徐潤生，張思奇，張建良

（北京科技大學 a.冶金與生態(tài)工程學院；b.土木與資源工程學院，北京 100083）

為深入貫徹中共中央、國務院關于“碳達峰、碳中和”的重大戰(zhàn)略部署，發(fā)揮高?；A研究主力軍和重大科技創(chuàng)新策源地作用，為實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標提供科技支撐和人才保障，2021年7月，教育部發(fā)布《高等學校碳中和科技創(chuàng)新行動計劃》的通知［1］。2022年4月，教育部印發(fā)《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設工作方案》，對加強綠色低碳教育、打造高水平科技攻關平臺、加快緊缺人才培養(yǎng)、促進傳統(tǒng)專業(yè)轉型升級、深化產(chǎn)教融合協(xié)同育人、深入開展改革試點、加強高水平教師隊伍建設、加大教學資源建設力度、加強國際交流與合作9項重點任務做了明確要求［2］。因此，在當前“雙碳”戰(zhàn)略背景下，進行高等院校工程教育教學改革，對實現(xiàn)我國碳中和目標、探索實施新工科發(fā)展模式具有重要的意義。

我國鋼鐵行業(yè)碳排放量占全球鋼鐵碳排放總量的60%以上，占全國碳排放總量的15%左右，是全國制造業(yè)門類中碳排放量最大的行業(yè)［3］。鋼鐵行業(yè)的低碳發(fā)展對工業(yè)領域乃至全國“雙碳”戰(zhàn)略實施具有重要的影響。因此，打造鋼鐵工業(yè)碳中和科技創(chuàng)新高地，持續(xù)開展前瞻性基礎研究、關鍵核心技術攻關，培養(yǎng)鋼鐵工業(yè)碳中和領域國際化人才，是冶金工程專業(yè)教育教學和科學研究的緊迫任務。

一、“雙碳”戰(zhàn)略背景下冶金工程專業(yè)教學面臨的挑戰(zhàn)

（一）能源結構發(fā)生巨大變化，傳統(tǒng)冶金原理亟待更新

清潔能源的大量使用是傳統(tǒng)冶金流程實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標的重要措施，即充分利用核能、風能、太陽能、生物質能等可再生能源，提高綠色清潔、可再生能源的使用比例，實現(xiàn)多能互補。相比傳統(tǒng)以化石能源為主的鋼鐵冶煉，新工藝將逐漸由碳冶金過渡到氫冶金、電—氫—碳復合冶金。由于冶煉能源和還原劑發(fā)生革命性轉變，傳統(tǒng)冶金反應器內的物理化學反應規(guī)律也將隨之發(fā)生顯著變化。比如，傳統(tǒng)鋼鐵冶金采用煤粉和焦炭作為高爐煉鐵的主要能源和還原劑，因此目前鋼鐵冶金專業(yè)核心必修課程“鋼鐵冶金學”中的內容主要圍繞焦炭、煤粉與燒結礦、球團礦在高爐內的化學反應行為展開，重點闡述CO還原鐵氧化物的理論基礎和工業(yè)技術。但現(xiàn)有的課程教學中，對于新能源冶金帶來的傳統(tǒng)冶煉反應器內物質與能量轉化規(guī)律鮮有介紹，若不及時更新相關課程內容，學生畢業(yè)后很難適應新能源背景下的冶煉操作、新技術開發(fā)和畢業(yè)后的持續(xù)學習，因此，迫切需要更新和完善當前課程內容中的冶金原理知識。

（二）冶金工程專業(yè)“雙碳”相關配套課程不足，“雙碳”特色課程體系有待完善

目前，冶金工程專業(yè)課程主要包括“冶金物理化學”“冶金傳輸原理”“金屬學”“鋼鐵冶金學”“有色金屬冶金學”“冶金環(huán)境工程與資源循環(huán)利用”等主修課程，并開設鋼鐵冶金類、有色金屬冶金類、冶金與材料物理化學類、冶金工程公共基礎等選修課程。為推動冶金行業(yè)“雙碳”行動目標的實現(xiàn)，畢業(yè)生不僅需要掌握現(xiàn)有的工藝技術知識，還需要熟悉冶金“雙碳”相關的環(huán)保、管理、金融等方面的知識。但當前冶金工程專業(yè)的培養(yǎng)方案和課程體系中較少涉及與碳中和相關的低碳、零碳、負碳技術，缺少碳政策、碳金融、碳管理和碳市場等相關課程，上述問題勢必會影響人才培養(yǎng)質量，需要重點解決。因此，冶金工程專業(yè)需要配套“雙碳”相關專門課程，完善冶金“雙碳”課程體系。

