“雙碳”戰略背景下機械類新工科人才培養模式改革探討

杜彥斌，曾丹

（重慶工商大學 機械工程學院，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提出的，此概念的提出主要是為了應對新一輪的科技革命與產業變革，使高校人才培養能夠滿足我國產業轉型升級需要，更好地服務于創新驅動發展戰略[1-2]。2017年6月，教育部發布了《新工科研究與實踐項目指南》，其中，將新工科改革與建設的內容分為工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系五個方面[3]。《新工科研究與實踐項目指南》強調新工科人才培養應有別于“傳統工科”人才培養，必須立足于未來新興產業和新經濟需要。無論從哪個角度出發，新工科的“新”都需要適應新經濟的發展。

為貫徹黨中央、國務院關于碳達峰、碳中和的重大戰略決策，為“雙碳”戰略提供科技支撐和人才保障，教育部于2021年7月印發《高等學校碳中和科技創新行動計劃》，指出要加快構建高校碳中和科技創新體系和人才培養體系，著力提升科技創新能力和創新人才培養水平[4]。“雙碳”目標為促進傳統專業轉型發展及新工科建設提供了重要機遇與挑戰，對專業結構優化調整和內涵建設、專業課程體系重構與建設、綠色低碳領域顛覆性技術創新、師資隊伍建設和能力提升、教學資源與條件建設、賦能區域經濟社會全面綠色低碳轉型發展等方面，提出了新的發展要求。“碳中和”新工科人才是復合型、創新型專業技術人才，要求學科交叉、專業復合、能力多元。而目前，新工科人才培養方面的研究還主要集中于課程思政、課程體系重構、工程認證、教學改革、人才培養模式、課程教學方式等領域，而針對“雙碳”新工科建設的研究還比較少。

因此，結合“雙碳”戰略，機械類新工科人才培養應該根據“雙碳”目標設置教學培養目標，通過科教融合等方式創新新工科人才培養與實踐體系，積極借助社會各方力量，徹底改變傳統工科教育滯后于國家戰略、產業需求的局面，培養符合“雙碳”戰略需求和企業人才需求的復合型新工科人才。

1 “雙碳”戰略背景下新工科人才培養存在的問題

在大力推行“雙碳”戰略的背景下，已有許多高校針對“雙碳”戰略的需求進行新工科人才的培養。例如，中國礦業大學明確了“雙碳”形勢下的電氣工程及其自動化專業的人才培養目標，并構建了相應的課程知識體系[5]；廈門大學嘉庚學院對“雙碳”戰略背景下環境類新工科“雙創”人才培養開展了研究與實踐，提出要加強創新創業教育，推動眾創空間和實踐平臺的建設，構建多維度產學研創的培養模式[6]；西安科技大學提出要對“雙碳”背景下新工科人才的品德、科學素養、創新和跨領域合作能力進行全方位多維度的培養，特別提出要采用立德為先的培養模式[7]。雖然許多高校積極響應國家戰略，開展了學科交叉的“雙碳”人才培養的改革與實踐，為機械類“雙碳”人才培養提供了許多經驗，但新工科人才的培養還存在以下一些問題：

1.1 “雙碳”背景下新工科人才培養過程中科研與教學協同發展不足

通過碳中和技術相關知識的學習以及該領域前沿技術的科學研究，將碳中和理念與實踐融入人才培養體系，將碳中和技術研究與學校的教育教學改革、創新型人才培養方案相銜接顯得尤為重要。但目前，在新工科人才培養過程中，教學與科研協同發展、“科研反哺教學、教學促進科研”、教學與科研相互促進的機制尚未形成，很多高校存在“重科研輕教學”的問題[8]。部分教師在科學研究上取得了發展與突破，但很多科研成果很難轉化為教學內容，高水平科研并未帶來教學質量的提升。而學生由于專業知識基礎薄弱、科研訓練不夠等原因，導致其科研創新能力不足，掌握碳中和前沿技術的難度較大。

1.2 “雙碳”背景下新工科人才培養交叉融合難度大

傳統的工科人才主要是針對某一行業技術需要培養工程技術人才，培養目標是傳統型的專業化工程師。“雙碳”人才必然是復合型人才，“雙碳”戰略背景下新工科人才的培養，要求適應未來碳中和相關產業融合和新產業發展，要求掌握學科交叉融合知識，并具有較強的工程整合能力和工程創新及實踐能力。與傳統工科相比，新工科更強調學科的實用性、交叉性與綜合性[3,9]。

碳中和技術涉及環境、能源、物理、化學、機械、電子等多個專業的交叉融合，碳中和新工科人才培養需要不同專業之間的學科交叉與融合。在新工科人才培養體系的課程體系設置時，要注重梳理本專業或學科與其他專業或學科之間的差異，尋找不同專業之間可以實現學科交叉與融合的知識點與技術點，實現理工交叉、文理交叉，制定多學科交叉融合、知識結構合理的人才培養方案，提高學生解決跨學科復雜工程問題的能力[3]。但是，目前傳統專業或學科之間的界限非常明顯，知識點結構差異大，很難實現交叉與融合，而且原有的課程體系已經很難滿足新經濟、新產業、新技術對創新型、復合型人才的需求[8]。以重慶工商大學為例，學校“十四五”規劃明確提出要積極推進“商工融合”，但在實際實施過程中，在師資隊伍、培養方案、課程體系、知識點梳理等方面仍然存在問題。

