发布时间:2023-09-19 15:25:52
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇化学工程的伦理问题,期待它们能激发您的灵感。
一是化学工程是个动态静止的工程。二是化学工程更具潜在性风险。三是化学工程对人的影响更直接。四是对化学工程的监控难度较大。用笼统的工程伦理来限定化学工程显得“帽大头小”,有必要针对化学工程的学科特点提出相应的伦理规范。化学工程伦理研究的难题在于工程伦理学与化学工程伦理不能完全契合,在于现有的工程伦理理论框架不能完全适用化学工程技术。化学工程伦理应该是就工程所依托的化学技术的特点,针对化学工程主体提出的伦理规范。化学工程的自身特点决定了化学工程伦理不能简单等同于化学工程师的职业伦理,决定了与化学工程伦理交叉的环境伦理、生态伦理和生命伦理等其他伦理是研究化学工程伦理的重要理论来源。
基于化学工程的特点和伦理困境,化学工程受化学工程主体共同体的影响。即化学工程是化学工程师、工程投资者、政府企业决策部门、工程影响人群等主体共同体作用力合力的结果。化学工程师的职业伦理是化学工程伦理的最主要组成部分。不同的化学工程师与化学工程的投资方雇佣关系不同,面临的伦理困境不同,在化学工程中承担的责任不同。
化学工程的伦理规范要高于一般工程
化学工程具有一般工程的特点,同时高危险性高污染性使得化学工程与一般工程的不尽相同,化学工程对环境和人类健康的影响更为迅速和直接,与公众的生存环境和自身健康息息相关。因此,化学工程的伦理规范要高于一般工程。基于化学工程的以上特点,化学工程伦理规范的构建就尤为重要。
化学工程理论是工程理论的一部分,将科学技术转化为生产力的化学工程,不仅是一种技术的应用行为,同时也应该被视作一种社会实践活动。因此,化学工程伦理规范的构建应该技术和社会实践两方面来考虑。
二、降低化学原料的威胁
一是化学工程中使用到的原材料,大多数都带有危险标记,对人们对健康具有一定的威胁。甚至,有些化学原料无色无味,可以使人在不察觉的情况下吸入或接触到,从而造成对人体的伤害。危险化学原料应该具有醒目的危险标志是十分必要的:二是危险化学品在生产、储存、使用、经营和运输过程中都应得到妥善处理。有些危险化学品,可以通过冷藏压缩,密封保存等技术手段来降低和消除对人体和环境的危害。运用专业的技术降低化学原料的威胁刻不容缓。
三、保证生产过程的规范和安全
在化学材料的生产过程中涉及很多环节,每个环节都可能具有潜在的危害。保证整个生产线都达到科学工艺的要求能够减少工程事故和对环境的危害。一是通过对相关技术人员的培训,使其了解生产过程环节的危害,使其在每个生产过程中的操作都符合相应的规范,对于一些故障能够妥善处理。二是运用技术手段对每个生产环节可能出现的危险进行预防和控制,要有完备科学的三废处理设备,保证生产过程的规范和安全。
(一)治理和修复化学工程对环境的危害:对化学工程对环境的污染应该做的预防为主,防治结合,综合治理。但是,有些化学工程对环境的危害,运用目前的技术手段不可避免的。或者,由于种种原因,对环境的污染已经造成,都可以运用相关技术,采取有效措施,对污染后的环境进行治理和修复。
一是必须对环境污染工程进行详细分析,找出污染源,确定污染物,最终制定相应措施对环境进行治理和修复:二是修复过程中采取的方式方法,应该充分考虑到周边公共建筑和相关人群的敏感度等因素,建设修复设施不得对场地及周围环境造成新的破坏。
(二)构建化学工程伦理的制定和实施方法
一是化学工程伦理的制定和实施要比一般工程更加严格,确保化学工程的规范和安全;二是对化学工程伦理的监督和执行也要高于一般工程,敢于接受社会各方面的监督,取得公众对于化学工程的信任。三是化学工程师应保证化学工程科学合理的论证和设计,全力参与、全程跟踪化学工程活动,同时对化学工程的每个生产环节进行监督,从而降低化学工程风险,保障化学工程合伦理性。四 是工程决策者应该根据针对工程中可能存在的问题和风险进行分析,制定不同的备选方案,选择合适方案,实现工程最优化。五是政府部门应该在道德约束和伦理规范尚不完善的情况下,对化学工程中的每个参与者进行监督,明确他们的权利义务,监督和管理化学工程的实施。六是公众是化学工程的最直接利益相关主体,有权监督化学工程的运行和实施,扞卫自身健康和生存环境安全,并对化学工程的负影响,提出正当的伦理诉求.。
化学工程是工程的一个重要分支,化学工程伦理规范应该在原有工程伦理规范的理论框架下,同时结合化学工程理论来构建。通过技术了解危害,规范操作,对可能的危险进行预防和控制;同时,任何一个工程也是一种社会实践活动,那么就不应该脱离社会而独立存在,当然也应该受到社会伦理规范的约束。
通过管理,结合国内的具体情况,明确不同角色的权利和义务,同时制定相应的化学工程伦理规范。
为了能更好的进行做好化学工程与工艺专业人才培养模式的改革,我们对现行化学工程与工艺专业培养方案的进行了修订工作。根据本专业特色和学生的具体情况,我们先后选择到本专业办学经验丰富、学科排名靠前的重点院校,如天津大学、北京化工大学、中国石油大学(华东)、合肥工业大学等高校和同一地域的兰州理工大学和宁夏大学等高校进行调研。并在征求了部分在校生、毕业生和化工企业对现行培养方案修订的意见的基础上,我们对调研的信息和反馈的意见和建议进行认真的分析、梳理和总结。从总体上来看,现行培养方案的的培养目标及基本要求符合专业特点及专业发展的需要,课程设置及课时安排也基本符合专业的要求。但是现行培养方案也存在着一些问题:(1)理论课的学时较多,容易形成以教师为主导的教学模式,学生自主学习和从事创新性实验项目的时间不足,而且所学习的理论知识难以应用于实践,在毕业实习、毕业设计中表现尤为突出。(2)由于公共课程较多的原因,学生在前三个学期的学习过程中难以接触到真正的专业课程,真正学习专业理论知识的时间非常有限,也造成了安排在大一下半学期的认知实习难以对学生产生相应的专业影响。(3)核心课程的核心地位不突出,既没有从课时上保证,也没有从考核方式上来要求。(4)没有专业概论课程,学生到了三、四年级,对专业的认识还不够清晰,对课程之间的承接关系没有概念,综合运用专业知识来解决实际问题的能力不足。(5)部分课程内容重复,难以形成教学上的高效率。(6)课程体系中没有能很好地跟上现代化学工业中信息化的脚步,已经广泛应用的设计软件,如Aspenplus、ProE等还没有进入课程体系。(7)毕业实习还有待加强,目前安排的毕业实习时间较短,难以达到实习的目的。
二化学工程与工艺专业人才培养模式改革的思路
美国、德国等发达工业国家的统计资料表明,高级工程人才的需求比例为:从事工程科学研究的人才为5%,这部分人才主要以研究和发现工程过程中的基本理论为主,偏重于工程学术研究;从事设计、开发的工程人才约占35%,主要工作是将科学原理和学科体系知识转化为设计方案或设计图纸;从事生产工艺、运行维护、管理销售等工作的工程技术人员约占65%,将设计方案与图纸转化为产品。后两者可以统称为工程应用人才。化工学院在建院之初,就确定了以培养工程应用型人才为主要目标。根据几年来在人才培养的探索与实践过程中,我们认为,确切地说,我们应该以打造工程生产一线工程师、工程技术人员为人才培养的主要目标,也就是说,以培养工程技术人员为主,对于一些学有余力的学生,可以通过进一步的深造和在实践工作岗位上的锻炼,成为工程人才。培养化工类工程应用型人才,就是要强调本科教育的专业性,通过本科教育这一相对完整的人才培养周期,是学生接受相对完整的、作为一线工程师所需要的基本教育,具有一线工程师应有的基本知识、基本能力、基本素质。学生通过这样的教育,应该具有系统的专业基础知识、较强的实践动手能力、主动的自主学习能力、灵活的岗位适应能力,在现有成熟的化工技术和规范的基础上,能够应用理论知识和技术,解决生产实际中的具体技术问题,特别是应用所学专业知识进行集成创新和引进吸收再创新。同时,一线工程师还应具有一定的人文精神和环境意识。现代化学工业,不仅融化学科学、化工技术、艺术于一体,还与自然资源、生态环境、伦理道德等重大社会问题息息相关,在“十”提出“建设美丽中国”的历史背景下,在培养的学生多数服务于生态环境脆弱的西部地区的前提下,更应该注重培养学生的人文精神和环保意识。经过四年的执行,现行培养方案在培养应用型化工技术人才方面起到了重要的作用,也积累了丰富的经验。在新方案修订过程中,要在保持原方案优点,尤其是突出实践教学的基础上,针对原方案的不足,结合现代化学工业新的发展现状以及地区经济,来综合考虑,完成修订工作。基于这样的认识,对于新的培养方案,需要遵循“理论系统够用,突出实践动手,营造工程背景,重视过程培养与评价,提倡自主学习,强化创新训练”的原则。化学工程与工艺专业人才培养方案修订工作的指导思想:以复合型、创新性人才培养为核心,以教学改革、科学研究和服务社会为宗旨,以高素质、重能力、求创新为根本,以学生为主体、教师为主导,培养学生理论知识、综合能力、实践技能和科学素养全面协调健康发展。力求达到理论与实践、基础与提高、传承与创新、教学与科研、素质教育与技术训练的统一。
三化学工程与工艺专业人才培养模式改革的内容
明确提出以转变教育思想和更新教育观念为先导,以完善和落实本科综合培养方案为主线,深化教学改革;优化课程体系,更新教学内容,加强实践环节,改进教学方法和教学手段;加强师资队伍建设,提高教师整体综合素质,形成一支教学科研相结合、教学思想活跃、知识结构、年龄结构优化的教学梯队;注重学生知识、能力、素质、个性的协调发展,强化创新意识,进一步提高人才培养质量,走改革和创新之路,探索教学管理的新机制、新模式,开创教学工作的新局面。
1理论课的教育改革
(1)深化课程体系改革,构建创新能力和全面发展的化工专业人才培养计划调整知识结构,本着“理论系统够用”的原则,认真梳理现行培养方案中的理论课程体系,根据专业方向,确定4~5门核心课程,凸显核心课的核心地位,以核心课程为中心,构建理论课程体系。将理论课程按课程的特点、内容和相关性进行进一步整合,划分为课程群,即将部分前后有衔接的课程,进行内容整合,减少重叠内容,突出重点,通过课程群的建设,使学生在学习时可以更加连贯,便于融会贯通。(2)改革和更新教学内容,积极吸收本专业科学技术发展的新成果,将化工及相关领域新技术、新成果纳入课堂教学;(3)深化教学方法改革,尊重学生个性发展,推进启发式和讨论式教学方法,提倡案例教学;主要课程注重引进和选用国内外优秀教材,不断促进本科教学质量的提升。(4)改革教学技术,推行现代化教学手段。包括:多媒体、网络、仿真等。尽可能采用双外语教学。(5)改进教学和管理机制,在理论教学过程中,重视过程培养和评价,并以此为契机,提倡学生自主学习,在教学大纲上和教学内容上引导学生自学。
2实践性教学环节的教育改革
工程技术人才的创新能力集中体现在工程实践活动中创造新的技术成果的能力,包括新产品和新技术的研发,新流程和新装置的设计,新的工厂生产过程操作运行方案等。反映在教学过程中就是工程实践能力的训练和培养。因此在改革中高度重视和加强实践类教学环节,继续保证实践教学的突出地位。在实践性教学环节中,构建由易到难,贯穿全程,逐步贴近工程实际的实践教学体系,保证实践教学环节比重在整个培养方案的比重不低于25%,适当调整理论教学课程,使教学前移,为学生创造更多地时间参与工程实践,并积极创造条件推进“3+1”培养模式的改革。对教学计划内要求的实践性教学,结合工程实际,以实验与工艺基本操作技能训练为基础,积极开展教学改革和建设。具体方案:在基础实验方面,重视对学生实际动手能力、规范操作和严谨务实的作风的培养。在专业基础实验方面,结合地区经济的发展和教师的科研方向开发大综合专业实验项目,逐步引入具有工程意义的实验项目,增加综合性、设计性和研究型实验的比例。为后续实践教学、创新性实验项目、学科竞赛、毕业设计等环节奠定基础。在校内实训平台建设中,基于工程背景及地方产业特点,以培养学生动手及实践能力和工程意识为出发点,形成满足培养化工类专业和相关专业的实践综合能力训练及培养的实训课程体系。以学校建设化工实训中心为契机,加强工程实训,弥补毕业实习过程中只能看不能动的缺憾,是学生真正了解化工厂。在毕业实习和毕业设计(论文)环节,贯彻卓越工程师计划,建立学生到企业和社会开展实践实习的有效机制。精选认识实习单位,加强基地建设,继续为学生在毕业实习过程中提供“顶岗实习”机会,结合就业,让学生能够在就业后缩短适应期。提高学生对专业的认同度和优越感,提高学习本专业的兴趣。毕业设计以工厂实际设计为题,毕业论文以教师科研为题。落实理论联系实际,结合工程与科研实际,一人一题,真题真做。实施双向选择和规范化管理。使学生的分析问题、解决问题、协作精神、创新意识和能力等得到充分锻炼。
3课堂外教学环节的教育改革
关键词:课程思政;成果导向;能源化学工程;教学;电化学催化
1电化学催化课程思政的可行性
1.1课程内容
《电化学催化》为能源化学工程专业的专业特色课程。本课程在物理化学的基础上,结合近年来电化学科学的发展,重点介绍电催化基础和重要电催化过程两部分,内容包括从纳米结构、表面结构、电子结构出发认识电催化过程和催化剂材料的性质,到电催化剂的制备方法;从电催化还原基础,到电化学固氮、电化学还原二氧化碳以及光电催化、燃料电池等电催化应用。通过本课程的学习,应使学生较为系统地掌握催化的基本理论知识和基本原理以及电催化技术的应用,了解电催化科学的前沿方向,初步培养学生具有应用所学基本专业知识进行分析问题,并能解决问题的能力。
1.2课程思政的研究进展
近年来,将课程思政引入电化学领域专业课的研究已见报道。然而,在“电化学催化”这门课中几乎未见报道,这主要是由于一些问题所导致。常见的如下:(1)一些专业教师对如何把课程思政引入电化学催化这门课还是一头雾水,没有找到合适的切入点。同时,传统教学方法也侵染了部分教师,会出现教书和育人相脱节的现象,忽略了学生创新精神、实践能力和社会责任感的培养。(2)“电化学催化”现行教材内容缺少思政元素。目前出版的“电催化”教材主要涉及电催化原理、特征等基础理论以及重要的电催化过程部分,材料多偏重科学理论知识,没有鲜明的思想政治内容,更缺少电催化领域一些人文精神的灌输。(3)教学方法还是以前的多媒体教学,“电化学催化”课堂设计参考的常见方式为专业理论知识讲授,缺乏对学生社会责任、价值观的教育,对思政元素的探讨和发现需要加强。(4)课程考核形式没有多样性,无法证明“课程思政”的关键性。目前,“电化学催化”课程考核形式为笔试,主要考查学生对课程基本概念、知识点的掌握程度以及综合运用课程各部分知识点的能力,实际应用能力的考查欠缺,而上述能力的考核过程中无法体现课程思政的存在。
2在电化学催化课程引入思政的初步研究
就如何把课程思政引入电化学催化课程,本文将结合“电化学催化”的教学内容,探索专业知识中所蕴含的思政元素,在传授专业知识的同时,把思政内容由浅入深地添加进去,初步研究思政的可行性。
2.1挖掘专业课中的思政元素
以“电化学工程”教材中的内容为例,结合课程思政目标,梳理教学内容,从中挖掘可以切入思政教育的元素和思政案例(表1)。《电化学催化》基于课程思政进行了教学内容的调整,仔细梳理和挖掘“思政元素”,思政内容的引入主要采用案例式教学,以提高学生的接受度,润物无声地同步实现知识传授与价值引领。
2.2探索多元化课堂设计
将思政元素融入课程教学中,采用实验型教学、提问式教学、讨论式教学等方法进行教学。将上述梳理的思政内容通过历史纪实、新闻资料、图片和视频等信息资源呈现,引导学生参与到课堂讨论互动,课后引导学生继续对课中思政内容进行反思和拓展[4];同时在理论引导的基础上,关键电催化体系要让学生亲身参与设计催化剂的实验,让学生进入实验室跟随老师做一些基础性的实验,提高学生的参与度,通过在催化剂制备、性能测试及数据分析方面的引导与实践,学生的兴趣和热情得到了很好的升华,同时在实验过程中培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。另外,要通过巧妙的教学设计,有效利用互联网资源开展“线上线下混合式”教学,将网络课程资源学习有机融入现有的电化学催化线下课程教学模式中,调动学生的学习自主性,丰富思政教学内容,促进师生结合时代热点案例进行思政讨论,提升教学效果[5]。在实践环节中,带领学生参观相关的催化公司,激发学生学习热情的同时增强其社会责任感和民族自豪感。
2.3考核思政效果
本门课程采用平时成绩和期末考试成绩综合评定的方式,其中平时成绩占40%,含课堂问答、实验操作、线上证书获取等;课堂问答主要通过一问一答的形式,让学生认识到催化剂产业的发展历程,其中所蕴含的精神力量。实验操作主要通过学生在实验过程中,培养学生的团队协作和工匠精神。线上学习主要通过学生在慕课上观看一些相关视频,弥补课时量不够的缺点。期末考试成绩占60%,采用闭卷形式。依据教学大纲和课程思政目标,将思想政治素质评价融入课程考核的每个环节中,引导学生关注和重视课程思政,分别从专业技能和思想两个维度综合评价教育效果,形成思政育人合力,使学生能力和思想同步提高[6]。
3电化学催化课程融合思政教育的实践反思
3.1分清内容主次,注意教学技巧
