产教融合驱动双碳背景下高质量人才培养路径探索与实践

来兴平 张云 李超 曹建涛 单鹏飞 崔峰 张楠 杨森

摘 要：基于“双碳”高质量人才目标，溯源产教融合过程特点，从高质量人才特征、培养过程、实践效果等方面，综合剖析了双碳背景下的高质量人才培养思路与实践效果。梳理发现，产教融合过程中必须聚焦稳健性、微调性、震荡性、跃迁性4个典型动力学特点。基于产教融合，通过突出立德树人、需求导向、专业调整，形成“双碳”元知识体系，构筑契合“双碳”目标实现亟需的高质量人才培养模式。创新应用系列卓有成效的措施，大幅提高了高质量人才学术水平。通过对接国家重大战略和行业产业创新发展需求，以问题为导向，强化校企校地产学研深度合作，实习实训等项目实现科教融合，增强实践能力，赋能高质量，为产教融合驱动双碳高质量人才培养现实路径提供了有益借鉴。

关键词：双碳目标;高质量人才;元知识体系;产教融合;应用实践

中图分类号：G 642   文献标识码：A   文章编号：1672 - 7312（2022）02 - 0135 - 06

Abstract：Based on the goal of “dual carbon” highquality talents and the characteristics of the integration process of industry and education，this paper comprehensively analyzes the train of thought and practical effect of highquality talents under the dual carbon background from the aspects of the characteristics，training process and practical effect of highquality talents.It is found that in the process of industry education integration，we must focus on four typical dynamic characteristics：robustness，fine tuning，oscillation and transition.Based on the integration of industry and education，by highlighting morality，talent cultivation，demand orientation and professional adjustment，we can form a “dual carbon” meta knowledge system，and build a highquality talent training mode in line with the “dual carbon” goal.Innovative application of a series of effective measures can significantly improve the academic level of highquality talents with remarkable innovation ability.By connecting with the major national strategies and the needs of industrial innovation and development，taking problems as the guide，strengthening the indepth cooperation between schools，enterprises and local government，internship and training and other projects，we can realize the integration of science and education，enhance practical ability，enable high quality and achieve remarkable results，so as to provide a useful reference for the exploration of the practical path of dual carbon and highquality talent training driven by the integration of industry and education.

Key words：dual carbon target;high quality talents;meta knowledge system;integration of industry and education;application practice

0 引言

碳達峰碳中和（双碳）战略是我国实现高质量发展亟需。“双碳”目标将引领我国实施低碳转型，以低碳创新推动可持续发展，实现社会文明形态逐步由工业文明步入生态文明[1 - 5]。高质量人才是促进经济社会高质量发展、国家重大战略实现的智力支撑。2021年7月，教育部制定“高等学校碳中和科技创新行动计划”旨在发挥高校基础研究主力军和重大科技创新策源地的作用，为实现双碳目标提供科技支撑和人才保障。2021年10月24日，国务院印发了《2030年前碳达峰行动方案》，强调创新人才培养模式，鼓励高校加快新能源、储能、碳减排等学科建设和人才培养;深化产教融合，鼓励校企联合开展产学合作协同育人项目，组建碳达峰碳中和产教融合发展联盟，建设一批国家储能技术产教融合创新平台。因此，探索解决双碳高质量人才培养难题，为“双碳”目标实现具有现实性和紧迫性。

葛文杰从“双一流”建设与新时代本科教育和人才培养的要求出发，分析了一流本科教育和一流本科人才培养的改革路径，并从多维度分析了新时代高等工程教育改革的特征和新要求，探讨了专业教育和专业人才培养改革的突破口，以此改革专业人才培养模式和优化并重构专业课程体系[6]。杨冬分析了高质量新工科人才培养的逻辑向度与行动路径[7]。张彬等对“双碳”战略下煤炭行业特色院校发展战略与人才培养进行了探索[8]。李超等采用现代信息理论对耦合激增科教质量过程化调控机制进行了分析[9]。陈斌等對“双碳”背景下环境类新工科人才培养与实践进行研究[10]。赵兵朝等以科研反哺教学为特色，进行了采矿工程人才培养改革与实践[11]。郭卫对科技创新驱动煤矿智能综采发展与创新人才培养进行了分析[12]。在产教融合驱动人才培养方面，周光礼等分析了高等教育理念的变革与创新[13]。吴德星研究了科教融合培养创新型人才的内涵和实现路径[14]。张树辉探索了科教融合的高校特色发展之路[15]。郭福生等构建了基于科教融合和学科交叉的地学新工科人才培养模式[16]。来兴平等对西部高校科技创新内涵发展开展了分析[17]。这些研究重点聚焦于单一的教育教学理论设计与实践应用的通用范式，较少涉及“双碳”背景下产教融合驱动高质量人才培养实现路径课题。

