順利立項[4]，這些項目有力推動了各高校的“新工科建設(shè)”，對“新工科建設(shè)”具指導意義。新工科課程體系的建設(shè)是新工科建設(shè)的核心問題之一，這是新工科課程體系建設(shè)的重大機遇。同時也蘊含巨大挑戰(zhàn)：新工科課程體系建設(shè)和其他類型的課程建設(shè)相比，要求更高、難度更大。新工科課程體系建設(shè)要求課程體系改革要實現(xiàn)思想政治教育與知識體系教育的有機融合，要體現(xiàn)新工科特色、符合新工科產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，要立足我國教育實際、培養(yǎng)與時俱進，結(jié)合時事，以培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才[5]。北京化工大學圍繞“新工科建設(shè)”，在專業(yè)認知、工程實訓、引領(lǐng)學風三方面取得一定成效，未來主要從思政建設(shè)和專業(yè)技術(shù)兩個維度入手，深化學生對國家技術(shù)需求和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型需求的認識，積極推進低碳環(huán)保、綠色化工等思政教育，著重建設(shè)創(chuàng)新型卓越工程人才培養(yǎng)基地。

隨著工業(yè)的發(fā)展，全球溫室氣體排放量猛增，氣候變化已經(jīng)成為全人類面臨的重大環(huán)境問題。為應(yīng)對氣候變化，越來越多的國家和地區(qū)提出了“無碳未來”的愿景[6]。在“雙碳”政策下，我國的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型有了更高目標，工科人才培養(yǎng)的模式急需相應(yīng)的改革優(yōu)化。環(huán)境經(jīng)濟學研究是運用環(huán)境科學與經(jīng)濟學的理論與方法、結(jié)合環(huán)境影響評估和經(jīng)濟成本等專業(yè)知識，綜合分析自然資源和環(huán)境資源的配置問題，維持生態(tài)環(huán)境和工業(yè)發(fā)展之間的平衡。因此，本文以《環(huán)境經(jīng)濟學》課程建設(shè)為載體，探索在新工科課程體系下基于“雙碳”政策對專業(yè)課程建設(shè)的新體系進行探索，以期解決實際工程問題，為工程人才培養(yǎng)和課程升級改革提供參考。

1.《環(huán)境經(jīng)濟學》課程建設(shè)的內(nèi)涵和特征

《環(huán)境經(jīng)濟學》是北京化工大學化學工程學院開設(shè)的一門專業(yè)選修課，該課程一方面樹立了學生環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展、綠色低碳等理念；另一方面闡明實際工程中環(huán)保與經(jīng)濟之間的矛盾性和協(xié)同性，以培育應(yīng)用型工程人才。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境問題日益突出，經(jīng)濟行為與環(huán)境質(zhì)量之間的聯(lián)系、平衡是環(huán)境經(jīng)濟學研究的主題，科學分析政策、效率、成本、收益等概念是環(huán)境經(jīng)濟學的手段。利用經(jīng)濟學基本原理分配管理環(huán)境資源，利用環(huán)境專業(yè)知識對環(huán)境破壞或保護進行量化、預(yù)測，以求在經(jīng)濟環(huán)境支出一定的情況下，改進經(jīng)濟政策和環(huán)境政策，積極向“雙碳”目標靠攏。

《環(huán)境經(jīng)濟學》具有以下特征[7]：（1）交叉性：該課程的發(fā)展歷史決定了其學科交叉的基本特征，即在促進可持續(xù)發(fā)展的前提下，通過剖析環(huán)境規(guī)律與經(jīng)濟發(fā)展之間的互作機制，以期獲得環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展的雙贏；（2）實踐性：環(huán)境與經(jīng)濟之間的復雜關(guān)系決定了該課程需要用多視角分析現(xiàn)存問題，并科學地提出最佳解決方案，從而解決實際工程問題；（3）開放性：由于實際工程問題非常復雜，在解決過程中不僅需要考慮政策、技術(shù)、地理位置等問題，還需要依托軟件完成情景模擬與最優(yōu)化分析，因而該課程需要與時俱進，不斷豐富，才能準確、科學地解決實際工程問題。

2.《環(huán)境經(jīng)濟學》課程建設(shè)的思路與方法

高校思政工作的重要意義備受肯定[8]，因此，《環(huán)境經(jīng)濟學》課程思政的建設(shè)思路和內(nèi)容至關(guān)重要。在國家政策層面，需加強學生生態(tài)文明建設(shè)教育，提高學生低碳減排、環(huán)境保護的意識；同時，加強學生對可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展觀的認識，加深對綠色GDP的認識和理解。在全球視野層面，加強學生對人類命運共同體的理解，了解和認識“雙碳”政策在全球的發(fā)展及其必要性。

