黃本清,常愛(ài)蓮,朱啻凡

(1.常州大學(xué) 機(jī)械與軌道交通學(xué)院,江蘇 常州 213164;2.常州大學(xué) 藥學(xué)院,江蘇 常州 213164)

0 引言

現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展很大程度上提高了人類的生活品質(zhì),然而溫室氣體的大量排放也造成了全球氣溫上升、極端天氣和自然災(zāi)害頻發(fā)等環(huán)境問(wèn)題。CO2是最主要的溫室氣體,2020年9月,中國(guó)作為《巴黎協(xié)定》的締約方之一,在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上承諾CO2排放力爭(zhēng)于2030年達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。2022年10月,黨的二十大報(bào)告再次強(qiáng)調(diào)要積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和(以下簡(jiǎn)稱“雙碳”)。作為一個(gè)工業(yè)化正處在高速發(fā)展的國(guó)家,我國(guó)的單位GDP碳排放量居于世界高位,其中,能源產(chǎn)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)的碳排放量達(dá)到80%以上[1]。因此,我國(guó)的碳減排任務(wù)嚴(yán)峻,實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)面臨著巨大的壓力。

“雙碳”目標(biāo)的施行必然會(huì)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,對(duì)于相關(guān)行業(yè)將是一次巨大的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)國(guó)家和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的技術(shù)人才,因此也要根據(jù)國(guó)家戰(zhàn)略做出相應(yīng)改革。常州大學(xué)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)(以下簡(jiǎn)稱“過(guò)控專業(yè)”)是為了適應(yīng)現(xiàn)代流程性工業(yè)而設(shè)置的機(jī)械、過(guò)程和控制交叉型專業(yè),培養(yǎng)面向能源、石油、化工、機(jī)械、新材料等行業(yè)領(lǐng)域的高端過(guò)程裝備人才。這些行業(yè)與“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)密切相關(guān),因此,過(guò)控專業(yè)的本科教學(xué)和人才培養(yǎng)過(guò)程中,加強(qiáng)“雙碳”目標(biāo)的內(nèi)涵教育和專業(yè)知識(shí)教育對(duì)于培養(yǎng)符合時(shí)代和國(guó)家需求的人才十分重要。

為了培養(yǎng)具有“雙碳”理念、掌握節(jié)能降碳知識(shí)的優(yōu)秀畢業(yè)生,在過(guò)控專業(yè)的教學(xué)和實(shí)踐中,落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的思政教育和專業(yè)知識(shí)教育尤為關(guān)鍵。本文以常州大學(xué)過(guò)控專業(yè)為對(duì)象,探索在“雙碳”目標(biāo)下本科人才培養(yǎng)的新思路和方法。筆者首先論述了過(guò)控專業(yè)本科人才培養(yǎng)與“雙碳”目標(biāo)之間的關(guān)系,隨后總結(jié)了“雙碳”理念的課程思政元素,然后討論了面向“雙碳”目標(biāo)的過(guò)控專業(yè)課程教學(xué)思路,最后探討了面向“雙碳”目標(biāo)的過(guò)控專業(yè)實(shí)踐教學(xué)思路(見(jiàn)圖1)。

1 過(guò)控專業(yè)人才培養(yǎng)與“雙碳”目標(biāo)的關(guān)系

1.1 人才培養(yǎng)理念與“雙碳”愿景的契合

高等教育要面向國(guó)家重大戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要,常州大學(xué)過(guò)控專業(yè)旨在培養(yǎng)服務(wù)于機(jī)械、石油、化工、新能源、新材料等國(guó)家重要行業(yè)領(lǐng)域的高素質(zhì)創(chuàng)新型過(guò)程裝備專業(yè)人才。要求學(xué)生不僅具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力,同時(shí)要具有堅(jiān)定的理想信念、深厚的家國(guó)情懷和開(kāi)闊的國(guó)際視野?！半p碳”目標(biāo)的提出,是黨中央立足世界發(fā)展格局和國(guó)內(nèi)形勢(shì)做出的重要戰(zhàn)略部署,充分顯示出我國(guó)在應(yīng)對(duì)全球氣候變化、促進(jìn)綠色低碳發(fā)展中的大國(guó)擔(dān)當(dāng),對(duì)于我國(guó)的綠色可持續(xù)發(fā)展和全球環(huán)境保護(hù)具有重要的戰(zhàn)略意義。因此,在過(guò)控專業(yè)本科教學(xué)中,融入“雙碳”目標(biāo)的理念和知識(shí)教育,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的國(guó)際視野和社會(huì)主人翁精神十分必要。