基于“双碳”高质量人才目标，溯源产教融合过程内涵实质，从高质量人才特征、培养模式与平台、实践效果等方面，本文综合分析了双碳背景下的高质量人才培养的有效路径与效果，为产教融合驱动“双碳”人才质量提升提供现实借鉴。

1 熵增与高质量人才培养过程溯源

熵概念最早在1865年由德国物理学家克劳修斯提出，用以度量一个系统“内在的混乱程度”。熵增定律指出：“在一个孤立的系统里，如果没有外力做功，其总混乱度（熵）会不断增大”。熵增定律有其更加深刻含义。香农把熵的概念引申到信道通信的过程中，从而开创了“信息论”这门学科，从而宣告了信息时代的到来。

如图1所示，在可逆过程中，系统从状态A改变到状态B，其热温比之和只决定于始末状态，热温比的积分是一态函数的增量，定义此态函数为熵（S）。

对于不可逆过程有

ΔS=SB-SA>∫A|BdQT

在孤立系统中，可逆过程熵不变;不可逆过程熵增加。在孤立系统中

ΔS≥0可逆过程 ΔS=0

不可逆过程ΔS>0

溯源“双碳”高质量人才培养理论与实践过程，通过构建理论模型和大数据统计表明：其实质就是一个典型增能减熵过程。梳理发现，产教融合过程中必须聚焦稳健性、微调性、震荡性、跃迁性4个典型动力学阶段（图2）。

1）能量供给。接受“双碳”新知识、增加创新能力、提升实践与应用能力，最终形成高水平高质量的产教融合的结合体。

2）激增智能。消耗更少能量获取更多能量，进化出智能感知能力。获取的信息与能量越多，就能减少更多熵（混乱度）的耗散。

3）开放系统。“双碳”能力从演进创新能力，接受外界挑战，增强产教融合度，实现0至1的颠覆性创新与跨界。“双碳”目标涉及行业与区域、国内与国际合作，要具备系统思维和广阔视域。

4）过程动力学。产教融合实现高质量人才培养，必须遵循稳健性、微调性、震荡性、跃迁性这四个点型阶段或过程特征，其实质内涵就是一个动力学过程。实现“双碳”目标是复杂的系统工程，是一个科学转型过程，需要积极稳妥推进。

2 “双碳”高质量人才禀赋特征

2.1 具备良好品德与爱国精神

“德才兼备”是新时代人才观的核心要求，也是“双碳”高质量人才的核心要素。必须将个人理想与民族复兴大业紧密联系在一起。

2.2 具备良好的基本科学素养

充分考虑我国经济社会发展、技术可达性、措施可行性等因素。所以“双碳”高质量人才首先要具备良好的科学素养，对“双碳”的概念、内涵和影响等要深入理解，碳源在哪与中和到哪里去等基本科学问题一定要清楚。“双碳”目标最终实现依赖减排与零碳科学技术。“双碳”目标的实施涉及不同路径选择，可行的技术和模式，“双碳”高质量人才必须具有扎实的基础科学素养。

2.3 具备良好的创新实践和跨领域合作能力

“双碳”目标倒逼产业结构调整，可有效抑制发展高耗能产业的冲动，同时推动战略性新兴产业、高技术产业、现代服务业进步，带来新经济增长点和新就业机会。“双碳”不仅是技术革命，更是对能源的转换、使用和驾驭。所以“双碳”高质量人才必须要有强烈的创新精神和创新能力。能勇于探索、鼎力破解绿色发展难题，做出创新性劳动成果助力“双碳”目标的实现。“双碳”目标涉及各行各业，“双碳”高质量人才要能跨越专业的局限，能打破行业的界限开展深度合作，具备较好的跨领域合作能力。

