" 双碳 " 战略背景下 " 化工安全与环保 " 课程的教改与思考

化工行业作为国民经济的支柱产业，既是能源消耗与碳排放的重点领域，也是安全生产事故的高发行业。“双碳” 战略的提出，要求化工企业在保障生产安全的同时，实现能源结构优化、碳排放总量控制与污染物减排的协同推进。这一转型不仅改变了化工生产的技术路径，更对从业人员的知识结构与能力素养提出了全新要求 —— 既需掌握传统的安全防护与污染治理技术，又要具备碳足迹核算、低碳工艺设计等新技能。

然而，当前 “化工安全与环保” 课程仍存在明显滞后性：教学内容侧重传统安全规范与末端治理技术，对碳捕集、利用与封存（CCUS）等低碳技术涉及不足；教学方法以理论讲授为主，缺乏对 “安全 — 环保 — 低碳” 协同决策能力的培养；案例分析多基于传统生产场景，未纳入 “双碳” 背景下的新型风险案例（如氢能生产的安全与碳排放耦合问题）。这种脱节导致学生毕业后难以快速适应企业在低碳转型中的实际需求，因此，推动课程改革成为高等教育服务产业升级的必然选择。

一、“双碳” 战略对化工安全与环保领域的新要求

（一）安全与低碳的协同管理

“双碳” 目标下，化工企业的能源结构调整（如煤改气、可再生能源替代）与工艺革新（如电解制氢、生物质化工）带来了新的安全风险。例如，天然气管道的广泛铺设增加了泄漏爆炸隐患，氢能储存与运输的高压特性对设备安全提出更高要求。这要求从业人员不仅能评估单一环节的安全风险，还需掌握 “低碳技术应用 — 安全风险防控” 的联动机制，如在碳捕集装置运行中，既要监控 CO₂ 泄漏对人体的危害，又要核算捕集过程的能耗与碳排放平衡。

（二）环保标准与碳减排的融合

传统环保管理聚焦于废水、废气、固废的达标排放，而 “双碳”战略推动环保标准向 “碳 — 污” 协同控制延伸。欧盟 “碳边境调节机制”（CBAM）已将化工产品纳入管控，要求企业同时提供污染物排放数据与碳足迹报告。这意味着化工人才需掌握生命周期评价（LCA）方法，能在产品设计阶段同步优化污染物减排与碳减排方案，如在合成氨工艺中，选择绿氢替代灰氢既能减少碳排放，又能降低氮氧化物的生成量[1]。

（三）技术创新与系统思维的结合

低碳转型依赖技术创新，如新型催化剂降低反应能耗、光伏驱动的电化学合成技术等，但新技术的应用可能引发连锁风险。例如，甲醇制氢工艺中，催化剂失活可能导致 CO₂ 与有毒气体协同排放，需从业人员具备系统思维，在技术选型时综合评估安全性、环保性与碳减排效益。这种复合型能力要求远超传统课程的知识范畴，需通过课程体系重构实现培养目标的升级。

二、“化工安全与环保” 课程的教改路径

（一）重构课程目标，聚焦复合型能力培养

确立 “三维目标” 体系：在知识维度，要求学生掌握低碳化工工艺、碳减排技术与安全环保法规的融合性知识；在能力维度，培养碳足迹核算、低碳工艺风险评估、“碳 — 污” 协同治理等实践技能；在价值维度，树立 “安全为基、环保为要、低碳为先” 的行业伦理观。例如，通过分析某石化企业 “煤制烯烃改甲醇制烯烃” 的转型案例，引导学生权衡工艺变更带来的碳排放降低与新的安全风险（如甲醇毒性），培养综合决策能力。

（二）优化课程内容，融入 “双碳” 相关模块

1. 增设低碳安全技术模块：包括新能源化工安全（如氢能、生物质燃料的储存与运输安全）、碳捕集系统风险防控（如胺法捕集的腐蚀与胺液泄漏处理）、低碳改造中的工艺安全分析（如电解槽的电气安全）等内容，填补传统课程对新型技术安全管理的空白。

2. 强化碳 — 污协同治理内容：引入生命周期评价（LCA）在化工产品碳足迹核算中的应用，讲解碳排放标准与环保法规的衔接（如 GB/T 32151 系列标准对温室气体核算的要求），增加 “碳减排技术的环境副效应” 章节（如 CCUS 过程中 CO₂ 泄漏对土壤与水体的影响）。

3. 更新案例库与法规体系：替换传统案例，新增 “绿氢项目安全事故分析”“煤化工企业碳减排改造的环保验收案例” 等新型案例；补充《碳排放权交易管理办法》《化工行业碳达峰实施方案》等政策文件，确保教学内容与行业政策同步。

（三）创新教学模式，提升实践与协同能力

1. 案例教学与情景模拟结合：选取典型化工企业低碳转型中的安全环保事件（如某企业因盲目采用未经验证的碳捕集技术导致装置爆炸），组织学生分组开展 “事故原因分析 — 责任认定 — 改进方案设计”全流程研讨，通过角色扮演（如企业安全员、环保工程师、碳排放核查员）培养多视角分析能力。

2. 虚拟仿真实践教学：开发 “低碳化工过程安全环保虚拟实验室”，模拟不同低碳工艺（如光伏制氢、碳捕集与煤化工耦合）的运行场景，学生可通过操作界面调整工艺参数，观察碳排放、污染物排放与安全风险的动态变化，掌握协同优化方法。某高校的实践表明，该模式能使学生的综合决策能力提升 40% 。

3. 跨学科协同教学：联合 “能源化学”“化工设计” 等课程开展项目式学习，要求学生以 “某化工产品的低碳化生产” 为主题，团队合作完成从工艺设计、安全评估、碳足迹核算到环保方案制定的全流程任务，提交包含安全、环保、低碳三维指标的可行性报告，培养系统思维。

（四）完善考核体系，注重综合素养评价

改革传统 “期末笔试为主” 的考核方式，构建 “过程性考核 + 综合项目 + 实践报告” 的多元评价体系：过程性考核（ 40% ）包括课堂案例讨论、政策解读报告；综合项目（ 30% ）要求完成某化工工艺的低碳化改造方案设计，需同时满足安全规范、环保标准与碳减排目标；实践报告（ 30% ）基于虚拟仿真实验或企业实习，分析低碳技术应用中的安全环保问题。这种考核方式更能反映学生的复合型能力，避免死记硬背的应试倾向[2]。

结语

“双碳”战略推动化工行业经历深刻变革，也拉动“化工安全与环保”课程进入转型紧要关头，采用重塑课程目标、提升内容体系质量、创新教学形式，把低碳理念充分融入安全与环保教学里，不仅可造就适应产业要求的复合型人才，进而助力高等教育与行业发展同步前行。还需持续紧盯“双碳”政策及技术的演进走向，设立课程实时调整架构，增强校企合作育人实效性，保证课程始终拥有对行业前沿的响应实力，为化工行业绿色、安全、低碳发展筑牢人才根基。

参考文献：

[1] 江文 . 新工科背景下基于 " 雨课堂 " 的化工原理课程教学改革 [J]. 化工设计通讯 , 2023(11):136-138.

[2] 谷德银 , 刘作华 , 王星敏 , 张杰 , 刘学成 , 孙洪飞 . 新工科背景下的化工原理实验教学改革研究 [J]. 广东化工 ,2021,48(12):220-220249

作者简介：李娜娜（1992.08-）女，汉，河南省濮阳市，博士研究生，副教授化学工程与技术