“雙碳”戰(zhàn)略背景下機(jī)械類新工科人才培養(yǎng)模式改革探討

杜彥斌，曾丹

（重慶工商大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，重慶 400067）

新工科的概念是教育部在2016年研討工程教育改革時(shí)提出的，此概念的提出主要是為了應(yīng)對新一輪的科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，使高校人才培養(yǎng)能夠滿足我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需要，更好地服務(wù)于創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略[1-2]。2017年6月，教育部發(fā)布了《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》，其中，將新工科改革與建設(shè)的內(nèi)容分為工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系五個(gè)方面[3]?！缎鹿た蒲芯颗c實(shí)踐項(xiàng)目指南》強(qiáng)調(diào)新工科人才培養(yǎng)應(yīng)有別于“傳統(tǒng)工科”人才培養(yǎng)，必須立足于未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要。無論從哪個(gè)角度出發(fā)，新工科的“新”都需要適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

為貫徹黨中央、國務(wù)院關(guān)于碳達(dá)峰、碳中和的重大戰(zhàn)略決策，為“雙碳”戰(zhàn)略提供科技支撐和人才保障，教育部于2021年7月印發(fā)《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動計(jì)劃》，指出要加快構(gòu)建高校碳中和科技創(chuàng)新體系和人才培養(yǎng)體系，著力提升科技創(chuàng)新能力和創(chuàng)新人才培養(yǎng)水平[4]?！半p碳”目標(biāo)為促進(jìn)傳統(tǒng)專業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展及新工科建設(shè)提供了重要機(jī)遇與挑戰(zhàn)，對專業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整和內(nèi)涵建設(shè)、專業(yè)課程體系重構(gòu)與建設(shè)、綠色低碳領(lǐng)域顛覆性技術(shù)創(chuàng)新、師資隊(duì)伍建設(shè)和能力提升、教學(xué)資源與條件建設(shè)、賦能區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會全面綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展等方面，提出了新的發(fā)展要求?！疤贾泻汀毙鹿た迫瞬攀菑?fù)合型、創(chuàng)新型專業(yè)技術(shù)人才，要求學(xué)科交叉、專業(yè)復(fù)合、能力多元。而目前，新工科人才培養(yǎng)方面的研究還主要集中于課程思政、課程體系重構(gòu)、工程認(rèn)證、教學(xué)改革、人才培養(yǎng)模式、課程教學(xué)方式等領(lǐng)域，而針對“雙碳”新工科建設(shè)的研究還比較少。

因此，結(jié)合“雙碳”戰(zhàn)略，機(jī)械類新工科人才培養(yǎng)應(yīng)該根據(jù)“雙碳”目標(biāo)設(shè)置教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，通過科教融合等方式創(chuàng)新新工科人才培養(yǎng)與實(shí)踐體系，積極借助社會各方力量，徹底改變傳統(tǒng)工科教育滯后于國家戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)需求的局面，培養(yǎng)符合“雙碳”戰(zhàn)略需求和企業(yè)人才需求的復(fù)合型新工科人才。

1 “雙碳”戰(zhàn)略背景下新工科人才培養(yǎng)存在的問題

在大力推行“雙碳”戰(zhàn)略的背景下，已有許多高校針對“雙碳”戰(zhàn)略的需求進(jìn)行新工科人才的培養(yǎng)。例如，中國礦業(yè)大學(xué)明確了“雙碳”形勢下的電氣工程及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，并構(gòu)建了相應(yīng)的課程知識體系[5]；廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院對“雙碳”戰(zhàn)略背景下環(huán)境類新工科“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)開展了研究與實(shí)踐，提出要加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，推動眾創(chuàng)空間和實(shí)踐平臺的建設(shè)，構(gòu)建多維度產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)的培養(yǎng)模式[6]；西安科技大學(xué)提出要對“雙碳”背景下新工科人才的品德、科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新和跨領(lǐng)域合作能力進(jìn)行全方位多維度的培養(yǎng)，特別提出要采用立德為先的培養(yǎng)模式[7]。雖然許多高校積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略，開展了學(xué)科交叉的“雙碳”人才培養(yǎng)的改革與實(shí)踐，為機(jī)械類“雙碳”人才培養(yǎng)提供了許多經(jīng)驗(yàn)，但新工科人才的培養(yǎng)還存在以下一些問題：

1.1 “雙碳”背景下新工科人才培養(yǎng)過程中科研與教學(xué)協(xié)同發(fā)展不足

通過碳中和技術(shù)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)以及該領(lǐng)域前沿技術(shù)的科學(xué)研究，將碳中和理念與實(shí)踐融入人才培養(yǎng)體系，將碳中和技術(shù)研究與學(xué)校的教育教學(xué)改革、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方案相銜接顯得尤為重要。但目前，在新工科人才培養(yǎng)過程中，教學(xué)與科研協(xié)同發(fā)展、“科研反哺教學(xué)、教學(xué)促進(jìn)科研”、教學(xué)與科研相互促進(jìn)的機(jī)制尚未形成，很多高校存在“重科研輕教學(xué)”的問題[8]。部分教師在科學(xué)研究上取得了發(fā)展與突破，但很多科研成果很難轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，高水平科研并未帶來教學(xué)質(zhì)量的提升。而學(xué)生由于專業(yè)知識基礎(chǔ)薄弱、科研訓(xùn)練不夠等原因，導(dǎo)致其科研創(chuàng)新能力不足，掌握碳中和前沿技術(shù)的難度較大。

