面向“雙碳”戰(zhàn)略，適應(yīng)綠色船舶能源動(dòng)力類專業(yè)人才培養(yǎng)課程設(shè)置的探索

魏 濤 郭 峰 肖蓓蓓

江蘇科技大學(xué)能動(dòng)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212100

2020 年9 月，習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上發(fā)表重要講話，中國(guó)“二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030 年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”（以下簡(jiǎn)稱“雙碳”），至2021 年9 月中共中央、國(guó)務(wù)院所發(fā)布的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的實(shí)施意見》［1］?？梢哉f，“雙碳”戰(zhàn)略是我國(guó)真正意義上的戰(zhàn)略機(jī)遇期，也是我們實(shí)現(xiàn)制造業(yè)升級(jí)的必由之路。根據(jù)2021 年10 月國(guó)務(wù)院制定的《2030 年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》指出，推動(dòng)運(yùn)輸工具裝備低碳轉(zhuǎn)型，因地制宜開展沿海、內(nèi)河綠色智能船舶示范應(yīng)用。十年后（2030 年），新增新能源、清潔能源動(dòng)力的交通工具比例需要達(dá)到40%左右。在這個(gè)戰(zhàn)略機(jī)遇期來臨之際，江蘇科技大學(xué)能動(dòng)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）作為以船舶為特色的普通高校，必須搶抓機(jī)遇，在培養(yǎng)“雙碳”領(lǐng)域的高級(jí)研究、設(shè)計(jì)以及高技能工程技術(shù)型人才上應(yīng)該瞄準(zhǔn)未來，先行先試。尤其是在綠色船舶方面要以此為機(jī)遇，形成自己的特色和專長(zhǎng)。

教育部著重確立了“以本科教育教學(xué)為本”的教育教學(xué)指導(dǎo)方針政策，即以本科教學(xué)為重中之重，也符合人才成長(zhǎng)的客觀規(guī)律，各個(gè)普通高等學(xué)校的工作和考核重心，必須重新回歸到本科生的教育教學(xué)、培養(yǎng)與專業(yè)建設(shè)上來，注重本科生的培養(yǎng)質(zhì)量。用人單位對(duì)于高質(zhì)量、高素質(zhì)、高技能人才的需求越來越旺盛。培養(yǎng)杰出的研發(fā)型、應(yīng)用型以及技能型高質(zhì)量人才，是所有高校的重要責(zé)任和目的所在，也是發(fā)展的基礎(chǔ)。而培養(yǎng)高質(zhì)量、高素質(zhì)、高技能的人才，無論什么時(shí)候都離不開最為基礎(chǔ)的本科教育，那么一流專業(yè)的建設(shè)也是各類高質(zhì)量人才的培養(yǎng)基礎(chǔ)［2］。教育部2011年首次批準(zhǔn)高校開設(shè)“新能源科學(xué)與工程”這一本科專業(yè)，2012 年又將原來就存在的新能源科學(xué)與工程和風(fēng)能與動(dòng)力工程兩個(gè)專業(yè)統(tǒng)一合并改為“新能源科學(xué)與工程”，依據(jù)教育部的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012 年）》，新能源科學(xué)與工程專業(yè)是動(dòng)力工程及工程熱物理這一一級(jí)學(xué)科下的二級(jí)學(xué)科［3］，也是能源動(dòng)力類的下屬學(xué)科。結(jié)合我院船舶特色和我院能源與動(dòng)力行業(yè)背景，考慮到該專業(yè)現(xiàn)在及未來可能存在的問題及改進(jìn)措施，談一談專業(yè)人才培養(yǎng)課程設(shè)置的有關(guān)思考。

