“雙碳”目標下新工科專業產教融合協同育人路徑探析*

陳藝蘭，劉亞敏，徐升，劉敏毅，陳榮國，王詣婧，林小英

（1.福建理工大學 生態環境與城市建設學院，福建 福州 350108；2.福建省污染控制與資源循環利用重點實驗室，福建 福州 350108）

2017年，教育部在高等工程教育發展戰略研討會上提出了“新工科”的概念，“新工科”的“新”主要體現在其學科交叉、產教融合、科教融匯、協同育人的教育理念上[1]。2023年，教育部等部門在《普通高等教育學科專業設置調整優化改革方案》中強調要主動適應產業發展趨勢，主動服務制造強國戰略，圍繞“新的工科專業，工科專業的新要求，交叉融合再出新”，深化新工科建設，加快學科專業結構調整[2]。為實現國家“雙碳”目標，培養新工科人才勢在必行。作為地方理工科高校，應充分發揮新工科的跨學科、校企深度合作優勢，構建產教融合協調育人新路徑，不斷推進新工科建設，著力更新課程體系，積極加強實踐教學，有效拓寬學生視野，重點培養學生創新精神與實踐能力。

1 新工科與“雙碳”目標的內在聯系

系統論認為事物并不是相互孤立的，而是通過某種內在機制組織在一起的整體，事物之間存在相互依賴和相互作用的關系，相互聯系在一起。建設新工科與實現“雙碳”目標都是一個涉及主體廣泛、內外部環境復雜的大系統工程，因此需要按照系統工程理論，從整體和長遠角度制定頂層設計，將其分解為相互依存的各子系統與階段任務，通過不斷優化協調各方推動系統朝著建立一個動態、開放、自組織的系統目標持續發展。因此，我們要從系統工程的視角深入理解新工科建設與“雙碳”目標實現，采取系統工程方法論指導實施，這有利于在二者之間找到更多的內在聯系，以便形成合力，共同推動高等教育高質量發展與生態文明建設。

新工科的人才培養理念與實現“雙碳”目標的人才需求具有緊密的內在聯系。

首先，新工科提倡學科交叉與融合，培養復合型人才，這符合國家在實現“雙碳”目標轉型過程中對綜合型人才的需求，也就是理工科知識與管理、經濟等知識相結合的人才。

其次，新工科強調深度產教融合，不斷深化與產業企業的合作。需要培養出理論與實踐相結合，又熟悉企業需求的應用型人才，這也正是新能源、新交通等領域企業最重要的人才屬性。

第三，新工科的人才培養更加注重學生個性發展與解決復雜問題的能力。這也符合實現“雙碳”目標對具有前瞻性、富有創新精神的高級人才的需求，也就是培養學生的系統思維、分析和解決問題的綜合能力。

第四，新工科的人才培養理念更加靈活，可以根據產業需求變化和技術進步及時調整。這使其可以培養出適應新興產業各種新需求的人才，也正符合新能源、新材料等新興產業轉型所迫切需要的。

因此，新工科的人才培養理念在知識結構、理論與實踐結合、解決問題能力與前瞻性等方面都與實現“雙碳”目標轉型時期的人才需求高度契合。新工科各個方面的特點都是這一目標人才需求的重要組成部分，“雙碳”目標的實現需要新工科等新型人才培養模式的發展與創新來提供人才支撐，新工科也需要結合這一目標的具體需求來發展與完善人才培養體系。

2 培養適應“雙碳”目標需求的新工科人才意義重大

高校作為教學、科研、人才的匯聚點，肩負著“為黨育人、為國育才”的使命，特別在當前我國正加快實施“雙碳”戰略、加速生態文明建設的背景下，高校培養服務國家“雙碳”目標的新工科人才顯得尤為重要。

首先，新工科人才培養為實現“雙碳”目標提供人才保障。新工科可以培養出符合轉型需求的復合型人才，為新能源產業化、低碳交通運輸轉型等提供工程技術人才和管理人才，為碳匯管理機構和相關政策部門提供人才支持，這是實現“雙碳”目標的重要前提。

