“雙碳”目標驅(qū)動下電氣類專業(yè)課程教學(xué)改革的思考

趙麗霞　高圣偉

摘? 要：“碳達峰、碳中和”的“雙碳”目標，對大學(xué)本科電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)及課程體系、課程思政、教學(xué)方法改革提出新的需求。該文分析“雙碳”目標驅(qū)動電氣類課程教學(xué)改革的必要性，提出“雙碳”目標融入課程體系的思路、“雙碳”目標案例與課程建設(shè)相融合的策略，及落實“雙碳”目標的教學(xué)方法。將電氣類專業(yè)課程內(nèi)容與“雙碳”目標案例有機融合，以“電”為核心，使“雙碳”目標真正在學(xué)生身上內(nèi)化于心，外化于行，提升“雙碳”目標人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電氣工程專業(yè)；“雙碳”目標；課程改革；案例實施；課程體系

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）26-0141-05

Abstract： To achieve the "Double Carbon" goal of "Carbon Peaking and Carbon Neutralization"， it is important to reform the current curriculum system， curriculum ideology and politics， teaching methods during the education and training of electrical engineering undergraduate students. Here， we analyze the necessity of curriculum reform to achieve the "double carbon" goal. The idea of integrating the "double carbon" goal into the curriculum system， the strategy of case construction of the "double carbon" goal as well as the teaching method of implementing the "double carbon" goal. Based on the electricity， the combination of the curriculum content of electrical major and the "double carbon" goal cases will allow the "double carbon" goal deeply internalized in the students' heart and externalized in their actions， improve the quality of talent training that can meet the requirement of the "double carbon" goal.

Keywords： electrical engineering; "double carbon" goal; curriculum reform; case implementation; curriculum system

目前，我國能源結(jié)構(gòu)中化石能源占比仍舊比較高， 在“2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和”的“雙碳”目標的牽引下，必然引起能源結(jié)構(gòu)變革，同時會促進我國工業(yè)的迅速開展。作為電氣工程專業(yè)教師，不僅需要不斷深入學(xué)習(xí)理解國家未來發(fā)展戰(zhàn)略目標，而且應(yīng)該面向國家“雙碳”戰(zhàn)略，以“電”為核心，以“雙碳”目標的視角分析電氣工程專業(yè)課程建設(shè)，推動國家戰(zhàn)略實施，這也是教師必須擔當?shù)呢熑魏土x務(wù)，也是“雙碳”目標驅(qū)動下電氣類專業(yè)課程教學(xué)改革需要思考的重要內(nèi)容。

一? 助力“雙碳”戰(zhàn)略電氣類專業(yè)課程教學(xué)改革的必要性

2020年9月22日，習(xí)近平總書記在第75屆聯(lián)合國大會上提出力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。簡稱為“雙碳”目標。實現(xiàn)“碳達峰，碳中和”是以習(xí)近平同志為核心的黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運共同體。2021年，相繼發(fā)布的《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《2030年前碳達峰行動方案的通知》是我國落實“雙碳”目標的綱領(lǐng)性文件。

在《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》中，國家將加快風(fēng)電、光伏+制氫模式的布局，積極攻關(guān)相關(guān)的核心技術(shù)，推進新能源發(fā)展[1]。

“雙碳”目標驅(qū)動下，高等學(xué)校電氣類專業(yè)課程教學(xué)改革結(jié)合專業(yè)知識，凝練教學(xué)方法，使學(xué)生內(nèi)外兼修，對標國家政策是十分必要的，針對“雙碳”目標教育理念融入不足、“雙碳”目標融合專業(yè)課程體系方法不足、低碳實踐環(huán)節(jié)亟待構(gòu)建的問題[2]，下面我們將具體分析在助力“雙碳”戰(zhàn)略目標實現(xiàn)的教學(xué)改革過程中，課程體系、課程思政、教學(xué)方法方面的思考和探索[3]。