课程思政理念下的教学模式要主次分明,必须是以专业知识为主,思政教育为辅。教师要明确专业知识的关键性,同时要使思政教育扮演辅助角色,这一系列定位要在教学过程中贯彻如一。在教学安排中,仍要突出电化学催化课程的重点难点以及教学目标,避免思政内容反客为主,占用专业知识的教学空间。要让专业知识作为载体,以思政教育为催化剂,使学生主动学习这个“过程”高效而持久的运行。因此,在引入思政教育时,教师也要注意运用合适的方法和技巧。不能生搬硬套、毫无章法地加入思政内容,而要与专业知识这个载体互相依托、互相促进,在中国故事、人物事迹、社会热点、历史事件、经典案例、身边案例中寻找专业知识、思政教育、学生情感三者的交融点,激发学生情感共鸣,这样学生接受起来比较容易且印象深刻,使得电化学催化课程思政教育有内容、有温度、有趣味,从而引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。
3.2电化学催化课程思政实施的行政辅助
为全面开展课程思政工作,要重视高校层面的支持,学校要从制度、经费等宏观层面支持和帮助专业教师,保障思政教学常态化、课程思政工作的顺利实施。学院、教研室需要严格执行上级的部署。通过举办教学竞赛、课程观摩、教研室研讨等形式,为调动专业教师实施课程思政的积极性,可以适当增加一些绩效奖励,减少一些专业知识教学的工作量。
3.3丰富《电化学催化》课程思政的评价方式
为了丰富评价形式,可以让其他学科的教师、学生参与评价思政在这门课教授过程中所起到的效果,这样可以通过学科交叉,提升思政内容和方式的不足。课程评价的时间可以不限于一学期,通过跟踪教学,观察和记录课程思政所带来的积极效果。对于电化学催化这门课来说,适度的实验教学有助于让学生了解到前辈在这个领域奋斗的艰辛,在实验过程中,为学生树立正确的榜样,把学生塑造成有理想、有担当和善于团队协作的人。
3.4以创新创业为引领,产教融合
为了给学生提供创新创业的专业支持,充分发挥专业课程的优势,建立实践育人的长效机制,课程组应积极配合创新创业学院、就业指导中心、学生工作处、团委等部门,一方面将创新创业教育全方位融入“电化学催化”课程教学,为学生创新创业打下坚实的基础;另一方面选拔学业优秀的学生参与创新创业项目,为创新创业团队提供支持,实现优势互补。
4结束语
曾获澳大利亚燃烧学会的David Warren奖(1996)。阿德雷德大学最佳研究生导师奖(1998)。由澳大利亚工程师协会和国际化学工程师协会颁发的Shedden Uhde奖章(2000)。国际燃烧学会年轻科学家奖(2001),并于2003年入选为国际能源基金会会员。2004年11月,他当选为澳大利亚工程院院士,成为该院4位华人院士之一。
张东柯自称是一个“实用主义者”,认为知识和技术只有对社会有用,它存在的价值方能体现,这也是数学成绩向来拔尖的他当年放弃了纯理论科学,而选择工科专业的原因。为了完善知识结构,他还投入相当多的业余时间研习心理学、行为科学和经济学.走出单一的科研模式。
点燃奥运火炬
悉尼奥运的火炬设计,是张东柯科研旅途中的一个亮点。
1998年.时任阿德雷德化学工程副教授的张东柯接到悉尼奥运会组委会发来的邀请函,请他提交一个奥运接力火炬的设计方案。
火炬接力是奥运会最重要的事件之一。引人注目的火炬接力象征着奥林匹克精神,也反映主办国的文化。同时张东柯被告知,悉尼奥运会将组织有史以来最长的一次火炬接力,用于接力的火炬将超过一万只,接力从奥运开幕前一百天就开始进行。因此火炬的质量要求近乎完美。
为此,张东柯专门成立了一个研究小组,成员包括阿德雷德大学机械和化学工程学院专家和来自工业界的能量和燃烧技术工程师等23位成员,并带领他们进行了一系列的研究和实践。
根据奥运会组委会的要求,仅有一公斤重的火炬隐含着诸多细小而复杂的工程问题它必须在-5℃到50℃之间正常工作,即使在极为不利的天气环境下,如在强风、旋风、暴雨中,也要持续照明、保持耀眼的火光,并且对手持者和旁观者都要保证安全。同时,火炬还要有最理想的燃油功效,并把烟雾、温室气体和其他污染物的排放量减至最小。
最终.张东柯和他的研究小组成功地在技术上将燃油与储油系统一体化,制造出符合悉尼奥运会组委会要求的火炬,并以其出众的技术赢得了悉尼奥运火炬的设计权。
技术以经国济民
实践证明,悉尼2000年奥运接力火炬的成功研制是学院理论与工业界成功合作的一个典范。
张东柯认为,大学、尤其是科技大学不应独立发展,与产业脱节,而应该与各方.如学生、政府、工业界等通力合作。其中,协调好大学与工业界的关系尤其重要。学术界可以为工业界提供知识和技术,工业界也应支持大学的科研。当前澳大利亚政府削减学校基金的政策,也是一种鼓励大学和工业界结合的举措。他主张院校加大宣传力度,以争取社会各界的支持.提倡通过合作与各方分享有限的可持续发展资源。
他和澳大利亚的化工公司Chemeq合作,为该公司10多年前就已成功研制,但因缺乏工程技术支持,一直未能大规模投产的养殖业用杀菌剂,开发工业生产的技术与工艺,在西澳建成了大规模生产工厂,目前这种杀菌剂已成功投放市场。另外,他应邀担任澳大利亚著名矿业公司BHP-BillitionlronOre的高级技术顾问,对新型矿用工业炸药的开发和安全以及处理硫污染提供技术支持,以避免炸药与矿物质反应导致的不成熟爆破所造成的危险,同时减弱废矿石对环境的影响。此前不久.基于他的研究结果,他成功地建议该公司修改生产方式,提高年生产率,使每年的有效生产时间增加大约20天。以经济指标衡量,该矿每分钟产值2千澳元,则每年产值可增加近7千万澳兀。
此外,他还为澳大利亚氢气技术有限公司担任高级技术顾问。该公司于10年前开发了一种新的水电解产生氢气的技术,可用于偏远地区的金工加工工艺。但由于生产成本高而产品安全指数偏低、制氢能源效率低而一直无法投产。从2003年开始,张东柯协助降低了生产成本,使能源效率大大提高,产品最近通过了国家工业安全生产指导部门的鉴定,投放市场。张东柯以其关键性的技术指导,于2004年7月当选为该公司的董事。
融入多元文化社会
成功并非一蹴而就的事,张东柯也经历过艰辛的拼搏过程。回顾当年在餐馆打工的情景,他说,打工是一种锻炼,能改造一个人的世界观和人生观。通过劳动获得相应的报酬.对提高生活能力、适应能力、和不同的人打交道的能力大有裨益。
在科研上,张东柯说,科学没有捷径,反而易走弯路。成功的关键不在于寻找捷径.而在于避免走弯路。学会把握时机就是避免走弯路的有效途径之一。因此,初到澳大利亚的留学生或移民,在继承中华民族传统文化的同时,要试着把自己融入当地的多元文化社会里,为将来的发展创造更多机会。
张东柯认为自己取得的成果得益于他在保留中国文化的同时,又能恰当地融入澳洲多元文化社会。他说:“要让社会接受你,必须把自己当作社会的一员。只有被社会接受,聪明才智才能得到更好的发挥。”这是他从到澳伊始就对自己提出的要求。他按这种要求去实践,以自己所处的社会、工作和生活环境的伦理道德和法律指导自己的行动。
张东柯认为,有很多华人学者牙口技术人员非常能干并富于潜力,懂技术、有专长,却因为不能融入当地社会,而少了很多施展才干的机会。
他说,澳大利亚是一个社会环境良好的国家,尽管白澳主义、民族主义运动和种族歧视仍会偶尔出现,但那都不是主流。华人们要把握好澳大利亚这个有别于其他西方国家的、良好的环境,把自己容纳进去,而不要把自己拒之门外。
由于文化上的相融,张东柯即可与跨国公司老板、政治家坐在一起商谈业务,又能与矿工一起工作、交流。
积极为国服务
在澳大利亚多年,张东柯长期保持着与国内的学术来往。作为中国科学院太原煤炭化学研究所。东南大学和华中理工大学的客座教授,他每年回国数次。2002年,他入选“中国科学院海外评审专家”。目前,张东柯还担任中科院太原煤炭化学研究所兼职教授、博士生导师,他和王洋教授、吴晋沪研究员,房倚天研究员等伙伴合作,并带4位研究生进行“煤与甲烷共转换”等课题的研究。
“煤与甲烷共转换”课题已得到中科院“海外知名专家基金”和煤炭化学研究所“创新基金”的资助和当地工业界的支持。张东柯说,这个课题意义重大,因为煤矿中的煤层气(主要成分是甲烷)在开采过程中会逸出并对空气造成污染,其造成的温室效应是二氧化碳的100倍。当前全世界的矿业都存在只注重防爆、而对环保投入不够的问题。在开发矿井时,矿业界往往先向煤井鼓放大量空气,将混合气抽出来以稀释甲烷,达到不爆炸的目的,但此举对煤层气不加利用,不但会造成大气的污染,对宝贵的资源也是一种浪费。
而“煤与甲烷共转换”课题则是着眼于在解决环境污染的同时,促进能源的充分利用。若能成功把技术开发出来,就可以同时把煤和煤层气转换成合成气(氢气与一氧化碳的混合物),使之成为多种有机化工最基本、最直接的原料。煤层气若能和煤一起利用,可以更有效地利用资源,减少煤炭利用和能源利用对环境的负面影响。在理论上,本课题利用了煤和煤焦对甲烷的裂解和重整的催化作用。
一、 美国工程伦理学产生的境域与目标
技术已经对我们这个世界产生了深远而广泛的影响,而工程师在技术各个方面的发展上扮演了一个核心角色。工程师创造产品与程序来提高食物产量、加强植物保护、节约能源消耗、提速通信交通、促进身体健康以及消除自然灾害等方面,也给人类生活带来更多的便捷并增进美好。[1]然而技术在带来益处的同时,也产生了环境破坏、生态失衡等负面影响,严重破坏了社会和自然环境,甚至危及到人类自身的生存。正如对月球和星球的探索作为工程的胜利,而航天器挑战者号在1986年与哥伦比亚号在2003年的爆炸都是忽视技术风险的悲剧。所以技术的风险,不应该被技术的好处所掩盖,同时技术的负面影响也不是简单地可以完全预见,除了基本的和可预见的技术影响,也存在潜在的二次影响。因此环境、生态等问题将长期存在,并且正在遭受伤害的人们也将长期受到危害。
这些技术的负面结果,在20世纪初、20世纪30年代大萧条时期,以及20世纪70年代和80年代都引起了越来越多的批评。这些批评也对工程师的工作产生很大影响。一些工程师针对这种现状积极地进行辩护,对于他们的工程活动从伦理角度进行深刻反思,这时工程伦理学应运而生。[2]工程师通过强调工程的根本道德任务,试图加强和联合他们的职业,以此促进工程师的职业化进程。在工程师协会章程中增加一些伦理方面的要求,最明显的是几乎各大工程师协会的章程都把“工程师的首要义务是把人类的安全、健康、福祉放在至高无上的地位”作为章程的根本原则。同时全国工程师职业协会(the National Society of Professional Engineers NSPE)设立了伦理审查委员会,积极鼓励工程师利用伦理理论来评估工程的各种活动。
工程伦理学的产生,促进安全和有用的技术产品并给工程师的努力赋予意义,也直接地增强工程师在工程中有效地处理道德问题复杂性的能力,增进工程师的道德自治,即理性地思考以道德关注为基础的伦理问题的习俗与技能。[3]总之,工程伦理学以增进人类福祉为目的,加强工程师职业责任为手段,来规范与约束工程师的行为,提高其道德敏感性,从而更清晰并更仔细地审视工程中的伦理问题,消除道德困境。在美国国家工程院(National Academy of Engineering,NAE)有关2020年工程的报告中,指出伦理标准是未来工程师具备的品质之一,[4] 也为工程师道德水平的提高与工程伦理学的发展指明了方向。
二、美国工程伦理学发展的特点与态势
在工程师与哲学家、律师、社会学家以及对职业伦理感兴趣群体的合作推动下,工程伦理学取得很大进展,研究了大量的工程伦理问题,澄清了核心的概念,论证了特定的伦理观点,并促使美国工程伦理学呈现出新特点和新趋势,主要表现三个方面:
1、 研究对象的专一化、建制化
工程师伦理问题是研究的基础和重点。许多学者从多种角度分析并探究工程师的道德困境。总体来看大致分为三个方面:第一是工程师与伦理的关系问题,虽然人们越来越重视工程中出现的伦理问题,但是许多工程师依然对伦理问题关注不够。肯奈滋 K 哈姆佛瑞(Kenneth K. Humphreys)结合工程师在日常生活所面临的伦理问题,指出工程师的伦理困境以及工程职业的伦理规范和伦理行为的法律必要性。[5]艾德姆德 西巴尔(Edmund G. Seebauer)和罗伯特 拜瑞(Robert L. Barry)则认为必须明确在工程中道德问题的复杂性和道德责任,而工程师所面对的大部分道德议题都是来自于利益冲突,雇主与雇员的关系,环境意识,以及技术对人们的影响等,这些伦理问题也是不同的。[6]第二是工程师的责任问题,特别社会责任问题成为关注的焦点。自从19世纪60年代以后,掀起了一场“社会责任运动”,并席卷了美国整个职业。作为发明创造的工程师更是由后台被推向了前台,成为社会责任的主要载体,而倍受瞩目。爱迪温 T 莱顿(Edwin T. Layton)认为这不仅是工程职业的问题,而且是在合作的社会中寻求尊严和自由,更是现代社会一个普遍深入的主题。广大群体如科学家、管理者、工程师以及其他公众也担负社会责任,才能使工程职业健康的发展。[7]技术哲学家斯代芬 H.恩格尔(Stephen H. Unger )指出对于技术的后果,应用和发展技术的人应该负有责任。工程师对于技术的后果负有责任,并且他们的任务之一要告知公众技术的可能结果;同时工程师作为一名雇员,缺少对履行任务所负道德责任的自治,所以需要管理部门、法院法律、工程协会来协调和处理这些问题。[8]但直到今天关于工程师的社会责任问题,依然是工程伦理学持续探讨的一个话题。第三是关于工程师的角色冲突问题。在工程活动中,工程师角色是复杂的、多重的,作为雇员的工程师与作为管理者的工程师,对于风险、安全、忠诚的认识是完全不同的。亨利 派超斯基(Henry Petroski)认为工程师角色不是单纯地工程设计者,还有多种社会角色,其活动受到其他多种因素的影响和制约,所以,对于工程师应该做什么的理解需要把握工程师相关角色的关系。 [9]而关于于工程师未来角色定位,美国国家科学院、国家工程院在《2020年的工程师:新世纪工程学发展的远景》指出工程师应该成为:受全面教育的人,有全球公民意识的人,在商业和公众事务中有领导能力的人,有伦理道德的人。[10]
工程伦理教育是工程伦理学发展的途径,是培养工程师伦理道德的重要手段,并在一定程度上推动美国工程伦理建制化发展。1985年,工程与技术认证委员会(the Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)要求美国的工程院校,必须把培养学生“工程职业和实践的伦理特征的认识”作为接受认证的一个条件。2000年,工程与技术认证委员会制定更为具体的方针,当前工程院校正在按照这些方针来操作。但是工程伦理学教育也面临着三方面挑战:第一,工程伦理学的学习如何被理所当然地整合进工科学生所需要的必修课程目录中?第二种挑战,应由谁来教授工程伦理学?第三个挑战,工程伦理学的教学和研究目标是什么?[11]而与这些挑战相关,罗伯特 迈基(Robert E. McG)采取问卷调查发现,对于工程学生进行工程中伦理问题相关的教育与现代工程实践的现实之间存在着重大的鸿沟。而广大学生的期望,即在他们将来的工程职业中所出现的伦理问题,却与普遍应用于工程课堂中的工程伦理问题以及在课堂外频繁遇到的伦理问题很难是相同的。这也促成了一个广泛传播并公开声称的信条——更好地成为一个好的工程职业者,而不是成为一个负有道德和社会责任感的工程职业者。而对于实践工程师而言,在最重要的非技术内容上观点是存在分歧的,这也给工程伦理学教师和其他工程教育者带来了严峻的挑战。 [12]
工程协会的历史研究,有助于加强工程协会的认识,理解工程专业规范的变化过程,推动伦理规范内容成熟和完善。20世纪80年代在各大工程社团资金的资助下,许多学者对于工程社团的历史进行了专题研究。米切尔 迈克迈龙(Michal McMahon)研究了“新专业主义”,发现电气和电子工程师协会(the Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE)最重要的核心内容之一,指出科学与技术制度化历史中的新方向,在电子工程内部和技术发展的境域中说明社会和职业的变革[13];布如斯 森克莱(Bruce Sinclair)叙述了美国机械工程师协会(the American Society of Mechanical Engineers ASME)的百年历史[14];艾莱克斯 罗兰德(Alex Roland)阐述了关于国家航空顾问协会(the National Advisory Committee on Aeronautics NACA)(国家航空和宇宙航行局(National Aeronautics and Space Administration NASA)的前身)管理和政治的批判历史[15];特瑞 莱纳德斯(Terry S Reynolds)描写了美国化学工程师协会(the American Institution of Chemical Engineers AIChE)历史,提出美国化学工程师协会与环境以及公共政策关系的议题[16]。由于是职业协会赞助,所以他们的历史很少关注到社会责任和伦理,最多也只是工程协会历史中的一小部分,但却有利于促进职业协会制度化发展。
2、研究方法的多样化、实践化