（三）冶金工程專業(yè)教育突出碳中和理念，“雙碳”師資力量有待快速提高

我國冶金技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，國內冶金工程的科教水平也飛速發(fā)展。中國冶金工程學科排名持續(xù)世界第一，培養(yǎng)了越來越多的高素質人才。我國冶金院校的教師大多數(shù)是國內著名冶金類大學的博士畢業(yè)生，如北京科技大學、東北大學、中南大學等。教師的學歷背景以鋼鐵冶金技術、有色冶金技術和冶金物理化學為主，科研方向也聚焦于冶煉過程中的基礎理論和工藝優(yōu)化。雖然部分教師的研究方向為冶金過程中的節(jié)能減排，但更多的是對SO2、NOx和粉塵顆粒等污染物的治理工作，較少涉及CO2減排技術。2020年以來，在“雙碳”政策的推動下，鋼鐵行業(yè)碳達峰、碳中和技術路徑逐步明確，部分高校專家、學者參與了技術路徑的研究和制定，但冶金專業(yè)大多數(shù)教師對“雙碳”戰(zhàn)略的背景知識、發(fā)展規(guī)劃和實施路徑尚未建立全面的知識體系，尤其是對鋼鐵行業(yè)如何實現(xiàn)碳達峰、碳中和的技術路線和實施方案有待深入理解。然而，教師的知識結構水平?jīng)Q定了學生的受教程度。因此，為了培養(yǎng)優(yōu)秀的碳中和復合型人才，加強“碳達峰、碳中和”領域高素質師資隊伍建設尤為關鍵，這也是傳統(tǒng)冶金工程專業(yè)師資隊伍迫切需要提高的地方［4］。

（四）冶金工程專業(yè)教學評價指標缺少碳中和要素，健全的教學評估體系有待構建

冶金工程是一門傳統(tǒng)的工科專業(yè)，目標是培養(yǎng)具有社會責任感和道德修養(yǎng)，具備較強的創(chuàng)新意識、團隊精神、國際視野，具備扎實與寬厚的冶金工程學科基礎理論知識、了解與掌握相關專業(yè)知識及前沿技術、熟悉鋼鐵冶金與有色冶金新技術新工藝的發(fā)展要求，具有良好的外語和計算機運用能力，具有較強的工程實踐能力和解決復雜冶金工程問題的能力，具備自我學習意識和在實踐中自我提高的能力，適應國內、國際人才市場需求的高級工程技術人才。現(xiàn)有的教學評價體系圍繞上述培養(yǎng)目標構建，從教學質量監(jiān)控、畢業(yè)生跟蹤反饋等方面設置評價指標，能夠很好地保障教學過程的實施。然而，在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，需要將碳中和復合型人才具備的基本素養(yǎng)列入冶金工程專業(yè)培養(yǎng)方案，并形成相應的評價指標。若沒有明確的、科學的、完善的教學效果評價體系，冶金行業(yè)“雙碳”人才培養(yǎng)質量將無法保證。

二、對“雙碳”戰(zhàn)略背景下冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)的思考

（一）針對“雙碳”戰(zhàn)略人才需求，確立冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)新目標

在培養(yǎng)目標上，需要面向“雙碳”戰(zhàn)略的人才需求目標，結合冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)特點，形成冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)新目標，使得學生理解“雙碳”戰(zhàn)略與冶金行業(yè)發(fā)展的密切聯(lián)系，讓學生畢業(yè)后能夠在冶金行業(yè)從事相關科研、設計和管理工作的同時，有能力開展冶金行業(yè)“雙碳”戰(zhàn)略目標需求設計，推動冶金行業(yè)低碳綠色高質量發(fā)展，助力我國碳中和目標的實現(xiàn)。

（二）基于冶金工程專業(yè)“雙碳”人才新目標，構建新的課程體系

對“雙碳”戰(zhàn)略下的冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標進行分解，制定相匹配的畢業(yè)要求，設計新的課程體系。在課程設置上，繼續(xù)保留冶金工程專業(yè)相關基礎課，重點增加冶金碳中和相關選修課，可以將部分課程設置為專業(yè)必選課，聚焦冶金行業(yè)碳中和技術。比如，開設“低碳綠色冶金新技術”“冶金碳中和概論”“氫冶金”“冶金碳捕集與封存”“冶金碳排放核算學”“碳匯與碳交易”等課程，在課程設計上注重傳統(tǒng)冶金專業(yè)課程與“雙碳”課程的銜接，強調多學科課程之間的交叉融合，增加“雙碳”相關實踐類課程學時，提高學生“雙碳”相關的知識積累、思維方式和工作能力。

（三）圍繞冶金行業(yè)“雙碳”技術路徑，更新課程內容和教學理念

盡管傳統(tǒng)冶金工程的課程內容涉及過程優(yōu)化、效率提高、排放減少，但需重點融入碳中和技術路徑，將“碳達峰、碳中和”背景貫穿核心主干課程，補充新能源冶煉過程中的物理化學知識和工程應用案例。比如，在“鋼鐵冶金學”課程內容中及時引入前沿的理論和科技進展，即氫冶金、生物質冶金、非高爐煉鐵、煉鐵過程超低排放、煉鐵智能控制等，注重煉鐵與智能、煉鐵與環(huán)保、煉鐵與安全等學科的深度交叉。在教學理念上，重點啟發(fā)學生對傳統(tǒng)冶金工藝“低碳化、去碳化”發(fā)展的思考。此外，當前教育環(huán)境推動了線上教學的蓬勃發(fā)展，教師應充分發(fā)揮線上教學資源豐富的優(yōu)勢，實現(xiàn)多種優(yōu)質教學資源的共享，對學生進行“雙碳”戰(zhàn)略思維的引導和啟發(fā)。