1.3 機械類新工科專業人才培養模式與“雙碳”人才需求不匹配

人才培養模式涉及課程體系、教學方式和教學團隊等多種因素，而人才培養模式的改革是實現人才培養理念落地的關鍵[10]。在“雙碳”戰略背景下，機械類新工科在課程體系、實踐能力培養和師資力量配置三方面的人才培養模式存在以下問題[10]：（1）專業課程設置缺乏科學性和系統性，對碳中和技術所涉及知識點梳理不夠清晰，新技術并未融入課程體系；（2）過度依賴理論知識的傳授，對“雙碳”所涉及的工程實踐能力認識不足，對學生工程實踐能力的培養不夠；（3）培養過程主要依賴以專業為核心的培養體系，缺乏對“雙碳”交叉學科教學、科研團隊的重視，“雙碳”領域研究團隊的最新研究成果未融入人才培養過程。

2 “雙碳”背景下科教融合驅動的機械類新工科人才培養模式改革的思路

以“雙碳”為戰略背景的新經濟發展對機械類新工科人才培養提出新的要求，重點關注學生的創新能力、交叉學科知識綜合運用能力及適應能力[8]。為滿足“雙碳”戰略對新工科人才的需求，機械類新工科人才培養模式需要改革。

2.1 明晰“雙碳”背景下機械類新工科專業人才培養的定位，符合現實需求

目前，碳中和人才的培養主要傾向于環境工程、新能源科學與工程等相關專業，而碳中和技術涉及環境、能源、物理、化學、機械、電子等多個專業的交叉融合，對機械類新工科人才同樣具有迫切需求。但是，目前機械類新工科專業人才培養側重于人工智能等技術在機械工程領域的應用，眾多高校在積極推進“智能制造工程”“機器人工程”等新專業建設[11]，碳中和技術未融入機械類人才培養。需要對“雙碳”背景下機械類新工科專業人才培養目標做出清晰的定位，使得培育出的人才符合企業低碳轉型與綠色發展的需求。

2.2 解決機械類新工科專業學科交叉的問題，實現有效融合和多元化

學科交叉是培養高素質復合型人才的重要方式，也是科技創新取得突破的重要手段及技術途徑[12]。目前，很多高校在積極推進學科交叉融合，但在實際推行過程中，僅通過簡單增加一兩門課程來實現多個專業之間的學科交叉，未產生很好的效果。現有學科交叉的“雙碳”相關專業還非常少，學科交叉之間缺乏有效融合，無法滿足國家低碳經濟發展要求，尤其是“雙碳”戰略對人才的需求[10]。機械類新工科人才培養必須拓展機械類學科的交叉范圍，積極發揮各高校學科特點的優勢，將機械類新工科與碳中和技術進行學科交叉，培養國家急需的低碳制造、綠色制造等領域的復合型人才。

2.3 實施科教融合，形成“科+教”融合的機械類新工科交叉型人才培養方式

科教融合是將科研和教育融合在一起，在科學研究過程中，師生共同探究知識的生產與傳播途徑，是培養高素質創新型人才的關鍵環節，對于全面提升人才培養質量具有決定性作用，現已成為全國高等教育變革與轉型的共同理念[8,13]。堅持“學生為中心、產出為導向、持續改進”的工程教育專業認證理念，立足服務“雙碳”戰略，探索“科研深耕耘、教學出碩果”的科教有機融合新途徑，將教學與科學研究、科學研究與學生實習實踐基地建設相結合，引導學生積極參與教師的各類縱向項目、橫向項目以及成果培育，鼓勵學生參加各類學科競賽、承擔各級各類創新創業項目，并積極鼓勵教師將“雙碳”科研成果轉化為教學內容，以最新“雙碳”科學研究成果及前沿技術更新課程教學大綱及知識點，使得人才培養與科技創新緊密結合，形成“科+教”融合的機械類新工科交叉型人才培養方式。

2.4 梳理知識體系，構建碳中和復合型機械類新工科人才培養體系

梳理碳達峰碳中和戰略對機械類新工科人才知識與技能的要求，構建“雙碳”背景下機械類新工科人才的知識體系圖譜[14]及能力和素質要求，其中包括自然科學、數學、工程科學、人文社科、專業技術等方面的知識，創新能力、團隊合作能力、溝通交流及領導力等方面的能力，以及運用所學知識及技能解決碳達峰碳中和復雜工程問題的綜合素質。推動碳中和新能源技術與機械設計、機械制造、人工智能、新材料等技術深度交叉與融合，構建碳中和科技創新體系，形成綠色制造、低碳制造、碳中和制造等研究方向。推動新工科學科與經濟學科、管理學科、金融學科有機結合，實現工科、理科、文科能力疊加，梳理碳中和人才培養的學科屬性與技術特征，構建碳中和復合型人才培養體系。

3 結語

“雙碳”戰略給機械類新工科人才培養帶來了機遇。為此，本文從人才培養定位、學科交叉、科教融合、人才培養體系構建等方面，對機械類新工科人才培養模式改革的思路進行了探討。“雙碳”目標涉及各行各業，機械類“雙碳”高素質、高水平人才要能打破專業的局限，打破行業的界限，與其他專業、行業開展深度合作，具備較好的跨領域合作能力。此外，積極推行科教融合驅動的新工科人才培養模式，通過科技創新對接新工科人才培養的教學需求，積極推進碳中和領域科研成果進課堂、進教材，課程體系設置對接復合型人才需求，將人才培養和科技創新緊密結合，最終實現機械類新工科人才創新能力的提升，為“雙碳”戰略培養復合型創新型人才。