將“雙碳”戰(zhàn)略理念融入工科教學(xué)
——以“新型高分子材料與生活”課程為例

劉 珊，王潤(rùn)璽，石忠武，周 燕，謝玲俐

(貴州理工學(xué)院材料與能源工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550003)

0 引言

2020年9月，習(xí)近平總書記在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上提出：“中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”[1]。這一歷史性發(fā)言是我國(guó)在應(yīng)對(duì)氣候變化和保護(hù)地球的全球化行動(dòng)中向世界做出的莊嚴(yán)承諾。2021年7月，教育部制定了《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》[2]，要求高校將碳達(dá)峰碳中和理念融入相關(guān)領(lǐng)域的教學(xué)中。

“新型高分子材料與生活”是一門重要的工科專業(yè)選修課程，其教學(xué)目的是使學(xué)生對(duì)目前市場(chǎng)份額比較大的一些高分子原料及其產(chǎn)品有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，熟悉高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域，拓展大學(xué)生的專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域，為學(xué)生今后從事高分子材料產(chǎn)品的生產(chǎn)、新品種的研發(fā)和應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。

鑒于此，本研究在廣泛查閱相關(guān)資料以及自身的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)最新研究動(dòng)態(tài)，對(duì)如何將碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略思想融入貴州理工學(xué)院“新型高分子材料與生活”課程教學(xué)工作進(jìn)行了研究和總結(jié)。

1 碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略的科學(xué)內(nèi)涵

人類文明的進(jìn)步伴隨著大量能源消耗和碳排放。碳排放造成的溫室效應(yīng)對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)化程度高，起步更早，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，目前絕大部分溫室氣體是全球發(fā)達(dá)國(guó)家在過(guò)去兩百年間排放的。為了將大氣中的二氧化碳等溫室氣體的濃度控制在氣候免受人為干擾的量，世界各國(guó)聯(lián)合制定了《巴黎氣候協(xié)定》。該協(xié)定把“全球平均氣溫升高需控制在2 ℃以內(nèi)”作為目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，需要全球在2070年實(shí)現(xiàn)碳中和，否則全球生態(tài)系統(tǒng)將受到不可逆的嚴(yán)重影響。

歐盟和美國(guó)實(shí)現(xiàn)從碳達(dá)峰到碳中和分別有70年和43年過(guò)渡期，習(xí)近平總書記提出我國(guó)的碳中和目標(biāo)為2060年，從碳達(dá)峰到碳中和只有30年過(guò)渡期，實(shí)現(xiàn)難度更大，控碳力度遠(yuǎn)超其他國(guó)家預(yù)期。目前中國(guó)處于飛速發(fā)展期，而碳排放權(quán)就是發(fā)展權(quán)，在這個(gè)特殊時(shí)期實(shí)施碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)，主動(dòng)承擔(dān)控碳的國(guó)際義務(wù)，是中國(guó)作為超級(jí)大國(guó)在全球氣候治理上表現(xiàn)出的大國(guó)氣度。

碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略的本質(zhì)是使我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)趨于清潔化和低碳化[3]。通過(guò)自上而下調(diào)控能源消費(fèi)規(guī)模、優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，來(lái)降低二氧化碳總排放量。一方面是推動(dòng)傳統(tǒng)化石能源的總消耗量逐步降低，另一方面是推進(jìn)清潔能源部署，形成高碳和低碳能源相互補(bǔ)充和支持的綠色高效能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。

2021年10月24日，中國(guó)發(fā)布了《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》[4]，對(duì)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)作出系統(tǒng)布局。隨后，國(guó)務(wù)院出臺(tái)了《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》等文件。

2 碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略理念融入工科課程教學(xué)的意義

教育部制定的《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》鼓勵(lì)各高校開設(shè)碳達(dá)峰碳中和相關(guān)課程，鼓勵(lì)將碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略理念融入工科教學(xué)中，許多學(xué)校已經(jīng)開始著手在相關(guān)專業(yè)執(zhí)行此項(xiàng)教學(xué)改革[5-7]。由于我國(guó)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的時(shí)間緊任務(wù)重，實(shí)現(xiàn)該戰(zhàn)略不僅要提前布局，而且要立刻行動(dòng)，必須在當(dāng)代大學(xué)生中廣泛普及碳達(dá)峰碳中和理念，培養(yǎng)公民的綠色低碳行為習(xí)慣。大學(xué)生是渴望進(jìn)步與提升的一個(gè)群體，容易理解和吸收新思想和新政策。將碳達(dá)峰碳中和理念融入工科教學(xué)，能培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生的思維模式和大局意識(shí)，讓其成為碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略的生力軍。同時(shí)，大學(xué)生也能起模范帶頭作用，帶動(dòng)周圍群眾，成為貫徹碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略的傳播者。因此，碳達(dá)峰碳中和理念融入工科教學(xué)刻不容緩。

工科課程與碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)相契合，關(guān)聯(lián)緊密，是碳達(dá)峰碳中和理念融入大學(xué)課程的良好載體。例如，貴州理工學(xué)院的“新型高分子材料與生活”課程主要培養(yǎng)大學(xué)生解決高分子材料生產(chǎn)和工藝過(guò)程中遇到問(wèn)題的能力，為新材料的研發(fā)提供方法和理論依據(jù)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握高分子材料的基本分類、加工方式、性質(zhì)特點(diǎn)；了解其生產(chǎn)工藝和性能檢測(cè)技術(shù)、了解常見高分子復(fù)合材料的配方，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)不同聚合物原料的需要以及應(yīng)用環(huán)境需要，選擇和設(shè)計(jì)適合的助劑。課程中涉及很多與碳達(dá)峰碳中和相關(guān)的理論知識(shí)和案例，便于授課教師自然流暢地融入。

