“雙碳”目標下能源動力類專業應用型人才培養優化策略
——以江蘇科技大學為例

程榮暉 ,溫華兵 ,張海洋

(江蘇科技大學 a.黨委辦公室 b.能源與動力學院 c.團委,江蘇 鎮江 212100)

一、引言

黨的二十大報告明確提出,“加快發展方式綠色轉型”“有計劃分步驟實施碳達峰行動,深入推進能源革命”。國家“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出,推進能源革命,建設清潔低碳、安全高效的能源體系。從國際來看,新一輪能源技術正不斷推動全球能源變革步伐,綠色低碳已成為全球能源發展的主旋律;從國內來看,我國是全球能源消費第一大國,仍以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主,特別是煤炭消費比重占一半以上[1],能源消費結構與歐美發達國家比,依然有很大差距。據《2021年中國航海日公告》顯示,2020年海運占全球貿易量的比重為86%,我國約95%的國際貿易貨物量是通過海運完成的。

新世紀以來,船舶航運帶來的環境污染問題受到國際社會的高度關注,國際海事組織(IMO)制定多項防止船舶污染環境的強制性規定。航運業的綠色低碳,取決于船舶的綠色低碳,船舶的綠色低碳取決于船舶清潔能源的應用及與清潔能源相適應的動力裝置,包括提升動力系統能效,間接實現碳減排。船舶動力系統被稱為船舶的“心臟”,是為船舶提供動力與能源的關鍵設備,我國在該領域關鍵技術滯后且受制于人,同時相關人才缺乏更是制約我國高性能船舶發展的重要因素之一。因此,教育何以發揮培養科技人才的基礎性、戰略性支撐作用,是實現科技自立自強必須思考的時代命題?；诖?高等教育必須緊跟國家戰略需要開展實踐探索,圍繞行業產業需求,加快國家急需緊缺人才培養。能源動力類專業是典型的工科類專業,隨著能源革命持續推進,勢必需要轉變傳統的教育思維和育人方式,以國家戰略需求為導向,通過跨界交叉融合,探尋教育的自主、自立、自強路徑,培養適應未來能源產業發展需求的人才,努力實現高水平科技自立自強,為綠色船舶、高新技術船舶研發作出貢獻。

二、能源動力類專業應用型人才培養存在的主要問題

(一)教育理念沖突, 新工科理念落實不夠

人才培養理念的轉變和更新是一個長期的過程,當前,傳統人才培養模式與新工科教育理念的沖突仍然存在?！靶鹿た啤备拍钐岢鲆詠?新興、新型、新生“三新”工程學科專業逐步得到明確;但是,新工科建設中的關鍵要素——理念引領,在實踐中貫徹落實的意識依舊不夠強,新工科所強調的學科實用性、交叉性、先進性在人才培養的實踐中依然不夠凸顯。

(二)課程內容陳舊,適應行業需求存在滯后

教材是本科教學的重要支撐,但當前很多教材已落后于科技創新及產業實踐需求,課程內容陳舊老化;課程設置不夠合理,有些課程甚至是因人而設和因實驗教學設備而設,導致培養的畢業生知識結構不全面、工程實踐能力不強、解決實際問題能力弱,人才供給與產業升級、經濟轉型需求不匹配的問題依然存在。

(三)教學模式失配,多元化教學要求不能滿足

隨著時代的發展,能源動力類專業的教學改革也在逐步推進,一些改革對教學內容、手段和方法推陳出新,取得一定效果,但深層次的教學結構卻難以進行根本性改革?；A素養與工程素養缺乏有效銜接、專業綜合實驗教學的硬件條件不夠、實踐環節和創新培育結合不緊密,以及缺乏足夠課時的實驗訓練,已經成為影響能源動力類專業人才培養質量的重要因素。

(四)學與用脫節,產教協同育人廣度深度不夠

產教融合的本質是跨界合作,校企雙方均需要投入資源,才能共享共贏,但雙方合作的目的性存在差異:高校希望利用企業的資源提高人才培養質量和就業率,培養師資隊伍等;企業往往是追求利潤最大化,很少有強烈意愿投入過多資源,導致停留在一般性的校企合作層面。

