劉 珊，王潤(rùn)璽，劉玉飛

(1.貴州理工學(xué)院 材料與能源工程學(xué)院，貴陽(yáng) 550003；2.貴州大學(xué) 材料與冶金學(xué)院，貴陽(yáng) 550025)

0 前言

人類(lèi)文明的進(jìn)步和生產(chǎn)力的提高與能源消耗、碳排放息息相關(guān)。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。為了將大氣中CO2量保持在氣候系統(tǒng)免受人為干擾的濃度上，世界各國(guó)聯(lián)合協(xié)商制定了《巴黎氣候協(xié)定》。該協(xié)定把“全球平均氣溫升高幅度需控制在2 ℃以內(nèi)”作為目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，需要全球的碳排放在2070年達(dá)到碳中和，否則全球生態(tài)系統(tǒng)將受到不可逆轉(zhuǎn)的嚴(yán)重影響[1]。2020年9月22日，習(xí)近平總書(shū)記在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上發(fā)言：“中國(guó)CO2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”[2]。碳達(dá)峰、碳中和(簡(jiǎn)稱“雙碳”)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)“雙碳”目標(biāo)對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，依賴于公民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)、各行各業(yè)的節(jié)能減排、新能源和新材料的研發(fā)，以及政府出臺(tái)各種綠色技術(shù)創(chuàng)新補(bǔ)貼和碳稅等措施[3]。實(shí)現(xiàn)“雙碳”，需要對(duì)現(xiàn)行社會(huì)的能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)體系進(jìn)行一場(chǎng)全面深刻的變革，是未來(lái)幾十年內(nèi)我國(guó)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主基調(diào)之一。

筆者立足于《聚合物原料與助劑》課程的教學(xué)實(shí)際情況，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生踐行“雙碳”戰(zhàn)略的大局意識(shí)，樹(shù)立綠色低碳生活理念，探索將“雙碳”概念融入《聚合物原料與助劑》課程的方法和途徑。

1 背景與意義

碳達(dá)峰是指CO2排放量由增轉(zhuǎn)降的歷史拐點(diǎn)，標(biāo)志著碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)現(xiàn)脫鉤。碳中和是指人類(lèi)生產(chǎn)生活中排放的CO2量與植被等吸收的CO2量相同，本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)CO2凈零排放[4]。自然資源是高質(zhì)量發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和空間載體，要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，除了必須鞏固自然生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力外，還需要促進(jìn)全國(guó)能源體系清潔化。通過(guò)統(tǒng)籌規(guī)劃來(lái)調(diào)控能源消費(fèi)規(guī)模、優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，以降低CO2總排放量[5]。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)化起步早，從歷史累計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，目前大部分的溫室氣體是西方發(fā)達(dá)國(guó)家在過(guò)去200年間排放的。歐盟和美國(guó)從碳達(dá)峰到碳中和分別有70年和43年的過(guò)渡期，習(xí)近平總書(shū)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[6]。目前中國(guó)處在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期，在此時(shí)實(shí)施“雙碳”目標(biāo)戰(zhàn)略，主動(dòng)承擔(dān)碳減排國(guó)際義務(wù)，體現(xiàn)了中國(guó)在全球氣候治理上的大國(guó)擔(dān)當(dāng)。

2021年全國(guó)兩會(huì)中，碳達(dá)峰、碳中和被首次寫(xiě)入政府工作報(bào)告。隨后，中共中央、國(guó)務(wù)院發(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(jiàn)》，對(duì)“雙碳”目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)謀劃，明確了總體要求、目標(biāo)、重大舉措和發(fā)展路徑，做出了構(gòu)建“雙碳”的“1+N”政策體系，以及重點(diǎn)開(kāi)展“碳達(dá)峰十大行動(dòng)”等總體部署。2021年7月29日，教育部發(fā)布了《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，要求高校充分發(fā)揮其基礎(chǔ)研究和科技創(chuàng)新主力軍作用，推進(jìn)碳中和的示范性課程、專業(yè)、學(xué)院建設(shè)，發(fā)展一批國(guó)家級(jí)碳中和相關(guān)一流本科專業(yè)，開(kāi)設(shè)“雙碳”相關(guān)通識(shí)課程，將“雙碳”概念融入工科教學(xué)中[7]。

筆者在《聚合物原料與助劑》課堂上對(duì)大學(xué)生進(jìn)行“雙碳”目標(biāo)的指引。在授課過(guò)程中，不斷探索“雙碳”理念與《聚合物原料與助劑》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。