自工程伦理学产生以来,一直有两种研究方法处于主导地位。一种方法是典型真实事件的案例研究方法,著名案例如挑战者号失事、三哩岛核泄露、福特斑马轿车问题等。比较全面以案例来展开研究的是罗萨 B 品库斯等人(Rosa Lynn B. Pinkus)以美国航天飞机主体发动机(the main engine of the space shuttle SSME)的决策、设计、制造为案例,通过跨学科分析其涉及到不确定性和风险的评估,强调工程师是如何识别、表达和解决复杂的伦理难题。并指出三个最基本原则:能力(competence)、责任(responsibility)和西塞罗(Cicero)的第二信条(“保证公众的安全”)作为一个分析框架来表达和解决在实践中产生的伦理问题。[17]
另一种方法是对于涉及到工程实践活动的概念、规范和原则的理论分析。如马丁(Mike W. Martin)等就利用如功利主义、权利伦理与义务伦理、美德伦理等基本伦理理论,分析并探讨工程中常见的风险与安全、责任与权利、诚实与欺骗等概念,指出他们的伦理内涵和价值指向。[18]戴维斯(Davis)等人也做出有影响的理论分析工作。
这两种“描述性案例研究”与“理论分析研究”是韦伯(Weberian)的“理想模式”,这样一种模式可以在一定范围内聚焦其反面观点。当然这两种方法并不互相排斥,反而有走向融合的趋势,即大量工程伦理案例的描述也进行理论分析,许多工程伦理理论分析研究也利用案例来证明和说明他们的结论。至于说哪种趋向更强主要取决于这两种研究方法在一定的范围内谁更有利于找到结合点。 其他研究方法还包括调查研究方法,如罗伯特 迈基通过调查斯坦福大学的工程学生和实践工程师过去五年里所提交的工程伦理问题,发现并指出面向工程伦理主题的多种经验方法的价值。正如理论分析能够阐明具体案例研究的争论,精确和探究的调查工程学生和实践者的观点也同样能够拓宽焦点问题假设。[19]也有少部分学者从语言学角度研究工程伦理学,美国纽约州立大学的J 埃迈图博士(Joe Amato)描述了1944年以来美国工程职业的历史发展,并从本体论角度研究工程设计的理论,在语境中解释了技术。[20]但这种叙述性语境描述也仅仅存在于对历史的考察,在关注现实问题上显得过于空泛。
3、研究趋势的国际化、综合化
随着技术发展和工程应用的国际化,工程伦理学研究出现了新的课题和趋势,工程伦理学将反思全球化经济时代围绕技术发展所关涉的所有主要问题。[21]比较突出的包括以下三个方面:第一,关于计算机伦理问题的探讨。计算机与隐私是否造成价值冲突?软件所有权是否应该得到保护?计算机发展所产生的道德责任,是个体责任还是共同责任呢?这些都应该在信息化社会中对“责任”进行探讨。[22]因特网与自由言论问题以及产生的权力关系,涉及到的知识产权问题,计算机导致的失败以及所造成的健康等问题,这些都需要关注和研究。[23]第二,环境伦理问题的倍受关注,工程伦理学把环境伦理作为研究重要内容之一。马丁通过对于工程、生态与经济关系的考察,分析了人类中心主义伦理、非人类中心主义伦理、生态中心主义伦理、经济中心主义伦理的伦理框架,指出环境伦理必须与个体的反思联系起来,并制定负有责任的社会政策与计划。[24] 威斯林德(P. Aarne Vesilind)则提出工程师应当如何在增加人类财富与破坏环境之间求得某种平衡?在面对潜在的环境问题时,在什么情况下工程师应当为客户保密呢?[25]哈里斯等人从工程规范与环境出发,分析了职业工程对于环境的责任范围,提出了两个折中的建议。[26]同时专业伦理规范也开始加入保护环境责任的内容,如美国土木工程师协会的伦理规范,就既要求提高人类的福利,还要求保护环境。但是环境问题依然是任重而道远。第三,对于工程应用的国际问题关注。跨国公司对于技术转移所产生的国际权利问题,以及武器发展与保护工业问题,这些都是军事领域与和平研究的道德问题。[27]而国际工程职业标准也涉及到超文化规范,跨文化规范在工程活动应用中也产生了伦理问题,如贿赂、索贿、打点、礼物等现象。[28]同时由于工程技术的应用,也产生了世界性贫困等问题,但依然被人们所忽视。
三、若干启示
工程伦理学起源于对技术的批判,对工程师的质疑。所以,从工程伦理学的建立来看,我们既称其为“技术伦理学”,也可称其为“工程师伦理学”。前者主要是针对技术的负面影响,技术的消极作用,其实技术的作用和影响都是在工程活动中得以体现,都是在工程学的框架下进行研究,正如技术哲学的研究传统之一就是工程学传统;后者主要是从工程共同体出发,工程师在工程活动中对于技术设计、改进等方面起到重要作用,同时也面临着利益冲突,忠诚于雇主还是公众的冲突等道德困境。因此结合美国工程伦理学发展经验而言,首先要加强工程师的职业化进程,制定现实合理的伦理规范,促进工程师伦理制度化发展。其次加速工程伦理教育的发展,在工程类院校开设工程伦理方面的相关课程,开展工程伦理培训,提高工程学生的道德敏感性。再次,由于工程的境域性特征,在我国的工程活动中,不仅工程师面临着道德困境,其他工程共同体如管理者共同体、工人共同体、企业家共同体、公众共同体等都要面对多种的道德选择,与工程师的处境有一定相似性。所以在工程伦理学发展过程中,更需要关注其他工程共同体的道德困境。
从工程伦理学的研究方法上看,两大主流的研究方法,工程案例研究分析和概念、规范的理论研究,推动了美国工程伦理学研究的发展。就案例研究方法而言,由于典型案例的特殊性、具体性,其就不具有更大的普遍性与适用性,这也造成方法上的局限性。而在涉及到我国工程案例的取材上,由于受到各种因素的影响,在案例事实具体原因的挖掘、收集等都会遇到相当大的困难;另一方面,在关于工程师的伦理观念上,还存在对其认识上的不足,这都造成案例研究在我国很难深入地进行下去。而对于工程伦理学的概念、规范和原则,以及工程伦理学的学科定位等问题,由于在我国工程伦理学还没有起步,这些基础理论研究还需要持续争论和探讨。但是综合地利用理论分析和案例研究将是我们采取的首要方法,同时还需要充分利用调查研究方法,发现我国工程中出现的现实伦理问题,了解我国工程师的伦理意识和道德困境,探究工程学生的伦理教育情况,来推动我国工程伦理学的长足发展。
从研究发展的趋向来看,工程伦理学逐步地把如计算机伦理学、环境伦理、军事伦理等纳入其视阈进行考察。同时这些问题也都是全球性问题,关系人类的生存与发展。而随着我国现代化进程的推进,知识产权问题、环境问题日益突出,严重干扰我国经济的可持续发展。因此,借鉴工程伦理学的新动向,在跨文化的道德视野中,来推进技术转移与技术引进,推动我国的工业化进展。
注释:
[1][3][18][23][24][27]Mike W. Martin, Roland Schinzinger. Ethics in engineering Boston: McGraw-Hill, 2005,p.1, p.9, p.254-266, p.219-239, p.242-271
[2] Edwin T. Layton, Jr. The revolt of the engineers: social responsibility and the American engineering profession Baltimore, Md.: Johns Hopkins University Press, 1986. [4]eetchina.com/ART_8800452044_480201_f4da1ed3200702.HTM
[5] Kenneth K. Humphreys, P.E., C.C.E. What every engineer should know about ethics Marcel Dekker 1999
[6] Edmund G. Seebauer, Robert L. Barry Fundamentals of ethics for scientists and engineers New York: Oxford University Press, 2001.
[7] Edwin T. Layton, Jr. The revolt of the engineers: social responsibility and the American engineering profession Baltimore, Md: Johns Hopkins University Press, 1986.
[8] Stephen H. Unger Controlling technology: ethics and the responsible engineer (2nd ed.) John Wiley and Sons 1994
[9] Petroski, Henry. To engineer is human: the role of failure in successful design New York, N.Y.: St. Martin's Press, 1985
[10] The engineer of 2020: visions of engineering in the new century. Washington, DC: National Academies Press, 2004
[11][21]迈克W. 马丁:《美国的工程伦理学》,张恒力译 胡新和校 《自然辩证法通讯》 2007年第3期,第119-120页;第120页
[12] [19] Robert E. McG “Mind the Gaps”: An Empirical Approach to Engineering Ethics, 1997-2001 Science and Engineering Ethics (2003) 9, p.517-542, p.538
[13] A. Michal McMahon, the making of a profession: a century of electrical engineering in American New York, 1984
[14] Bruce Sinclair, A centennial history of the American society of mechanical engineers, 1880-1980 New York, 1980
[15] Alex Roland, model research: the national advisory committee on aeronautics, 1915-1958, 2 vols Washington D.C 1984
[16] Terry S Reynolds seventy-five years of progress: a history of the American institute of chemical engineers, 1908-1983 New York,1983
[17] Rosa Lynn B. Pinkus [et al.]. Engineering ethics: balancing cost, schedule, and risk—lessons learned from the space shuttle New York: Cambridge University Press, 1997.
[20] Joe Amato Unwritten laws: Engineering ethics in a narrative context[D],New York State university,1989
[22][26][28] Charles E. Harris, Jr., Michael S. Pritchard, Michael J. Rabins.
论文关键词:工程教育认证 环境工程 本科教学
论文摘要:工程教育认证制度通过设定专业标准和连接专业准入制度,可有效提高高校工程专业教学水平。与发达国家相比,我国应从提升专业内涵、严格认证标准、建立衔接机制、加大专业学会参与等方面强化工程教育认证制度。与传统学科相比,环境工程专业具有基础口径宽、方向分散和教师工程经验缺乏等特点,应以工程教育认证为契机,从持续培养教师工程能力、强化学校专业特色等方面进行环境工程专业本科教学改革。
目前,我国普通高等学校的工科在校生约700万人,居世界首位。但高等工程教育中普遍存在课程体系陈旧、实践教学偏少和教师缺乏工程经历等问题,导致学生专业面窄和实践能力不足,难以满足企业的用人要求。工程教育认证通过引入第三方机构对相关专业进行认证,可有效提高学校教育教学质量,其作用正日益受到政府、高等院校和企业的重视[1]。
国际上有3项关于工程教育学历的国际性协议,即《华盛顿协议》、《悉尼协议》和《都柏林协议》。其中《华盛顿协议》签署时间最早、缔约方最多,是世界范围知名度最高的工程教育国际认证协议,也是另外加入两份协议的基础[2]。目前《华盛顿协议》的签约成员包括美国的ABET(美国工程与技术教育认证委员会)、英国的ECUK(英国工程委员会)等13个组织,另有德国和印度等5个国家的认证组织为准签约成员。我国的工程教育认证始于2006年,当年成立的全国工程教育专业认证专家委员会,标志着我国工程教育认证制度建设进入一个新的发展阶段。截至2011年,可进行认证的工程专业数量已从4个增加到10个。
工程教育认证制度是工程专业发展的重要推动力之一。虽然其不直接进行工程知识的生产和传播,也不直接进行专业人才的培养、管理和雇用,但它通过设定专业标准为工程专业人才和就业市场实现无缝衔接,在二者间起着重要的桥梁作用。尽管“认证”的功能是有限的,但其对工程专业的专业主义理想的实现则具有不可替代的作用。
高等学校的学术组织的特性和知识创新、人才培养和社会服务的基本功能,为专业发展和专业认证提供了科学的基础、提供了专业人员的准备和文化萌生的制度环境。工程教育认证则通过规范学生的知识、技能与道德标准,为其进入工程专业领域提供了前瞻性的引导。认证制度与工程专业准入制度相连接,为专业市场的控制和专业地位的确立提供了基本“门槛”,反过来为学校教育功能的实现提供了质量先导,促进了学校专业教育的不断发展和教育质量的稳定和提高。
一、工程教育认证的目标和内容
根据《全国工程教育专业认证专家委员会章程》,我国开展工程教育专业认证的目标是:构建我国工程教育的质量监控体系,推进我国工程教育改革,进一步提高工程教育质量;建立与注册工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系,构建工程教育与企业界的联系机制,增强工程教育人才培养对产业发展的适应性;促进我国工程教育的国际互认,提升国际竞争力。
工程教育认证的根本目标是保证和加强毕业生培养质量和促进高校通过修改教学计划不断提高教学质量。为达到上述目标,认证机构需具有以下特点:(1)建立明确的学术质量定义以供被评估学校和教学计划去努力实现;(2)要求学校和教学计划必须提供关于学术质量和学生成就的一致、可信的信息以保持公众的信心和投资;(3)鼓励学校为改变和所需的改进而进行自我审查和计划;(4)采用适宜的、公正的组织化政策和步骤进行决策;(5)对其认证活动进行自我审视和检查;(6)拥有和保持可预见的和稳定的资源。
认证机构需制定鉴定标准,以有效地保证学校或教学计划的质量:(1)与学校适应的专业教学目标,提出学生进行工程教育的能力、素质和道德;(2)合理的课程体系,通过理论课程设置、实践环节和毕业论文等培养方式,保证教学目标的达成;(3)合理的师资结构和持续的教师发展政策;(4)充足的支持条件,包括教学经费、教学设施、信息资源和校企合作;(5)学生发展管理体系,包括招生、就业和学生指导等方面;(6)教学管理制度,可进行过程控制与反馈;(7)全方位的质量评价体系,包括内部评价、社会评价和持续改进的措施;(8)针对专业特色,提出具体化的专业标准。
为通过专业认证,学校需结合“工程教育专业认证”规定,进行下列活动:(1)定义待评估专业的目标;(2)设计课程帮助学生达到这些目标;(3)根据学校和职业的标准评估学生的学习产出。
二、我国工程教育认证制度建设的发展方向
工程教育认证制度对工程的专业化进程和工程的专业制度的建立具有根本性、战略性的重要作用。结合目前我国正在开展的工程教育认证制度建设,我国可以借鉴国际上的先进经验,大力推动我国工程职业的“专业化”建设,使工程教育认证制度和工程师注册制度尽快形成“专业”的内生机制,缩小与先进国家的差距。
1.进一步提高对专业本质和内涵的认识。对于工程教育中的“专业”特质和专业性问题,国内一些知名学者进行了一些研究,并提出很多前瞻性的建议。朱高峰认为工程专业人才应接受包括道德养成、能力训练、理论知识和实践水平的全面素质教育[3]。文辅相和杨叔子等均提出改变工程教育中过窄的专业导向,建立起科学教育与人文教育并重的双重教育目标,让专业人才的成长建筑在较宽的知识面上[4]。对目前比较狭窄的工程教育目标体系进行基础性的调整,将科学教育和人文教育,伦理道德和责任教育、社会发展和工程影响等纳入专业教育的目标体系,为专业人才的发展和终身学习做好准备。