1.2 就業(yè)領(lǐng)域與“雙碳”目標(biāo)的關(guān)系

過(guò)控專業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生主要在機(jī)械、石油、化工、制藥、冶金、輕工、能源、環(huán)保等領(lǐng)域從事過(guò)程裝備的研究開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)制造、監(jiān)測(cè)檢測(cè)、過(guò)程控制、設(shè)備管理、安全保障、運(yùn)行維護(hù)及經(jīng)營(yíng)管理等方面的工作。這些行業(yè)領(lǐng)域與實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)息息相關(guān),能源和能量的利用及轉(zhuǎn)換貫穿其中,掌握節(jié)能降碳專業(yè)知識(shí)對(duì)于過(guò)控專業(yè)的畢業(yè)生更好地從事相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的工作非常重要。

能源行業(yè)是與碳排放密切相關(guān)的行業(yè),為了實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),我國(guó)大力推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)改革,加快新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“富煤貧油少氣”的特點(diǎn),高碳排放的煤炭能源占比高,煤炭行業(yè)、石油行業(yè)一直是我國(guó)的能源支柱型產(chǎn)業(yè),降低碳排放的同時(shí)也不能忽略經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展要求,因此,在“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下,加快煤炭、石油生產(chǎn)的綠色轉(zhuǎn)型迫在眉睫[2]。推進(jìn)煤化工、石油化工、電力、鋼鐵、水泥等高碳排放產(chǎn)業(yè)的集約化、精細(xì)化、低碳化發(fā)展,是降低碳排放的重要渠道[3]。在“雙碳”目標(biāo)下,發(fā)展綠色節(jié)能的新型裝備成為裝備制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),在流程工業(yè)中,傳輸設(shè)備、加熱設(shè)備、換熱設(shè)備等都是能量集中型設(shè)備,對(duì)流程和設(shè)備進(jìn)行改造和升級(jí),是節(jié)能降碳的有效途徑[4]。

2 “雙碳”目標(biāo)的課程思政元素

課程思政是落實(shí)立德樹(shù)人的重要途徑和方法,這就要求高等教育的教師在教育教學(xué)過(guò)程中,挖掘?qū)I(yè)課程中的思想政治教育元素,推動(dòng)思政教育與專業(yè)教育融為一體,提升立德樹(shù)人的水平和成效,實(shí)現(xiàn)全方位育人。在“雙碳”目標(biāo)融入過(guò)控專業(yè)的本科人才培養(yǎng)過(guò)程中,善用其中的思政元素,對(duì)于促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展具有積極作用。

2.1 責(zé)任感和使命感

地球環(huán)境和氣候的變化關(guān)系到全人類的生存和發(fā)展,節(jié)能降碳是全球共識(shí)。我國(guó)于1992年加入《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》,明確了為應(yīng)對(duì)全球氣候變化而控制溫室氣體的必要性,確定了發(fā)達(dá)國(guó)家的碳減排義務(wù)。2015年,公約締約國(guó)一致通過(guò)《巴黎協(xié)定》,細(xì)分了發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的碳減排責(zé)任。

我國(guó)正處在工業(yè)發(fā)展時(shí)期,碳減排勢(shì)必要付出很大的經(jīng)濟(jì)代價(jià),但是我國(guó)仍然對(duì)世界做出了碳達(dá)峰和碳中和的承諾,展現(xiàn)出大國(guó)擔(dān)當(dāng)和構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的理念。在“雙碳”目標(biāo)融入過(guò)控專業(yè)本科教育教學(xué)的過(guò)程中,注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行社會(huì)責(zé)任感和使命感的灌輸,培養(yǎng)有理想、有擔(dān)當(dāng)、有作為的新時(shí)代人才。

