“碳中和”背景下能源動力類研究型人才培養(yǎng)模式研究

李 歡，任常在，程屾，朱 地

（齊魯工業(yè)大學(xué)，山東濟(jì)南 250306）

1 概述

第21屆聯(lián)合國氣候變化大會在法國巴黎達(dá)成了歷史性的巴黎協(xié)定，應(yīng)對氣候變化。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，各國承諾采取行動減少溫室氣體排放。““雙碳”目標(biāo)”最早由中國提出，意味著將實現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”兩個階段性目標(biāo)，實現(xiàn)碳平衡。實現(xiàn)““雙碳”目標(biāo)”涉及能源類多項重要產(chǎn)業(yè)，如圖1所示，需要進(jìn)行能源轉(zhuǎn)型，即采用清潔、可再生的能源替代傳統(tǒng)化石燃料，推動可再生能源技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，如太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等。同時，能源效率的提高和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用也成為重要的措施。此外，為推動““雙碳”目標(biāo)”的實現(xiàn)，各國制定了一系列支持政策和措施，如制定碳定價機(jī)制、推動可再生能源發(fā)展、鼓勵能源轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新等，積極投資和研發(fā)新的清潔能源技術(shù)、碳捕捉利用和儲存技術(shù)等，以推動能源轉(zhuǎn)型和碳減排。

能源動力類專業(yè)是涉及能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、儲存和利用等方面的學(xué)科[1]。在“碳中和”背景下，能源動力類專業(yè)與““雙碳”目標(biāo)”密切相關(guān)，如可再生能源的利用、能源轉(zhuǎn)化技術(shù)、能源儲存、能源效率等。但目前傳統(tǒng)的能源動力類研究型人才培養(yǎng)過程中，存在一些問題和挑戰(zhàn)，影響著培養(yǎng)效果和人才的綜合素質(zhì)。本文將針對人才培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和論述，完善培養(yǎng)模式，關(guān)注課程設(shè)置的優(yōu)化、實踐環(huán)節(jié)的拓展、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)及國際交流與合作，旨在為未來能源動力類人才培養(yǎng)提供借鑒和參考，為能源動力領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展和碳減排貢獻(xiàn)力量。

2 專業(yè)分析

能源動力類專業(yè)是一個涵蓋廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，主要研究能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、儲存和利用等方面的知識和技術(shù)[2]。能源動力類專業(yè)中常見的一些專業(yè)方向包括能源（系統(tǒng)）工程、電力工程、電氣工程、動力工程、可再生能源工程、核能科學(xué)與工程、節(jié)能與能源管理、能源與動力工程、能源經(jīng)濟(jì)與政策、能源與環(huán)境等。傳統(tǒng)能源動力類專業(yè)主要以能源轉(zhuǎn)化利用為主，例如：能源工程主要研究能源資源的開發(fā)、利用和優(yōu)化，包括化石燃料、可再生能源、核能等，也涉及能源系統(tǒng)的設(shè)計、建模、分析和優(yōu)化；動力工程主要研究能源動力設(shè)備的設(shè)計、分析和優(yōu)化。此外，根據(jù)各個高校特色融合出多個專業(yè)方向，隨著能源技術(shù)的發(fā)展和社會需求的變化，將會出現(xiàn)新的專業(yè)方向和學(xué)科交叉。

3 人才培養(yǎng)問題分析

3.1 課程設(shè)置不夠完善

傳統(tǒng)的能源動力類專業(yè)課程設(shè)置往往注重基礎(chǔ)理論知識的傳授，多學(xué)科的交叉融合課程之間的整合和銜接存在困難，缺乏前沿科技的引入和實際應(yīng)用的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)后面臨實際工作時可能缺乏所需的技能和知識。在傳統(tǒng)的熱力學(xué)課程中，學(xué)生只學(xué)習(xí)基本的理論知識，而缺乏了解最新的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)和可持續(xù)能源解決方案。然而，在實際工作中，能源工程師需要掌握和應(yīng)用先進(jìn)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，以推動可再生能源的發(fā)展和碳排放的減少。