三、能源動力類專業應用型人才培養體系的優化

江蘇科技大學(以下簡稱學校) 是江蘇省唯一一所以船舶與海洋工程裝備產業為主要服務面向的行業特色型大學,是全國相關高校中船舶工業相關學科專業設置最全、具有船舶特色整體性和應用性優勢的高校之一。2021年,學校獲批江蘇省綠色船舶關鍵技術與裝備工程研究中心。學校能源動力類專業起源于1953 年設置的動力裝置專業,是學校辦學最早的專業之一。為適應新的時代背景下船舶工業和經濟社會發展需要,學校不斷調整和優化能源動力類專業應用型人才培養體系,大力培養適應時代發展要求的高素質行業人才。

(一)聚合理念共識:以綠色發展理念引領人才培養創新

1.營造綠色發展文化氛圍,培育綠色素養

綠色發展是關系我國發展全局的一個重要理念,“雙碳”目標的本質是發展問題,事關中華民族永續發展,事關人與自然和諧共生,事關全人類可持續發展。人的現代化是現代化的核心內容,新發展理念既是中國現代化建設的根本遵循,也是實現人的現代化的根本遵循,教育在人的現代化進程中起著主導作用。錢易[2]認為,各類不同的工科專業都應該為學生教授本專業在近40 年來國內外開發應用的綠色工藝技術。學校注重將綠色發展文化融入能源動力類專業人才培養的全方位、全過程。發揮課堂教學主渠道作用,在思政課中融合講解綠色發展蘊含的生態哲學,在專業課中闡釋綠色低碳循環在生態文明建設中的價值意義,培養學生的綠色價值取向和思維方式;激勵學生參加“挑戰杯”“互聯網+”、節能減排等高水平學科競賽,促進大學生將綠色發展理念融入專業實踐中;構建自組織學習模式,引導成立大學生節能減排協會、動力裝置協會、制冷協會,通過幫助學生組建課外興趣小組輔助提升大學生的動手操作能力,定期舉行各類大學生科技活動,提高實踐認知能力;開展綠色校園創建行動,以環保、節能、節水、節電為重點,建設節約型校園,培養學生綠色生活方式。

2.構建綠色船舶專業集群,促進學科融合

“綠色環保、節能減排、安全宜居”的綠色船舶是船舶行業的發展方向。環境協調性、技術先進性、經濟高效性是綠色船舶的三大特征[3]。專業集群是因為對應產業集群中的產業鏈和創新鏈需求而集聚的,是人才培養與真實的產業和現實的創新的結合,既能豐富課程教學資源,改變人才培養過程,又能推進教師專業成長,進而提升人才培養質量水平[4]。學校開展教學思想大討論,基于綠色船舶對創新型人才培養的新要求,通過對能源與動力工程、輪機工程、應用化學、環境工程、建筑環境與能源應用工程5個專業進行新工科改造,設立新能源科學與工程、新能源材料與器件專業,構建了具有綠色船舶特色的專業群,加強學生綠色理念、創新能力、行業素養的培養。建立跨學科專業協同育人新機制,成立專業群建設領導小組,定期溝通協調,統籌“專業、課程、教材、團隊和平臺”建設,實現教學資源的開放共享。

3.打造綠色發展科研平臺,激活科研育人

科研育人是立德樹人的一個重要方式和途徑。學校能源與動力學院根據國家和江蘇省科技發展方向,借鑒國際先進經驗,深化與國際科研機構科技創新合作,申報的“船舶綠色動力及節能減排國際合作聯合實驗室”入選江蘇省“十四五”首批高校國際合作聯合實驗室重點建設項目;響應國家海洋強國、“雙碳”戰略,圍繞綠色船舶產業發展中的清潔能源動力設計及排放污染控制技術問題,申報的“江蘇省綠色船舶能源動力及排放控制研究中心”獲批為江蘇省工程研究中心。依托上述科研平臺,針對我國在高技術船舶和高端海洋裝備的關鍵技術與產業化方面存在的不足,加強綠色低碳燃料發動機關鍵技術、綠色船舶推進系統關鍵技術、船用燃料電池發電系統關鍵技術、船舶污染物高效綜合治理關鍵技術等課題研究,將科研優勢轉化為教學特色,把科研成果轉化為特色教學資源,向學生傳授綠色發展理念、低碳文化、綠色低碳研究與實踐的價值,使學生了解綠色船舶最新發展動態,激發投身該領域的專業興趣和創新能力,也有力推進學科內涵建設和國際化人才培養質量提高。