2.2 可持續(xù)發(fā)展理念

可持續(xù)發(fā)展是社會(huì)主義科學(xué)發(fā)展觀的基本要求之一,落實(shí)“雙碳”目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。黨的十九大提出“建設(shè)美麗中國(guó)”和“綠水青山就是金山銀山”的理念,生態(tài)文明建設(shè)達(dá)到了前所未有的政治高度。結(jié)合“雙碳”目標(biāo)的教育教學(xué)過(guò)程,能夠讓學(xué)生更加深刻理解和領(lǐng)會(huì)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵,樹(shù)立綠色、協(xié)調(diào)、全面發(fā)展的理念。同時(shí),師生都要切實(shí)踐行生態(tài)文明建設(shè),在日常生活中養(yǎng)成綠色、低碳的生活方式。

2.3 創(chuàng)新精神

隨著“雙碳”目標(biāo)的實(shí)施,能源行業(yè)和制造業(yè)等高碳排放產(chǎn)業(yè)面臨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和升級(jí),這個(gè)過(guò)程中,原有的生產(chǎn)方式面臨著技術(shù)革新。創(chuàng)新是發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力,在面向“雙碳”目標(biāo)的課程建設(shè)中,新的理念、方法和技術(shù)的學(xué)習(xí),能夠使學(xué)生更加深刻認(rèn)識(shí)到科技創(chuàng)新的魅力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力。

3 面向“雙碳”目標(biāo)的過(guò)控專業(yè)課程教學(xué)

“雙碳”目標(biāo)對(duì)過(guò)控專業(yè)的課程教學(xué)提出了新的要求,筆者對(duì)過(guò)控專業(yè)的本科教學(xué)提出在課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化、課程建設(shè)和多學(xué)科交叉融合教育方面的探索思路。

3.1 結(jié)合“雙碳”目標(biāo)的過(guò)控專業(yè)課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化

將“雙碳”目標(biāo)與過(guò)控專業(yè)的本科教學(xué)相結(jié)合,首要的任務(wù)是將“雙碳”目標(biāo)與本科人才培養(yǎng)方案相結(jié)合,從頂層設(shè)計(jì)來(lái)將“雙碳”目標(biāo)融入過(guò)控專業(yè)的課程建設(shè)中,可以根據(jù)實(shí)際情況,多開(kāi)設(shè)節(jié)能降碳技術(shù)和新能源技術(shù)的相關(guān)必修和選修課程,給學(xué)生更多的選擇和積極的引導(dǎo)。降低工業(yè)生產(chǎn)的碳排放、發(fā)展綠色低碳的新能源技術(shù)、CO2的捕集和再利用等,是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有效途徑。因此,在過(guò)控專業(yè)的本科教學(xué)中需要重視相關(guān)課程的開(kāi)設(shè)和課程建設(shè),相關(guān)課程的授課內(nèi)容需要與時(shí)俱進(jìn),將最新的技術(shù)和應(yīng)用案例融入教學(xué)中,使學(xué)生了解最新的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)。

過(guò)程裝備節(jié)能技術(shù)是集合工業(yè)過(guò)程節(jié)能工藝和裝備的課程,與過(guò)控專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)關(guān)系緊密,在課程中融入“雙碳”愿景,結(jié)合最新的節(jié)能裝備技術(shù)和生產(chǎn)案例,可以提高學(xué)生的興趣和教學(xué)效果。近年來(lái),新能源技術(shù)的發(fā)展日新月異,風(fēng)能發(fā)電、光伏、氫能等技術(shù)以清潔、環(huán)保的特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注,新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,新能源技術(shù)、新能源過(guò)程裝備相關(guān)課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)需要與時(shí)俱進(jìn),可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)更多新能源技術(shù),更好地從事新能源相關(guān)行業(yè)的工作。碳捕集、利用與封存技術(shù)(CCUS)也是“雙碳”目標(biāo)實(shí)施的重點(diǎn)內(nèi)容,例如CO2捕集材料和技術(shù)的開(kāi)發(fā)、將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇和乙醇等綠色清潔能源的技術(shù)等,都是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要技術(shù)手段,這些技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用過(guò)程也是與過(guò)程裝備息息相關(guān)的,開(kāi)設(shè)相關(guān)技術(shù)的課程,有助于學(xué)生了解最新的碳中和技術(shù)趨勢(shì),提高“雙碳”目標(biāo)的專業(yè)知識(shí)水平。