2.建立符合专业本质内涵和发展规律的工程教育认证标准。作为对认证对象的状态和符合教育目标的程度作出价值判断的基本依据,认证标准具有统一性、标准化和先导性的特征,对被评对象具有方向性的指导意义和规范作用。美国工程教育认证的第一个标准,就强调工程专业标准的规范性和开放性的统一,避免阻碍工程教育的发展。目前,我国已经初步确立了全国工程教育的认证的组织体系,制定了工程教育认证的评价原则、认证标准和程序。
3.建立工程教育认证与工程师注册制度的衔接机制。美国工程教育专业认证与州工程师注册制度具有紧密的内在联系,这两个制度的结合是工程专业走向成熟的必经之路。工程教育为工程师的专业发展提供了基本的教育和训练,为工程师“入职”设置了最低“门槛”,工程师注册制度受到国家的市场庇护,与工程教育认证标准相对应,保证了工程将促进公共安全、福利和健康作为最高目标的专业理想[5]。因此,工程教育认证与工程师注册制度的衔接将为我国工程专业发展带来新的机遇。
4.进一步发挥工程专业学会的作用。作为专业发展的基本组织结构,专业学会可体现专业自律和共同治理的精神。目前,我国工程专业认证制度建设的基本模式是由政府推动的、包括专业组织在内的多方参与的联合模式。这一模式具有在改革初期高度集中、快速推动和解决重大问题的优势。与之相比,工程专业学会主导的认证机构专业性更强,更能及时反映行业对工程教育质量的需求,应为未来的发展方向[6]。
三、工程教育认证制度对环境工程专业本科教学改革的启示
环境工程是一门与土木建筑、化学工程、生物学、气象学、管理学和社会学等多门学科相关的交叉学科,它通过评价人类生产和社会活动对环境的影响,用具体的工程、规划和管理措施,控制环境污染,保护环境与资源,使社会、经济和环境协调发展[7]。
由于环境工程专业具有交叉学科的特点,相关学科间的方法和培养模式差别很大。如污水处理工程以给排水专业的传统工程方法为主,而城市环境规划则与城市规划的方法相关。尽管不同学科间的交叉可拓宽学生的专业视野,但课程设置的深度相对母学科较浅,理论阐述较多,而实践设置相对较少,限制了学生在该方向应用能力的深入培养。而我国企业特别是工程类企业对学生的应用能力要求较高,引起环境工程教育与学生专业发展的错位。而工程教育认证正是着眼于提高学生的工程设计和实践能力,使其达到工程师的基本水平。因此,应以工程教育认证为契机,在原有培养方案宽口径的基础上,针对环境工程应用的某一主要方向,如污水控制、大气污染控制、固废污染防治、物理污染控制、环境设备、环境评价与管理、环境规划等,通过提升学生参与实际项目的设计或规划的广度和深度,强化其工程应用能力的培养,避免其设计多而不精的问题。
除清华大学、哈尔滨工业大学和同济大学等少数高校外,全国绝大部分的环境工程专业开设时间较短,正处于成熟前的发展阶段。以笔者所在的广西壮族自治区为例,本地区共有8所开设环境本科专业的高校分别为:广西大学、桂林理工大学、广西师范大学、桂林电子科技大学、广西师范学院、广西民族大学、广西工学院和钦州学院。对其进行问卷调查,结果发现其环境专业形成时期均较晚,均在20世纪90年代后。与迅速扩大的招生规模相比,专业教师的数量和质量储备相对不足。且部分教师直接从博士阶段导入,与较强的学术研究能力相比,其参与企业的工程实践和工程教育经验均存在不足,也削弱了学生工程设计教育的效果。因此,对师资队伍特别是青年专业教师,应建立持续改善其工程能力的制度。如支持教师直接参与工程设计、鼓励其参加注册工程师考试、利用设计研究院等单位对教师进行工程能力培训和建立有工程经验教师传、帮、带指导年轻教师的机制。
与传统的环境专业名校相比,地区高校各学科整体实力较弱,其环境专业多源于学校传统优势学科的交叉与延伸。以广西为例,广西大学、广西师范大学、广西民族大学和广西工学院等学校的环境专业均从化学工程发展而来,广西师范学院和钦州学院的环境专业均从地理学科发展而来,而桂林电子科技大学则依托电子仪器专业,桂林理工大学的环境专业则从地质专业和市政专业等发展而来。不同学校的背景下,其环境工程专业培养的特色也应有所不同。通过与学校强势学科的交叉,可有效提高学生在相关环境工程应用领域的竞争力,如化工学校可强化学生在其化学工程和工业中的环境工程治理能力,而地质学校如中国地质大学可强化学生在地学类环境工程中的能力培养,管理专业较强的高校则可强化环境评价和规划等环境管理应用领域。以桂林理工大学为例,地质专业和市政专业为其传统优势学科,通过与上述学科交叉,该校的环境工程专业以培养废水处理和矿区土壤修复为特色。在课程设置中,强化水处理工程的理论和实践,并增加矿区土壤修复的选修课和实践课程,重点培养掌握废水处理工程和土壤环境修复工程等领域主要技术的应用型人才,取得了良好效果。
参考文献:
[1] 毕家驹. 中国工程专业认证正进入稳步发展阶段[J]. 高教发展与评估,2009(1):1-5.
[2] 毕家驹. 走华盛顿协议之路[J]. 高教发展与评估,2005(6):38-42.
[3] 朱高峰. 关于中国工程教育的改革与发展问题[J]. 高等工程教育研究,2005(2):1-9.
[4] 杨叔子. 谈谈我对“CDIO-工程文化教育”的认识[J]. 中国大学教学,2008(9):6-7.
[5] 李茂国. 工程教育专业认证:注册工程师认证制度的基础[J]. 高等工程教育研究,2005(4):15-19.
【作者简介】 李培根,中国工程院院士、华中科技大学校长、教授;许晓东,华中科技大学发展改革与政策法规 办公室主任、公共管理学院教授;陈国松,华中科技大学教育科学研究院博士研究生。
中国工程教育始于时期兴办的各种 西式学堂,经过140多年的发展,我国已经成为世 界上工程教育规模最大的国家。诚然,工程教育 为我国的经济发展和社会进步造就了大批工程科 技人才,取得了巨大成就。与此同时,工程教育也 存在不少问题,高校培养的工程科技人才难以满 足我国转变经济发展方式、建立创新型国家和参 与国际竞争的需要。从国内产业界的反馈意见来 看,工程人才培养质量不容乐观,特别是创新能力 不足;从国际认可度和竞争力来看,2003年我国 工程师总量就超过美国两倍,但达到国际标准的 工程师不足总量的10%。实践是工程的本质特 征,导致工程师质量低下的主要因素之一是实践 教学不足。我国本科工程教育实践教学存在哪些 问题,产生这些问题的原因何在,这是本文探讨的 主要内容。
一、工程师培养的时代要求
工程教育及工程师的培养,始终要面向产业 界,面向世界,面向未来。随着经济全球化和世界 新一轮科技革命的兴起,各国都面临产业转型和 升级的机遇和挑战,发达国家努力向产业链最高 端转移,以占领科技制高点和获得高额垄断利润; 发展中国家开始向工业低、中端转移,以推进工业 化进程,增加经济总量和就业机会;作为新兴工业 国家的中国,力争向产业链的中、高端转移,以增强国际竞争力,并在新的经济秩序中占据有利地 位。在这种背景下,中国需要的工程师是多元化 的,既需要以创意为目标的创新、创业型工程师, 也需要以制造为目标的设计、实现型工程师,还需 要大量以运行管理为目标的服务型工程师。其
中,迫切需要的是创新、创业型工程师,或全能型 工程师。从创新、创业的角度考虑,这些工程师应 关注人类社会生活中的重大问题或宏观问题,具
有人文情怀和创新思维,以业界和客户新的需求 为本,不断学习,主动实践,并向市场和用户提供 完整的产品和服务。
与此同时,现代工程越来越显现出一些不同 于传统工程的特点。一方面,现代工程的外部特 征表现为系统化、智能化和人性化,无论传统的机 械工程、土木工程或化学工程,都更多地与计算机 技术及自动控制技术结合在一起,与技术经济结 合在一起,从而产生了智能化的设计、制造和施 工。可见,现代工程需要学科交叉和集成,这就要 求工程师按照项目逻辑而不是学科逻辑开展工 作,需要工程师团队运用不同学科的知识协同解 决问题;要求工程师既具有所在工程领域的理论 知识和实践能力,又具有沟通交流和团队协作的 能力。另一方面,现代工程的内部特征表现为科 技含量不断增加,数学和自然科学成为现代工程 合法性和品质的保证,这就要求工程师具有坚实从实践教学体系,教学设计和实践活动缺 乏层次性。2011年,华中科技大学就实践教学问 题组织了对多所高校教师和高年级学生的调研访 谈,证实目前校外实践教学中的认识实习、生产实 习、毕业实习之间没有明显的梯度和层次,企业从 自身利益考虑,不愿接收学生实习,学生缺乏实战 性训练机会。我们仍以麻省理工学院为例进行对 比分析,以下是该校工学院自2002年开始实施的 本科 生 实 践 机 会 计 划 (Undergraduate Practice Opportunities Program,UPOP),分为三个阶段。
第一阶段为职前培训期(1周),占3个学分。 在这一阶段,学院将安排多场互动性的报告,学生 不仅得到工学院和管理学院教师、企业相关领域 专家的指导,更能得到一些富有挑战性的工程实 践培训机会,让学生参与到案例研究、模拟以及角 色扮演中去。
第二阶段为夏季实习期(10~12周),占1个 学分。在此期间,UPOP 管理人员将通过电话、
Email或亲自到公司,随时了解学生的实习进展 。 学生在实习期间不仅要承担部分实际工作,而且 在实习前、中、后期,还要完成三份调查表,内容涉 及公司组织结构、产品的生产和销售过程、品牌的 竞争力,涉及人际交往和职业伦理,涉及重要蓝 图、协作能力和领导力,旨在帮助学生学会总结与 思考。
第三阶段为经历反思期,占2个学分。实习 结束后,学生将填写自我评价表,撰写实习报告并 作口头的汇报,雇方指导人员也将填写一张雇方 评价表。
通过三个阶段的实习,实现陶冶情感、训练能 力和培育理智的教学目标。由于学生承担了部分 实际工作,因此公司要支付报酬。由此可见,其实 践计划具有层次性,注重工程意识的培养,工程实践具有实战意义。
我国工程教育校内实践教学效果比校外好, 但教学体系设计同样不适应现代工程师的培养。 以校内工程实训为例,其主要内容是热加工、冷加 工、电工、装配与制作工艺以及现代加工技术的介 绍与培训,缺乏对工程背景、工业流程和人因工程 等内容的设计,影响了学生系统思维的培养。而
在发达国家,工程教育校内实践体系则重视将工 程职业实践环境作为工程教育环境,培养学生的 工程意识、工程能力和职业道德。在德国的多特 蒙德理工大学工程实训中心,学生从现场环境、实
习手册、视频资料和指导教师那里获得的是工业 规范、工业流程和人因工程的思想,而操作和运行 则由学生自主完成。其实践教学体系设计更符合 时代和培养目标的要求。
3.本科工程教育实践教学方法不得当 。
关键词:应用型本科;应用型人才;工程素养
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)20-0104-01
大规模优秀工程师的教育培养是国家经济发展的基本前提条件之一,很多国家都将工程科技人才培养提升到国家战略的高度。我国高等教育部门在充分认识到当前我国工程教育规模庞大但也存在整体质量不高、创新能力不足、与行业需求严重脱节等问题的基础上,提出了国家“卓越工程师教育培养计划”;相关省市和高校也纷纷制定了相应的“卓越工程师教育培养计划”和应用型科技人才培养方案,旨在提高学生的培养质量,满足广大企业单位的用人需求。
一、工程素养的概念
国内高校在卓越工程师培养教育计划或高级应用型科技人才培养教育实施过程中,一般都十分注重对学生专业实践技能方面的培养和提升,如加强企业实践培养环节或项目实训等。而一些非专业技术的、工程师也应具备的技能和知识的培养教育却得不到重视,如在产品开发或工程设计的全流程中涉及到的在工程技术及其管理上常用的分析问题和解决问题的方法和工具等通常没有得到很好的传授和培养。即便当前大多数本科人才培养方案中都会提到要培养团队合作精神,但都没有相应的课程或环节传授团队的组织管理、团队领导应具有的素质、团队成员的行为规范等内容。把这一类非专业技术本身的、能有效辅助工程师开展工程技术工作的技能称之为工程师的工程素养。
二、工程素养培养方式
在大学没有大规模扩招之前,大学生在企业里一般都会被指定一个老工程师作“师傅”,依靠“师傅”的言传身教和强大的自我学习能力来不断积累和丰富工程素养。但在当前社会环境下,国有大型企业中老工程师传帮带的作用已经弱化,民营和私营的中小企业内有丰富经验的老工程师本来就少,与新来的大学生还存在职业和岗位竞争,也不愿教。其次因为成本的问题,在大量的民营和私营等中小企业内也没有很好的针对工程师的在岗培训机制,所以广大企业希望新招来的大学生能够马上胜任工程师的工作。然而应用型本科高校中大学生自我学习能力又相对较弱,不教不会,因此在本科阶段适当增加工程素养教育教学内容显得很需要和迫切。
三、工程素养教育内容
对比分析国外的应用型本科教育培养计划和调研企业的需求,如下的相关知识有助于工程素养培养,应该纳入应用型本科的工科人才培养计划。[1-6]
1.工程伦理
工程伦理是职业道德的组成部分。在现实社会中,有化学工程师将冰毒制造配方放到网络上供人效仿制造,危害社会;也有电子工程师设计电子称称重作弊电路或预留称重作弊程序,供给无良商人称重作弊,使个人或单位蒙受损失。尤其在大数据时代,信息安全不但关联个人隐私和组织机密,更关联着巨额钱财,后门程序的存在严重侵犯了相关人员和单位的权益。因此尽管工程师的工作受到雇佣者的管控,但依然有必要向工科学生讲授和强调工程伦理学最基本的内容,以使他们明白作为工程师对其工作的社会后果和环境后果负有责任;工程师不但要把工作做好,也要考虑是否做了好的工作。工程师的工程伦理教育应是职业道德教育的有机组成部分,不能只讲敬业,不讲伦理。
2.流程知识
在实际工作中,流程无处不在。无论是新产品开发设计,还是工程项目建设,都有一定的实施流程可以遵循。对于新产品研发来说,一般需要经过产品规划、概念开发、系统级设计、详细设计、测试优化和试生产6个阶段,每个阶段都有明确的任务需要完成。在这6个阶段中企业花钱是随着阶段的深入成指数增长的,因此通常在一个阶段结束并得到评审确认后才能进入下一个阶段工作,以保证每一步都是对的。工程建设项目通常也需经过项目建议、可行性研究、规划、设计、施工建设和竣工验收等环节,每个环节都需完成特定的任务,在获得相应的批文或评审通过后才能进入下一个环节。
对学生讲授工程项目或产品设计流程的基本知识有助于学生了解每个环节应该完成的任务、如何有条理地去做、输入输出是什么、与合作者如何协同等等,养成学生的流程意识。
3.信息收集
每一个大学生都会使用互联网技术查找自己所需要的各类信息和问题答案,这几乎是他们查找信息的唯一途径。但互联网的信息庞大,内容优劣混杂,对错难辨,时效性差,甚至还有虚假的骗局阴谋,不能保证通过互联网查阅到的结果是正确且没有过时的。刚毕业的大学生经常在工作中采用过时的数据或片面的数据,也有年轻的电子工程师在设计电路时使用了厂家已经声明要停产的集成电路芯片,造成了不良后果。因此有必要告知学生哪些渠道可以获得较正确和有时效的信息和数据,优先采用第一手的资料。如政府职能部门及其网站、行业协会、官网等的信息一般比较可靠;而相关网页上的资料需要认真辨别信息的失效性和完整性,相关论坛讨论版中的信息也有一定的参考价值,采用时需要认真比对。
4.问题求解工具和方法
工程师要解决某个问题一般要遵循如下三个阶段:问题定义;寻找原因;寻找解决方案并实现。那么怎样把出现的问题定义清楚?如何去寻找原因和解决方法?有一些通用的问题求解工具和方法可以很好地帮助人们展开工作,如脑力风暴法、亲和力图法、鱼刺图、5W1H、决策矩阵法、决策树、质量屋等等。向工科学生传授这些知识及其使用方法,有助于他们在工作中有条理地去解决问题,而不至于出现问题时手足无措。
5.创新思维方法
要培养学生的创新精神和能力首先是要让学生了解创新思维的基本理论,明白创新是有规律的。因此有必要向他们传授一些创新思维的理论知识,如:哪些因素和怎样做是有助于创新思维;哪些因素又是阻碍创新思维的,该如何克服。其次是让学生学会几种常用的创新思维方法,如:基于模仿的创新方法、基于SCAMPER的脑力风暴法和概念图法等等。
6.团队行为规范
在学生的团队合作精神培养过程中,不能简单地让学生几个人一组完成一两个项目,而是应该有团队行为规范的教育。相关内容涉及:团队成员角色、如何成为有效的团队成员、高效率团队的行为准则、有效团队会议的规则和团队存在常见问题及解决等等。只有这样才能使学生掌握团队内部处事规则,进而确立团队合作精神。
四、结束语
卓越工程师和高级应用型人才的培养教育涉及到专业知识技能和素质等方方面面的内容,本文分析归纳的6个方面的工程素质是当前广大民营或私营的中小企业等用人单位迫切希望广大本科毕业生应该具有的素质之一。这6个方面的知识本身就十分丰富,针对一般工科学生无需讲授完整的知识体系,仅需介绍基本概念、基本知识和教会常用方法的使用即可。在借鉴国外合作高校相关课程的基础上,笔者将上述6个内容和专业特需的工程素养融合成一门32学时课程,称之为“工程原则”,向大四学生开设,实践表明取得了良好的教学效果。
参考文献:
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[4]任君卿,周根然,张明宝.新产品开发[M].北京:科学出版社,
2009.