3.2 實踐環(huán)節(jié)不足

能源動力領(lǐng)域的研究需要與實際應(yīng)用相結(jié)合，但目前實踐環(huán)節(jié)相對不足，學(xué)生缺乏在真實工程環(huán)境下進(jìn)行實踐的機(jī)會[3]。在學(xué)生的課程中，缺乏與工程實踐相關(guān)的實驗和項目。學(xué)生可能只是在模擬環(huán)境下進(jìn)行一些簡單的實驗，如風(fēng)力機(jī)、汽輪機(jī)等，而沒有機(jī)會接觸到真實的能源系統(tǒng)和設(shè)備，這樣的實踐經(jīng)驗限制了學(xué)生對工程實踐的理解和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

3.3 創(chuàng)新能力培養(yǎng)不充分

能源動力領(lǐng)域需要具備創(chuàng)新思維和解決問題能力的人才，但目前的培養(yǎng)模式往往過于注重理論知識的灌輸，對于學(xué)生的創(chuàng)新潛力和實踐能力的培養(yǎng)不夠充分。如在課堂上，學(xué)生通常只接觸到現(xiàn)有的理論和技術(shù)，缺乏對能源領(lǐng)域創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，很少有機(jī)會獨立思考和解決實際碳排放問題，缺乏創(chuàng)新意識和實踐能力培養(yǎng)。

4 培養(yǎng)模式完善

為解決人才培養(yǎng)問題，需要改進(jìn)能源動力類研究型人才的培養(yǎng)模式，綜合課程設(shè)置、增加實踐環(huán)節(jié)、強(qiáng)化創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面的改進(jìn)措施。通過更加貼近實際需求的課程設(shè)置和實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和解決問題的能力，從而更好地滿足碳中和背景下能源動力領(lǐng)域?qū)ρ芯啃腿瞬诺男枨蟆?/p>

4.1 培養(yǎng)模式

為了解決能源動力類研究型人才培養(yǎng)中存在的問題和挑戰(zhàn)，提出了一種綜合性的能源動力類研究型人才培養(yǎng)模式。該模式包括以下幾個方面的設(shè)計：

4.1.1 課程設(shè)置優(yōu)化

優(yōu)化課程設(shè)置是培養(yǎng)學(xué)生全面知識和技能的關(guān)鍵。除了傳授基礎(chǔ)理論知識外，應(yīng)增加前沿科技的內(nèi)容，包括可再生能源、能源轉(zhuǎn)換技術(shù)和碳排放減少等領(lǐng)域的最新進(jìn)展。同時，跨學(xué)科的整合也是重要的，將能源、環(huán)境、工程等學(xué)科進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和跨學(xué)科解決問題的能力。如：在能源動力類專業(yè)的課程中，增加關(guān)于可再生能源技術(shù)（如太陽能、風(fēng)能）的教學(xué)內(nèi)容，引入最新的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)（如燃料電池、光伏發(fā)電）的原理和應(yīng)用，讓學(xué)生了解和掌握新興能源技術(shù)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。

在推進(jìn)清潔能源轉(zhuǎn)型的背景下，能源動力專業(yè)的課程應(yīng)該涵蓋以下方面。

①可再生能源技術(shù)：介紹各種可再生能源技術(shù)，包括太陽能、風(fēng)能、水能、生物能等。學(xué)生將加強(qiáng)了解這些技術(shù)的原理、應(yīng)用和發(fā)展趨勢。

②清潔燃燒技術(shù)：研究如何通過改進(jìn)燃燒過程來降低傳統(tǒng)化石燃料的碳排放和污染物排放。包括燃料預(yù)處理、低排放燃燒室設(shè)計等。

③能源系統(tǒng)分析：學(xué)習(xí)對能源系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析的方法，考慮能源生產(chǎn)、傳輸、儲存和使用等環(huán)節(jié)，以優(yōu)化整個能源系統(tǒng)的效率和減排。