(二)聚焦內容重構:以勝任崗位要求推進課程設置優化

1.提煉教育重點

在綠色發展理念的指引下,運用人力資源管理中的KSAO模型,剖析能源動力工程師崗位典型工作任務,以“4+0”輪機工程專業為例,從知識、技能、能力和其他特質四個方面凝練出22個專業教育重點,見表1。

表1 基于KSAO模型的輪機工程師崗位能力分析

2.設計課程模塊

圍繞“4+0”輪機工程專業教育重點內容,注重學科交叉、工程實踐、專創融合,設計若干課程模塊,設置相應課程,“增強課程體系的系統性和各學科之間的關聯性”“實現教學輸出最大化與教學資源利用最大化”[5],形成培養目標明確的課程體系,見表2。

3.構建核心課程群

以綠色船舶技術發展為導向,融合OBE和新工科理念,優化人才培養方案,構建專業核心課程群,充分體現學科內涵與行業特色。專業課程設置體現應用性、實踐性原則,針對能源與動力類專業課程進行調整、優化和拓展,按照各專業方向設置與培養層次定位,建立了包括專業基礎課、專業課和專業選修課為主干課程的核心課程群。比如,針對輪機工程專業,注重吸納新技術、新知識,體現多學科交叉融合,設立的專業核心課程包括“船舶智能制造”“新能源動力系統”“船舶綜合電力推進系統”“內燃機燃燒與排放控制”等課程。

(三)聚力模式創新:以提高工程能力推動教學模式改革

1.科研項目與理論教學有機結合

新工科建設背景下,運用科研來提升教學質量是高等教育的一項重要舉措。將科研、創新競賽融入教學過程,是推進能源與動力類專業教學創新的重要途徑。[6]學校著力推行基于項目訓練的課程改革,依托“海洋石油981”鉆井平臺、“蛟龍號”、船用低速機工程等國家科技重大專項、國家重點研發計劃重點專項等工程項目,設計專題教學內容,建設案例庫并與課程教學深度融合,聯合滬東重機有限公司等行業企業共建“船舶動力裝置”等“走向深藍”系列金課 15 門,建成“工程導論”等國家一流課程 3門、江蘇省船舶輪機系統虛擬仿真實驗教學項目 1 項,出版深遠海工程裝備與高技術叢書、省精品教材等 12 部,2021 年“船舶輔機”等 5 門課程入選江蘇省一流課程。將科研項目與教學內容有機結合,80%專業課程實施項目式、案例式教學。依托“外國專家工作室”,建立“科研項目研發—創新意識培養—創新大賽磨煉—雙創能力培育”一體化培養路徑,引導學生參與教師科研創新,實現專創融合,學生工程創新能力得到有效提升。

圖1 科研項目融入理論教學

2.雙創競賽與實踐教學有機結合

雙創競賽是高校實踐育人的重要載體。由學校發起的全國大學生船舶能源與動力創新大賽已經成為國家級大學生學科競賽。2008年學校開始舉辦校級柴油機拆裝比賽;2014年該賽事在江蘇省造船工程學會的支持下成為省級拆裝大賽;2017年增加內燃機設計環節,擴充了大賽的內涵;2018年在中國造船工程學會的指導下,大學生船舶能源與動力創新大賽成為全國船舶輪機學術委員會、江蘇省造船工程學會、內燃機學會、江蘇科技大學聯合舉辦的全國性重要賽事。大賽圍繞船舶能源使用設計與優化、動力系統的優化設計等設置技能賽和設計賽,技能賽以拆卸、裝復和發動CZ380柴油機為考查方法,通過拆裝的速度、工藝、發動次數等方面進行打分;設計賽以船舶或船用能源系統、動力系統等為內容,以實物、模型或創意設計等作為展示方法,以評審答辯等方式進行評判,旨在提升和展示大學生的構思、設計、實踐和創新能力,是對大學生從專業理論學習到知識吸收,再到實踐創造的全方位檢驗。