2 課程教學(xué)概況

《聚合物原料與助劑》是材料學(xué)科人才培養(yǎng)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程，系統(tǒng)閘述了助劑的分類(lèi)、組成、功能、機(jī)理、應(yīng)用、選擇原則等內(nèi)容，其目的是構(gòu)建具有最高綜合性能和最低成本、環(huán)境負(fù)擔(dān)的聚合物材料，是一門(mén)系統(tǒng)性綜合課程。《聚合物原料與助劑》課程培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析與解決的能力，為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)和后期社會(huì)實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)，也為畢業(yè)后從事聚合物產(chǎn)品的生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用奠定必要的理論基礎(chǔ)。

將“雙碳”概念融入《聚合物原料與助劑》課程具有可行性和優(yōu)勢(shì)。首先，聚合物產(chǎn)品包括塑料、橡膠和纖維及其復(fù)合材料等，應(yīng)用廣泛，授課老師可以將更貼近生活的低碳元素和理論挖掘出來(lái)，自然流暢地融入課堂教學(xué)之中，提高大學(xué)生對(duì)環(huán)境保護(hù)的認(rèn)同感和責(zé)任感，幫助其樹(shù)立綠色低碳的生活觀。其次，聚合物材料與科技前沿聯(lián)系緊密，其產(chǎn)品不斷更新，應(yīng)用范圍從日用品、化工、電子、領(lǐng)域擴(kuò)大到交通工具、通信工具、醫(yī)療用品、航空航天等領(lǐng)域，覆蓋了人們生活中的方方面面。而“雙碳”戰(zhàn)略的順利實(shí)施，最終依賴于能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式和生活方式的優(yōu)化。在《聚合物原料與助劑》課程中拓展“雙碳”知識(shí)，可以提高當(dāng)代大學(xué)生踐行低碳生活的能力和眼界，從專業(yè)知識(shí)的角度為可持續(xù)發(fā)展提供解決方案。

3 實(shí)施方案

3.1 教學(xué)改革研究路線

在教學(xué)過(guò)程中，需要先將“雙碳”概念、內(nèi)涵、國(guó)家策略融入教學(xué)大綱，并進(jìn)行充分解讀，找到“雙碳”與課程的契合點(diǎn)，再將相關(guān)聯(lián)的科學(xué)知識(shí)和經(jīng)典案例納入并整合到課堂教學(xué)中，通過(guò)多種形式傳遞給學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，同時(shí)使學(xué)生能夠?qū)W以致用，在今后的生活和工作中對(duì)節(jié)能減排、踐行綠色低碳起到模范帶頭作用。具體研究路線為：

(1) 構(gòu)建“雙碳”理念與材料科學(xué)與工程學(xué)科有機(jī)融合的課程體系。在教學(xué)大綱、教案、課件中明確加入“雙碳”內(nèi)容。結(jié)合課程特點(diǎn)，深挖課程蘊(yùn)含的碳中和元素，建立其與各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)聯(lián)和融入方式，撰寫(xiě)典型的“雙碳”案例教案，更新教學(xué)內(nèi)容。

(2) 拓展與“雙碳”直接相關(guān)的材料學(xué)知識(shí)的比重。講授聚合物碳材料的加工、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用、回收再利用之間的關(guān)系，使學(xué)生從機(jī)理層面上理解CO2捕獲的科學(xué)問(wèn)題，提升其踐行“雙碳”目標(biāo)的能力。

(3) 提高教師對(duì)“雙碳”的認(rèn)知，以及從本課程知識(shí)中挖掘“雙碳”元素的能力。在教學(xué)過(guò)程中結(jié)合所講授聚合物材料的特征，解讀國(guó)家實(shí)施“雙碳”戰(zhàn)略的方針政策，使學(xué)生從思想上認(rèn)同“雙碳”戰(zhàn)略。

3.2 教學(xué)改革實(shí)踐

3.2.1 “雙碳”概念融入課程設(shè)計(jì)