1991年我到加拿大的西安大略大学留学,同时担任该校“工程伦理学”课程的助教(T.A.)。这是一门面向全校工科学生开设的选修课。尽管它不是任何一个系的必修课,但是每个学期的学生人数高达400人。基本原因是,工科学生在毕业取得学位以后往往要参加“职业工程师”执照考试,而工程伦理学是该考试的主要内容之一。该课程的考试由两部分组成,期中论文占40%,期末笔试占60%。作为助教,我的工作是批改期中论文和期末考卷。期中论文的内容至今记忆犹新,它主要是要求学生用课堂上学到的工程伦理学理论原理和相关法律规则对一个真实案例做理论分析。
该校化学工程系的某学生在毕业后在一家小公司幸运地找到了一份工作,很快他发现这是一项对环境有严重破坏效果的工程。经过初步考虑,他发现自己主要有四个选择:①辞职,这样一来可以避免自己做破坏环境、违背伦理的事情,但是,在当时恶劣的经济状况和就业环境之下,再找一份工作绝非易事。在尊重个人利益的西方价值体系中,这种考虑是合乎情理的。②劝说公司老板増加环保措施,事实上在此之前己经有工程师提出过这种建议,结果是惨遭解雇。③告密,希望政府环保部门能够阻止这项工程的继续实施。政府可能对公司课以罚款,公司将倒闭,最终他还是会失去工作,最重要的是,告密违反了“对雇主忠诚”的原则。在欧美早期的各种工程师职业规范中,这一条曾经被列为“最高原则”。当代工程伦理体系尽管加上了“对职业的忠诚”和“对社会公共利益的忠诚”,然而“对雇主忠诚”和“保密原则”仍然得到工程界和社会公众的普遍承认。④若无其事、继续工作。这样虽然可以暂时保住工作,但是必须昧着良心干破坏环境的工作,而且一旦东窗事发,同样面临公司倒闭和个人失业的命运。更严重的是,这个年轻人还会失去经过几年努力而获得的“职业工程师”执照,而且短期之内无法重新申请。何去何从?这位年轻人面临一个艰难的选择。
因为该案例没有标准的正确答案,所以学生给出的答案五花八门。尽管如此,这种案例分析提高了学生学习工程伦理学的兴趣,并为他们将来在实际工作中可能遇到的工程伦理选择提供了一次实战训练。现在看来,工程伦理学的教学和制度性实施为保护环境和公众利益提供了一种除政府行为(比如对公司处罚)以外的另一种有效措施。这里面包含某种值得我们借鉴和学习的东西。工程伦理学是一块可以攻玉的他山之石。
虽然工程伦理的概念在西方工业化初期的某些行规和条例中己经开始出现,然而主要是在过去的20年里,随着保护环境和可持续发展逐渐成为世界经济和社会生活的重要主题,工程伦理的研究、教学和制度性实施在西方各国才有了长足的进步和发展。比如美国工程和技术认证委员会(ABET)在20世纪80年代就明确要求美国各大学的工程教育必须包括工程伦理的教育课程才能通过认证。1996年推出的美国工程师“工程基础”考试的修订本也包含了工程伦理的内容。英国、法国、德国、日本、加拿大、澳大利亚等工业发达国家的工程师专业组织也都纷纷制定或更新了本专业的伦理规范,认同、接受、履行工程伦理规范是成为职业工程师的必要条件。到20世纪90年代中期,我国台湾的工程界和教育界也把工程伦理教育作为工程师必备的专业素养,并开设了工程伦理学课程。
2工程伦理学与国家的可持续发展策略
在过去的几年里,构建和谐社会和追求可持续发展逐渐成为我国政治和经济生活的主旋律。像计划生育政策一样,可持续发展也将成为我国的一项长期基本国策。因为随着经济的持续増长,不可再生的资源将越来越少,环境的污染和恶化将抵消经济増长所能带来的所有成就,工程从业人员职业道德规范的缺失将给社会带来广泛、有时可能是巨大的灾难性后果。有一种流行的观点认为,像环境污染之类的现象是工业化过程中不可避免的负面效应,是经济増长的必然代价。这种观点是以历史决定论为思想基础的,即历史的发展必须遵循自身的某种严格的逻辑规律,我们不可能跨越历史发展阶段而实施相应的政策和措施。英国哲学家波普尔曾经在《历史决定论的贫困》(1957)中从理论上系统地批驳了历史决定论6]。从现实的角度来看,我们没有任何理由相信,在充分认识到环境污染和资源枯竭的危害以及纠正这些错误所将要付出的巨大代价之后我们不可能有所作为,我们必须重复西方发达国家己经走过的弯路和陷阱。新一届中央政府顺应时代潮流,与时俱进,将国家发展战略从过去的追求单纯的经济増长调整为追求可持续发展,全面的发展观和构建和谐社会成为当代中国政治经济生活的第一主题。用西方的话来说,工程伦理学在当代中国是一■项“政治上正确^(politicallycorrect)的事业。
作为研究工程伦理学的学者,我们是否己经准备好了呢?显然没有,事实上我们已经滞后于时代的步伐。政府目前比我们的动作更快。国家人事部、建设部、国家环境保护总局于2006年6月己经联合颁布《关于印发“注册环保工程师制度暂行规定”、“注册环保工程师资格考试实施办法”和“注册环保工程师考核认定办法”的通知》并规定,申请全国勘察设计注册环保工程师资格考核认定的专业技术人员符合考核认定条件,经测试合格后,即可取得《中华人民共和国注册环保工程师资格证书》。根据同期由中国环境保护产业协会的全国勘察设计注册工程师环保专业委员会秘书处编辑的《注册环保工程师执行资格考核认定测试手册》,参加考试的人员不分专业方向,但是,凡是与环境保护相关的工程项目的主要工程师都必须具备《中华人民共和国注册环保工程师资格证书》。考核内容主要分为两个方面:①涵盖环保专业相关的法律、法规、政策、标准、规范,②水污染防治、大气污染防治、固体废物处理处置和物理污染防治等方面相关的专业知识。
关于考试内容有两点值得引起我们的注意。第一,《测试手册》完全缺乏伦理和道德的维度,也就是工程伦理学中的典型内容,比如工程师的职业道德和规范,对雇主、职业和社会公共利益的忠诚,工程伦理的基本原则,各种利益冲突的处理,等等。从文化差异上来看,中国在历史上长期实行的是仁义和道德政治,并非法治,这种政治文化在国民的心理特征中有根深蒂固的积淀。相比之下,西方的政治具有明显的法治特征。中国目前的目标是构建法制社会,但是这并不等于说我们可以放弃道德和伦理的维度。实际上两种政治理念各有长处和短处,如果说法治主要强调的是外在的社会约束,那么道德伦理主要强调的是内在的自我约束,没有理由认为我们只能取其中的一样而必须放弃另一样,两者应该是互补的关系。在我国构建法制社会是否完成,何时能完成都存在疑问的情况下,特别是工程伦理在西方国家己经证明工作有效的情况下,完全放弃伦理道德维度和中国传统的政治文化显然是一个错误。所以我国工程伦理学界的首要任务是要争取将工程伦理的内容放进各种职业工程师资格考试中去。
第二,目前的考试和学习内容对工程师面对未来可能遇到的伦理挑战和利益冲突没有太大的直接帮助。西方的工程伦理学教育己经经历了两个主要的发展时期。开始采取的是“从上致下”的教学方法,即首先讨论的是工程伦理学的基本原理和原则,然后再将这些原理和原则应用于工程的实践案例,教学实践证明效果不理想。然后普遍采用的是“从下致上”的教学方法,即从案例教学出发,然后再引入基本概念和理论性的原理原则分析。教学实践证明,“从下致上”的教学方法能很快引起工科学生学习工程伦理学的兴趣。像本文开始介绍的那种案例分析显然对工程学生面对未来可能遇到的伦理挑战和利益冲突是一次实战演练。
3工程伦理学在中国的学术建构
目前看来工程伦理学在中国的发展至少应该包括以下几个方面:①学术研究:由几个主要的理工院校牵头,系统研究欧美各国的工程伦理研究、教学和制度实施状况,翻译国外重要的工程伦理学教材。②课程教育体系的建立:在学术研究的基础上,开始编写自己的工程伦理学教材,培训工程伦理学教师队伍,在理工院校开设工程伦理学的选修课。逐步争取工程伦理学成为全国理工院校工程教育的必修课。③开展工程伦理学的中国化研究,收集本国的工程伦理案例,研究西方的工程伦理学基本原则和理论体系,中西伦理文化的区别,整合中国当代和传统的伦理价值观念,建立成熟的工程伦理学基本原则和理论体系。④推动建立中国的“职业工程师”考核制度,并使工程伦理学成为相关考试的内容。
在我国发展工程伦理学有必要借鉴我国生命伦理学的发展过程和经验。我国的生命伦理学在邱仁宗先生的倡导下,经过20多年的研究和发展,己经初具规模。己经形成北京、上海和武汉三大生命伦理学研究中心。中国的生命伦理学研究己经取得国际学界的认可,并于2006年8月在北京承办了第8届世界生命伦理学大会。医学伦理学己经成为全国医学院的必修课程。生物医学研究伦理审查制度己经得到生物和医学界的认可,原来是生命伦理学的学者找生物和医学研究者做伦理审查,现在是他们主动找上门要求做伦理审查,因为在国际著名生物医学杂志上必须有伦理审查委员会(RB)的审查报告。综观我国生命伦理学的发展过程,大致上可以分为三个阶段:①案例研究,②生命伦理学基本原则和价值体系的理论分析,特别是四个基本原则之间的冲突和关系研究。③生命伦理学基本原则和价值体系的中国化研究。目前我国的生命伦理学研究己经进入第三阶段。
工程伦理学和生命伦理学同为应用伦理学,尽管两者有所区别,还是应该有许多共同之处。在我国发展工程伦理学应该观察生命伦理学过去二十年的发展过程,他们的成功经验。比如工程伦理学的理论发展可能也要经历类似的三个阶段。工程伦理学界是否也可以建立工程伦理审查委员会,政府让工程伦理学专家对重大工程进行工程伦理审察,并使它成为一种制度?在科学全面发展观和可持续发展的政治环境下,这可能成为一项有益而且长期可行的措施。当然西方目前己经证明行之有效的措施是建立“职业工程师”执照制度。
工程伦理学和生命伦理学,作为应用伦理学,一方面,它们应该从理论伦理学获得理论资源;另一方面,它们可能为理论伦理学的理论新发展提供经验动力。在科学的历史发展过程中,每次观察手段和实验仪器的改进(比如望远镜和显微镜的发明)都会带来大量新的科学事实,这种新的科学事实都无一例外地为科学的理论发展提供了新的经验基础和动力。对伦理学而言,情况可能类似。科学技术的进步带来了大量新的伦理事实和种种前所未有的伦理问题,这种新的伦理事实和问题应该为伦理学的理论发展提供新的经验基础和动力。应用伦理学可能使理论伦理学脱胎换骨,成为一门经验的学科。
【关键词】教师专业化 化学教育 课程设置
“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”给我国教师教育带来了前所未有的机遇和挑战,课程问题一直是我国教师教育改革的热点。如何根据时展及教师专业化发展的要求,构建面向21世纪的教师教育课程体系,培养具有较高综合素质水平的师资队伍,是当前教师教育改革的当务之急。
袁贵仁认为:教师专业化是指教师职业具有自己独特的职业要求和职业条件,有专门的培养制度和管理制度。其基本含义是:第一,教师专业既包括学科专业性,也包括教育专业性;第二,国家有教师教育的专门机构、专门教育内容和措施;第三,国家有对教师资格和教师教育机构的认定制度和管理制度;第四,教师专业发展是一个持续不断的过程,教师专业化也是一个发展的概念,既是一种状态,又是一个不断深化的过程。[1]从教师专业化角度看,教师职业具有教育和学科专业性双重特性,教师既应成为学科教学专家,又应成为教育专家。因此,化学教育也具有教育和学科专业性双重特性――既是化学学科专业教育,又是教育学科专业教育。纵观世界各国教师教育,尽管各国的文化传统、社会背景各不相同,但教师教育课程主要包括通识教育课程、学科专业课程、教育学科课程。
目前化学(教育)专业课程存在的问题
当前化学(教育)专业课程存在的问题主要有:1.学科及专业基础课程内容过于“学术化”。长期以来,受“重学术、轻专业”传统思想的影响,化学(教育)专业课教学从教学目标、教学内容、教学方法及评价方式都是以高等化学专业知识传授和训练为中心,而与中学化学教学的需要和特点联系专业课程的开设却很少,从而影响了从教者职前技能、从教能力和教研能力的培养和提高。2.化学专业教育课程占比重过低。目前化学(教育)专业课程设置中,教育专修课程在教学计划中所占比重只有7%,这一比重大大低于当今西方国家教师教育专业教育课程占课程20%-30%的水平。[2]同时,作为提高学生教育教学能力的重要实践环节――教育实习也从过去的12周缩减为现在的8周。这与教师专业化理论对职前教育的要求差距很大,这样很难培养出合格教师应具备的教育理论知识和实践工作能力。3.通识教育课程综合性不强。目前对化学教育专业所开设的通识教育课程整体来看综合性不够,缺乏学科之间的综合,即自然科学、人文科学之间的综合,学生学到的知识都是单科化的,他们很难掌握不同领域知识之间的内在联系,无法综合处理不同学科的信息和概念,背离了开设通识教育的真谛。4.面向基础教育的课程设置不够完善。目前化学(教育)专业的课程体系中研究基础教育的教育理论、课程内容、实践课的课程所占比例较少,不适应基础教育改革的要求,所设置的课程跟不上基础教育的变化。
化学(教育)专业课程改革构想
教师的素质结构体现了教师专业化程度,教师教育的课程结构是决定教师素质的主要因素。而化学(教育)专业课程的设置又是化学教师专业化的落脚点和决定化学教师专业水平高低的核心因素,根据教师专业化理论,化学(教育)专业课程设置应作如下改革创新。
1.设置综合性的通识课程
通识教育的目的是培养塑造学生正确的人生观、世界观、人文精神、健全人格与教师气质,以及认识事物、观察解决问题的能力,增强学生处理社会关系和与人交流、协作的能力。因此,我们建议对化学(教育)专业开设政治理论(包括哲学)、外语、高等数学、普通物理、体育、计算机理论及应用等通识课程的基础上,再增加一些人文科学基础课程,如人类学、伦理学、人口生态学、大学语文、艺术教育等课程,同时开设与化学相关学科的综合课程。提高通识课程在总课程中占的比例,优化课程内容,突出课程内容的综合性,使学生从宏观整体上把握人文知识和自然科学知识。
2.设置适合教师教育特色的化学专业课程体系
化学专业课程既是为培养化学专门人才而设置,又是化学教师教育的核心内容,体现学科的 “学术性”。然而,我国教师教育特色化学学科专业课程设置过于重视学术性,而削弱了专业性。目前化学(教育)专业学生欠缺的并不是化学专业基础知识,而是化学与社会、能源、材料、生活等方面的相关知识,及化学专业与中学化学教育密切联系的相关知识。因此,从教师教育化学专业的培养目标出发,应在大一和大二开设专业基础课,大三开设环境化学、材料化学、生命化学、化学与能源、化学与社会等课程,并加强学科内、学科间的相互渗透。选修课应增设学科前沿性知识、与基础教育课程相关的知识,使学生认识到学科在当前基础教育新课改中的变化及要求,并有效将化学学科教学从知识与技能、过程与方法、情感态度价值观等几个方面进行;实验课程的设置上应建立一套全新的实验教学体系,以提高学生的综合实验能力,使学生形成并发展综合的、现代的实验研究与实验设计能力;在实验教学方法和教学模式上应突出综合性、开放性及学生自主性,并加强讨论式和探究式教学模式。这样对提高化学(教育)专业学生的综合素质能力,适应21世纪基础教育改革的需要提供必要的保障。
3.丰富化学教育系列课程
化学教育的课程设置是为学生未来从事教育教学工作提供一定的理论基础和方法指导。因此,化学教育系列课程应该在心理学、教育学的基础理论及相关学科课程基础上,开设化学教学论、中学化学教材分析与教学设计、化学史、化学教学艺术、化学教育测量与评价、化学与社会、计算机辅助化学教学等课程。同时,化学教育课程应注意联系中学化学教育教学实际,使学生在未来的工作中能将所学的知识运用到日常教育教学工作中去。
4.化学教育实践课程多样化
教育实践课程是教师教育专业最突出的体现,是提高学生教学技能的重要途径和核心环节,是教师教育专业教学计划中不可缺少的教学过程。“教育实践不只是传统意义的一个教学环节,而是一个教学过程,而且,与其他理论课的一门一门结业不同,它是教师教育专业学生在校期间(包括寒暑假)都要不间断地进行的最为完善的教学过程,是包括教学技能训练、教育见习、教材教法研究、模拟教学和教学实践等内容在内,并由此形成的大教育实习观指导下建立起来的全程教育实习模式,其最大特征就是全程。”[3]因此,在设置新的课程体系时,除了增加教育实践课程比例外,还应积极探索和丰富教育实践课程的内容和形式,使实践贯穿整个课程的不同阶段。首先,将教育实践与课程相结合,如开设与其他课程相结合的随课程教育的实践课程,比如缩减《化学教学论》中的理论课程,开设与之配套的教育实践课程。设置一些与基础教育密切联系的教育实践课程,如班级管理案例研讨、中学生学习特点调查、班级管理现状与问题调查分析。通过这些教育实践活动,有利于学生对问题的深入探讨研究,不仅提高学生分析问题、解决问题的能力,而且有利于丰富学生的感性认识,为其今后从事基础教育工作打下坚实的基础。其次,开展形式多样的教学实践活动,组织各类竞赛如教案比赛、说课比赛、化学教学课件比赛、演讲比赛等,并将化学教学技能训练与微格教学相结合,做到边学边练;让学生利用假期进行社会调查,学习撰写调查报告,以提高其教育科研能力。最后,学校应加强与实习基地的沟通与联系,创造机会以提高实习学生授课次数,增强学生从教的适应能力和创新能力,使其能较快地融入“角色”,胜任现代化的基础教育的化学教学,让实习中学感到接受实习生不再成为他们的负担,相反还对他们化学教学改革、教研工作起到了促进作用。这样既缓解目前实习基地建设难的问题,又促进了化学教育实习的良性循环。
参考文献:
[1]袁贵仁.加强和改革教师教育,大力提高我国教师专业化水平[J].人民教育,2001, (9):12-21.
