職業本科氫能技術應用專業實訓室建設方案探索

摘 要：隨著全球能源轉型和對可再生能源需求的不斷增長，氫能作為一種清潔能源在能源結構中的地位愈發重要。氫能技術應用專業人才的培養成為職業教育領域的一個新重點，因此需要建設高質量的氫能源實訓室來滿足人才培養。文章從氫能技術應用專業的課程設置和實訓體系出發，研究了氫能實訓室建設的方法和路徑，并以氫燃料電池生產與維護實訓室為研究對象從場地設置和設備配置方面闡述了實訓室建設的關鍵問題，并對相關課程體系和實訓要求進行了說明。本研究希望對職業院校氫能技術相關專業建設和改進提供參考意義，并對促進我國氫能產業發展及實現能源結構優化提供了人才支持。

關鍵詞：氫能技術應用 實訓室建設 職業本科教育 雙碳目標 可再生能源

0 引言

2020年9月22日，習近平總書記在第75屆聯合國大會上宣布，中國將采取更加有力的政策和措施，力爭于2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和。這體現了中國政府對于降低碳排放的高度重視和決心[1]。

目前我國能源以含碳能源為主，如果要實現“雙碳”目標，就需要發展可再生能源，逐漸減少對高碳能源的依賴。但可再生能源存在季節性、波動性和隨機性的特點，因此要發展可再生能源，就必須大力發展儲能產業，配合可再生能源，逐漸使其成長為主力能源[2]。氫能可以實現從交通到多領域的廣泛應用，它既可以發電，也是儲能的一種重要形式，還可以通過燃料電池為汽車等提供能源。因此，氫能既是實現可再生能源大規模利用中關鍵的二次能源，也是實現“雙碳”目標的努力方向之一。在此背景下，氫能技術應用專業人才的培養成為高等教育和職業教育領域的重點任務。

實訓室作為職業教育中理論與實踐相結合的重要平臺，對于學生掌握氫能技術、提升實際操作能力具有不可替代的作用[3]。然而，由于氫能技術的特殊性和復雜性，傳統的實訓室設施和教學方法已難以滿足當前的教學需求[4]。因此，構建一個符合氫能技術特點、能夠模擬真實工業環境的實訓室，對于提升教學質量和學生技能具有重要意義。

本研究旨在探討職業本科氫能技術應用專業實訓室的建設策略。通過分析當前氫能技術的教學現狀和行業需求，結合國內外先進的實訓室建設經驗，本文將提出一套科學、合理且具有前瞻性的實訓室建設方案。該方案將涵蓋實訓室的設計理念、功能布局、設備配置、安全管理等方面，旨在為氫能技術應用專業的學生提供一個集教學、實踐、創新于一體的綜合實訓平臺，以促進學生技能的全面提升，滿足社會對高素質氫能技術人才的需求。

1 氫能技術應用專業培養目標分析

1.1 專業定位與特色

氫能應用技術專業是適應燃料電池汽車產業發展需要，為燃料電池汽車關鍵部件研發制造與服務、燃料電池汽車整車制造與服務、加氫站等企業的制造、檢驗檢測、維護等崗位培養能夠解決實際問題，具有工程應用能力的專業技術人才。本專業以能源動力與材料大類為基礎，是知識傳授、素質教育和能力培養為一體的高等職業教育，培養從事燃料電池汽車、氫燃料電池主要部件及整機的裝配制造、維修維護、檢驗檢測和加氫設備檢測調試等工作的高素質技術技能型人才。

1.2 培養目標

本專業培養德、智、體、美、勞全面發展，具有良好職業道德和人文素養，掌握氫能技術應用專業知識與技術技能，面向氫氣加注、氫燃料電池生產與應用、燃料電池汽車制造與服務等技術領域，能夠從事氫氣儲存與加注、燃料電池汽車零部件制造檢測維護及整車檢測維護服務等工作的高素質技術技能人才。

1.3 職業面向

本專業的培養目標是為氫燃料電池生產企業、燃料電池汽車生產企業、加氫站等企業培養高素質的技術型人才。畢業生將具備氫燃料電池制造檢測與維護、燃料電池汽車制造檢測與維護、加氫站建設和管理等方面的專業技能，能夠滿足以下職業崗位的需求。

1.3.1 初始崗位包括

氫燃料電池裝配與維護技術員：負責氫燃料電池的組裝、調試和維護工作，確保電池系統的穩定運行；氫能汽車動力系統裝配與維護技術員：專注于氫能汽車動力系統的組裝、測試和維護，保障車輛性能；加氫站運行與維護加氫員：負責加氫站的日常運營活動，包括加氫服務、設備維護和安全管理；氫能裝備生產與維修技術員：涉及氫能相關裝備的生產、檢修和維護工作，確保設備的高效運行；燃料電池汽車檢測維護與維修技術員：對燃料電池汽車進行定期檢測、維護和必要的修理服務。

