面向“雙碳”戰略，適應綠色船舶能源動力類專業人才培養課程設置的探索

魏 濤 郭 峰 肖蓓蓓

江蘇科技大學能動學院，江蘇 鎮江 212100

2020 年9 月，習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發表重要講話，中國“二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和”（以下簡稱“雙碳”），至2021 年9 月中共中央、國務院所發布的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的實施意見》［1］。可以說，“雙碳”戰略是我國真正意義上的戰略機遇期，也是我們實現制造業升級的必由之路。根據2021 年10 月國務院制定的《2030 年前碳達峰行動方案》指出，推動運輸工具裝備低碳轉型，因地制宜開展沿海、內河綠色智能船舶示范應用。十年后（2030 年），新增新能源、清潔能源動力的交通工具比例需要達到40%左右。在這個戰略機遇期來臨之際，江蘇科技大學能動學院（以下簡稱“我院”）作為以船舶為特色的普通高校，必須搶抓機遇，在培養“雙碳”領域的高級研究、設計以及高技能工程技術型人才上應該瞄準未來，先行先試。尤其是在綠色船舶方面要以此為機遇，形成自己的特色和專長。

教育部著重確立了“以本科教育教學為本”的教育教學指導方針政策，即以本科教學為重中之重，也符合人才成長的客觀規律，各個普通高等學校的工作和考核重心，必須重新回歸到本科生的教育教學、培養與專業建設上來，注重本科生的培養質量。用人單位對于高質量、高素質、高技能人才的需求越來越旺盛。培養杰出的研發型、應用型以及技能型高質量人才，是所有高校的重要責任和目的所在，也是發展的基礎。而培養高質量、高素質、高技能的人才，無論什么時候都離不開最為基礎的本科教育，那么一流專業的建設也是各類高質量人才的培養基礎［2］。教育部2011年首次批準高校開設“新能源科學與工程”這一本科專業，2012 年又將原來就存在的新能源科學與工程和風能與動力工程兩個專業統一合并改為“新能源科學與工程”，依據教育部的《普通高等學校本科專業目錄（2012 年）》，新能源科學與工程專業是動力工程及工程熱物理這一一級學科下的二級學科［3］，也是能源動力類的下屬學科。結合我院船舶特色和我院能源與動力行業背景，考慮到該專業現在及未來可能存在的問題及改進措施，談一談專業人才培養課程設置的有關思考。

一、專業定位與學校發展

隨著人類社會的進步，能源是一切技術發展的支撐。新能源科學與工程專業是能源動力類專業的下屬學科，而專業建設離不開學校各部門的支持。因此，專業定位要與行業及學校的發展相匹配。江蘇科技大學本身就是以“船舶、海洋、蠶?！睘檗k學特色的高等學校，也是江蘇省為數不多的重點建設高校之一，其辦學目的鮮明，就是服務國家及全省這些行業，具有很強的行業特色與背景。目前，中國已經是造船量及噸位都處于世界前列的造船大國，即將進入世界第一梯隊的造船強國行列，江蘇是第一造船大省，約占世界造船總量10%，江蘇科技大學在造船強省建設中發揮著不可替代的作用。江蘇科技大學以“立足江蘇，帶動全國，服務船舶與海洋以及蠶桑行業”為目標來培養各類人才。這是始終是我院各專業設置以及定位的首要目標，借助于我院特有的行業背景及學科優勢，能動學院各個研究方向同樣致力于面向培養新能源船舶行業的高端研發型和工程技術型人才。這些人才將在船舶與海洋行業貢獻自己特有的力量，為推動國家產業升級作出貢獻。

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為主的動力源，作為能源與動力學院，我們有著不可推卸的責任和義務。因此，面對“雙碳”提出的要求，我專業為了適應社會新的需求，教師隊伍的建設必須有一個轉型的過程，好在我院在前幾年就已經設置了“新能源科學與工程”專業，并從國內外知名高校院所引進了大批的優秀博士，目前在綠色能源這一方向的研究已頗具規模和實力。同時我們在學生的培養上也需要做出適時的改變，這就需要我們從培養方案入手，探索在“雙碳”背景下，綠色船舶能源動力類專業人才培養課程的設置相關問題。