環(huán)境經(jīng)濟學研究有效回答了如何平衡環(huán)境問題和經(jīng)濟收益的問題，積極為政府部門和企業(yè)單位提供未來改進方向。但對新工科課程體系的建設(shè)，傳統(tǒng)的《環(huán)境經(jīng)濟學》課程缺乏思政教育，也缺乏實際案例分析。本文建立的《環(huán)境經(jīng)濟學》課程建設(shè)體系如圖1所示，圍繞“雙碳”相關(guān)的思政建設(shè)和工程型人才培育，課程教學以學生研討和反饋互動的模式展開，應(yīng)用環(huán)境經(jīng)濟學相關(guān)知識以解決實際問題，最終實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境雙贏的課程目標，積極響應(yīng)建設(shè)五型社會。

圖1 《環(huán)境經(jīng)濟學》課程建設(shè)體系

“新工科建設(shè)”過程中，學科交叉創(chuàng)新、課程升級改革等重點建設(shè)思路，均需根據(jù)國家政策、全球時事等信息不斷對原有課程內(nèi)容進行豐富和拓展，力求與時俱進[9]。在“雙碳”背景下，一方面，碳減排被提上日程，從而促進工藝升級；另一方面，隨著碳交易市場的活躍、歐盟碳關(guān)稅等政策[12]的實施，“雙碳”戰(zhàn)略對全球經(jīng)濟、國內(nèi)經(jīng)濟均有影響。在工程型人才培育過程中，依托《環(huán)境經(jīng)濟學》課程，應(yīng)讓學生認識到經(jīng)濟與環(huán)境之間的新平衡，從新的視角來看待實際工程問題。

在課程建設(shè)思路的指導下，進一步對課程的教學過程進行優(yōu)化，針對工程現(xiàn)存問題，收集相關(guān)信息，把課堂交給學生，讓學生自主討論分析，并通過師生互動，將討論分析與建設(shè)反饋相結(jié)合，從而解決實際工程問題。

3.課程實施案例

《環(huán)境經(jīng)濟學》課程開設(shè)以來，圍繞一系列的經(jīng)典案例，例如“厭氧消化-熱解耦合體系處理餐廚垃圾”“農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展模式”“垃圾分類的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益與社會效益”等。融合經(jīng)濟、環(huán)境、我國國情、行業(yè)標準等內(nèi)容，基于雙贏原理、狀態(tài)轉(zhuǎn)換原理、內(nèi)在化原理和環(huán)境生產(chǎn)力原理，提高學生對基礎(chǔ)理論知識的應(yīng)用，進一步認識到工程實踐過程中存在的問題，讓學生辯證地看待環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系。

本文以城鎮(zhèn)污水處理廠目前的排放情況為典型案例，如圖1所示課程教學導圖。首先，教師向?qū)W生介紹本案例背景，提出需要討論和解決的問題“城鎮(zhèn)污水處理廠標準應(yīng)如何規(guī)定？”；其次，學生進行相關(guān)資料的信息收集，包括國家政策導向及現(xiàn)行標準、國內(nèi)污水處理廠運行現(xiàn)狀及技術(shù)升級情況、行業(yè)內(nèi)專家學者的意見等；最后，學生研討與教師互動反饋，探索經(jīng)濟與環(huán)境雙贏的可行途徑，思索如何更好地建設(shè)五型社會，最終獲得對實際問題的深度思考和探究。

(1)案例背景

《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）中一級A的排放標準為：化學需氧量≤50mg/L，總氮≤15mg/L，總磷≤0.5mg/L。符合該標準下的出水可引入稀釋能力較小的河湖作為城鎮(zhèn)景觀用水和一般回用水等用途?！兜乇硭h(huán)境質(zhì)量標準》IV類水標準為：化學需氧量≤30mg/L，總氮≤1.5mg/L，總磷≤0.3mg/L。現(xiàn)階段，國內(nèi)城市大多要求城鎮(zhèn)污水處理廠的出水達到地表水IV類的排放標準（適用于一般工業(yè)用水等），甚至要求達到地表水III類的排放標準（適用于生活飲用水源等），導致污水處理廠的運營成本大幅上升，“成本高”“排放難”已成為很多污水處理廠面臨的巨大難題。