3 探索碳達(dá)峰碳中和理念融入工科課程的有效途徑

要探索碳達(dá)峰碳中和概念融入工科教學(xué)的有效途徑，建立適應(yīng)碳達(dá)峰碳中和需要的人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱。結(jié)合中國(guó)的國(guó)情，找到碳達(dá)峰碳中和理念與“新型高分子材料與生活”課程的契合點(diǎn)，抓住實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的瓶頸問(wèn)題，合理有序地推廣碳達(dá)峰碳中和理念；也需要順應(yīng)國(guó)際潮流和全球化局勢(shì)，緊扣學(xué)科前沿方向。

3.1 教學(xué)改革目標(biāo)

“新型高分子材料與生活”課程為36學(xué)時(shí)，在“新型高分子材料與生活”課程的教學(xué)過(guò)程中，首先，將碳達(dá)峰碳中和的科學(xué)內(nèi)涵和中國(guó)最新制訂的指導(dǎo)方針融入課程教學(xué)大綱。然后，在教學(xué)的每一章中精心準(zhǔn)備與碳達(dá)峰碳中和相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，形成連貫和循序漸進(jìn)的知識(shí)體系，并整合到課堂教學(xué)中。最后，將教學(xué)效果好的經(jīng)典素材提煉出來(lái)，形成一套行之有效的教學(xué)案例和方法，在其他工科課程中深入共享和推廣。

3.2 教學(xué)改革內(nèi)容

根據(jù)“新型高分子材料與生活”這一工科課程的教學(xué)實(shí)際，制定與課程相適應(yīng)的融入碳達(dá)峰碳中和知識(shí)的新教學(xué)大綱、新教案、新課件和新案例，并嘗試將“雨課堂”APP與課堂教學(xué)相結(jié)合的新教學(xué)方法。在雨課堂的每次作業(yè)中穿插布置與碳達(dá)峰碳中和相關(guān)的問(wèn)題，督促學(xué)生自行搜索國(guó)家政策和相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，并在課堂授課過(guò)程中適量加入翻轉(zhuǎn)課堂，與全班同學(xué)分享和討論，使其將“新型高分子材料與生活”課程中關(guān)于節(jié)能減排的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行拓展，回歸到提升解決日常生活中的綠色低碳問(wèn)題的能力。最后，授課教師進(jìn)行專題總結(jié)，為學(xué)生探索的節(jié)能減排方法提供新角度和新思路，增加學(xué)生的認(rèn)同感和關(guān)于碳達(dá)峰碳中和的專業(yè)知識(shí)。

注重碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略相關(guān)的教學(xué)案例的植入和融合。例如，在第一節(jié)課，課程第一章《高分子材料概述》的講授過(guò)程中，引入碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系，引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題“我國(guó)在工業(yè)高速發(fā)展期，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和有什么利弊，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的意義是什么？”，給學(xué)生講授碳達(dá)峰碳中和的科學(xué)內(nèi)涵，提高學(xué)生對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略的理解，培養(yǎng)其大局觀；在本課程第三章《高分子復(fù)合材料》中，從高分子復(fù)合材料的原料、加工性、成本，以及所得復(fù)合材料的功能性著手，探討無(wú)毒、低污染、原料利用率高的復(fù)合材料研發(fā)過(guò)程和注意事項(xiàng)，給學(xué)生灌輸綠色低碳理念；在本課程第五章《生物高分子材料》中，從如何調(diào)控聚合物的生物相容性、生物可降解性，以及廢棄高分子材料的回收再利用為切入點(diǎn)，講述生物高分子材料的分類，以及在合成過(guò)程中的控碳方法，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和踐行碳達(dá)峰碳中和的能力。在本課程第八章《高分子材料加工方法》中，將高分子材料的各種常用加工方法的碳排放量進(jìn)行比較和排序，引導(dǎo)學(xué)生在研發(fā)過(guò)程中將節(jié)能減排融入思維方式，注重踐行綠色低碳生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

習(xí)近平總書記提出的碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略是我國(guó)應(yīng)對(duì)全球氣候變化的莊嚴(yán)承諾。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，需要對(duì)現(xiàn)有的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)規(guī)模進(jìn)行總體謀劃和重新部署，是未來(lái)數(shù)十年內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主基調(diào)之一。

本研究提出在“新型高分子材料與生活”課堂上對(duì)大學(xué)生進(jìn)行碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的指引，使其對(duì)我國(guó)綠色發(fā)展之路的認(rèn)識(shí)提升到新的高度，讓他們成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)的堅(jiān)定實(shí)施者。在授課過(guò)程中，不斷探索碳達(dá)峰碳中和理念與“新型高分子材料與生活”課程的融合點(diǎn)。既給學(xué)生傳授了課程知識(shí)，又引導(dǎo)其將碳中和理念融入日常生活，強(qiáng)化綠色環(huán)保意識(shí)，提升大學(xué)生踐行低碳生活的能力。