二、專業發展與社會需求

專業的發展必須要緊跟社會需求，不能閉門造車，要緊跟國際國內行業變化形勢，尤其對于我們這種工科類院校。最近，包括國際海事組織等在內的各類機構和組織紛紛推出了碳減排計劃，因為船舶業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，我國現在運行的內河船舶數量約為12．5 萬艘，1．4 億噸（載重），大都是船齡較長、船型老舊、噸位較小、污染較大的傳統船舶，不利于航道安全和綠色生態的建設，這些船舶的綠色動力轉型刻不容緩［4］。這是社會發展對我們科研工作者，以及高校提出來的實實在在需要解決的問題及需求?，F有的實現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力船舶開展推廣應用，其中后者則是最為有效的方法。在此背景下，基于綠電的純電動船舶成為我國航運業尤其是內河航運業脫碳減排，實現“雙碳”戰略的重要抓手和主要技術路徑之一。結合2022 年9 月，工業和信息化部等五部門聯合發布的《關于加快內河船舶綠色智能發展的實施意見》（工信部聯重裝［2022］131 號）指出，到2025 年，液化天然氣（LNG）、電池、甲醇、氫燃料等綠色動力關鍵技術取得突破，船舶裝備智能技術水平明顯提升，內河船舶綠色智能標準規范體系基本形成。

綜上所述，目前綠色船舶動力技術的發展，決策層以及行業內已有較為明晰的目標，即優先發展液化天然氣（LNG）、電池、甲醇、氫燃料等綠色動力關鍵技術，因此我們高校應該根據自己現有基礎和特色，圍繞上述綠色能源技術，主要圍繞“燃料電池船舶動力系統”來構建研究方向及課程設置，其中主要涉及“制氫—儲氫—用氫”，該線路每條均涉及多條技術路線，以目前我們新能源系已有的研究方向為例，制氫包括：光伏發電制氫、電解水制氫、光解水制氫以及生物質制氫等；儲氫包括：金屬儲氫及其他方式儲氫；用氫包括：高溫的固體氧化物燃料電池（SOFC）以及低溫的質子交換膜燃料電池（PEMFC）等；為了確保燃料電池的電力輸出具有較好的連續性和穩定性，燃料電池發出的電又需要結合鋰離子電池來給電機供電，整個體系如圖1 所示。

圖1 圍繞燃料電池船舶動力系統的“制氫—儲氫—用氫”路線示意圖

三、培養方案的制定及課程的設置

培養方案的制定體現了一所學校教書育人的思想以及辦學的理念，就像每個學校都有每個學校的校訓一樣，是這所高?？傮w的培養人才實施標準和最根本的指導性文件。行業背景和特色是兩個根本性的要素，我們在培養方案的制定及探索過程中，更加深了對這兩個因素的認識。我們將結合能源動力類專業國家培養標準和有關教育部門的培養要求，按照工程教育認證的嚴格要求，制定2022 版新能源科學與工程專業的人才培養方案。我們的目標是培養適應經濟建設和新能源發展需要，具備扎實的理論基礎知識，系統掌握新能源專業知識，兼備團隊協作精神，并擁有自主學習和工程實踐的能力，能夠在船舶新能源等領域從事系統，以及設備的設計與開發、分析及研究、檢測及維護等工作的各類型的高級科技工作者。

因此我們圍繞上述目標，制定的課程圖譜如圖2 所示：

圖2 主要專業課程設置

即大一大二學習一些通識基礎課，為后續的學習打下堅實的理論基礎。因此，除了高數、線代、物理以及英語等工科學生必備知識之外，我們還開設了一些能動類專業所必須掌握的學科基礎課，例如《工程熱力學》《工程圖學》等課程。從大三開始，我們將以新能源船舶為目標，建立圍繞“制氫—儲氫—用氫”這個體系，同時兼顧其他新能源船舶相關技術，開設一些專業課，例如《鋰電池熱管理》《燃料電池設計》以及《液化天然氣（LNG）燃料船舶技術》等課程。最后通過一些課程設計及畢業設計，檢驗學生綜合運用所學知識以及學習新知識，掌握新技能的能力，進而判斷學生是否滿足培養需求，是否能成為一名真正的行業“小專家”。

綜上所述，能動類專業下的新能源科學與工程專業，以及船舶新能源的未來之路任重而道遠。在“雙碳”背景下，發展新能源動力船舶等相關專業已是大勢所趨，發展綠色船舶動力也是現實所迫，更是我國實現彎道超車的必經之路，也是我們普通高等學校及教師的歷史使命，相信在我們共同的努力之下，我國的新能源以及綠色船舶定會脫胎換骨，達到引領世界的水平。