（四）以學生“雙碳”能力提升為引導，加強“雙碳”師資隊伍建設

師資隊伍是決定教學質量的關鍵，要針對冶金工程專業(yè)教師“雙碳”理論薄弱的問題，采取多維度的師資能力提升措施。一是采用專家講座、專題學習、國外交流的方式，不斷豐富現(xiàn)有教師的“雙碳”知識儲備；二是跨學院師資深度融合，聘請經(jīng)管學院、環(huán)境學院、碳中和研究院等二級單位的教師參與冶金工程專業(yè)課堂教學，彌補“雙碳”師資的不足；三是精準引進國外師資，國外碳中和行動較早，借鑒該領域的教學經(jīng)驗和科研成果，可以增強國內師資力量。此外，高校要實施機制靈活的碳中和人才培養(yǎng)政策，形成規(guī)模合理、梯次配置的“雙碳”師資隊伍。

（五）構建立體多維的“雙碳”實踐課程體系，培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力

實踐與創(chuàng)新能力是新工科背景下冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重點，也是培養(yǎng)“雙碳”特色高素質人才的目標［5］。在實踐教學環(huán)節(jié)，應增加碳中和專題實驗課程和校外實踐，優(yōu)化實踐教學內容和教學模式，構建具有“雙碳”理念的實踐教學新體系。比如，在校外實踐課程中，可以增加如下內容：鋼鐵企業(yè)碳排放現(xiàn)狀調研、低碳技術調研、鋼鐵企業(yè)碳排放案例計算等；設立碳中和相關的學生科研項目、大學生競賽，配備學校導師和企業(yè)導師。這可使學生深入“雙碳”科研和生產(chǎn)一線，鍛煉學生運用自己的知識儲備制訂工作方案和實驗計劃、解決問題的能力，不斷培養(yǎng)學生的合作精神和創(chuàng)新精神。

（六）建立健全教學評價體系，注重過程跟蹤及階段評價

教學質量評價是改善教學質量并制定教學提升策略的重要依據(jù)［6］?？茖W的教學評價體系可以為高素質碳中和人才的培養(yǎng)質量保駕護航。廣泛的、多元的、具有代表性的評價主體是有效實施教學質量評價的關鍵，它應涵蓋學生、授課教師、同行專家、教學督導、畢業(yè)生、用人單位和中國金屬學會、中國鋼鐵工業(yè)會等專業(yè)機構。學生、授課教師、同行專家、教學督導對教師現(xiàn)場教學效果予以評價和建議；畢業(yè)生結合在單位參與“雙碳”工作的親身體會，對教學內容和評價指標提出建議；用人單位結合畢業(yè)生的“雙碳”能力予以評價，對教學目標和評價指標提出建議；中國金屬學會、中國鋼鐵工業(yè)會等專業(yè)機構，從國家“雙碳”戰(zhàn)略對冶金行業(yè)人才需求的角度，對教學目標和評價指標給出建議。同時，科學制定教學質量評價指標體系需要重點梳理所有指標間的相互關系及層次結構［7］，將“雙碳”人才培養(yǎng)目標列入現(xiàn)有的教學評價體系，并分解到每一節(jié)課上，明確課堂的“雙碳”教學目標。此外，評價方式采用問卷調查、會議討論等多種方式，評價周期不固定，及時匯總和分析評價結果，形成“以評促建”的有效機制，不斷提高“雙碳”背景下新型冶金工程高素質人才的培養(yǎng)質量。

結語

“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略是我國在新發(fā)展階段的一項重大戰(zhàn)略部署，也是我國應對全球氣候變化的重要舉措?！半p碳”戰(zhàn)略目標對傳統(tǒng)冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)帶來了新的挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇。在碳中和高素質冶金工程專業(yè)人才教育教學過程中，要將“雙碳”戰(zhàn)略理念融入人才培養(yǎng)各環(huán)節(jié)，基于“雙碳”戰(zhàn)略人才素質要求，完善學生培養(yǎng)目標；以“雙碳”戰(zhàn)略技術路徑為背景，豐富課程教學內容；以學科深度交叉融合為推手，加強“雙碳”師資隊伍和教學資源建設；以“雙碳”特色型新工科人才培養(yǎng)為導向，健全教學評估體系。以上舉措有助于加快推進傳統(tǒng)冶金工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的升級，為我國冶金行業(yè)低碳綠色發(fā)展培養(yǎng)高素質人才，對我國“雙碳”戰(zhàn)略實施意義重大。

（課題組成員：劉征建、焦克新、李克江、王振陽、王翠、王耀祖、張磊、范曉玥）