本案例涉及兩個典型議題：什么是適當?shù)奈廴玖恳约叭绾喂苤?？確定適當?shù)奈廴玖坎⒉蝗菀?，污染是生產(chǎn)生活過程中作為“副產(chǎn)品”產(chǎn)生的，污染量因地區(qū)、時空、治理技術(shù)等存在諸多差異。政策雖然可以規(guī)定每個污染者的排放量，在某種程度上有效，但牽扯到許多企業(yè)和污染者的時候可能存在各方面問題，如何規(guī)定管理適當?shù)奈廴玖?，使污染控制達到最適當?shù)牧?，并且平衡額外的管理控制成本和激勵成本。面對實際的環(huán)境問題時，如何設(shè)定公平有效的環(huán)境政策是核心問題。

(2)信息收集

學生們圍繞上述案例，收集相關(guān)資料。

①國家政策導向及現(xiàn)行標準

我國現(xiàn)有約8000座污水處理廠[10]，現(xiàn)行污水處理廠排放標準為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002），主要將常規(guī)污染物標準值值分為一級標準（分為A標準和B標準）、二級標準和三級標準。

②國內(nèi)污水處理廠運行現(xiàn)狀及技術(shù)升級

福建漳州市詔安縣城西污水處理廠[11]是典型的村鎮(zhèn)和農(nóng)村污水處理廠，匯水范圍包括詔安縣莊上村和詔安工業(yè)園區(qū)。城西污水廠規(guī)劃規(guī)模為48000m3/d，出水執(zhí)行一級A標準。污水中包括工業(yè)污水，相比村鎮(zhèn)生活污水，含有更高濃度和更難降解的有機物。該污水處理廠增加前處理工藝，并選用深度處理工藝提高污水中污染物去除率，降低成本的同時提高經(jīng)濟效益。

義烏市稠江污水廠[12]是典型的城鎮(zhèn)污水處理廠，服務(wù)范圍為義烏市主城區(qū)，進水生活污水與工業(yè)廢水比例約8:2。為達到2019年浙江省頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標準》中對水質(zhì)的要求，該污水處理廠進行工藝改造。污水廠進行了工藝控制優(yōu)化，增設(shè)新型高端設(shè)備，過程控制儀表優(yōu)化，設(shè)備、設(shè)施改造優(yōu)化，自控系統(tǒng)優(yōu)化等操作。經(jīng)過約一年時間的改造建設(shè)，稠江污水廠成功將原排放標準提升至浙江標準，且單位直接運行成本僅增加約0.15元/噸，實現(xiàn)了經(jīng)濟與效率的雙提升。

云南景洪江南污水處理廠[13]屬于典型的老舊污水廠改造翻新例子，始建于2014年，于2021年翻新改造。原設(shè)計設(shè)備老舊、故障頻繁，也未考慮所屬地區(qū)的熱帶氣候條件。經(jīng)改造升級后，建立了全廠統(tǒng)一監(jiān)測和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)全廠自動化運行。通過翻新改造，該污水處理廠基本實現(xiàn)排放標準提高，運行成本降低，維護成本降低，故障發(fā)生率減小等初始目標。

③行業(yè)內(nèi)專家學者的意見

中國工程院院士任南琪認為：“目前很多城市提出污水處理廠要達到地表水IV類標準。……如有關(guān)部門不采取相應(yīng)措施，長此以往會給我們國家?guī)砭薮髶p失[14]。”

中國工程院院士彭永臻表示：“在《水污染防治法》具體推進過程中，執(zhí)法的重要尺度和依據(jù)是污水處理過程中的各類排放標準和規(guī)范。水環(huán)境污染在近幾年以來得到了明顯改善，但在此過程中也暴露出各行業(yè)排放標準存在諸多的問題[15]。”

中國工程院院士錢易認為：“雖然標準中總計說明了24個水質(zhì)目標，但使用頻率高的典型指標卻很少。此外，對有毒有害的污染物質(zhì)的關(guān)注度低，雖然它們具有較高的活性和毒性，但現(xiàn)實施的標準中卻沒有包含這些指標[15]?！?/p>

中國工程院院士李曉紅發(fā)言指出：“我國具有自然條件和污染效應(yīng)區(qū)域差異性明顯的特征，但現(xiàn)推行的《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》僅規(guī)定了全國性統(tǒng)一的指標及排放限值，這可能存在‘過度保護’和‘保護欠缺’等問題，各地各行業(yè)應(yīng)因地制宜地加強區(qū)域的、流域的、適宜的排放標準體系的制定實施工作[16]?！?/p>

