“双碳”目标驱动下电气类专业课程教学改革的思考

赵丽霞　高圣伟

摘  要：“碳达峰、碳中和”的“双碳”目标，对大学本科电气工程专业人才培养及课程体系、课程思政、教学方法改革提出新的需求。该文分析“双碳”目标驱动电气类课程教学改革的必要性，提出“双碳”目标融入课程体系的思路、“双碳”目标案例与课程建设相融合的策略，及落实“双碳”目标的教学方法。将电气类专业课程内容与“双碳”目标案例有机融合，以“电”为核心，使“双碳”目标真正在学生身上内化于心，外化于行，提升“双碳”目标人才培养质量。

关键词：电气工程专业；“双碳”目标；课程改革；案例实施；课程体系

中图分类号：G640        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）26-0141-05

Abstract： To achieve the "Double Carbon" goal of "Carbon Peaking and Carbon Neutralization"， it is important to reform the current curriculum system， curriculum ideology and politics， teaching methods during the education and training of electrical engineering undergraduate students. Here， we analyze the necessity of curriculum reform to achieve the "double carbon" goal. The idea of integrating the "double carbon" goal into the curriculum system， the strategy of case construction of the "double carbon" goal as well as the teaching method of implementing the "double carbon" goal. Based on the electricity， the combination of the curriculum content of electrical major and the "double carbon" goal cases will allow the "double carbon" goal deeply internalized in the students' heart and externalized in their actions， improve the quality of talent training that can meet the requirement of the "double carbon" goal.

Keywords： electrical engineering; "double carbon" goal; curriculum reform; case implementation; curriculum system

目前，我国能源结构中化石能源占比仍旧比较高， 在“2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和”的“双碳”目标的牵引下，必然引起能源结构变革，同时会促进我国工业的迅速开展。作为电气工程专业教师，不仅需要不断深入学习理解国家未来发展战略目标，而且应该面向国家“双碳”战略，以“电”为核心，以“双碳”目标的视角分析电气工程专业课程建设，推动国家战略实施，这也是教师必须担当的责任和义务，也是“双碳”目标驱动下电气类专业课程教学改革需要思考的重要内容。

一  助力“双碳”战略电气类专业课程教学改革的必要性

2020年9月22日，习近平总书记在第75届联合国大会上提出力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。简称为“双碳”目标。实现“碳达峰，碳中和”是以习近平同志为核心的党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。2021年，相继发布的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案的通知》是我国落实“双碳”目标的纲领性文件。

在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中，国家将加快风电、光伏+制氢模式的布局，积极攻关相关的核心技术，推进新能源发展[1]。

“双碳”目标驱动下，高等学校电气类专业课程教学改革结合专业知识，凝练教学方法，使学生内外兼修，对标国家政策是十分必要的，针对“双碳”目标教育理念融入不足、“双碳”目标融合专业课程体系方法不足、低碳实践环节亟待构建的问题[2]，下面我们将具体分析在助力“双碳”战略目标实现的教学改革过程中，课程体系、课程思政、教学方法方面的思考和探索[3]。

二  “双碳”目标驱动电气类课程体系变革的思考

（一）  课程建设现状分析

为了实现“双碳”目标，教育部陆续发布多项相关政策，指导高等教育教学的教学建设。2021年7月，教育部发布了《高等学校碳中和科技创新行动计划》，指出若干高校要率先建成世界一流碳中和相关学科和專业，形成碳中和战略科技力量，为我国实现能源碳中和、资源碳中和、信息碳中和提供充分科技支撑和人才保障[4]。进一步加强风电、光伏、水电和核电等人才培养，加快传统能源动力类、电气类、交通运输类和建筑类等重点领域专业人才培养转型升级。2021年10月，国务院新闻办公室发布了《中国应对气候变化的政策与行动》白皮书，其中特别提到了“坚定走绿色低碳发展道路”，为本科教育的低碳实践环节的构建与发展奠定了坚实的政策依据与强大的国家保障。2021年10月发布的《国务院办公厅关于进一步支持大学生创新创业的指导意见》指出，支持在校大学生提升创新创业能力，支持高校毕业生创业就业，提升人力资源素质，促进大学生全面发展，实现大学生更加充分更高质量就业[5]。2022年4月，教育部又印发《加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案》的通知。通过以上国家政策的颁布，可以发现国家从大学教育中促进“双碳”目标的实现，相关措施是非常切中要害的，作为高校教师，对课程进行改革，为国家培养战略性人才是非常紧迫的。

（二）  课程体系改革设计

目前现有课程体系缺乏生态文明教育理念的融入，即重视“能力”提升，而忽略了“大局观”养成。在人才培养课程体系方面，知识体系规划细致，能力培养考虑全面，但对生态文明教育缺乏系统性与整体性考虑，因此，基于“双碳”目标的生态文明教育理念的本科教育课程体系亟待完善和加强。