1.2 “雙碳”背景下新工科人才培養(yǎng)交叉融合難度大

傳統(tǒng)的工科人才主要是針對某一行業(yè)技術(shù)需要培養(yǎng)工程技術(shù)人才，培養(yǎng)目標(biāo)是傳統(tǒng)型的專業(yè)化工程師?！半p碳”人才必然是復(fù)合型人才，“雙碳”戰(zhàn)略背景下新工科人才的培養(yǎng)，要求適應(yīng)未來碳中和相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展，要求掌握學(xué)科交叉融合知識，并具有較強(qiáng)的工程整合能力和工程創(chuàng)新及實(shí)踐能力。與傳統(tǒng)工科相比，新工科更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉性與綜合性[3,9]。

碳中和技術(shù)涉及環(huán)境、能源、物理、化學(xué)、機(jī)械、電子等多個(gè)專業(yè)的交叉融合，碳中和新工科人才培養(yǎng)需要不同專業(yè)之間的學(xué)科交叉與融合。在新工科人才培養(yǎng)體系的課程體系設(shè)置時(shí)，要注重梳理本專業(yè)或?qū)W科與其他專業(yè)或?qū)W科之間的差異，尋找不同專業(yè)之間可以實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉與融合的知識點(diǎn)與技術(shù)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)理工交叉、文理交叉，制定多學(xué)科交叉融合、知識結(jié)構(gòu)合理的人才培養(yǎng)方案，提高學(xué)生解決跨學(xué)科復(fù)雜工程問題的能力[3]。但是，目前傳統(tǒng)專業(yè)或?qū)W科之間的界限非常明顯，知識點(diǎn)結(jié)構(gòu)差異大，很難實(shí)現(xiàn)交叉與融合，而且原有的課程體系已經(jīng)很難滿足新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)對創(chuàng)新型、復(fù)合型人才的需求[8]。以重慶工商大學(xué)為例，學(xué)?！笆奈濉币?guī)劃明確提出要積極推進(jìn)“商工融合”，但在實(shí)際實(shí)施過程中，在師資隊(duì)伍、培養(yǎng)方案、課程體系、知識點(diǎn)梳理等方面仍然存在問題。

1.3 機(jī)械類新工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式與“雙碳”人才需求不匹配

人才培養(yǎng)模式涉及課程體系、教學(xué)方式和教學(xué)團(tuán)隊(duì)等多種因素，而人才培養(yǎng)模式的改革是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)理念落地的關(guān)鍵[10]。在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，機(jī)械類新工科在課程體系、實(shí)踐能力培養(yǎng)和師資力量配置三方面的人才培養(yǎng)模式存在以下問題[10]：（1）專業(yè)課程設(shè)置缺乏科學(xué)性和系統(tǒng)性，對碳中和技術(shù)所涉及知識點(diǎn)梳理不夠清晰，新技術(shù)并未融入課程體系；（2）過度依賴?yán)碚撝R的傳授，對“雙碳”所涉及的工程實(shí)踐能力認(rèn)識不足，對學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)不夠；（3）培養(yǎng)過程主要依賴以專業(yè)為核心的培養(yǎng)體系，缺乏對“雙碳”交叉學(xué)科教學(xué)、科研團(tuán)隊(duì)的重視，“雙碳”領(lǐng)域研究團(tuán)隊(duì)的最新研究成果未融入人才培養(yǎng)過程。

2 “雙碳”背景下科教融合驅(qū)動的機(jī)械類新工科人才培養(yǎng)模式改革的思路

以“雙碳”為戰(zhàn)略背景的新經(jīng)濟(jì)發(fā)展對機(jī)械類新工科人才培養(yǎng)提出新的要求，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生的創(chuàng)新能力、交叉學(xué)科知識綜合運(yùn)用能力及適應(yīng)能力[8]。為滿足“雙碳”戰(zhàn)略對新工科人才的需求，機(jī)械類新工科人才培養(yǎng)模式需要改革。

2.1 明晰“雙碳”背景下機(jī)械類新工科專業(yè)人才培養(yǎng)的定位，符合現(xiàn)實(shí)需求

目前，碳中和人才的培養(yǎng)主要傾向于環(huán)境工程、新能源科學(xué)與工程等相關(guān)專業(yè)，而碳中和技術(shù)涉及環(huán)境、能源、物理、化學(xué)、機(jī)械、電子等多個(gè)專業(yè)的交叉融合，對機(jī)械類新工科人才同樣具有迫切需求。但是，目前機(jī)械類新工科專業(yè)人才培養(yǎng)側(cè)重于人工智能等技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用，眾多高校在積極推進(jìn)“智能制造工程”“機(jī)器人工程”等新專業(yè)建設(shè)[11]，碳中和技術(shù)未融入機(jī)械類人才培養(yǎng)。需要對“雙碳”背景下機(jī)械類新工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)做出清晰的定位，使得培育出的人才符合企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型與綠色發(fā)展的需求。