二? “雙碳”目標驅(qū)動電氣類課程體系變革的思考

（一）? 課程建設(shè)現(xiàn)狀分析

為了實現(xiàn)“雙碳”目標，教育部陸續(xù)發(fā)布多項相關(guān)政策，指導(dǎo)高等教育教學(xué)的教學(xué)建設(shè)。2021年7月，教育部發(fā)布了《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動計劃》，指出若干高校要率先建成世界一流碳中和相關(guān)學(xué)科和專業(yè)，形成碳中和戰(zhàn)略科技力量，為我國實現(xiàn)能源碳中和、資源碳中和、信息碳中和提供充分科技支撐和人才保障[4]。進一步加強風(fēng)電、光伏、水電和核電等人才培養(yǎng)，加快傳統(tǒng)能源動力類、電氣類、交通運輸類和建筑類等重點領(lǐng)域?qū)I(yè)人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型升級。2021年10月，國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布了《中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動》白皮書，其中特別提到了“堅定走綠色低碳發(fā)展道路”，為本科教育的低碳實踐環(huán)節(jié)的構(gòu)建與發(fā)展奠定了堅實的政策依據(jù)與強大的國家保障。2021年10月發(fā)布的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進一步支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見》指出，支持在校大學(xué)生提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，支持高校畢業(yè)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)，提升人力資源素質(zhì)，促進大學(xué)生全面發(fā)展，實現(xiàn)大學(xué)生更加充分更高質(zhì)量就業(yè)[5]。2022年4月，教育部又印發(fā)《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設(shè)工作方案》的通知。通過以上國家政策的頒布，可以發(fā)現(xiàn)國家從大學(xué)教育中促進“雙碳”目標的實現(xiàn)，相關(guān)措施是非常切中要害的，作為高校教師，對課程進行改革，為國家培養(yǎng)戰(zhàn)略性人才是非常緊迫的。

（二）? 課程體系改革設(shè)計

目前現(xiàn)有課程體系缺乏生態(tài)文明教育理念的融入，即重視“能力”提升，而忽略了“大局觀”養(yǎng)成。在人才培養(yǎng)課程體系方面，知識體系規(guī)劃細致，能力培養(yǎng)考慮全面，但對生態(tài)文明教育缺乏系統(tǒng)性與整體性考慮，因此，基于“雙碳”目標的生態(tài)文明教育理念的本科教育課程體系亟待完善和加強。

為了助力“雙碳”目標的達成，本科課程體系需要重點考慮三方面的建設(shè)。第一，明確課程體系的價值取向，凸顯“雙碳”目標內(nèi)涵。第二，基于專業(yè)特點，實現(xiàn)專業(yè)知識與“雙碳”目標融合。第三，圍繞“雙碳”目標，落實低碳本科實踐教學(xué)，培養(yǎng)出“雙碳”戰(zhàn)略下的高素質(zhì)專業(yè)人才?？紤]到以上三個方面的建設(shè)內(nèi)容，同時要使現(xiàn)有的專業(yè)知識體系相對穩(wěn)定，那么采用專業(yè)課程與“雙碳”案例結(jié)合的方式是比較合適的課程改革措施，圖1是天津工業(yè)大學(xué)電氣專業(yè)本科主干課程結(jié)合“雙碳”目標進行案例設(shè)計的改革計劃。

如圖1所示，在培養(yǎng)方案中，大學(xué)4年學(xué)習(xí)的主干課程中均規(guī)劃有“雙碳”目標相關(guān)案例，累計典型案例可以到76個，避免一蹴而就地傳授“雙碳”理念，實現(xiàn)在教學(xué)中滴水穿石的效果，使學(xué)生接受教育的過程中對“雙碳”目標“知其意、明其理、按其行”。