[2]李国庆,张正峰.论高等师范院校的师范性.教育研究[J].2002,(3):66-69.
日本是较早走上现代化道路的国家之一,同样环境问题也较早凸现。伴随着对环境问题的关注,学校环境教育逐步开展起来,至今日本学校的环境教育已具备了完备的教育体系,也是环境教育开展得较为成功的国家之一。日本没有对大学的环境教育提出统一的要求和规划。作为科学知识和先进思想的引领者,大学根据自身优势较早开始了研究、建设环境科学和开展环境教育。相对于中小学,大学的环境教育更重视专业性和实效性。具体表现在:
1、设置环境类专业,学科齐全,专业面广日本高校的环境教育发轫于上世纪中叶,应对当时日本国内突出的公害问题,一些高校开始开设一些自然保护学的讲座和一些“近代社会与人”之类的综合类课程,部分师生开始关注环境问题。此后逐渐发展完善,至今,日本高校环境教育在环境学科和专业发展方面,学科体系齐全,专业分布广。有学者对中日高校环境教育进行了比较,以上个世纪90年代初为例,在1990-1992年期间,所调查的473所大学中,研究生教育阶段,有70所设置了环境类专业,其中53所设有环境和资源类学科,设置专业58个,所设置的学科分别为工、理工、文、理、农、医、艺术、社会、水产和园艺10个学科。而我国70所大学开设了15个环境类专业,分布在理、工、农、医、文、水产、地学7个学科,而且主要集中在工科和理科。
2、环境教育内容紧密结合本国需要和时代需求针对上个世纪中叶突出的公害问题,环境污染控制与治理是当时环境保护工作的重点,故上世纪80年代,日本大学开设的环境工程、环境化学工程、环境保护等专业在专业数中占比例较大,如本科生阶段占了32.3%。到了90年代,除了局部环境问题外,全球性环境问题凸显,资源短缺开始浮现,日本大学的环境教育开始相应增加对学生进行全球环境科学的教育和资源类教育的专业,如为本科开设了地球科学和环境科学的专业,同时资源保护与利用专业开始在专业设置中得到重视,如东京农工大学设置了资源物质科学专业。
二、对我国高校环境教育的启示
美国、日本作为环境教育的先行者,在长期的教育实践中积累了较为成熟的经验和做法,对当前我国高校环境教育的实施具有一定的启示。
1、开设专门课程教育,加强隐性课程与显性课程的结合课程教育具有规范性、直接性、系统性的优点,是系统获取知识的重要途径,具有其他教育形式所不能替代的优势。美国高校环境教育,课程教育就是其一个显著的特点和成功做法,其课程实施的具体方法尤其值得借鉴。显性课程教育就是通过正式开设专门的必修课或选修课的方式进行的课堂教育,隐性课程就是不开设专门课程的条件下通过发掘其他课程的有关要素而进行的间接教育,也包括课堂之外的其他形式的教育,如网络、校园环境、社区、家庭、实践活动等。[2]现在通常强调隐性课程教育,“近10多年来,一些发达国家的学校在开展生态教育时,改变了‘课堂中讲授、集会中灌输’的传统做法,他们越来越重视通过设置隐性的生态教育课程,把学校生态教育由显性课程教育转向隐性课程教育,充分发挥隐性课程的渗透作用,力求在潜移默化的过程中完成生态教育,达到强化生态教育的目的。”[3]显性课程和隐性课程各具特点,相对而言,显性课程更为系统、全面,隐性课程渗透更为明显,往往在潜移默化的过程中完成生态教育。对我国高校当前环境教育而言,还处在高校个体的自主自发状态,无论显性课程还是隐性课程,都处在启动阶段,和发达国家不可同日而语,所以无论显性课程还是隐性课程,都不能偏废,而是应该加强二者的结合。从显性课程来看,可以根据各个学校的教学条件开设必修或选修课程,如《生态学基础》、《生态伦理学》、《环境哲学》等课程。从隐性课程来看,主要是和其他学科课程的融合,如在《思想道德修养和法律基础》中可融入生态道德和环境法律方面的内容。
2、环境教育要注重与社会需求和时代要求的紧密结合,注重实效性环境教育实效性和符合社会需求是密切相关的,能够结合社会需求往往是环境教育取得实效的一个重要因素,同样有实效的环境教育往往也能较好反映社会需求。环境教育要取得实效,就要在专业人才的培养和环境教育的内容上紧跟当前社会面临的问题和需求变化,从而较好地服务于社会经济发展和生态文明建设。如日本高校环境教育,最初人们面临的是环境污染问题,因此社会需要的是污染控制方面的实用技术人才,于是环境工程类学科最早得到发展;随着环境问题的深入和影响范围的扩大,社会需要具有较广知识面的综合环境类人才,于是随之发展综合环境类专业;当前,人们在这一方面又有了新的认识,认识到资源的不可永续使用,于是资源合理开发利用专业应运而生。当然这其中必然也包含了环境教育内容的适时更新,及时反应当前的新观点和新动向。美国大学的环境类课程同样注重与社会需求的结合,目前,在美国的环境类专业高等教育中,已用“污染预防”和“清洁生产”等课程代替原来的“污染控制”课程。
北京工业大学2015年硕士研究生拟招生学科目录
院(所)、学科代码、名称 学科方向 招生人数 考试科目 备注 001 机械工程与应用电子技术学院 223 0801 力学 _ 01动力学与控制 _ 02固体力学 _ 03流体力学 _ 04工程力学 27 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④811理论力学或812材料力学I 080200 机械工程 _ 01数字化设计与制造技术 _ 02精密数控加工与自动化装备 _ 03现代焊接技术与自动化装备 _ 04机电系统控制及自动化 _ 05机构及机器人系统分析与控制 _ 06机械及微机电系统结构设计 78 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④811理论力学或812材料力学I或813电工学 0804 仪器科学与技术 _ 01精密测试技术与仪器 _ 02现代测控技术及方法 _ 03计算机测试与控制技术 _ 04智能仪器与虚拟仪器技术 23 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④803电子技术I或812材料力学I或813电工学 085201 机械工程(专业学位) _01数字化设计与制造及装备 _02现代机械系统设计 _03机电液一体化设计与制造 _04现代测控技术与仪器 _05高端装备强度与动态分析 95 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④809工程力学或813电工学 002 电子信息与控制工程学院 232 0809 电子科学与技术 _ 01信号处理与电路 _ 02数字多媒体信息技术 _ 03信息光电子学与光通信 _ 04超大规模集成电路设计与系统集成 _ 05电子器件、射频和功率集成电路及可靠性 58 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④822信号与系统或823半导体物理 1、01-02方向选822; 2、03-05方向选823。 0810 信息与通信工程 _ 01语音与音频信号处理 _ 02多媒体通信技术 _ 03信号处理理论与通信技术 _ 04图像与视频信号处理 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④822信号与系统 0811 控制科学与工程 _ 01自动控制理论及其应用 _ 02测控技术与自动化系统 _ 03智能系统与智能信息处理 _ 04信息融合与自主导航 _ 05计算机控制技术及其应用 63 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④821自动控制原理 085208 电子与通信工程(专业学位) _ 01信号与信息处理及其应用技术 _ 02图像处理与模式识别技术 _ 03多媒体通信技术 _ 04无线通信技术 _ 05嵌入式系统技术 35 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④822信号与系统 085210 控制工程(专业学位) _ 01工业过程的建模、控制与优化 _ 02系统工程(系统优化与决策) _ 03信息管理系统 _04生产过程综合自动化 _ 05智能控制与智能系统 30 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④821自动控制原理 085209 集成电路工程(专业学位) _ 01集成电路设计 _02集成电路制备工艺及相关技术研究 _03微电子器件检测与可靠性评价技术 16 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④823半导体物理 004 建筑工程学院 246 0814 土木工程 _01工程抗震减震与城市综合防灾减灾理论、方法和技术 _02结构新体系与高性能材料 _03结构全寿命设计、健康监测与可持续发展 _04岩土与地下工程安全风险分析、评价方法和技术 _05工程施工技术与风险管理 _06水环境恢复工程及水质处理保障技术 _07建筑环境控制及能源利用技术 119 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③301数学一 ④841结构力学 或833土力学与地基基础 或843钢筋混凝土结构 或 845水分析化学与水力学;或846传热学Ⅰ或867流体力学Ⅱ 1、土木工程(含工民建、道桥等)或相近专业考生报考方向可选01~05,考试科目可选841或833或843; 2、给排水或相近专业考生报考方向可选06,考试科目可选845; 3、暖通或相近专业考生报考方向可选07,考试科目应选846或867。 0823 交通运输工程 _ 01道路与铁道工程 _ 02交通运输规划与管理 _ 03交通信息工程及控制 4 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息与控制 1、01方向选848; 2、02-03方向选849或832。 0815 水利工程 _ 01水文学及水资源 _ 02水力学及河流动力学 _ 03水工结构工程 _ 04水利水电工程 _ 05港口、海岸及近海工程 10 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③301数学一 ④841结构力学或844水力学Ⅱ 085213 建筑与土木工程(专业学位) _01工程抗震减震与城市综合防灾减灾理论、方法和技术 _02结构新体系与高性能材料 _03结构全寿命设计、健康监测与可持续发展 _04岩土与地下工程安全风险分析、评价方法和技术 _05工程施工技术与风险管理 _06工程项目管理及信息化 _07水环境恢复工程及水质处理保障技术 _08建筑环境与能源利用技术 100 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④841结构力学或833土力学与地基基础或845水分析化学与水力学 或846传热学Ⅰ或867流体力学Ⅱ 1、土木工程(含工民建、道桥等)或相近专业考生报考方向可选01~06,考试科目可选841或833或843; 2、给排水或相近专业考生报考方向可选07,考试科目可选845; 3、暖通或相近专业考生报考方向可选08,考试科目应选846或867。 085222 交通运输工程(专业学位) _01道路交通安全理论与道路工程技术 _02交通规划与交通控制理论及方法 _03智能交通、仿真与可持续发展整合体系 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息与控制 1、01方向选848; 2、02-03方向选849或832。 1256 工程管理(专业学位) _ 00不区分研究方向 8 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 005 环境与能源工程学院 152 070304 物理化学 _01能源材料物理化学 _02催化化学 _03纳米材料物理化学 _04界面物理化学与分离技术 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③684物理化学I ④887无机化学II · 0807 动力工程及工程热物理 _ 01可再生能源利用及先进环境能源理论与技术 _ 02强化传热传质理论与工程应用 _ 03制冷低温系统及其环保节能理论与技术 _ 04车辆及动力系统节能、净化与控制 23 · ①101思想政治理论 · ②201英语一 · ③301数学一 · ④851传热学Ⅱ或852工程热力学 0817 化学工程与技术 _ 01绿色化学与精细有机化工 _ 02工业催化与纳米科学 _ 03膜科学与化工分离技术 _ 04材料化学理论与应用 _ 05先进材料合成及催化应用 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④814物理化学Ⅲ或820有机化学I或878化工原理 0830 环境科学与工程 _ 01环境规划与污染防治 _ 02污染控制化学 _ 03环境分析与监测 _ 04环境规划与管理 _ 05水污染控制工程 _ 06大气污染控制工程 28 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、只有05方向招日语考生; 2、01-04方向,选856; 3、05方向选857; 4、06方向选858。 085206 动力工程(专业学位) _01可再生能源利用与先进环境能源技术 _02能源动力系统优化及工程应用 _03制冷低温系统及其节能环保技术 _04动力机械及车辆动力系统节能、净化与控制 32 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④851传热学Ⅱ或852工程热力学
085229 环境工程(专业学位) _01水污染控制工程 _02大气污染控制工程 _03环境规划与管理 33 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、01方向选857; 2、02方向选858; 3、03方向选856。 006 应用数理学院 98 0701 数学 _ 01基础数学 _ 02应用数学 _ 03运筹学与控制论 _ 04科学计算 35 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663数学分析 ④865高等代数 0714 统计学 _ 01非参数统计与数据分析 _ 02应用统计 _ 03生物统计 _ 04金融工程与应用概率 _ 05经济统计 14 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663 数学分析 ④865 高等代数 0702 物理学 _ 01理论物理 _ 02凝聚态物理 _ 03光学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④861量子力学或863光学 1、01方向选861; 2、02方向选861或863; 3、03方向选863。 0803 光学工程 _ 01脉冲激光技术与应用 _ 02信息光学与应用 _ 03微纳光学 _ 04光电传感与检测技术 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④828激光原理 0252 应用统计(专业学位) _01生物医学统计 _02精算统计 _03数量金融 _04质量管理统计 17 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③303数学三 ④432统计学 007 计算机学院 151 0812 计算机科学与技术 _ 01 计算机系统结构 _ 02 计算机软件与理论 _ 03计算机应用技术 _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础 085211 计算机技术(专业学位) _ 01计算机网络技术 _ 02计算机软件技术 _ 03计算机应用技术 _ 04信息安全技术 83 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构 009材料科学与工程学院 140 0805 材料科学与工程 _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 80 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础 085204 材料工程(专业学位) _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 60 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础 011 经济与管理学院 182 1201 管理科学与工程 _ 01技术与项目管理 _ 02战略管理与社会网络 _ 03信息管理与信息系统 _ 04城市管理 _ 05运作管理与质量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理或805数据库技术与应用 0202 应用经济学 _01金融学 _02国际贸易学 _03产业经济学 _04区域经济学 _05数量经济学 _06统计学 _07劳动经济学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④804经济学原理 1202 工商管理 _ 01会计学 _ 02企业管理 _ 03旅游管理 _ 04技术经济及管理 13 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理 1251 工商管理硕士(专业学位) _ 00不区分研究方向 99 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 1252 公共管理硕士(专业学位) _ 00不区分研究方向 20 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 012 建筑与城市规划学院 60 0833 城乡规划学 _ 01城乡规划理论与方法 _ 02居住区规划与设计 _ 03城市设计与景观规划 _ 04历史城市与街区保护规划 _ 05城市防灾减灾规划 15 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③633城市规划原理 ④503城市规划与设计 接收建筑学、城市规划学(含园林景观)专业的考生报考。 0851 建筑学(专业学位) _01都市建筑设计及理论 _02历史建筑的保护与更新 _03建筑与城市绿色环境技术 _04城市设计方法及理论 40 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③355建筑学基础 ④504建筑快速设计 接收建筑学、城市规划学专业的考生报考。 085237 工业设计工程(专业学位) _ 00不区分研究方向 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 接收工业设计、产品设计、艺术设计专业等相关专业考生报考。