3.校企協同與實驗教學有機結合

實驗教學是深化校企協同育人的有效途徑,是校企協同育人的服務器、交換機與轉換器[7]。學校與江南造船(集團)等國內近50家企業簽訂了大學生實習、實訓及創新基地協議,以校內各專業實驗室為基礎、以校內外工程技術中心為紐帶、以校外政產學研基地為拓展,遵循船舶能源動力類高層次工程技術人才素質內涵的特征,構建“校內專業實驗室—校外工程技術中心—政產學研基地”良性互動的大學生實訓平臺,堅持以培養工程應用能力為主線,積極開展實驗教學改革。通過構建基于校企合作的大學生實踐操作能力和創新能力培訓體系與實訓平臺,學生參與船舶企業設計制造的柴油發電機組振動噪聲測試分析技術服務工作、船舶試航調試與檢驗工作,以及船舶軸系振動、軸功率、艙室振動噪聲測試等技術服務工作,得到中國船級社(CCS)及部分國際船級社的充分認可。

(四)聚集校企資源:以產業發展需求拓展協同育人路徑

1.校企共建產教聯盟

深化產教融合是促進人才培養供給側和產業需求側相適應的重要手段。學校是中國造船工程學會副理事長單位、中國船舶行業協會副會長單位、江蘇省船舶行業協會會長單位;牽頭成立了中國船舶與海洋工程產業知識產權聯盟、江蘇船舶與海洋類高校協同發展聯盟,承擔江蘇省高技術船舶卓越產業鏈和海工裝備優勢產業鏈智庫建設,連續三次參與省船海裝備產業五年發展規劃制定,通過精準把握行業技術發展動態,推動行業高校資源共享,推動能源與動力工程專業教育鏈、人才鏈與創新鏈、產業鏈深度融合。以產業需求為導向,連接學校和能源動力裝備制造企業,秉持“資源共建、項目共研、人才共培、互惠共贏”的原則,將企業的資源和創新實踐過程嵌入人才培養過程,打造人才培養共同體,共同參與培養方案、專業教育、實習實訓、創新能力和就業創業等人才培養全過程。

2.校企共建師資隊伍

應用型本科高校與大中型企業加強合作,是培養“雙師型”教師的有效路徑。學校堅持走與行業區域融合發展之路,發揮船舶動力領域的科研優勢和特色,建立教師企業實訓制度,提升工程型師資比例,選派教師“走出去”在行業企業工程實訓(實訓期為1年),參與科學研究、技術研發、生產管理等工作,形成“學?！髽I—學?！钡慕處煶砷L模式;聘用企業專家擔任兼職教師,聘用省級產業教授“請進來”授課。成立由企業專家和知名教師組成的專業建設指導委員會,專業負責人在委員會指導下開展專業建設工作。近年來,建成多個校企聯合培訓基地,選聘滬東重機等企業兼職教師15人,引進和培養江蘇省產業教授3人、省雙創計劃人才9人,建成一個IMarEST海事特許工程師教學團隊,具有工程實踐經歷的專任教師超過70%。

3.校企共建教學資源

探索和創新校企之間的實踐教學資源共建共享機制,是推動校企深度協同創新的一個重要抓手[8]。硬件資源方面,加強實驗室、實訓基地以及相關的實踐教學設施設備、儀器等方面合作共建;通過強化科研合作,共建實驗平臺,建成船舶動力裝置協同創新中心、船舶與海洋工程國家級實驗教學示范中心(輪機工程分中心)、產教融合試點企業:中船動力有限公司-江蘇科技大學(實訓基地)、江蘇省實驗教學與實踐教育中心(船舶輪機工程綜合訓練中心),促進學校學科建設,提升人才培養水平;共建實習基地,打造虛實結合的綜合創新平臺,開發自動化機艙、輪機模擬器等5個虛擬仿真系統進行遠程課堂教學、企業員工培訓。軟件資源方面,合作開發項目教學案例,專業課程采用項目化案例教學,提高課堂教學質量;在中國大學MOOC平臺開發“船舶輔機”等8門線上共享課程。

四、結語

高等教育發展要與服務國家重大戰略需求、經濟社會發展同向同行。堅持人才是第一資源,全面提高人才自主培養質量,是推動落實科教興國戰略、強化現代化建設人才支撐的必由之路。當前,國家對“十四五”時期節能減排工作已作出總體部署,培養碳減排領域專業人才是高校順應國家戰略和時代發展要求的必然選擇。高校要圍繞“雙碳”戰略推動教育教學改革,深化拓展新工科建設,將綠色發展理念融入人才培養全過程,注重多學科交叉融合,完善課程體系,推動教學模式改革,拓展校企協同育人路徑,培養能夠踐行新發展理念、構建新發展格局的時代新人,更好地服務高質量發展大局。