1.3.2 可遷移崗位包括

氫燃料電池裝配與維護工程師/主管：擔任項目負責人或團隊領導，負責氫燃料電池的高級裝配、維護和技術創新；氫能汽車動力系統裝配與維護工程師/主管：作為項目工程師或部門主管，領導動力系統的裝配和維護工作；加氫站運行與維護站長/經理：管理整個加氫站的運營，包括人員管理、財務規劃和服務優化；氫能裝備生產與維修工程師/主管：負責氫能裝備的生產線管理和維修工作，提升生產效率和設備可靠性；燃料電池汽車檢測維護與維修工程師/主管：作為檢測和維護部門的負責人，確保汽車的質量和性能。

2 氫能技術應用課程體系和實訓要求

2.1 課程體系和課程設置

本專業的課程體系以提高學生的實際工作能力為核心，圍繞氫能技術的應用、管理和維護等方面進行設計。課程體系應遵循以下原則。①行業需求導向：結合氫能行業的發展趨勢和崗位需求，確保課程內容的實用性和前瞻性。②理論與實踐相結合：通過理論教學與實訓相配合，強化學生的動手能力和實際問題解決能力。③安全與環保意識：在所有課程中貫穿安全操作和環保理念，培養學生的安全意識和環境保護意識。四、創新與可持續發展：鼓勵學生掌握創新思維和方法，關注氫能技術的可持續發展。

課程設置應涵蓋以下主要模塊。基礎理論課程：包括氫能科學與技術導論、燃料電池原理、能源轉換與管理等；專業技術課程：涉及氫燃料電池裝配與維護、氫能汽車動力系統、加氫站設計與運營等；實訓課程：通過實訓室實操，加強學生對理論知識的應用能力和實際操作技能的培養；安全與環保課程：強調安全生產法律法規、應急處理、環境保護等內容；綜合實踐課程：通過實習、項目實踐等方式，提供實際工作環境的模擬，增強學生的綜合職業能力。課程詳細設置及學分分配表如下，其中實訓類課程總占比超過50%，滿足職業教育的教學要求。

2.2 氫能技術應用實訓課程設置及要求

在氫能技術應用專業的實訓課程設置中，根據課程目標和崗位要求設置了三門關鍵課程——《氫燃料電池生產與維護》《氫氣制備與檢測》以及《燃料電池汽車綜合實訓》，課程的課時安排圖下表所示，三門課程分別開設于第二學期和第四學期，每門課程均有30個學時，根據課程內容不同課程課內授課、課內實踐、課內上級和課外實踐所占的比例不同。

《氫燃料電池生產與維護》培養學生掌握氫燃料電池的組裝、調試和維護保養技能，教授學生進行電池性能測試、故障診斷和修復的方法，強調電池系統的優化和長期運行維護策略。實訓要求提供包含多種類型氫燃料電池的裝配和維護工作站，安排學生分組進行實際的電池組裝和維護操作，采用模擬故障情景，訓練學生的快速診斷和問題解決能力。

《氫氣制備與檢測》使學生理解并掌握氫氣的制備過程和技術，教授氫氣品質檢測的標準方法和操作流程，強化對氫氣儲存和運輸安全的認識。實訓要求配備現代化的氫氣制備和檢測設備，確保實訓的科學性和安全性，通過實際操作，讓學生熟悉氫氣生產的全過程，定期進行氫氣泄漏和應急響應的演練，確保學生的安全操作能力。

《燃料電池汽車綜合實訓》綜合運用所學知識，進行燃料電池汽車的組裝、調試和維護，實施燃料電池汽車的性能測試和能效分析，學習電動汽車的市場評估和客戶服務技巧。實訓要求：提供燃料電池汽車及其動力系統的實物或模擬操作平臺，指導學生完成從零部件到整車的完整操作流程，通過案例研究，提高學生的實際問題分析和解決能力。

以上實訓課程的設置旨在確保學生在完成專業學習后，不僅具備理論知識，而且能夠熟練地應用這些知識于實際工作中。每門課程都強調了實際操作技能的培養和安全意識的提高，以適應未來職業生涯的挑戰。

2.3 實訓室建設要求

為了達到教學目標，滿足實訓要求，氫能技術應用實訓室建設需要滿足以下基本要求。①安全標準：由于氫氣具有較高的危險性，實訓室建設必須嚴格遵守安全生產法律法規，設置必要的安全教育和應急演練，確保學生在緊急情況下能夠正確應對。②設備配置：實訓室應配備與氫能技術應用相關的先進設備，包括但不限于氫燃料電池裝配臺、測試設備、安全防護設施等[5]。這些設備應與行業標準相符合，確保學生能夠接觸到行業內最新的技術和設備。③職業導向：實訓室的建設應考慮職業面向，如氫氣制備、儲存、運輸、加注及氫燃料電池生產與應用等技術領域，確保學生畢業后能夠迅速適應職場環境。此外，實訓室建設還需滿足產教融合、持續更新、評估體系、人文素養、國際合作和環保意識等要求，以確保學生能夠在安全的環境中接受高質量的專業教育和實踐訓練。