013 激光工程研究院 66 0803 光学工程 _ 01 激光先进制造技术 _ 02 非金属材料的激光加工技术 _ 03 先进光纤激光技术 _ 04 超短脉冲激光技术 _ 05 高功率固体激光技术 _ 06 高功率半导体激光技术 _ 07 微纳光学与微纳制造 _ 08 生物光子学 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④828激光原理或812材料力学I或875材料科学基础或886生物化学 0702 物理学 _ 01 激光与材料相互作用 _ 02 激光光电子学 _ 03 强场与超快光子学 6 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④828激光原理或864光电子学或861量子力学 085202 光学工程(专业学位) _ 01激光先进制造技术与工程 _ 02高功率激光技术与系统 _ 03激光3D打印技术 30 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④828激光原理或875材料科学基础或812材料力学I 014 人文社会科学学院 30 0303 社会学 _ 01社会学 _ 02人口学 _ 03社会工作 _ 04社会建设与社会管理 10 ①101思想政治理论 ②201英语一或202俄语或203日语 ③652社会学理论 ④877社会学方法 0352 社会工作(专业学位) _ 01社区工作与服务 _ 02社会服务管理 _ 03企业社会工作 20 ①101思想政治理论 ②201英语一或202俄语或203日语 ③331社会工作原理 ④437社会工作实务 015 生命科学与生物工程学院 74 0710 生物学 _ 01细胞生物学与基因工程 _ 02化学生物学与分子医学 _ 03天然产物与生物有机化学 _ 04生物信息学与系统生物学 _ 05分子检测与生物芯片 _ 06生物力学与生物电子学 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③621细胞生物学或683分析化学或662普通物理I ④854有机化学或886生物化学或806电子技术 1、01、05方向选621和886; 2、02-03方向选683和854或886; 3、04方向选662和854或886; 4、06方向选662和806。 0831 生物医学工程 _ 01生物医学电子与信息处理 _ 02生物力学及医学应用 _ 03化学生物学与分子检测 _ 04分子设计与生物信息学 _ 05药物合成工艺与新技术 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④806电子技术或812材料力学1或886生物化学 1、01方向选806; 2、02方向选806或812; 3、03-05方向选886。 085230 生物医学工程(专业学位) _ 01生物医学电子与医疗仪器 _ 02生物力学及医学应用 _ 03生物制药工程 _ 04分子医学工程 _ 05蛋白质组学与基因组学 33 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④806电子技术或854有机化学或886生物化学 1、01-02方向选806; 2、03-05方向选854或886。 018 外国语学院 8 0502 外国语言文学 _ 01应用语言学 _ 02英美文学 _ 03商务外语 8 ①101思想政治理论 ②261二外日语或262二外法语 ③610基础英语 ④816高级英语 025 软件学院 107 0835 软件工程 _ 01软件工程理论、技术与应用 _ 02嵌入式计算与物联网 _ 03数字媒体技术 15 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④893软件工程学科专业基础 085212 软件工程(专业学位) _ 01 物联网软件与系统 _ 02 软件工程技术与应用 _ 03 数字媒体技术与应用 _ 04 嵌入式软件与系统 _ 05 软件工程服务与应用 92 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④892软件专业基础综合 026 固体微结构与性能研究所 22 0702 物理学 _ 01研究及发展先进“显微学”表征技术、装置及设备 _ 02跨尺度先进材料显微结构与性能关系研究 _ 03研究发展新材料、新器件及新应用 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④862固体物理 0805 材料科学与工程 _ 01研究及发展先进“显微学”表征技术、装置及设备 _ 02跨尺度先进材料显微结构与性能关系研究 _ 03研究发展新材料、新器件及新应用 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④875材料科学基础 028 高等教育研究所 16 0401 教育学 _ 01高等教育与大学管理 _ 02高等工程教育 _ 03学生事务管理 _ 04大学教学论 _ 05现代教育技术 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③630教育学专业基础综合 0451 教育硕士(专业学位) _ 01教育管理 _ 02心理健康教育 _ 03现代教育技术 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③333教育综合 ④教育管理与教学论 或 教育技术综合 1、01-02方向选教育管理与教学论; 2、03方向选教育技术综合。 029 循环经济研究院 12 020106 人口、资源与环境经济学 _ 01循环经济理论与模式 _ 02资源经济理论与应用 _ 03环境经济管理与评价 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④810资源经济学 0202J1 资源环境与循环经济(交叉学科) _ 01循环经济理论与模式 _ 02资源经济理论与应用 _ 03“城市矿产”理论与应用 2 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④815生态经济学 0805J2/0830J3 资源环境与循环经济(交叉学科) _ 01资源循环科学与技术 _ 02“城市矿产”开发与应用 _ 03环境污染防治与管理 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④817环境材料基础 欢迎资源循环、材料、环境、生态类等相关理工科考生报考
036 学院 10 010108 科学技术哲学 _ 01科学技术与社会研究 _ 02工程伦理学 _ 03生态哲学与可持续发展问题研究 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③620科学技术史 ④825哲学 0305 理论 _ 01基本原理 _ 02中国化研究 _ 03思想政治教育 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③651基本原理 ④883思想政治教育基本原理 035 艺术设计学院 22 1305 设计学 _ 01 产品设计 _ 02 环境设计 _ 03 服装与服饰设计 _ 04 工艺美术 _ 05 数字媒体艺术 _ 06 视觉传达设计 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③622设计史论 ④505快题设计 505考试为6小时。 1351 艺术(专业学位) _ 01 产品设计 _ 02 环境设计 _ 03 服装与服饰设计 _ 04 工艺美术 _ 05 数字媒体艺术 _ 06 视觉传达设计 _ 07 动画 _ 08 绘画 _ 09 雕塑 8 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③622设计史论 或 619美术史论 ④505快题设计 或 506专业创作 1、01-04方向选622和505。 2、05-09方向选619和506。 3、506和505考试时间为6小时。 085237 工业设计工程 _01 工业设计 _02 设计管理 _03 交互设计 7 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 报考02设计管理的考生须有两年以上工作经验,专业不限。 039 城市交通学院 87 0823 交通运输工程 _ 01交通规划理论与方法 _ 02道路与交通工程设计方法 _ 03交通安全理论与技术 _ 04智能交通控制与信息处理 _ 05路基路面结构与材料 _ 06道路养护与运营管理 23 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息与控制 1、01-04方向选849或832; 2、05-06方向选848。 085222 交通运输工程(专业学位) _01交通规划技术 _02交通管理与工程设计 _03交通信息与控制技术 _04道路设施设计与施工技术 _05道路养护与管理 23 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息与控制 1、01-03方向选849或832; 2、04-05方向选848。 0812 计算机科学与技术 _ 01智能交通信息处理 _ 02虚拟现实与交通仿真 _ 03物联网信息感知与智能处理 _ 04智能人机交互与多媒体技术 _ 05交通大数据智能处理技术 21 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础 085211 计算机技术(专业学位) _ 01智能交通信息处理 _ 02虚拟现实与交通仿真 _ 03物联网信息感知与智能处理 _ 04智能人机交互与多媒体技术 _ 05交通大数据智能处理技术 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构 0811 控制科学与工程 _ 01智能交通系统控制 _ 02自主车辆与车路协同 _ 03交通图像与视频信号处理与分析 _ 04交通信息智能化处理 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④821自动控制原理 085210 控制工程(专业学位) _ 01智能交通系统管理与控制技术 _ 02智能车辆与车路协同控制技术 _ 03交通信息处理方法与应用 _ 04交通图像与视频信号处理技术 7 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④821自动控制原理
1.1“一次性发泡塑料餐具”生产的化学原理及其循环利用
“一次性发泡塑料餐具”是石油化工的下游产品。石油化工企业首先以苯和乙烯为原料发生烷基化反应制得乙苯,然后再由乙苯催化脱氢得到苯乙烯。泡沫塑料餐具企业接着以石化行业生产的苯乙烯为原料开始生产,或者直接由下步的聚苯乙烯为原料开始生产。原料苯乙烯单体在引发剂作用下发生自由基聚合反应制得聚苯乙烯(PS)颗粒,经过脱水、洗涤和干燥后,加入发泡剂制得可发性聚苯乙烯(EPS),最后经过圆熟、成型和熟化等成型加工技术生产出“一次性发泡塑料餐具”,其主要生产流程见图1[5~7]。使用过的“一次性发泡塑料餐具”如果随意丢弃,“白色污染”的惨剧将重演。而如果建立起有效的回收体制,强制回收,则可以实现废弃餐具的循环利用,符合资源节约方向(见图1)。“一次性发泡塑料餐具”主要有下列循环利用途径[5,8~10]:①再生造粒:经分拣和清洗后,重新熔融法或溶剂法造粒,得到的聚苯乙烯再生料可以用于生产建材、保温板、文具等产品;②直接利用:废弃餐具经粉碎,掺入其他物料中制成轻质混凝土、仿木料、涂料、水包油乳液等;③改性利用:通过化学改性、共混改性或增强改性等制成离子交换树脂、高抗冲击聚苯乙烯(HIPS)材料等;④裂解回收:在无氧条件和高于330℃下裂解,可回收得到苯乙烯、苯、烷基苯等化工产品。需要特别指出的是,所有跟食品接触的塑料制品必须使用“新料”,“再生料”不得再用于生产食品级的材料,所以要严控回收得到的聚苯乙烯再生料流向“一次性发泡塑料餐具”生产环节。
1.2“一次性发泡塑料餐具”的性质、特点及安全性分析
因为缺乏对生产化学原理的了解,人们普遍对“一次性发泡塑料餐具”的性质、特点一知半解,对其毒性问题忧心忡忡,误解重重。下面,我们结合其生产原理(见图1)分几个方面进行分析。
1.2.1从合成原料分析
“一次性发泡塑料餐具”原料的源头是石油化工产品乙烯和苯。正是因为这两种原料来源丰富,价格低廉,决定了同其他餐具相比,“一次性发泡塑料餐具”具有无可比拟的价格优势(每个餐盒仅6~7分钱左右),这也是14年的“禁用”也没能让其退出市场的主要原因之一。事实上,人们曾寄希望于“可降解餐具”如纸浆模塑餐盒、降解餐盒、植物纤维素餐盒、纸板复合餐盒等替泡餐具,但“可降解餐具”却因成本高出发泡餐具十多倍,推行起来步履维艰。在没有理想替代品的情况下,“一次性发泡塑料餐具”以其高性价比和方便快捷等优点受到青睐,出现了“淘”而不“汰”的状况。有观点认为,“一次性发泡塑料餐具”高温时会释放双酚A等物质,影响生殖发育并致癌。其实这是混淆了不同种类的塑料合成所用的原料单体所致:双酚A是聚碳酸酯、环氧树脂、不饱和聚酯的合成单体,而聚苯乙烯发泡塑料的合成单体是苯乙烯,二者的结构和元素组成都不相同(见表1)。所以发泡塑料餐具不会释放或沾染双酚A。
1.2.2从结构特点分析
(1)化学键牢固,性质稳定聚苯乙烯的结构属线型结构,分子链上交替连接着苯基,苯基较大的体积和它的无规则排列使得分子链变得刚硬且无定型。聚苯乙烯的结构中存在3种化学键:碳-氢键、碳-碳单键、碳-碳双键,其键能[11]如下:碳-氢键的键能约414.2kJ/mol,碳-碳键的键能约347.3kJ/mol,碳-碳双键的键能约610.9kJ/mol。由这一结构特点可以看出,聚苯乙烯化学键键能大、断裂困难。不过,其侧链苯基和主链上的α-H原子比其他部位稍显活泼,在剧烈的条件下能够发生苯环和α-H原子所能发生的特征反应。总体来说,以聚苯乙烯生产的发泡塑料餐具化学键牢固,化学性质比较稳定。这就决定了其正、反两方面性质:①因为键能大、断裂难,正常食品的温度不足以破坏这些化学键,对一定浓度的酸、碱、盐溶液以及醇类、植物油类等也有一定的抵抗能力。这种耐温性和耐油性,保证了这种餐具在正常条件下使用时的安全性。一些有关“一次性发泡塑料餐具”低温就分解的观点流传甚广,有人认为,发泡塑料餐具在遇到热汤、热饭等高温时,会释放出苯乙烯单体并产生多种毒素,不经意间这些毒素就融化在食物中了。其实,聚苯乙烯的解聚温度需高达280℃以上,盛装滚烫的食品时就会解聚的说法是没有科学根据的。还有观点认为,发泡塑料餐具在65℃以上使用,会产生强致癌物“二噁英”。二噁英和聚苯乙烯在结构和元素组成上相差很大,一般需要含苯环结构的物质与含氯(或溴)、氧元素的物质在370℃~440℃高温条件下焚烧,或者在金属催化剂存在下发生反应才有可能产生。而“一次性发泡餐具”生产和使用过程都是无氯条件,不具备产生二噁英的可能性。②从降解难度分析:因为键能大、断裂难,所以发泡塑料餐具丢弃后,经过长期日晒雨淋也极难分解,即使填埋也很难破坏其化学结构,自然会造成“白色污染”。所以发泡塑料餐具使用后只有“焚烧”和“回收”2种办法。因为化学性质稳定,餐具使用后其结构、性能和成色变化不大,反而使其“回收再利用”的价值提高,这样既可解决“白色污染”问题,又有经济回报,还可节约已日渐枯竭的石油资源,所以“难以降解”也并非坏事。显然,“回收”问题才是发泡塑料餐具当前最核心、最迫切需要解决的问题。