2.2 解決機(jī)械類新工科專業(yè)學(xué)科交叉的問題，實(shí)現(xiàn)有效融合和多元化

學(xué)科交叉是培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才的重要方式，也是科技創(chuàng)新取得突破的重要手段及技術(shù)途徑[12]。目前，很多高校在積極推進(jìn)學(xué)科交叉融合，但在實(shí)際推行過程中，僅通過簡單增加一兩門課程來實(shí)現(xiàn)多個(gè)專業(yè)之間的學(xué)科交叉，未產(chǎn)生很好的效果?，F(xiàn)有學(xué)科交叉的“雙碳”相關(guān)專業(yè)還非常少，學(xué)科交叉之間缺乏有效融合，無法滿足國家低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，尤其是“雙碳”戰(zhàn)略對人才的需求[10]。機(jī)械類新工科人才培養(yǎng)必須拓展機(jī)械類學(xué)科的交叉范圍，積極發(fā)揮各高校學(xué)科特點(diǎn)的優(yōu)勢，將機(jī)械類新工科與碳中和技術(shù)進(jìn)行學(xué)科交叉，培養(yǎng)國家急需的低碳制造、綠色制造等領(lǐng)域的復(fù)合型人才。

2.3 實(shí)施科教融合，形成“科+教”融合的機(jī)械類新工科交叉型人才培養(yǎng)方式

科教融合是將科研和教育融合在一起，在科學(xué)研究過程中，師生共同探究知識的生產(chǎn)與傳播途徑，是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量具有決定性作用，現(xiàn)已成為全國高等教育變革與轉(zhuǎn)型的共同理念[8,13]。堅(jiān)持“學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，立足服務(wù)“雙碳”戰(zhàn)略，探索“科研深耕耘、教學(xué)出碩果”的科教有機(jī)融合新途徑，將教學(xué)與科學(xué)研究、科學(xué)研究與學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐基地建設(shè)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教師的各類縱向項(xiàng)目、橫向項(xiàng)目以及成果培育，鼓勵學(xué)生參加各類學(xué)科競賽、承擔(dān)各級各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，并積極鼓勵教師將“雙碳”科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，以最新“雙碳”科學(xué)研究成果及前沿技術(shù)更新課程教學(xué)大綱及知識點(diǎn)，使得人才培養(yǎng)與科技創(chuàng)新緊密結(jié)合，形成“科+教”融合的機(jī)械類新工科交叉型人才培養(yǎng)方式。

2.4 梳理知識體系，構(gòu)建碳中和復(fù)合型機(jī)械類新工科人才培養(yǎng)體系

梳理碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略對機(jī)械類新工科人才知識與技能的要求，構(gòu)建“雙碳”背景下機(jī)械類新工科人才的知識體系圖譜[14]及能力和素質(zhì)要求，其中包括自然科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程科學(xué)、人文社科、專業(yè)技術(shù)等方面的知識，創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、溝通交流及領(lǐng)導(dǎo)力等方面的能力，以及運(yùn)用所學(xué)知識及技能解決碳達(dá)峰碳中和復(fù)雜工程問題的綜合素質(zhì)。推動碳中和新能源技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、人工智能、新材料等技術(shù)深度交叉與融合，構(gòu)建碳中和科技創(chuàng)新體系，形成綠色制造、低碳制造、碳中和制造等研究方向。推動新工科學(xué)科與經(jīng)濟(jì)學(xué)科、管理學(xué)科、金融學(xué)科有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工科、理科、文科能力疊加，梳理碳中和人才培養(yǎng)的學(xué)科屬性與技術(shù)特征，構(gòu)建碳中和復(fù)合型人才培養(yǎng)體系。

3 結(jié)語

“雙碳”戰(zhàn)略給機(jī)械類新工科人才培養(yǎng)帶來了機(jī)遇。為此，本文從人才培養(yǎng)定位、學(xué)科交叉、科教融合、人才培養(yǎng)體系構(gòu)建等方面，對機(jī)械類新工科人才培養(yǎng)模式改革的思路進(jìn)行了探討?！半p碳”目標(biāo)涉及各行各業(yè)，機(jī)械類“雙碳”高素質(zhì)、高水平人才要能打破專業(yè)的局限，打破行業(yè)的界限，與其他專業(yè)、行業(yè)開展深度合作，具備較好的跨領(lǐng)域合作能力。此外，積極推行科教融合驅(qū)動的新工科人才培養(yǎng)模式，通過科技創(chuàng)新對接新工科人才培養(yǎng)的教學(xué)需求，積極推進(jìn)碳中和領(lǐng)域科研成果進(jìn)課堂、進(jìn)教材，課程體系設(shè)置對接復(fù)合型人才需求，將人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新緊密結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械類新工科人才創(chuàng)新能力的提升，為“雙碳”戰(zhàn)略培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新型人才。