3.2 將“雙碳”目標(biāo)融入教學(xué)過(guò)程

過(guò)控專業(yè)的專業(yè)課程涉及過(guò)程裝備的設(shè)計(jì)、制造、控制、安全管理等環(huán)節(jié),與節(jié)能降碳息息相關(guān)。在教學(xué)過(guò)程中全方位融入節(jié)能降碳的理念、方法和技術(shù),對(duì)于提高學(xué)生的節(jié)能降碳意識(shí)和專業(yè)知識(shí)水平尤為重要。

3.2.1 “雙碳”理念融入專業(yè)導(dǎo)論課程

專業(yè)導(dǎo)論課程是針對(duì)本科生開(kāi)設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程,是對(duì)本科新生關(guān)于專業(yè)領(lǐng)域的啟蒙教育,在過(guò)控專業(yè)的人才培養(yǎng)中占據(jù)著重要的位置。將“雙碳”目標(biāo)融入導(dǎo)論課程中,能夠強(qiáng)化節(jié)能降碳理念對(duì)學(xué)生的影響和教育,樹(shù)立綠色低碳的生產(chǎn)理念。例如,在專業(yè)導(dǎo)論課程中,融入節(jié)能降碳的工程案例和新能源技術(shù)如風(fēng)力、光伏等技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),可以讓學(xué)生更好地了解最新的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)。同時(shí),節(jié)能降碳和新能源技術(shù)是當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新興行業(yè),將其與過(guò)控專業(yè)的關(guān)系引入專業(yè)導(dǎo)論課程中,也能讓學(xué)生更加強(qiáng)烈地感受到過(guò)控專業(yè)是一門(mén)與時(shí)俱進(jìn)的學(xué)科,增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

3.2.2 “雙碳”目標(biāo)與過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)課程的有機(jī)結(jié)合

過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)是過(guò)控專業(yè)的核心專業(yè)課程,主要內(nèi)容是壓力容器的設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)理論和方法,要求學(xué)生掌握典型的設(shè)備如反應(yīng)釜、塔設(shè)備、換熱器、泵等的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和設(shè)計(jì)規(guī)程等理論知識(shí)[5]。將設(shè)備設(shè)計(jì)與“雙碳”目標(biāo)相結(jié)合,加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用,提高設(shè)備的能效。例如:在進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,加強(qiáng)裝置的熱聯(lián)合,提高余熱回收利用效率,可以大大降低能耗;設(shè)備的設(shè)計(jì)制造中提高設(shè)備的使用壽命,降低因設(shè)備更新造成的碳排放和污染。

3.2.3 “雙碳”目標(biāo)與過(guò)程裝備制造工藝課程的有機(jī)結(jié)合

制造業(yè)也是高能耗、高碳排放型產(chǎn)業(yè)。我國(guó)處于工業(yè)發(fā)展階段,過(guò)程裝備制造企業(yè)體量龐大,降低過(guò)程裝備制造工藝過(guò)程的能耗也是節(jié)能降碳的重要方面。過(guò)程裝備制造工藝是過(guò)控專業(yè)的專業(yè)課程之一,主要內(nèi)容是過(guò)程裝備的選材、加工成型、焊接、裝配、檢測(cè)等。過(guò)程裝備制造工藝課程也可以與“雙碳”目標(biāo)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。例如:在裝備的選材上,優(yōu)先采用環(huán)保型材料,減少對(duì)環(huán)境的污染;在制備工藝方法上,優(yōu)先選擇更加低碳環(huán)保的制造方法和制造工藝,可以有效節(jié)約能源,降低碳排放。

3.3 圍繞“雙碳”目標(biāo)開(kāi)展多學(xué)科交叉融合

在“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)使下,能源和制造業(yè)及相關(guān)行業(yè)都將面臨轉(zhuǎn)型和挑戰(zhàn),實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳的目標(biāo)需要各行業(yè)的通力合作,“雙碳”理念、知識(shí)和技能教育也需要進(jìn)行多學(xué)科知識(shí)體系的交叉融合,可以使學(xué)生更深入理解“雙碳”目標(biāo),掌握全面的節(jié)能降碳技術(shù)和方法。