其次，培養適應“雙碳”目標的新工科人才，有利于推動工科教育向前瞻性和應用型轉變。傳統工科教育側重于理論教育，而新工科與產業緊密結合，更加強調學生實踐能力和解決復雜問題的能力，這種人才培養模式將有利于推動工科教育變革，適應經濟轉型需求。

第三，培養適應“雙碳”目標的新工科人才，有利于促進產業結構優化升級。新工科培養的實用型人才，會使企業擁有更加契合自身發展的人才隊伍。新工科與產業的深度合作，也會使企業需要的新技術、新工藝得以及時推廣應用，有助于產業升級轉型。

第四，培養適應“雙碳”目標的新工科人才，這對人才自身發展也更加有利。新工科培養的人才知識結構更加全面，理論與實踐能力更加平衡，這使其在就業和發展方面具有更加廣闊的空間。同時，新工科培養的人才也具有更強的適應產業變革的能力，就業機會更多，度過轉型期的風險更小。

因此，培養適應“雙碳”目標的新工科人才，對于實現“雙碳”目標和工科教育改革、產業優化升級、人才自身發展都具有十分重要的意義。這需要高校在培養新工科人才過程中要緊扣實現“雙碳”目標需求，優化人才培養方案，需要相關產業企業主動配合新工科人才培養共同努力，更需要相關政府部門、行業協會等提供政策支持與指導。

3 構建新工科專業產教融合協同育人新路徑

教育部強調要對現有工科專業全要素改造升級，將相關學科專業發展前沿成果、最新要求融入人才培養方案和教學過程。加大國家重大戰略、戰略性新興產業、區域支柱產業等相關學科專業建設力度，打造特色鮮明、相互協同的學科專業集群。推動現有工科交叉復合、工科與其他學科交叉融合、應用理科向工科延伸，形成新興交叉學科專業，培育新的工科領域。這就要高校要從新工科的專業結構調整、課程體系更新、實踐教學強化和師資隊伍建設等方面不斷探索產教融合協同育人的新路徑[3]。在國家實現“雙碳”目標的背景下，構建新工科專業產教融合協同育人新路徑，可以從以下三個方面展開。

3.1 綠色低碳理念融入專業課程教學

我國提出的“雙碳”目標要求高等教育培養更多具有綠色低碳理念的專業人才。針對新工科專業，高校可以從課程設置、教學內容選擇和案例設計等方面將綠色低碳理念融入專業課程教學。

⑴ 注重選擇與節能、減排、降碳等相關的教學內容。高校教師可以選擇低碳城市建設、新能源開發利用、污染治理新技術等內容進行教學，引導學生理解低碳發展與產業變革。例如：在“建筑學”課程中可以選擇綠色建筑設計與建造內容進行教學，讓學生理解建筑節能的重要性；在“工業工程”課程中可以選擇清潔生產技術與工業污水處理內容進行教學，讓學生了解實現“雙碳”目標的關鍵技術。

⑵ 注重借鑒現實案例設計相應教學案例。校教師可以借鑒國內外成功案例，如建筑節能改造、工業污水處理等，設計案例教學與實踐項目，培養學生的低碳思維與創新精神。例如，教師可以選擇德國魯爾區棕地再生的成功實踐進行案例教學，讓學生在學習經典的城市更新案例中深刻理解“工業城市從高爐到高雅文化的蛻變”過程中的低碳綠色發展理念[4]，也可以選擇廣東清遠生物質發電項目進行實踐項目教學，讓學生了解生物質發電在助力實現“雙碳”目標中發揮的作用[5]。這些案例教學有助于學生掌握低碳發展的思路與方法。

⑶ 注重設置與綠色低碳相關的選修課程。例如，高校可以開設“低碳經濟與政策”“綠色環保技術前沿”等選修課，讓學生了解低碳經濟發展現狀及政策措施，培養其低碳思維，增強學生對資源環境問題的認知，也可以在“城市規劃”課程中增加“低碳城市”內容，讓學生掌握低碳城市建設與規劃方法。