为了助力“双碳”目标的达成，本科课程体系需要重点考虑三方面的建设。第一，明确课程体系的价值取向，凸显“双碳”目标内涵。第二，基于专业特点，实现专业知识与“双碳”目标融合。第三，围绕“双碳”目标，落实低碳本科实践教学，培养出“双碳”战略下的高素质专业人才。考虑到以上三个方面的建设内容，同时要使现有的专业知识体系相对稳定，那么采用专业课程与“双碳”案例结合的方式是比较合适的课程改革措施，图1是天津工业大学电气专业本科主干课程结合“双碳”目标进行案例设计的改革计划。

如图1所示，在培养方案中，大学4年学习的主干课程中均规划有“双碳”目标相关案例，累计典型案例可以到76个，避免一蹴而就地传授“双碳”理念，实现在教学中滴水穿石的效果，使学生接受教育的过程中对“双碳”目标“知其意、明其理、按其行”。

三  “双碳”目标与课程思政相融合的思考

虽然课程建设的不同阶段对“双碳”目标的实施重点不同，但是整个课程体系都可以归纳为如何将双碳目标融入到课程建设过程中。作为电气工程专业教师，面向“双碳”目标，不仅要在教学中传授给学生实现“碳达峰、碳中和”的相关专业知识，更要在思想上与习近平总书记的伟大战略同步，将“双碳”目标的伟大战略意义体现在专业传授中，在教学中将实现“双碳”目标的责任“内化于心”，用案例教育的方式贯穿于教学始终，最终将实现“双碳”目标的方法“外化于行”。“双碳”目标的案例设计和与专业课程结合的实施计划如下。

（一）  “双碳”目标案例与课程融合的设计思路

促进“双碳”目标课程案例的设计思路与依据如图2所示。

（二）  “双碳”目标案例的主要实施计划

“双碳”目标实施案例以新能源战略为基础，新媒体为手段，采用对接的学科基础课、专业课和实践创新课，实现宣传国家发展战略、增强四个自信和舆情引导为目标，促进“双碳”目标实施。案例的活动规划如图3所示。

1  与学科基础课对接，引导学生价值取向，唤起“双碳”目标建设关注

学科基础课程“双碳”案例以新能源战略为切入点，以促进“双碳”实施为目标，提出以电动汽车这一典型绿色交工为载体，促进科学技术进步，提高学生的学习积极性，增强对科技的感受力；促进学生的绿色生活方式的变化，最终引领学生的健康生活理念和积极正确的思想意识。

通过案例唤起同学们对“双碳”目标和生态文明建設的关注，从而进一步增强环保意识，在“双碳”案例宣传中既注重表现形式，又注重实质内容，把环保低碳的知识传递给每一位同学，转化成学生落实低碳节能的习惯，保持绿色健康生活的内在能力。

2  与专业课程对接，国家战略与专业知识结合，提升案例的影响力和实效性

专业课程中“双碳”案例的实施是建立在科学和专业的基础之上，是科学的凝练，让同学们在专业学习中体验互动，利用先进声光电等现代数字技术，通过视听体验，形象直观地了解新能源战略、“双碳”目标，了解环境治理措施和绿色健康的生活方式，自觉自愿地为“双碳”目标实现作出贡献。

“双碳”案例结合专业技术，把抽象的科学概念变成生动形象的展示，应用各种实物、科学数据丰富“双碳”战略宣传手段。在模型、影像、声光电等现代化手段的配合烘托下，让同学们在科学氛围中，轻松了解我国的能源战略，掌握环境治理，节能减排的技能和理念，增强思政案例的实效性。

3  与实践创新课程对接，引导学生付诸实践，服务社会

实践创新课程中的“双碳”案例把生态文明建设的成果融入其中，有效提升案例内涵。以推动“双碳”目标达成为目的的案例是一个宣传科学、理清思想、弘扬正气，振奋精气神的过程。我国下一个百年奋斗目标和美丽中国的建设与新能源国家战略密切相关；“双碳”案例的科学表述及实践创新活动对“双碳”目标推进过程中提供思想保障、精神动力和行动支持上发挥更积极的作用。实现“双碳”目标的伟大战略迫切需要我们大学教师在课程建设中守正创新，牢记“举旗帜、聚民心、育新人、兴文化、展形象”的光荣使命，用实践创新的活动培养国家需要的人才，为国家服务、为人民服务，真正践行“把科学谱写在民族复兴”的重要任务。

四  落实“双碳”战略电气类教学方法改革的思考

“双碳”目标的伟大战略涉及到历史、现在和未来，因此要用采用高技术手段，开展全方位的教学，同时“双碳”目标也是一个全体中国人参与的伟大战略，因此作为大学教师要通过课程教学充分调动大学生的积极性，让每一位大学生都主动参与其中，并贡献自己的力量。