3 氫能技術應用實訓室建設實踐

根據上述實訓要求，氫能技術應用專業建設了三個實訓室，分別為氫燃料電池生產與維護實訓室、氫氣制備一體化實訓室以及燃料電池汽車整車綜合實訓室。三個實訓室由于實訓設備和所開始的課程不同，具體的建設在滿足基本要求的基礎上略有不同，接下來以氫燃料電池生產與維護實訓室為例介紹氫能技術應用實訓室建設實踐。

3.1 實訓室場地劃分

氫燃料電池生產與維護實訓室場地布置示意圖如下圖所示，實訓場地為理實一體化教室，理論區域由一體機和3套桌椅構成，實訓區域設置有4個工位，在教室兩側分別設置了材儲存區和維修工具區，并在實訓區域兩側設置了安全防護區用于放置安全防護工具。為了人員行走安全，在理論教學區和實踐教學區中間設置了安全通道[6]。

3.2 實訓室設備介紹

氫燃料電池生產與維護實訓室為了滿足教學目的，建設了理實一體化實訓室，實訓設備如下表所示，其中氫燃料電池實訓臺（4臺）是實訓室的核心設備，用于教授學生電解水制氫的工作原理、工供電系統控制原理以及儲氫裝置的知識。通過實際操作，學生可以深入了解氫燃料電池的工作機制和相關技術。還配備了燃料電池環境模擬艙（1臺）這個高精度的測試設備能夠模擬不同的溫度和氣壓環境，讓學生了解燃料電池在各種條件下的性能變化。這對于培養學生的實際問題解決能力和適應不同工作環境的能力至關重要。其他的輔助實訓有工具絕緣測試儀（4臺）用于檢測和評估電氣設備的絕緣性能。溫度測試儀器（4臺）用于監測電氣設備的溫度。安全防護設備（30套），包括防護服、護目鏡、手套等，確保學生在進行實驗操作時的安全，同時培養學生安全第一的職業素養。維修工具（4套）用于燃料電池的維護和修理。

3.3 實訓課程開設情況

氫燃料電池生產與維護實訓室是針對氫能技術應用專業學生提供的專門實訓空間，旨在培養學生掌握氫燃料電池的組裝、調試、維護和修復等技能，實驗室主要滿足《氫燃料電池生產與維護》課程的教學?！稓淙剂想姵厣a與維護》是氫能技術應用專業大二年級的專業核心課程，該課程采用理實一體式的授課方式。課程目標包括理解氫燃料電池的工作原理及其在能源系統中的作用；掌握氫燃料電池的組裝、調試和維護的基本流程與方法；能夠診斷氫燃料電池的常見故障并執行維修作業；熟悉氫燃料電池生產的質量控制標準和安全操作規程。

綜上所述，氫能技術應用專業的實訓室設備涵蓋了從基礎理論學習到實際操作、從安全教育到技能培養的全方位教學內容。這些設備不僅為學生提供了實踐操作的平臺，還強調了安全意識和實際操作能力的培養，為學生的專業成長和未來職業生涯打下了堅實的基礎。

4 總結

氫能技術應用專業的實訓室建設是一個系統工程，它不僅包括硬件設施的配置，還包括課程體系的設計和實訓項目的開展。本研究從分析當前氫能技術的教學現狀和行業需求出發，提出了一套科學、合理且具有前瞻性的實訓室建設方案。該方案著重于模擬真實工業環境，注重理論與實踐的結合，強調安全與環保的培養，以及創新與可持續發展的理念。

在具體實踐中，我們根據不同的專業方向和技術需求，建立了多個專門的實訓室，如氫燃料電池生產與維護實訓室、氫氣制備一體化實訓室和燃料電池汽車整車綜合實訓室等。每個實訓室都配備了相應的先進設備和工具，并設置了合理的空間布局，以滿足不同實訓項目的需求。同時，我們還設計了一系列與氫能技術應用相關的課程，并通過這些課程將學生引導到實訓室進行實際操作和技能訓練。

基金項目：2021年度陜西省高等職業教育教學改革研究重點項目“對標國家標準，創建本科層次職業教育 陜西方案的研究與實踐”（項目編號：21GG004）。

參考文獻：

[1]張丁文，李雷.陜西省氫能產業金融支持政策思考[J].合作經濟與科技，2024（11）：47-49.

[2]杜慧濱，鄒宏陽.碳中和下“氫能+儲能”的創新引領與管理決策[J/OL].中國石油大學學報（社會科學版），1-10[2024-05-06].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/37.1447.C.20240412.2242.002.html.

[3]商政，楊蒙，胡志祥.氫能與燃料電池實驗室的規劃與建設[J/OL].電池工業，1-6[2024-05-06].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1448.TM.20240314.1844.002.html.

[4]王延波，叢林，周媛.氫燃料電池檢測實驗室建設思路研究[J].電子質量，2023（01）：97-99.

[5]李速，畢春華.關于高職高專機能實驗室建設的思考[J].中國醫藥指南，2011，9（04）：164-165.

[6]劉連明.基于崗位能力需求的新能源汽車專業實訓室建設研究[J].汽車維護與修理，2022（24）：63-65.