3.2 重構專業課程的教學目標與內容

實現“雙碳”目標理念融入教學全過程，需要重構新工科專業課程的教學目標、教學大綱和教學內容。在教學目標方面，除專業知識與技能外，應兼顧學生低碳環保理念的培養。在教學大綱方面應體現低碳理念的滲透，增加相關實踐項目。在教學內容方面應重新詮釋傳統知識，引導學生關注資源環境問題，理解綠色低碳理念的專業內涵和外延。

⑴ 教學目標融入低碳環保理念。除了讓學生掌握專業知識與技能外，還應兼顧培養學生的低碳環保理念，使其成為職業生涯的一部分。例如，在“智慧城市”課程中，教學目標除培養學生掌握數字技術與城市管理知識外，還應培養學生的低碳思維，使其理解如何運用數字技術建設低碳智慧城市。

⑵ 教學大綱體現低碳理念滲透。教學大綱除保證專業知識體系的完整性外，還應增加與節能、減排、降碳等相關內容或實踐項目，引導學生在學習過程中體會低碳理念。例如，在“供熱通風與空調工程”課程中，教學大綱除包括供熱系統選型與設計等內容外，還應增加建筑節能改造與新型蓄熱技術內容，引導學生在學習傳統知識的同時關注低碳技術進步。

⑶ 教學內容詮釋傳統知識，關注資源環境問題。教師在教學過程中，應重新詮釋傳統知識，引導學生理解知識與資源環境的關系，理解低碳理念如何融入專業內涵。教師還應提供案例，拓展學生的知識面，培養其低碳思維。例如：在教授“內燃機原理”知識時，教師應解釋發動機燃燒如何產生溫室氣體，引導學生思考發動機節能減排技術；在教授“企業管理”知識時，教師應講解如何建立綠色環保型企業管理體系，培養學生的低碳管理意識。

3.3 多元化教學手段助力產教融合協同育人

多元化教學手段是指在教學過程中教師采用多種不同形態的教學方法或手段實現教學目標，主要包括：講授法（面向全體學生的知識講授）、討論法（組織學生進行討論交流）、示范法（教師通過操作示范知識點）、案例教學法（使用典型案例進行分析學習）、項目教學法（學生完成設定的項目）、研究性學習法（學生通過研究問題獲得知識）、合作學習法（學生分組合作完成任務）、探究式教學法（學生主動探究問題獲得知識）、線上教學法（利用網絡平臺進行教學）、實踐教學法（學生進行實驗、實習等獲取經驗）。

新工科專業具有工程教育與科技創新的融合特點，多元化教學可發揮各種教學手段的優勢，滿足新工科對學生綜合能力的培養要求；新工科專業需要培養復合型人才，而多元化教學可以打破傳統教學模式的局限，實現對學生知識、能力、素質的全面培養，滿足新工科對人才的要求。

采用多元化教學手段，對推進產教融合協同育人具有重要意義。首先，可以彌補理論與實踐的距離。多種教學手段如項目學習、案例教學等，可以使學生在校內就接觸實際問題，彌補純理論教學的不足。其次，培養復合型新工科人才過程中，各類教學手段的綜合運用，可以使學生汲取不同領域的營養，有助于實現復合型人才培養目標。再次，多種教學手段可以拓寬學生的知識面，觸類旁通，開闊學生視野，在與企業學習實踐互動的過程中，提高解決實際問題的能力，提升就業競爭力。

作為新工科專業教師，可以通過采用多元化的教學手段，有效促進產教融合協同育人。

⑴ 案例教學法：收集行業典型案例，組織學生通過案例分析，了解企業實際問題和解決思路。例如，收集航空航天、電子信息等行業的典型案例，組織學生團隊進行案例分析，討論案例中的企業生產與管理問題，并提出解決方案。