（一）  充分利用线上教学和虚拟实验教学模型

在“双碳”目标与课程融合案例实施的过程中，线上线下结合的教育模式是非常重要的手段，同时通过本次疫情的考验，也说明线上线下结合也是未来教学的一种趋势。一直以来我们秉持着线下教学，经过多年的建设，具有丰富的成果，但是随着时代发展，科技的兴起，高科技的教学手段更能够引起学生的兴趣，提高教学效果。类似于抖音的线上直播，更能够吸引学生兴趣是有原因的，因此作为高校教师要更加宽容地吸收高科技教学手段，“取其精华，去其槽粕”地使用高科技教学手段，充分发挥线上教学、虚拟仿真的优势。线上教学可以不断地丰富电子资源，学生有针对性地进行个性化学习，方便展开讨论和发表评定的意见，学生对学习中产生的问题印象更加深刻，对于经过讨论的问题，更容易接收其观点，这都有助于“双碳”目标伟大战略形成内心的共识，达到凝心聚力的效果。

同时虚拟仿真教学实验模式作为一种新型的实验教学模式，引入了大量的新技术、新概念和新方法，教师在实践探索中充分利用网络资源，不断丰富与改进教学内容及方法，真正实现从“教学实验”向“实验教学”的转变。利用虚拟仿真平台实施教学案例，因设计案例分析和设计过程的可视化及交互讨论的及时性、相关资料的存储性数据，师生课堂体验的质量发生显著变化。线上数字化虚拟手段对于电气工程专业相关教学案例实施，促进“双碳”目标达成具有重要意义。例如对于电力電子设备综合设计实验案例，由于其本身的危险性、复杂性，线下教学效果不尽如人意，通过虚拟与现实结合的教学方法改进和实验方案，如图4所示，基于该平台获得了高质量的实验效果，提升了学生的实验效果，同时也使“双碳”目标更加清晰明了，引起学生的兴趣，激发学生的学习动力。

（二）  激发学生主动参与“双碳”案例设计和实施

专业教师首先深刻领会“双碳”目标的内容和意义，针对课程的特点，围绕课程内容，制定“双碳”目标案例的主题和内容，学生在主题和内容范围内自主设计相关案例。在教师把握大原则、大方向的基础上，使学生参与课程建设和“双碳”目标的案例设计积极性更强，实施效果更好，其“双碳”目标案例设计指导表见表1，学生积极参与设计并达到较好效果。

学生通过线上线下混合式学习和积极参与“双碳”案例设计活动，感受“双碳”目标的意义；提高“双碳”目标的思想认识；最后，起到真正落实“双碳”目标理念的作用。

五  结束语

本课程教学改革采用“双碳”目标案例的形式融入到大学课程体系中，循序渐进地在课程教学中开展“双碳”目标建设人才培养。“双碳”案例与学科基础课对接，通过分析新能源战略及“双碳”目标重要意义，唤起同学们对“双碳”目标建设的责任感和新能源科技助力美好生活的关注。同时“双碳”案例与专科课程对接，以科学为基础，以思政为灵魂，用科学数据宣传“双碳”目标的重要性，提升“双碳”案例影响力和实效性。“双碳”案例与实践创新课对接，采用多种实践创新形式，积极推进生态文明建设，落实“双碳”理念，提升理论自信和道路自信。最后通过线上教学、虚拟实验等教学手段和“双碳”案例自主设计等教学手段真正改革促进了电气工程专业课程与“双碳”目标的有机结合，使学生真正做到了专业知识和“双碳”理念的全面提升。

参考文献：

[1] 戴兰.“双碳”目标约束下资源型城市绿色低碳发展路径研究[J].中国矿业，2022，31（6）：41-49.

[2] 陈健强.“双碳”目标下的“清洁生产与可持续发展概论”双语实践教学改革[J].化工时刊，2021，35（9）：36-37.

[3] 张抗，苗淼，张立勤.“双碳”目标与中国能源转型思考（四）——对能源转型系统工程的几点认识[J].中外能源，2022，27（6）：1-9.

[4] 王如志，崔素萍，聂祚仁.“双碳”目标视角下“四位一体”本科教育模式创新[J].中国大学教学，2022（4）：14-18.

[5] 刘丽娜，漆新华，孙妍，等.新工科与“双碳”背景下生物质能源转化与利用技术课程教学改革[J].高教学刊，2021，7（S1）：121-122，125.

基金项目：国家自然基金面上项目“高品质因子GaN基回音壁谐振腔调控机理研究”（11974343）；中国学位与研究生教育学会面上项目“基于三全育人理念加强专业硕士研究生培养质量教学改革研究”（2020MSA76）；校级教学改革项目“基于宽禁带半导体的学科交叉研究生培养模式探索”（202139）；校级教学改革项目“高速半导体器件课程教学改革及课程思政探索”（202112）；电子信息类专业教指委教学改革研究项目“‘双一流新工科建设背景下电子信息类《工程设计与管理》课程教育教学改革研究”（2020-YB-84）；校级研究生课程思政项目“现代电源技术课程思政优秀课程”（YJS202126）

第一作者简介：赵丽霞（1977-），女，汉族，山西临汾人，博士，教授，博士研究生导师，常务副院长。研究方向为宽禁带半导体及电力电子器件。