④電力系統(tǒng)和電網(wǎng)技術(shù)：研究電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理，包括電力傳輸、分配、智能電網(wǎng)技術(shù)等，以支持更高比例的可再生能源接入。

⑤能源經(jīng)濟(jì)學(xué)：了解能源市場的運(yùn)作和政策對能源行業(yè)的影響，包括能源價格形成、能源補(bǔ)貼、碳排放交易等。

⑥儲能技術(shù)：探討不同類型的能量儲存技術(shù)，如電池儲能、氫能儲存等，以解決可再生能源波動性的問題。

⑦能源政策與管理：研究國家和地區(qū)在能源政策方面的舉措，以及能源項目的規(guī)劃和管理。

⑧智能交通與電動汽車技術(shù)：探索電動汽車技術(shù)及其在未來交通系統(tǒng)中的應(yīng)用，以減少尾氣排放。

⑨能源可持續(xù)發(fā)展：研究在資源有限的前提下，如何實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，涵蓋經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的可持續(xù)性考慮。

⑩能源創(chuàng)新與新興技術(shù)：了解當(dāng)前和未來的能源創(chuàng)新和新興技術(shù)，如人工智能在能源領(lǐng)域的應(yīng)用及新型材料等。

以上是一些在碳中和背景下能源動力專業(yè)中建議增加的課程。隨著能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展和轉(zhuǎn)型，課程內(nèi)容也會持續(xù)調(diào)整和更新。

4.1.2 實踐環(huán)節(jié)拓展

為了提升學(xué)生的實踐能力和工程實踐經(jīng)驗，應(yīng)加強(qiáng)實踐、實習(xí)環(huán)節(jié)的拓展。包括建立實驗室設(shè)施和實踐基地，提供學(xué)生在真實工程環(huán)境下進(jìn)行實驗和實習(xí)的機(jī)會。實踐環(huán)節(jié)應(yīng)與課程內(nèi)容緊密結(jié)合，讓學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用到實際問題中，培養(yǎng)其實踐能力和團(tuán)隊合作精神。如：建立能源動力實驗室，配備先進(jìn)的實驗設(shè)備，讓學(xué)生能夠進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換、能效測試等實驗，從而理解能源系統(tǒng)的實際運(yùn)行和優(yōu)化方法。此外，與企業(yè)合作建立實踐基地，讓學(xué)生參與實際項目，例如設(shè)計和建造一個可持續(xù)能源系統(tǒng)，從規(guī)劃到實施全過程參與。相關(guān)實習(xí)應(yīng)組織多元化，可通過以下方式展開。

①新能源科技公司實習(xí)：選擇在專注于可再生能源、能源轉(zhuǎn)換和能源儲存等領(lǐng)域的公司實習(xí)，如太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等公司，參與開發(fā)新型能源技術(shù)和解決能源轉(zhuǎn)換與儲存的挑戰(zhàn)。

②能源管理、工程實習(xí)：加入能源管理公司或大型企業(yè)，參與能源使用和效率方面的項目，了解企業(yè)優(yōu)化能源消耗，降低碳排放，提高能源利用效率。參與能源工程項目的設(shè)計、施工和管理。

③研究機(jī)構(gòu)實習(xí)：選擇在能源領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)實習(xí)，如科研院所，參與科研學(xué)術(shù)項目，深入了解能源技術(shù)的前沿發(fā)展，探索解決能源問題的新方法。

④政府與非營利組織實習(xí)：加入相關(guān)政府部門或非營利組織，參與能源政策研究、氣候變化問題和可持續(xù)能源發(fā)展的項目，推動碳中和可持續(xù)發(fā)展。與學(xué)?；蛏鐓^(qū)的環(huán)保組織合作，參與推廣能源可持續(xù)性和低碳生活的活動。例如，組織節(jié)能宣傳活動或推廣綠色交通方式。

⑤碳排放監(jiān)測與減排實習(xí)：加入相關(guān)企業(yè)或機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)監(jiān)測碳排放量，并提出減排策略與建議。在實習(xí)過程中，了解碳排放核算、減排技術(shù)和碳交易等知識。