(3)“雙碳”下的環(huán)境經(jīng)濟學分析

針對以上案例背景及收集到的信息，學生結(jié)合《環(huán)境經(jīng)濟學》課程中的基本原理和知識點，為了使資源配置接近于社會最優(yōu)，通過互動研討，學生們從以下三個角度提出自己的思考和建議：

第一，從時間維度上看，在《水污染防治法》實施過程中，政府大多采用管制方法，根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）制定地方排放要求，并取得了顯著成效。然而，經(jīng)過多年的治理和發(fā)展，面對新的環(huán)境狀況，最優(yōu)污染水平在不同地區(qū)已發(fā)生變化，管制方法難以適應(yīng)企業(yè)與環(huán)境之間的新平衡，且在“雙碳”的導向下，僅靠管制難以刺激技術(shù)的升級轉(zhuǎn)型。環(huán)境狀況與排放標準之間的不匹配會大大增加運營成本，同時導致大量非必須的碳排量。為提高政策的靈活性，后續(xù)政府需優(yōu)化管制方法，根據(jù)地區(qū)的實際環(huán)境狀況提出新的排放標準。

第二，與傳統(tǒng)的命令控制型政策相比，激勵型政策可以節(jié)約大量成本。激勵型政策主要有設(shè)置上限的排污權(quán)交易計劃和對污染物排放征稅（或收取費用）。加強經(jīng)濟手段的規(guī)范性，以激活市場自身的能動性，進一步優(yōu)化社會資源配置。規(guī)范排污費價格和收取方式，可以在實現(xiàn)相同總排放量的情況下，使不同污水排放企業(yè)減污的邊際成本發(fā)生改變，從而各企業(yè)會根據(jù)自身實際情況實現(xiàn)成本最小化，同時，還可以刺激新設(shè)備、新技術(shù)的升級，進一步減少能耗、碳排量等。此外，還可通過稅收、補貼等方式來輔助優(yōu)化市場機制的配置。經(jīng)濟手段雖然靈活性好，但也存在一定隱患，因而經(jīng)濟手段不能是完全自由的，需要聯(lián)合管制方法協(xié)同制約。

第三，經(jīng)濟與環(huán)境之間的互作機制大多符合環(huán)境庫茨涅茨曲線理論，即經(jīng)濟發(fā)展與排污量呈正相關(guān)，排污量增至拐點后，經(jīng)濟發(fā)展與排污量呈負相關(guān)。但污水處理廠處理過程中的二氧化碳排放量并不符合環(huán)境庫茨涅茨曲線理論，尤其是在“雙碳”政策的背景下，環(huán)境和經(jīng)濟之間的平衡關(guān)系和優(yōu)化措施仍需進一步探究。未來可結(jié)合環(huán)境學和經(jīng)濟學專業(yè)知識，通過全生命周期評價模型和全生命周期成本分析模型，在資本投資和運營成本一定的情況下，最大化經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

上述以解決實際問題出發(fā)的課程實施路徑如圖2所示，通過完整系統(tǒng)的案例分析，一方面，讓學生樹立了“雙碳”導向下的低碳減排意識，通過查閱資料、分析討論，提高學生信息梳理和總結(jié)歸納的能力；另一方面，讓學生了解目前污水處理廠運營與環(huán)境之間的矛盾，并通過課程知識，提高學生解決實際問題、提出有效建議的能力。案例分析教學法通過調(diào)動學生自主學習的積極性，引導學生理論聯(lián)系實際，鼓勵學生多維度、多途徑的思考，將思政教育和專業(yè)教育有機融合，以提高新工科建設(shè)體系下人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

圖2 案例分析框架圖

5.結(jié)語

與時俱進，根據(jù)政策變化、形勢變化不斷更新優(yōu)化課程內(nèi)容是新工科課程體系建設(shè)的重要落點?！董h(huán)境經(jīng)濟學》交叉融合環(huán)境學和經(jīng)濟學，具有復雜性、多變性，結(jié)合時事政策，從新視角解讀課程內(nèi)容，對學生進行低碳減排、生態(tài)文明建設(shè)等思政內(nèi)容，同時可提高學生解決實際問題、提出有效建議的能力，可為培育工程型人才提供有力支撐，對探索新工科體系下的課程建設(shè)具有重要的借鑒意義。