一、專業(yè)定位與學(xué)校發(fā)展

隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，能源是一切技術(shù)發(fā)展的支撐。新能源科學(xué)與工程專業(yè)是能源動(dòng)力類專業(yè)的下屬學(xué)科，而專業(yè)建設(shè)離不開學(xué)校各部門的支持。因此，專業(yè)定位要與行業(yè)及學(xué)校的發(fā)展相匹配。江蘇科技大學(xué)本身就是以“船舶、海洋、蠶?！睘檗k學(xué)特色的高等學(xué)校，也是江蘇省為數(shù)不多的重點(diǎn)建設(shè)高校之一，其辦學(xué)目的鮮明，就是服務(wù)國(guó)家及全省這些行業(yè)，具有很強(qiáng)的行業(yè)特色與背景。目前，中國(guó)已經(jīng)是造船量及噸位都處于世界前列的造船大國(guó)，即將進(jìn)入世界第一梯隊(duì)的造船強(qiáng)國(guó)行列，江蘇是第一造船大省，約占世界造船總量10%，江蘇科技大學(xué)在造船強(qiáng)省建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用。江蘇科技大學(xué)以“立足江蘇，帶動(dòng)全國(guó)，服務(wù)船舶與海洋以及蠶桑行業(yè)”為目標(biāo)來培養(yǎng)各類人才。這是始終是我院各專業(yè)設(shè)置以及定位的首要目標(biāo)，借助于我院特有的行業(yè)背景及學(xué)科優(yōu)勢(shì)，能動(dòng)學(xué)院各個(gè)研究方向同樣致力于面向培養(yǎng)新能源船舶行業(yè)的高端研發(fā)型和工程技術(shù)型人才。這些人才將在船舶與海洋行業(yè)貢獻(xiàn)自己特有的力量，為推動(dòng)國(guó)家產(chǎn)業(yè)升級(jí)作出貢獻(xiàn)。

綠色船舶的核心是綠色能源，也就是要用綠色能源替代掉原有的以柴油機(jī)為主的動(dòng)力源，作為能源與動(dòng)力學(xué)院，我們有著不可推卸的責(zé)任和義務(wù)。因此，面對(duì)“雙碳”提出的要求，我專業(yè)為了適應(yīng)社會(huì)新的需求，教師隊(duì)伍的建設(shè)必須有一個(gè)轉(zhuǎn)型的過程，好在我院在前幾年就已經(jīng)設(shè)置了“新能源科學(xué)與工程”專業(yè)，并從國(guó)內(nèi)外知名高校院所引進(jìn)了大批的優(yōu)秀博士，目前在綠色能源這一方向的研究已頗具規(guī)模和實(shí)力。同時(shí)我們?cè)趯W(xué)生的培養(yǎng)上也需要做出適時(shí)的改變，這就需要我們從培養(yǎng)方案入手，探索在“雙碳”背景下，綠色船舶能源動(dòng)力類專業(yè)人才培養(yǎng)課程的設(shè)置相關(guān)問題。

二、專業(yè)發(fā)展與社會(huì)需求

專業(yè)的發(fā)展必須要緊跟社會(huì)需求，不能閉門造車，要緊跟國(guó)際國(guó)內(nèi)行業(yè)變化形勢(shì)，尤其對(duì)于我們這種工科類院校。最近，包括國(guó)際海事組織等在內(nèi)的各類機(jī)構(gòu)和組織紛紛推出了碳減排計(jì)劃，因?yàn)榇皹I(yè)屬于碳排放大戶之一，從船舶開始推行碳減排是行之有效的措施，截至2021 年底，我國(guó)現(xiàn)在運(yùn)行的內(nèi)河船舶數(shù)量約為12．5 萬艘，1．4 億噸（載重），大都是船齡較長(zhǎng)、船型老舊、噸位較小、污染較大的傳統(tǒng)船舶，不利于航道安全和綠色生態(tài)的建設(shè)，這些船舶的綠色動(dòng)力轉(zhuǎn)型刻不容緩［4］。這是社會(huì)發(fā)展對(duì)我們科研工作者，以及高校提出來的實(shí)實(shí)在在需要解決的問題及需求?，F(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)綠色船舶較為可行的方法主要有兩種，一是碳捕捉，此外一種就是廣泛地將新能源動(dòng)力船舶開展推廣應(yīng)用，其中后者則是最為有效的方法。在此背景下，基于綠電的純電動(dòng)船舶成為我國(guó)航運(yùn)業(yè)尤其是內(nèi)河航運(yùn)業(yè)脫碳減排，實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略的重要抓手和主要技術(shù)路徑之一。結(jié)合2022 年9 月，工業(yè)和信息化部等五部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加快內(nèi)河船舶綠色智能發(fā)展的實(shí)施意見》（工信部聯(lián)重裝［2022］131 號(hào)）指出，到2025 年，液化天然氣（LNG）、電池、甲醇、氫燃料等綠色動(dòng)力關(guān)鍵技術(shù)取得突破，船舶裝備智能技術(shù)水平明顯提升，內(nèi)河船舶綠色智能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系基本形成。