4.1.3 創(chuàng)新能力培養(yǎng)

為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力，應(yīng)在培養(yǎng)過程中注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過開展科研項目、科技競賽和創(chuàng)新實踐活動，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)科學(xué)研究能力和創(chuàng)業(yè)精神。如：組織學(xué)生參與能源相關(guān)的科研項目，鼓勵學(xué)生獨立思考和解決實際問題，如大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項目、“挑戰(zhàn)杯”、節(jié)能減排大賽等。同時，鼓勵學(xué)生參加國內(nèi)外的科技競賽，如能源領(lǐng)域的設(shè)計競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等。

4.2 模式實施

為了有效實施這一培養(yǎng)模式，需要從教師培訓(xùn)、課程設(shè)計、實踐環(huán)節(jié)安排等方面進(jìn)行全面規(guī)劃和組織。關(guān)鍵的實施步驟如下。

（1）教師培訓(xùn)和引進(jìn)：為了適應(yīng)培養(yǎng)模式的要求，需要對教師進(jìn)行培訓(xùn)，提升他們的學(xué)科知識和教學(xué)能力。同時，還可以引進(jìn)有豐富實踐經(jīng)驗和科研背景的專業(yè)人士擔(dān)任客座教授或兼職教師，為學(xué)生提供更多實際案例和指導(dǎo)。

（2）課程設(shè)計和整合：課程設(shè)計需要綜合考慮基礎(chǔ)理論知識、前沿科技和實踐應(yīng)用的內(nèi)容。通過與相關(guān)學(xué)科的整合，建立跨學(xué)科的課程體系，讓學(xué)生能夠全面了解和掌握能源動力領(lǐng)域的知識。

（3）實踐環(huán)節(jié)的組織和管理：建立實驗室設(shè)施和實踐基地，并制定詳細(xì)的實踐計劃，確保學(xué)生能夠參與到實際工程項目中，并得到指導(dǎo)和評估。此外，與企業(yè)合作開展實踐項目，為學(xué)生提供真實的工作環(huán)境和實踐機(jī)會。

4.3 模式評估

對于模式的有效性和實施效果進(jìn)行評估是必要的。具體評估方式如圖2所示。

圖2 模式評估

（1）學(xué)生評價。收集學(xué)生對課程設(shè)置、實踐環(huán)節(jié)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的評價，了解他們的學(xué)習(xí)體驗和成果，以及對模式改進(jìn)的建議。

（2）畢業(yè)生跟蹤調(diào)查。對已畢業(yè)的學(xué)生進(jìn)行跟蹤調(diào)查，了解他們在實際工作中的表現(xiàn)和能力發(fā)展情況，判斷模式是否為他們的“雙碳”職業(yè)發(fā)展提供了有效的支持。

（3）教師評估。收集教師在模式實施過程中的感受和經(jīng)驗，評估他們對新模式的接受程度和教學(xué)效果。

（4）就業(yè)市場反饋。與企業(yè)和行業(yè)組織進(jìn)行溝通，了解對畢業(yè)生的評價和需求，判斷培養(yǎng)模式是否能夠滿足就業(yè)市場對“雙碳”人才的需求。

通過以上的評估和反饋，可以不斷改進(jìn)和優(yōu)化能源動力類研究型人才的培養(yǎng)模式，提高培養(yǎng)效果和質(zhì)量，以適應(yīng)碳中和背景下能源動力領(lǐng)域的發(fā)展需求。

5 結(jié)論與展望

通過對碳中和背景下能源動力類研究型人才培養(yǎng)模式的探討，主要針對課程設(shè)置、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面進(jìn)行問題分析，提出了一種綜合性的培養(yǎng)模式，并對模式實施和模式評估進(jìn)行探索，旨在為能源動力領(lǐng)域的人才培養(yǎng)提供參考。然而，該模式仍需要不斷完善和優(yōu)化，從而適應(yīng)““雙碳”目標(biāo)”發(fā)展。