三? “雙碳”目標與課程思政相融合的思考

雖然課程建設(shè)的不同階段對“雙碳”目標的實施重點不同，但是整個課程體系都可以歸納為如何將雙碳目標融入到課程建設(shè)過程中。作為電氣工程專業(yè)教師，面向“雙碳”目標，不僅要在教學(xué)中傳授給學(xué)生實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”的相關(guān)專業(yè)知識，更要在思想上與習(xí)近平總書記的偉大戰(zhàn)略同步，將“雙碳”目標的偉大戰(zhàn)略意義體現(xiàn)在專業(yè)傳授中，在教學(xué)中將實現(xiàn)“雙碳”目標的責任“內(nèi)化于心”，用案例教育的方式貫穿于教學(xué)始終，最終將實現(xiàn)“雙碳”目標的方法“外化于行”?！半p碳”目標的案例設(shè)計和與專業(yè)課程結(jié)合的實施計劃如下。

（一）? “雙碳”目標案例與課程融合的設(shè)計思路

促進“雙碳”目標課程案例的設(shè)計思路與依據(jù)如圖2所示。

（二）? “雙碳”目標案例的主要實施計劃

“雙碳”目標實施案例以新能源戰(zhàn)略為基礎(chǔ)，新媒體為手段，采用對接的學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)課和實踐創(chuàng)新課，實現(xiàn)宣傳國家發(fā)展戰(zhàn)略、增強四個自信和輿情引導(dǎo)為目標，促進“雙碳”目標實施。案例的活動規(guī)劃如圖3所示。

1? 與學(xué)科基礎(chǔ)課對接，引導(dǎo)學(xué)生價值取向，喚起“雙碳”目標建設(shè)關(guān)注

學(xué)科基礎(chǔ)課程“雙碳”案例以新能源戰(zhàn)略為切入點，以促進“雙碳”實施為目標，提出以電動汽車這一典型綠色交工為載體，促進科學(xué)技術(shù)進步，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強對科技的感受力；促進學(xué)生的綠色生活方式的變化，最終引領(lǐng)學(xué)生的健康生活理念和積極正確的思想意識。

通過案例喚起同學(xué)們對“雙碳”目標和生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)注，從而進一步增強環(huán)保意識，在“雙碳”案例宣傳中既注重表現(xiàn)形式，又注重實質(zhì)內(nèi)容，把環(huán)保低碳的知識傳遞給每一位同學(xué)，轉(zhuǎn)化成學(xué)生落實低碳節(jié)能的習(xí)慣，保持綠色健康生活的內(nèi)在能力。

2? 與專業(yè)課程對接，國家戰(zhàn)略與專業(yè)知識結(jié)合，提升案例的影響力和實效性

專業(yè)課程中“雙碳”案例的實施是建立在科學(xué)和專業(yè)的基礎(chǔ)之上，是科學(xué)的凝練，讓同學(xué)們在專業(yè)學(xué)習(xí)中體驗互動，利用先進聲光電等現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)，通過視聽體驗，形象直觀地了解新能源戰(zhàn)略、“雙碳”目標，了解環(huán)境治理措施和綠色健康的生活方式，自覺自愿地為“雙碳”目標實現(xiàn)作出貢獻。

“雙碳”案例結(jié)合專業(yè)技術(shù)，把抽象的科學(xué)概念變成生動形象的展示，應(yīng)用各種實物、科學(xué)數(shù)據(jù)豐富“雙碳”戰(zhàn)略宣傳手段。在模型、影像、聲光電等現(xiàn)代化手段的配合烘托下，讓同學(xué)們在科學(xué)氛圍中，輕松了解我國的能源戰(zhàn)略，掌握環(huán)境治理，節(jié)能減排的技能和理念，增強思政案例的實效性。

3? 與實踐創(chuàng)新課程對接，引導(dǎo)學(xué)生付諸實踐，服務(wù)社會

實踐創(chuàng)新課程中的“雙碳”案例把生態(tài)文明建設(shè)的成果融入其中，有效提升案例內(nèi)涵。以推動“雙碳”目標達成為目的的案例是一個宣傳科學(xué)、理清思想、弘揚正氣，振奮精氣神的過程。我國下一個百年奮斗目標和美麗中國的建設(shè)與新能源國家戰(zhàn)略密切相關(guān)；“雙碳”案例的科學(xué)表述及實踐創(chuàng)新活動對“雙碳”目標推進過程中提供思想保障、精神動力和行動支持上發(fā)揮更積極的作用。實現(xiàn)“雙碳”目標的偉大戰(zhàn)略迫切需要我們大學(xué)教師在課程建設(shè)中守正創(chuàng)新，牢記“舉旗幟、聚民心、育新人、興文化、展形象”的光榮使命，用實踐創(chuàng)新的活動培養(yǎng)國家需要的人才，為國家服務(wù)、為人民服務(wù)，真正踐行“把科學(xué)譜寫在民族復(fù)興”的重要任務(wù)。