同時(shí),在加快工程教育發(fā)展和建設(shè)“新工科”的要求下,高等學(xué)校的工科專業(yè)需要進(jìn)行升級(jí)和發(fā)展,建立更加多元化的工程教育,培養(yǎng)具有優(yōu)秀綜合素質(zhì)的人才[6]。過(guò)控專業(yè)聚焦過(guò)程工業(yè),與機(jī)械、化工、能源、環(huán)境、材料等學(xué)科關(guān)系緊密,多學(xué)科交叉融合教育對(duì)于培養(yǎng)過(guò)控專業(yè)學(xué)生的知識(shí)整合能力和綜合素質(zhì)具有重要作用。

4 面向“雙碳”目標(biāo)的過(guò)控專業(yè)實(shí)踐教學(xué)

過(guò)控專業(yè)是面向工程應(yīng)用的工科專業(yè),實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)分和學(xué)時(shí)要求均占到畢業(yè)要求的30%以上,實(shí)踐環(huán)節(jié)的教育教學(xué)活動(dòng)在培養(yǎng)學(xué)生的工程理念、應(yīng)用能力和操作能力中扮演著重要的角色。加強(qiáng)過(guò)控專業(yè)的實(shí)踐環(huán)節(jié),融入“雙碳”愿景,有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)。

4.1 課程設(shè)計(jì)

過(guò)控專業(yè)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和計(jì)算精確度高,且具有較強(qiáng)的學(xué)科交叉性,對(duì)學(xué)生的專業(yè)水平有較高的要求。課程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)與課程教學(xué)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)融會(huì)貫通,使學(xué)生將專業(yè)課程中學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到課程設(shè)計(jì)中。同時(shí),通過(guò)課程設(shè)計(jì)更好地領(lǐng)悟課程知識(shí),提高專業(yè)水平和綜合能力。為了更好地與“雙碳”結(jié)合,在課程設(shè)計(jì)中,引導(dǎo)學(xué)生注重設(shè)備的節(jié)能降碳設(shè)計(jì),例如選用綠色節(jié)能技術(shù)和環(huán)保材料、進(jìn)行熱能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,巧妙地將“雙碳”理念融會(huì)貫通到課程設(shè)計(jì)的全方位和全過(guò)程。

4.2 “雙創(chuàng)”環(huán)節(jié)

近年來(lái),創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn),也是高校教育改革與實(shí)踐的熱點(diǎn)和難點(diǎn)[7]。應(yīng)試教育下,我國(guó)學(xué)生具有基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)但創(chuàng)新能力不足的現(xiàn)狀,高校積極開(kāi)展“雙創(chuàng)”實(shí)踐活動(dòng),將學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)放在了突出位置。“雙碳”目標(biāo)是結(jié)合了新理念、新知識(shí)、新技術(shù)的國(guó)家重要目標(biāo),將“雙碳”目標(biāo)與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合,突出了創(chuàng)新這一核心內(nèi)涵。在過(guò)控專業(yè)的本科教育教學(xué)中,積極引導(dǎo)、鼓勵(lì)和支持學(xué)生融入“雙碳”目標(biāo),研究和開(kāi)發(fā)新方法、新技術(shù),參與“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐和競(jìng)賽,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)具有重要意義。以“雙碳”為錨,實(shí)踐為槳,創(chuàng)新為帆,讓學(xué)生深入領(lǐng)會(huì)“雙碳”目標(biāo)的內(nèi)涵。

5 結(jié)語(yǔ)

“雙碳”目標(biāo)是我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展的重中之重,關(guān)系到全人類命運(yùn)和未來(lái)。面向“雙碳”目標(biāo),本文提出在過(guò)控專業(yè)的本科人才培養(yǎng)過(guò)程中,從課程思政、課程教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)積極開(kāi)展節(jié)能降碳的知識(shí)和技術(shù)教育,全方位、全流程融入“雙碳”理念,為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)培養(yǎng)具有知識(shí)和技能的高素質(zhì)專業(yè)人才。