綜上所述，目前綠色船舶動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展，決策層以及行業(yè)內(nèi)已有較為明晰的目標(biāo)，即優(yōu)先發(fā)展液化天然氣（LNG）、電池、甲醇、氫燃料等綠色動(dòng)力關(guān)鍵技術(shù)，因此我們高校應(yīng)該根據(jù)自己現(xiàn)有基礎(chǔ)和特色，圍繞上述綠色能源技術(shù)，主要圍繞“燃料電池船舶動(dòng)力系統(tǒng)”來構(gòu)建研究方向及課程設(shè)置，其中主要涉及“制氫—儲(chǔ)氫—用氫”，該線路每條均涉及多條技術(shù)路線，以目前我們新能源系已有的研究方向?yàn)槔?，制氫包括：光伏發(fā)電制氫、電解水制氫、光解水制氫以及生物質(zhì)制氫等；儲(chǔ)氫包括：金屬儲(chǔ)氫及其他方式儲(chǔ)氫；用氫包括：高溫的固體氧化物燃料電池（SOFC）以及低溫的質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等；為了確保燃料電池的電力輸出具有較好的連續(xù)性和穩(wěn)定性，燃料電池發(fā)出的電又需要結(jié)合鋰離子電池來給電機(jī)供電，整個(gè)體系如圖1 所示。

圖1 圍繞燃料電池船舶動(dòng)力系統(tǒng)的“制氫—儲(chǔ)氫—用氫”路線示意圖

三、培養(yǎng)方案的制定及課程的設(shè)置

培養(yǎng)方案的制定體現(xiàn)了一所學(xué)校教書育人的思想以及辦學(xué)的理念，就像每個(gè)學(xué)校都有每個(gè)學(xué)校的校訓(xùn)一樣，是這所高校總體的培養(yǎng)人才實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)和最根本的指導(dǎo)性文件。行業(yè)背景和特色是兩個(gè)根本性的要素，我們?cè)谂囵B(yǎng)方案的制定及探索過程中，更加深了對(duì)這兩個(gè)因素的認(rèn)識(shí)。我們將結(jié)合能源動(dòng)力類專業(yè)國(guó)家培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)教育部門的培養(yǎng)要求，按照工程教育認(rèn)證的嚴(yán)格要求，制定2022 版新能源科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案。我們的目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和新能源發(fā)展需要，具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，系統(tǒng)掌握新能源專業(yè)知識(shí)，兼?zhèn)鋱F(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，并擁有自主學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐的能力，能夠在船舶新能源等領(lǐng)域從事系統(tǒng)，以及設(shè)備的設(shè)計(jì)與開發(fā)、分析及研究、檢測(cè)及維護(hù)等工作的各類型的高級(jí)科技工作者。

因此我們圍繞上述目標(biāo)，制定的課程圖譜如圖2 所示：

圖2 主要專業(yè)課程設(shè)置

即大一大二學(xué)習(xí)一些通識(shí)基礎(chǔ)課，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。因此，除了高數(shù)、線代、物理以及英語等工科學(xué)生必備知識(shí)之外，我們還開設(shè)了一些能動(dòng)類專業(yè)所必須掌握的學(xué)科基礎(chǔ)課，例如《工程熱力學(xué)》《工程圖學(xué)》等課程。從大三開始，我們將以新能源船舶為目標(biāo)，建立圍繞“制氫—儲(chǔ)氫—用氫”這個(gè)體系，同時(shí)兼顧其他新能源船舶相關(guān)技術(shù)，開設(shè)一些專業(yè)課，例如《鋰電池?zé)峁芾怼贰度剂想姵卦O(shè)計(jì)》以及《液化天然氣（LNG）燃料船舶技術(shù)》等課程。最后通過一些課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)以及學(xué)習(xí)新知識(shí)，掌握新技能的能力，進(jìn)而判斷學(xué)生是否滿足培養(yǎng)需求，是否能成為一名真正的行業(yè)“小專家”。

綜上所述，能動(dòng)類專業(yè)下的新能源科學(xué)與工程專業(yè)，以及船舶新能源的未來之路任重而道遠(yuǎn)。在“雙碳”背景下，發(fā)展新能源動(dòng)力船舶等相關(guān)專業(yè)已是大勢(shì)所趨，發(fā)展綠色船舶動(dòng)力也是現(xiàn)實(shí)所迫，更是我國(guó)實(shí)現(xiàn)彎道超車的必經(jīng)之路，也是我們普通高等學(xué)校及教師的歷史使命，相信在我們共同的努力之下，我國(guó)的新能源以及綠色船舶定會(huì)脫胎換骨，達(dá)到引領(lǐng)世界的水平。