3 双碳背景下高质量人才培养模式

3.1 突出立德为先，培育爱国奉献的高质量人才

将德育贯穿到人才培养全方位全过程，真正培养出对国家有用之才。我国提出的“双碳”目标既体现了应对气候变化的“共区原则”和基于发展的阶段性原则，又彰显了负责任大国应对气候变化的积极态度。实现“双碳”目标，重新认识我国的能源资源禀赋。我国已开发的风能、太阳能资源等可再生能源，均未达到技术可开发量的1/10，能源低碳转型的资源基础丰厚。因此，聚焦课程思政，将思政理论和创新能力培养、社会实践、现场科研等耦合，让大学生放下产量增长的（思想）包袱，走我国高质量发展之路。将“祖国利益高于一切”的校训，“励志图存、自强不息”的胡杨精神等资源有机融入课堂，培育高质量人才学煤爱煤、扎根西部、奉献基层的家国情怀。

3.2 突出专业特色，构建“双碳”高质量人才的元知识体系  聚焦碳减排、碳零排、碳负排的工程技术难题，集中优势打造具有鲜明特色和品牌影响力的“双碳”元知识体系。加快培养面向能源前沿领域的交叉复合型创新人才，服务能源行业和国家重大需求。依托工程力学与数学、地质环境、矿业、智能与安全科学与工程等，构筑“双碳”元知识体系（图3）。依据生态脆弱区煤岩结构精细探测理论与技术、富油煤解聚提油过程与工程力学测试理论这两大基础理论，开展煤炭绿色低碳开采理论与装备智能技术，碳源溯源理论与固碳减损减排技术的关键实践。将碳理论与碳实践相互融通，形成“双碳”背景下高质量人才元知识体系。

3.3 突出需求导向，构建面向行业的产教融合学科体系  “双碳”目标是能源革命的两个里程碑，将大幅推动节能和提高能效。谢和平院士提出煤炭行业碳中和发展应以“技术为王”。紧扣“双碳”国家战略，推动学科布局，人才培养科技创新向节能减排、低碳经济、清洁能源等方向拓展，坚持与陕西经济社会发展同向同行，按照加强特色学科、巩固优势学科、扶持新兴学科、鼓励交叉学科、改造传统学科”思路，优化学科布局，凝练学科方向，持续巩固双碳高质量人才培养基石。

紧扣陕西省能源化工产业高端化发展和国家应急管理事业发展需求，特别是习近平总书记在榆林考察时关于促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展的指示要求，重点建设安全、地矿、机电等学科群，建立“能源+”“安全+”“智能+”“低碳+”融合发展模式，促进学科动态调整。率先在榆林建成煤炭绿色开采研究院，驱动矿业工程学科实现从煤炭开采向多种能源开发和循环利用延伸。组建交叉导师团队、挖掘交叉项目、实施融合育人工程等，将切实保障研究生培养的适应性和创新贡献度做为必答题。

3.4 突出产教融合，打造契合产业需求的高质量人才培养模式  充分认识碳捕集、利用与封存（CCUS）等碳移除和碳利用技术在实现碳中和的作用[18]，发展并利用好碳汇增长空间，在不易脱碳的工业环节，积极发展碳捕集、利用与封存。围绕“服务行业，适应需求”一条主线，构建“理论与实践”“教学与科研”“学校与企业”“创新与创业”的“四结合”培养模式，不断强化产教融合与科研融合育人机制，促进高质量人才实践创新能力有效提升。

学校联合陕煤集团等大型企业和机构，成立陕西能化碳中和研究院，充分发挥智库作用，多次带队青年教师与博士深入到陕北煤矿群、榆林煤业循环经济工业园区等企业进行考察座谈，获取了丰富的一手资料，实地对接了企业需求，为最终形成碳中和背景下我省能源工业发展转型路径提供了有效支撑。

4 “双碳”背景下高质量人才培养实践效果

4.1 创新教育路径，实现高质量人才强基

大平台、大项目、大团队、大成果在双碳高质量人才培养与建设中的重要程度不言而喻。

聚焦双碳目标，结合西部经济社会高质量发展和行业企业转型升级需求，筹划建设西部富油煤绿色低碳开发省部共建国家实验室;筹资由院士牵头组建智慧矿山智能矿井研发建设项目攻关团队;承担了科技部“十四五”国家重点研发计划重点专项——气氢与液氢容器及管件泄漏、燃烧与爆炸行为分析和材质要求”项目等。

以新引进高层次博士人才为主流，组建“青年双碳”科研学术团队，编写碳中和相关教材，率先为全校学生开设“双碳大讲堂”，为青年学生提前开启“双碳知识小灶”;以绿色节约与提高能效为校园抓手，实施了“校园绿色节约志愿团”，助力双碳目标早日实现。