建立適應(yīng)“雙碳”戰(zhàn)略需求的人才培養(yǎng)方案、課程大綱和教學(xué)方式。找到“雙碳”概念的科學(xué)內(nèi)涵與《聚合物原料與助劑》課程的契合點(diǎn)，講授的內(nèi)容既要結(jié)合中國(guó)的當(dāng)代背景，與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，合理有序地推廣“雙碳”理念，又要順應(yīng)國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)和全球化局勢(shì)，聯(lián)系材料科學(xué)與工程學(xué)科的研究熱點(diǎn)，適度超前布局；同時(shí)要為該領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展、革新留有修正和改善的空間。找到貼合的教學(xué)案例，在講授環(huán)節(jié)中做到融會(huì)貫通，鼓勵(lì)學(xué)生用發(fā)展的眼光看待現(xiàn)有的能源和環(huán)境問(wèn)題。

3.2.2 “雙碳”概念融入課堂講授

立足于《聚合物原料與助劑》課程的教學(xué)實(shí)際，圍繞“雙碳”這一主題，制定與之匹配的新教案、新課件和新案例，探索“雙碳”理念與《聚合物原料與助劑》課程的融合點(diǎn)。例如，在課程第一章《聚合物的熱穩(wěn)定劑》中，開(kāi)篇引入《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，對(duì)學(xué)生提出問(wèn)題“隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛、工業(yè)高速發(fā)展，碳排放壓力劇增，習(xí)近平總書(shū)記提出的‘雙碳’目標(biāo)該如何實(shí)現(xiàn)？”從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，提高學(xué)生對(duì)該課程和節(jié)能減排的主觀能動(dòng)性。從認(rèn)識(shí)了解碳排放的CO2和聚合物熱分解產(chǎn)物CO2著手，講述聚合物的熱分解過(guò)程和規(guī)律，并從減少CO2排放的角度，對(duì)熱穩(wěn)定劑進(jìn)行分類(lèi)，給學(xué)生灌輸綠色低碳理念。另外，從“雙碳”戰(zhàn)略的角度，講解當(dāng)聚合物熱分解失效后，聚合物材料的回收再利用，變廢為寶的可行性和必要性。例如，在課程第八章《聚合物的阻燃劑》中，分析聚合物的燃燒要素和燃燒機(jī)理，從聚合物燃燒時(shí)如何抑煙減毒，減少CO、CO2生成著手，講述聚合物的綠色環(huán)保阻燃劑的分類(lèi)、應(yīng)用和機(jī)理，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和踐行“雙碳”的能力。

在課后，設(shè)立與每個(gè)章節(jié)相關(guān)的碳排放問(wèn)題的作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，逐步培養(yǎng)學(xué)生將《聚合物原料與助劑》課程中的理論知識(shí)用于解決實(shí)際碳排放問(wèn)題的能力。組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，并與全班同學(xué)一起梳理和匯總解決碳排放問(wèn)題的途徑。授課老師對(duì)學(xué)生的討論成果進(jìn)行分析和總結(jié)，加深學(xué)生對(duì)節(jié)能減排知識(shí)的把握，促使學(xué)生理解“雙碳”戰(zhàn)略的重要性和實(shí)施途徑。

3.2.3 “雙碳”概念融入課外實(shí)踐

組織學(xué)生進(jìn)行課外實(shí)踐活動(dòng)，調(diào)研高校碳排放情況。鼓勵(lì)學(xué)生從自身做起，尋找高校和宿舍中節(jié)能減排的方法，使其樹(shù)立節(jié)能減排意識(shí)。隨后，讓學(xué)生交流和分享“雙碳”的實(shí)踐成果，創(chuàng)造濃厚的綠色低碳的氛圍，為踐行低碳生活提供平臺(tái)。最后，對(duì)學(xué)生節(jié)能低碳成果進(jìn)行匯總、評(píng)比、表彰和獎(jiǎng)勵(lì)，引導(dǎo)其將“雙碳”理念融入日常生活，培養(yǎng)其主動(dòng)降低碳排放的意識(shí)和能力。

4 結(jié)語(yǔ)

貫徹落實(shí)教育部《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，將“雙碳”理念融入工科教學(xué)，普及和推廣“雙碳”相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)大學(xué)生的環(huán)保意識(shí)、大局意識(shí)、踐行“雙碳”戰(zhàn)略的能力和行為習(xí)慣刻不容緩。本教學(xué)改革著力于找到“雙碳”的科學(xué)內(nèi)涵與《聚合物原料與助劑》課程的契合點(diǎn)，總結(jié)“雙碳”融入《聚合物原料與助劑》課程的路徑和方法，提煉“雙碳”融入材料學(xué)專業(yè)課的通用方案，為其他工科課程提供參考。