四? 落實“雙碳”戰(zhàn)略電氣類教學(xué)方法改革的思考

“雙碳”目標的偉大戰(zhàn)略涉及到歷史、現(xiàn)在和未來，因此要用采用高技術(shù)手段，開展全方位的教學(xué)，同時“雙碳”目標也是一個全體中國人參與的偉大戰(zhàn)略，因此作為大學(xué)教師要通過課程教學(xué)充分調(diào)動大學(xué)生的積極性，讓每一位大學(xué)生都主動參與其中，并貢獻自己的力量。

（一）? 充分利用線上教學(xué)和虛擬實驗教學(xué)模型

在“雙碳”目標與課程融合案例實施的過程中，線上線下結(jié)合的教育模式是非常重要的手段，同時通過本次疫情的考驗，也說明線上線下結(jié)合也是未來教學(xué)的一種趨勢。一直以來我們秉持著線下教學(xué)，經(jīng)過多年的建設(shè)，具有豐富的成果，但是隨著時代發(fā)展，科技的興起，高科技的教學(xué)手段更能夠引起學(xué)生的興趣，提高教學(xué)效果。類似于抖音的線上直播，更能夠吸引學(xué)生興趣是有原因的，因此作為高校教師要更加寬容地吸收高科技教學(xué)手段，“取其精華，去其槽粕”地使用高科技教學(xué)手段，充分發(fā)揮線上教學(xué)、虛擬仿真的優(yōu)勢。線上教學(xué)可以不斷地豐富電子資源，學(xué)生有針對性地進行個性化學(xué)習(xí)，方便展開討論和發(fā)表評定的意見，學(xué)生對學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的問題印象更加深刻，對于經(jīng)過討論的問題，更容易接收其觀點，這都有助于“雙碳”目標偉大戰(zhàn)略形成內(nèi)心的共識，達到凝心聚力的效果。

同時虛擬仿真教學(xué)實驗?zāi)Ｊ阶鳛橐环N新型的實驗教學(xué)模式，引入了大量的新技術(shù)、新概念和新方法，教師在實踐探索中充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，不斷豐富與改進教學(xué)內(nèi)容及方法，真正實現(xiàn)從“教學(xué)實驗”向“實驗教學(xué)”的轉(zhuǎn)變。利用虛擬仿真平臺實施教學(xué)案例，因設(shè)計案例分析和設(shè)計過程的可視化及交互討論的及時性、相關(guān)資料的存儲性數(shù)據(jù)，師生課堂體驗的質(zhì)量發(fā)生顯著變化。線上數(shù)字化虛擬手段對于電氣工程專業(yè)相關(guān)教學(xué)案例實施，促進“雙碳”目標達成具有重要意義。例如對于電力電子設(shè)備綜合設(shè)計實驗案例，由于其本身的危險性、復(fù)雜性，線下教學(xué)效果不盡如人意，通過虛擬與現(xiàn)實結(jié)合的教學(xué)方法改進和實驗方案，如圖4所示，基于該平臺獲得了高質(zhì)量的實驗效果，提升了學(xué)生的實驗效果，同時也使“雙碳”目標更加清晰明了，引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。

（二）? 激發(fā)學(xué)生主動參與“雙碳”案例設(shè)計和實施

專業(yè)教師首先深刻領(lǐng)會“雙碳”目標的內(nèi)容和意義，針對課程的特點，圍繞課程內(nèi)容，制定“雙碳”目標案例的主題和內(nèi)容，學(xué)生在主題和內(nèi)容范圍內(nèi)自主設(shè)計相關(guān)案例。在教師把握大原則、大方向的基礎(chǔ)上，使學(xué)生參與課程建設(shè)和“雙碳”目標的案例設(shè)計積極性更強，實施效果更好，其“雙碳”目標案例設(shè)計指導(dǎo)表見表1，學(xué)生積極參與設(shè)計并達到較好效果。