构筑本-硕-博一体化培养模式平台，实施校企联合育人和科教育人运行模式。依托未来技术研究院，建立完整的本科-硕士-博士和本博连读“3+5”梯级培养体系，每年招收 30名本科生、100名硕士和50名博士生。将能源、安全、地质、机械、测绘一级学科相关专业融入5G、物联网、人工智能、工业互联网等信息技术，建立“能源+”学科专业方向，实现本-硕-博贯通式人才培养。

在本科生教学过程中，全面推动线上线下课堂创新，课堂教学由“以教为中心”向“以学为中心”转变，不断提升课堂教学质量，通过“研讨式”新型课堂、将课堂搬进校内煤矿主体类实验室和地质博物馆等，激发兴趣、释放潜能。

研究生教育关系着为国家现代化建设培养高质量、创新型人才的重任。在教学方面，以改革创新为动力，全面提升研究生课堂质量。建成了“主动获取式”新型课堂模式，通过移动课堂、研讨课堂、实景课堂等形式丰富课堂内容，激发学习的热情。在学术论文与科研课题方面，设置“双碳”专项与研究方向。支持组织研究生为主本科生为辅，参加“互联网+”等国内外高水平竞赛，推进学科竞赛创新平台建设，实现以赛促教，以赛促学的转变。

4.2 激增科研实践能力，实现人才高质量赋能

在科研素养与能力提升方面，全面贯彻落实全国研究生教育工作会议精神，实施研究生培养质量提升工程，主动对接国家重大战略需求，对接行业产业创新发展需求，强化校企校地产学研深度合作，结合现实问题把行业企业创新发展中遇到的难题和“卡脖子”技术作为研究课题，不断提升研究生的学术贡献率、创新贡献度，荣誉感与成就感，使研究生能够得到相对完整的科研训练和较好的创新能力提升。

在产教融合和工程能力提升方面，依托与企业、科研院所合作的实习实训项目、依托相关专业岗位操作实验室，对专业领域范围内岗位开展专业技能训练，同时通过开展国企领导上讲台，国企骨干担任校外辅导员等活动提升学生对现场的认知，增强工程实践能力。

在视野开拓方面，支持学生与“一带一路”国际学生积极开展学术交流，通过教育部“111引智计划”、科技部国际合作重大项目平台、国家留学基金委创新型人才国际合作培养项目、学校胡杨林大讲坛等学术交流平台拓宽学生视野，提升人才国际视域和全球胜任力。

4.3 综合应用效果

通过多年踔厉持续性改革与创新实践，探索出了一条适合西部煤炭高校双一流大学高质量人才培养的有效路径，取得了明显成效。

在课堂教育教学方式改革方面，通过开展采用“研讨会式”教学课堂、“移动课堂-实景教学”“理论+实验”理论教学、“矿井”现场实景教学等课堂等多种授课方式。采用自主开发的APP程序开展点对点闭环式问卷调查，结果如图4所示。

在学科体系建设方面，学校85%的博士一级学科、70%的硕士一级学科围绕陕西省能源化工产业全链条进行布局，培养研究生数量占到全校博士生90.6%和硕士生的92.3%。

產教融合方面，先后与铜川、榆林、渭南等地和陕煤集团等50多个国有大中型煤炭企业建立了长期战略合作关系，建成了1个全国示范性工程专业学位研究生联合培养基地，4个陕西省研究生联合培养示范工作站，83个校级研究生培养实践基地。近10年来，学校共获8项国家科技进步奖，380余项省部级科学技术奖，以上获奖博硕士研究生参与率较高。2020年学校获得的51项省部级科技成果奖中，有27名研究生持有获奖证书。

近年来，学校85%研究生毕业留在中西部地区就业，65%毕业生在煤炭及相关行业就业，成为西部煤炭行业的生力军，涌现出一批高层次煤炭科技创新与管理人才。

5 结论

1）加强双碳背景下高质量人才，对落实碳中和国家战略目标实现具有现实必要性和紧迫性。

2）基于产教融合，通过突出立德树人、需求导向、专业调整，形成双碳元知识体系，构筑契合“双碳”目标实现亟需的研究生培养模式。

3）创新应用系列卓有成效的措施，大幅提高研究生学术水平，创新能力显著。通过对接国家重大战略和行业产业创新发展需求，以问题为导向，使研究生得到完整的科研训练和创新能力提升，强化校企校地产学研深度合作，实习实训等项目实现产教融合，赋能高质量，助力双碳目标实现，成效显著。

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（责任编辑：许建礼）