(2)聚苯乙烯的结构中没有-OH、-NH2、-COOH等亲水基团,所以其耐水性和湿强度优于其他餐具,不会出现其他餐具易汤汁渗漏等情况。(3)聚苯乙烯结构密度较小,经发泡后密度进一步减小,使得餐具质量轻、耗材少。一般发泡餐具的单盒重量仅为其他非发泡一次性餐具的1/4左右。耗材少就意味着它有垃圾产生量低、废弃物的处置压力小的优点,同时还有节约资源尤其是石油资源的优点。(4)聚苯乙烯毕竟是有机物,因此它溶解于很多有机溶剂,所以日常使用过程中应避免与氯仿、二氯甲烷、甲苯等有机溶剂接触。1.2.3从生产流程分析聚苯乙烯生产流程中除单体苯乙烯以外,还使用多种添加剂[5~7],包括引发剂、分散剂、助分散剂和发泡剂等,很多人担心:这些添加剂都安全吗?餐具成品中会有苯乙烯单体和添加剂残留吗?(1)引发剂:在苯乙烯自由基聚合时,常常采用有机过氧化物(-O-O-)或偶氮类化合物(-N=N-)作为自由基引发剂。例如:过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化叔丁基乙酸酯等过氧化物,以及偶氮二异丁腈等偶氮化合物。(2)分散剂:在悬浮聚合步骤中多使用有机和无机分散剂并用的方法,提高苯乙烯在水相中的分散效果。常用的有机分散剂为聚乙烯醇(PVA)或羟乙基纤维素(HEC),无机分散剂多为磷酸三钙(TCP)。
(3)助分散剂:加助分散剂的目的也是为了提高苯乙烯的分散效果。一般使用十二烷基苯磺酸钠、苯乙烯/顺丁烯二酸酐共聚物的钠盐等表面活性剂。
(4)发泡剂:发泡剂有物理发泡剂和化学发泡剂多种,我国较多使用前者。早期的PS发泡餐具以氟利昂做发泡剂,对臭氧层危害较大。目前发泡剂已被低沸点的烷烃如丁烷、液化石油气等或二氧化碳替代,不仅成本较低,而且不会对臭氧层造成破坏。从以上生产过程中添加剂的使用情况可以看出:①化学成分:尽管各个厂家使用的添加剂不尽相同,但都以无毒或低毒物质为主;②使用量与残留量:添加剂的使用量一般都较小,并且在聚合反应完成后都有洗涤、纯化步骤,其目的就是降低添加剂的残留量,以免影响产品色泽和质量;③严格的卫生标准:围绕食品包装用聚苯乙烯的生产,我国相继制定了“食品包装用聚苯乙烯树脂卫生标准”(GB9692-1988)[12]、“食品包装用聚苯乙烯成型品卫生标准”(GB9689-1988)[13],以及“食品包装用发泡聚苯乙烯成型品卫生标准的分析方法”(GB/T5009.100-2003)等相关国家标准[14],这些国标都专门设定了成品中残留有机物(即添加的引发剂、分散剂、助分散剂和发泡剂,以及未聚合的苯乙烯单体等)溶出量指标,送检的餐具样品分别用水、乙酸(4%)、乙醇(65%)和正己烷在60℃下浸泡2h,用这4种溶液模拟餐具接触水、酸、酒、油等不同性质食品的情况,要求不同浸泡液中有机物的溶出量达标。所以,严格按这些国家标准生产的“一次性发泡塑料餐具”,其单体和添加剂残留在食物或器皿中的机会微乎其微,其质量和安全性是稳定、可控的。1.2.4从“绿色化学”的原理评估、分析由图1和上述分析可以看出,“一次性发泡塑料餐具”的生产和使用过程中:①生产用料省,耗材少,节约资源;②“原子经济性”高,污染低;③使用过程中对人体健康无危害;④产品用后其废弃物可回收再利用、再资源化。“一次性发泡塑料餐具”具的这一循环过程,既符合“绿色化学”的理念,又遵循循环经济的“3R原则(Reduce,Reuse,Recycle)”,同样也达到了“生命周期评价(LCA,即产品从摇篮起至坟墓)”的准则[15,16]。所以说“一次性发泡塑料餐具”是“绿色、环保包装材料”是有道理的。在我国因发泡塑料餐具带来的“白色污染”问题,最重要的成因是行业管理不善,国民素质不高和环保意识不强,以及回收和再利用体系不健全等造成的。
2“禁用”与“解禁”原因的对比分析及“一次性发泡塑料餐具”的合理使用
2.1“一次性发泡塑料餐具”“禁用”与“解禁”原因的对比分析
一种化学产品“禁用”还是“解禁”,仅仅考查其化学原理方面的原因是不够的,还要综合考虑环境、经济和社会等多方面因素,才能做出全面和科学的决策。关于发泡塑料餐具“禁用”和“解禁”的原因,国家主管部门分别给出了五大原因。在“禁用”的五大原因中,涉及生产环节的只有1条(前已提及,氟利昂发泡剂现已停用),涉及使用环节的1条,涉及回收和处理环节的有3条。而在“解禁”的五大原因中,也都集中在使用、回收、处理3个环节。所以,社会因素才是决定发泡塑料餐具“禁用”还是“解禁”的主要和核心原因,而非聚苯乙烯材料本身之过。聚苯乙烯发泡塑料餐具国内和国外的不同遭遇最能说明这一问题。美国、欧洲和日本等一些发达国家对“一次性发泡塑料餐具”并无“禁令”,相反这类产品还呈现多样化、人性化和高端化的发展态势,这些国家都享受着“一次性发泡塑料餐具”带来的实惠,并未受到“白色污染”等负面问题的困扰,很值得我们深思和借鉴。对比表2中的“禁用”和“解禁”原因、结合前面所做的分析,不难看出,发泡塑料餐具“解禁”是大势所趋。
2.2“一次性发泡塑料餐具”面临的问题及其合理使用
“解禁”并不意味着“一次性发泡塑料餐具”万事大吉,目前在生产、销售、回收、中转、运输与处置利用等全过程,还面临着不少棘手的问题。
(1)违规掺杂问题:为了节省成本,有些企业以次充好,向聚苯乙烯新料中掺杂废塑料或再生料;同时,为了让餐盒表面光滑、洁白,还私自添加滑石粉、荧光增白剂等。这些都是不符合国家标准的违规行为,会危害人体健康。因此,国家相关部门应该严格“一次性发泡塑料餐具”行业准入门槛,制定和完善产品质量标准,加强生产环节的监管。
(2)国内低端产品居多,竞争乏力:由于我国对“一次性发泡塑料餐具”禁用了14年,使得这一领域投资热情不高,新工艺和新产品开发滞后,与并未“禁用”的国外的同行业相比,我国已经落后很多距离。目前国内发泡塑料餐具低端产品居多,在高端产品领域与国外企业的竞争乏力,尤其在贴合、淋膜、彩印、抗氧化、耐高温等技术方面有待提高。
(3)废弃餐具回收机制还不成熟、不完备:对于大多数废弃物尤其是塑料制品,“回收再利用”是通行政策,但回收的效益高低和技术难度却不同。“一次性发泡塑料餐具”质轻、体积大、清洗难、运输和储存费用高,使得不少企业回收热情不高。加上目前的回收渠道还不通畅,回收网络不完备,回收产业链不成熟,因此“一次性发泡塑料餐具”的复出将再一次考验民众的环保意识和我国的废弃物回收机制。
(4)民众对“一次性发泡塑料餐具”的认可和信心仍需恢复、提升:对于“解禁”事件,民众普遍疑虑未消,支持者有之、担忧者有之,争论激烈。“一次性发泡塑料餐具”只有再次赢得民众的认可和信心,被更多消费者选用,才能激活市场需求,从而带动餐具的研发、生产、回收等整个产业链,走上良性发展轨道。另外,餐饮经营者和消费者的科学使用也非常重要。尽管符合国家标准的“一次性发泡塑料餐具”化学键牢固,性质稳定,添加剂残留微乎其微,但并不意味着它可以随心所欲的滥用。任何产品都有其特定的适用范围与使用方法,这类餐具:①不适用于微波炉加热;②不适于在沸水或蒸屉中蒸煮;③不宜盛装高温和高油量的食品;④尽量避开食醋和料酒等物质,特别注意不能与有机溶剂接触;⑤避免长期与光、氧气和热作用,引起餐具老化、发黄、失透或产生裂纹等。目前我国社会方方面面都有了很大进步,如果生产企业严格按国家标准进行生产和检验、公众合理使用、不随意丢弃、相关部门做好回收和再利用体系建设,我们完全可以趋利避害,乐享“一次性发泡塑料餐具”带来的实惠。
3“解禁”事件对化学教学的几点启示
(1)坚持从化学原理上分析问题本质,不盲从,不误导
对于“一次性发泡塑料餐具”的是非功过,有些化学教师的信息来源也是非专业性媒体,如电视、网络、报纸和期刊等,并未亲自查阅高分子化学方面的文献资料,未能从其生产过程的化学原理上追根溯源,进行深层次的本质分析,导致在讲课、命题等环节人云亦云,没有形成自己独立的、专业性的观点,也导致了学生的盲从和误解。特别是当前有些媒体一些不实宣传,误导不了解详细化学原理的公众,化学教师理应对此类信息有一定的鉴别力。类似“一次性发泡塑料餐具”等有争议性的化学问题还有很多,作为化学教师应该多深入调研,多查阅权威文献,多从化学原理上分析问题,这样才能保持理性,不随媒体或传言左右摇摆。
(2)以“与时俱进”的态度看待化学问题
“一次性发泡塑料餐具”从“严禁”到“解禁”、从“有毒产品”变为“绿色产品”,反映了塑料工业的曲折发展和我国社会的不断进步。社会环境的深刻变化、公众思维观念的更新以及对“一次性发泡塑料餐具”再利用技术不断提高,使得其重获新生。其实,类似的化学问题还很多,化学的发展从未停步,化学物质数量在不断地刷新,很多化学方法或功能化学品都经历了从高毒到低毒或无毒、以及更新换代的发展历程。因此,化学教师要始终以“与时俱进”的态度关注化学问题,用发展变化的观点分析化学问题。只有这样,遇到象“一次性发泡塑料餐具”等这样的老话题时,才能理清其发展的脉络,常讲常新。
(3)重塑化学学科形象,凸显化学学科价值
化学本是造福人类的学科,本应是受人们喜爱的形象。但近些年,化学产品引发的中毒、危害或污染事件频发,例如“苏丹红”、“三聚氰胺”、“瘦肉精”、“塑化剂”等,社会大众把这些事件的责任都强加给了“化学”,使得“化学”背负的偏见和误解也越来越沉重,化学的学科形象一落千丈,几乎变得面目狰狞。而“一次性发泡塑料餐具”从“严禁”到“解禁”很具典型性,发泡塑料餐具的艰难回归,反映出公众离不开化学带来的诸多实惠,重新体现其独特价值,可以为化学“正名”起到一定的示范作用。需要“正名”的又何止“聚苯乙烯发泡塑料餐具”一个呢?许多化学问题或化学物质都需要重新“正名”,其中也包括“苏丹红”、“三聚氰胺”等,这些物质实则是因为被滥用而丑化,埋没了它们原有的价值。化学教学要注重消解学生和公众的误解和偏见,重塑化学与公众生活息息相关的“亲民”形象,凸显化学无可替代的学科价值,使化学学科重新赢得学生的兴趣和喜爱。
(4)化学教学应注重贯穿科技伦理与道德教育
Abstract: In the rational use of nuclear energy, at the same time people should pay attention to the radiation effects generated by α-ray, β-ray, γ-ray and neutron radiation of radioactive material. In order to reduce the radiation hazards, in addition to away from the radiation source and reducing the radiation time, the choice of appropriate shielding form is particularly important. This paper investigates the common shielding materials and structures, explores their application scenarios, and compares the advantages and disadvantages of various shielding forms.
关键词:放射性物质;辐射防护;屏蔽;材料;乏燃料
Key words: radioactive material;radiation protection;shielding;material;spent fuel
中图分类号:X591 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)15-0160-04
0 引言
原子能科学成果与技术应用在人类发展史具有划时代的意义[1-3],在医疗应用、国家安全、工业探伤等领域得以广泛应用,并展现出来广阔的美好前景。技术的两面性在生活中无处不在,原子能也不例外。人类在享有原子能技术带来的美好成果的同时,辐射作用也会带来某些直接或者间接的危害[4,5]。
原子核从一种结构转变为另一种结构,或者一种能量状态转变为另一种能量状态过程中,释放出来微观粒子流[6-8]。这种能自然的向外辐射能量,发出射线的物质,称为放射性物质,一般都是相对原子质量较高的金属,如钚,铀等。放射性物质发出的射线可分为α射线、β射线、γ射线和中子射线[9]。射线对人类正常的生产生活影响很大,应努力避免和减少其危害。辐射防护作为原子能科学与技术领域的重要组成部分,在合理利用原子能的同时,为保护环境和人类健康提供了科学依据。辐照防护的三原则有[10,11]:
①时间防护:累计剂量的大小与受照时间成正比。受辐射时间越短,危害越小。
②距离防护:由辐射引起的剂量率水平与该处到放射源距离的平方近似成反比。距离越远,该处的剂量率越低,危害越小。
③屏蔽防护:在人与放射源之间增加一道或几道防护屏障。屏蔽设计应根据辐射水平的高低、辐射分区的要求、操作的性质以及对空间大小的要求等,选择适宜的屏蔽材料和屏蔽w设置的形式,通过计算分析并考虑合理的裕量来确定屏蔽体的厚度。
常用的屏蔽材料有金属、混凝土等,如表1所示。
1 常见屏蔽方案
美国核管理委员会(NRC)对屏蔽的定义为:屏蔽是任何能吸收辐射的材料或屏障,有助于保护人员或材料不受电离辐射的影响。选择合适的屏蔽材料,确定屏蔽的结构形式和参数,有助于妥善处理放射性问题。
1.1 水
在核电站乏燃料的后处理中,从反应堆卸出的乏燃料组件,具有较强的放射性,必须贮存一段时间后才能运输。依据GB 11806-2004的规定[15],正常运输条件下,在运输容器外距表面2m处任意一点的剂量率值不得超过0.1mSv/h。为使其放射性和衰变热降低,必须在反应堆的贮存水池中存放并冷却一段时间。同时,一定厚度的水可以保障人员在水池上方的观测安全和环境安全。如图美国核能协会给出了水池的三个关键液位[16]。
使用水作为屏蔽材料,缺点也比较明显,乏燃料水池冷却系统需要持续工作[17,18],废液属于二次污染物,运行和维护成本较高。水池贮存周期一般为5~10年,随着我国核电站运行时间的增加,水池的贮存能力趋于饱和,有待于采用其他方式进行最终处置或处理。
1.2 钢-铅
大多数的辐射屏蔽采用金属铅,辅以钢结构支撑。铅的优点为成本低、容易成型、屏蔽性能好。铅属于重金属,缺点是对人体有害,操作时需要注意防护,处置方式也会受限制。
中国核电工程有限公司设计的GY-40型运输容器[19],是运输工业用钴60放射源而设计的铅屏不锈钢容器,主要屏蔽材料为铅,外层采用不锈钢支撑,主体外形示意见图2。辐射屏蔽采用不锈钢-铅-不锈钢结构,通过严格的试验验证,容器的各项功能均满足国家法规标准的要求。这样的屏蔽结构能保证在放射源运输途中,人员和环境的安全。
作为铅屏容器,灌铅质量直接关系到乏燃料的屏蔽能力[20,21],因而制造过程中的灌铅工艺是关键。
1.3 球墨铸铁
20世纪八十年代,原西德Siempelkanmp铸造公司研发了一种100t重的球墨铸铁容器,并根据核燃料容器可能遇到的事故工况,进行了9m跌落,800℃火烧以及大型飞射物撞击等试验,在充分考虑密封和屏蔽性能的条件下,该球墨铸铁容器满足了安全贮存核反应堆乏燃料的严格要求,开创了球墨铸铁容器的先河[22]。
西德核服务公司(GNS)开发了一套MOSAIK铸铁容器,根据内容物的比活度,有适当厚度的铅内衬,制造成本比钢-铅容器降低很多[23]。
球墨铸铁具有良好的力学性能和铸造性能,在制成容器时不同于不锈钢需要焊接。球铁容器通过铸造直接成型,可保证容器本体的完整和可靠密封,以及良好屏蔽作用,铸铁的缺点是制造工艺复杂,需要考虑厚壁浇铸可能出现的缺陷,并采用恰当的冷却系统,保证良好的金相组织。
1.4 贫铀
贫铀中的U235含量低于天然铀,是一种密度大,中子俘获截面大[24,25],屏蔽作用强的物质。同时具有辐照稳定性良好,熔点高,导热性好,机加工性能好等优点,贫铀对γ及X射线的吸收能力很强,是一种性能优异的屏蔽材料。采用贫铀作为屏蔽材料的缺点是,贫铀本身具有一定的放射性,需要为其再次设置屏蔽材料,国内能加工贫铀的厂家也较少。相对于铅,贫铀的价格较高[26],比较适合局部需要屏蔽作用较强的屏蔽容器。
用于D运秦山三期重水反应堆生产的钴调节棒转运容器,采用了贫铀作为屏蔽材料。容器从内到外的主要屏蔽结构包括:内筒体,贫铀屏蔽层、铅屏蔽层以及外筒体。容器底部设有屏蔽门,材料也是贫铀。该型容器主要是考虑了空间大小限制,在较小的空间形成较好的屏蔽作用,具体结构如图4所示。
1.5 混凝土
虽然金属材料的屏蔽能力较好,但对于核电厂等大型屏蔽体,需要考虑工程造价和实用性。最常用的辐射屏蔽材料是混凝土,主要包括重混凝土、蛇纹石混凝土等[27,28]。
重混凝土的骨料一般选取赤铁矿或重晶石,蛇纹石混凝土容重大,化学结合水含量高,应用于高温条件下的生物屏蔽。在配合比设计中,需要考虑容重和化学结合水率以及现场施工要求[29]。
混凝土以其成本较低,制作方便,耐腐蚀等优点,在条件适合的情况下,可开发混凝土贮存容器。典型代表有美国Holtec公司研制的HI-STORM容器和法国AREVA TN公司的NUHOMS混凝土贮存模块。混凝土容器一般位于地面之上[30],如图5所示。混凝土容器可以垂直或水平方向贮存。
混凝土是良好的结构材料和辐射屏蔽材料,但导热性能不佳。为了及时排出热量排出的要求,设计上大多采用通气式结构。通过专用管道可以排出混凝土容器中的热量。
1.6 复合材料
两种或两种以上的不同材料,通过物理化学方法形成复合材料,其整体性能优于单一基体,目前已有复合材料应用于中子屏蔽的研究成果。
韩仲武等人[31,32]研究了钨镍组合及合金,建立了三种材料组合模型――镍前钨后、钨前镍后及钨镍合金,使用MCNP程序模拟透射率和透射能谱,获得了三种模型的屏蔽性能,对屏蔽材料选择和结构设计有一定的指导意义。
李晓玲等[33]研究了一种铅硼聚乙烯新型复合屏蔽材料,对其成分配比进行优化设计,最终完成了样品试制并通过相关考核。
柴浩等人[34]设置基体为SEBS热塑性弹性体,功能填料为碳化硼,研发了新型柔性复合材料――B4C/SEBS,经过受力分析和传热计算及中子屏蔽试验,发现该复合材料具有良好的柔韧性能和中子屏蔽性能。
2 小结
本文介绍了常见的放射性物质屏蔽用结构形式和材料。混凝土主要用于核电厂的大型屏蔽体,以及乏燃料贮存领域。乏燃料水池主要用于在堆短期贮存,为后处理创造条件。铅、贫铀,球墨铸铁等金属大多用于放射源和乏燃料的运输和贮存。复合材料现也逐步进入放射性物质的屏蔽领域,特别是中子屏蔽。选择并确定屏蔽材料和布置,同时要充分结合使用空间位置关系、工艺要求和技术经济等条件。
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