⑵ 項目驅動法：設計產品研發、系統搭建等仿真項目，讓學生在完成項目過程中學習項目規劃、團隊分工協作以及項目管理等能力。

⑶ 互聯網+教學法：在線下教學的基礎上，利用在線教學平臺，開設面向行業需求的網絡課程，或者邀請企業工程師進行遠程專題講座，打通校企隔閡。

多元化教學手段可以根據教學內容和對象靈活采用，使教學更富有成效和吸引力。

3.4 打造適應深度產教融合機制的師資隊伍

新工科專業產教融合協同育人離不開師資隊伍建設。高校應加強教師低碳理念培訓，提高教師對環境問題及技術的認知，加強與企業合作，邀請企業專家參與人才培養方案制定及課程建設，增強教師產教融合意識。教師也應參與科研項目和企業實踐，不斷提高專業素養與教學能力。

⑴ 加強教師的低碳理念培訓。高校應組織教師學習有關資源環境問題、低碳技術等方面的知識，增強教師的低碳理念與環保意識。高校可以聘請低碳與可持續發展方面的專家進行培訓，幫助教師理解資源環境問題的全面性和專業前沿動向。學校還應組織教師學習人工智能、大數據等技術，培養教師的數字思維，拓寬新工科交叉融合視野。

⑵ 加強與企業的深度合作。高校應與相關企業加強合作，邀請企業專家參與人才培養方案制定與專業課程建設，使教學內容與產業需求相匹配。教師也應參加企業組織的培訓，了解行業發展動向。例如，在開發“智慧工程”專業時，高校應與工程技術公司合作，邀請行業專家參與人才培養方案的制定，確保教學內容符合行業發展需求。教師也應參加企業組織的新技術培訓，及時了解和掌握相關行業的技術進步和前沿熱點。

⑶ 鼓勵教師參與科研項目和企業實踐。高校應鼓勵教師參與應用型科研項目，促進教學與科研的有機結合。教師也應積極參與企業實踐，提高專業素養與教學能力。這有利于教學內容的更加專業化，也更加貼近現實的產業化需求。

因此，高校要培養適應實現“雙碳”目標需求的新工科人才，就要積極探索產教融合協同育人新路徑。要實現新工科專業產教融合協同育人，高校要將綠色低碳理念融入專業課程教學，重構專業課程教學目標與內容，依托師資隊伍建設加強與企業合作，培養適應產業發展的人才。

4 新工科專業產教融合協同育人的機遇與挑戰

當前，國家“雙碳”目標的實施正有條不紊地推進，對高校開展新工科專業產教融合協同育人而言，既是機遇，也是挑戰。首先，國家產業轉型亟需新工科人才，同時，“雙碳”目標的提出使低碳產業蓬勃發展，新工科人才培養迎來機遇。其次，高校與產業合作空間廣闊，特別是在碳達峰、碳中和產業相關領域，高校可與企業建立產教融合共同體，合作開發課程、建設實習基地、共同指導學生等。第三，數字中國建設和數字科技的快速發展有利于校企資源共享與協作，在平臺經濟時代，數字技術使高校與產業可通過網絡共享資源、開展協作，促進產教融合共同體逐步形成。

在產教融合協同育人方面，我們也面臨諸多挑戰。首先，我們的新工科建設進程相對緩慢，專業設置和結構優化調整還不能及時地適應市場需求，特別是高校開設新的工科專業還無法滿足產業需求。其次，校企建立產教融合共同體的難度較大，長期的合作機制相對難以構建，這主要是高校與產業存在體制機制差異，合作成本高，缺乏穩定的合作機制。另外，從高校自身而言，實踐教學體系不完善，學生實踐能力相對薄弱等因素也制約校企深度合作、實現產教融合協同育人的實效性。

新工科專業產教融合協同育人機遇與挑戰并存。高校要主動抓住機遇，不斷探索新的“政產學研用”合作機制，以工科專業工程認證為契機，不斷更新數字化手段，推動課程教學改革，加強實踐課堂教學，培養學生實踐能力，實現產教深度融合、協同育人的目標[6-9]。只有高校與產業建立合作共贏的伙伴關系，形成內外聯動的產教融合共同體，持續推進新工科建設，新工科人才培養方能迎來發展新飛躍。