學(xué)生通過線上線下混合式學(xué)習(xí)和積極參與“雙碳”案例設(shè)計活動，感受“雙碳”目標的意義；提高“雙碳”目標的思想認識；最后，起到真正落實“雙碳”目標理念的作用。

五? 結(jié)束語

本課程教學(xué)改革采用“雙碳”目標案例的形式融入到大學(xué)課程體系中，循序漸進地在課程教學(xué)中開展“雙碳”目標建設(shè)人才培養(yǎng)?！半p碳”案例與學(xué)科基礎(chǔ)課對接，通過分析新能源戰(zhàn)略及“雙碳”目標重要意義，喚起同學(xué)們對“雙碳”目標建設(shè)的責任感和新能源科技助力美好生活的關(guān)注。同時“雙碳”案例與專科課程對接，以科學(xué)為基礎(chǔ)，以思政為靈魂，用科學(xué)數(shù)據(jù)宣傳“雙碳”目標的重要性，提升“雙碳”案例影響力和實效性?！半p碳”案例與實踐創(chuàng)新課對接，采用多種實踐創(chuàng)新形式，積極推進生態(tài)文明建設(shè)，落實“雙碳”理念，提升理論自信和道路自信。最后通過線上教學(xué)、虛擬實驗等教學(xué)手段和“雙碳”案例自主設(shè)計等教學(xué)手段真正改革促進了電氣工程專業(yè)課程與“雙碳”目標的有機結(jié)合，使學(xué)生真正做到了專業(yè)知識和“雙碳”理念的全面提升。

參考文獻：

[1] 戴蘭.“雙碳”目標約束下資源型城市綠色低碳發(fā)展路徑研究[J].中國礦業(yè)，2022，31（6）：41-49.

[2] 陳健強.“雙碳”目標下的“清潔生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展概論”雙語實踐教學(xué)改革[J].化工時刊，2021，35（9）：36-37.

[3] 張抗，苗淼，張立勤.“雙碳”目標與中國能源轉(zhuǎn)型思考（四）——對能源轉(zhuǎn)型系統(tǒng)工程的幾點認識[J].中外能源，2022，27（6）：1-9.

[4] 王如志，崔素萍，聶祚仁.“雙碳”目標視角下“四位一體”本科教育模式創(chuàng)新[J].中國大學(xué)教學(xué)，2022（4）：14-18.

[5] 劉麗娜，漆新華，孫妍，等.新工科與“雙碳”背景下生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)課程教學(xué)改革[J].高教學(xué)刊，2021，7（S1）：121-122，125.

基金項目：國家自然基金面上項目“高品質(zhì)因子GaN基回音壁諧振腔調(diào)控機理研究”（11974343）；中國學(xué)位與研究生教育學(xué)會面上項目“基于三全育人理念加強專業(yè)碩士研究生培養(yǎng)質(zhì)量教學(xué)改革研究”（2020MSA76）；校級教學(xué)改革項目“基于寬禁帶半導(dǎo)體的學(xué)科交叉研究生培養(yǎng)模式探索”（202139）；校級教學(xué)改革項目“高速半導(dǎo)體器件課程教學(xué)改革及課程思政探索”（202112）；電子信息類專業(yè)教指委教學(xué)改革研究項目“‘雙一流新工科建設(shè)背景下電子信息類《工程設(shè)計與管理》課程教育教學(xué)改革研究”（2020-YB-84）；校級研究生課程思政項目“現(xiàn)代電源技術(shù)課程思政優(yōu)秀課程”（YJS202126）

第一作者簡介：趙麗霞（1977-），女，漢族，山西臨汾人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，常務(wù)副院長。研究方向為寬禁帶半導(dǎo)體及電力電子器件。