“双碳”战略背景下机械类新工科人才培养模式改革探讨

杜彦斌，曾丹

（重庆工商大学 机械工程学院，重庆 400067）

新工科的概念是教育部在2016年研讨工程教育改革时提出的，此概念的提出主要是为了应对新一轮的科技革命与产业变革，使高校人才培养能够满足我国产业转型升级需要，更好地服务于创新驱动发展战略[1-2]。2017年6月，教育部发布了《新工科研究与实践项目指南》，其中，将新工科改革与建设的内容分为工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系五个方面[3]。《新工科研究与实践项目指南》强调新工科人才培养应有别于“传统工科”人才培养，必须立足于未来新兴产业和新经济需要。无论从哪个角度出发，新工科的“新”都需要适应新经济的发展。

为贯彻党中央、国务院关于碳达峰、碳中和的重大战略决策，为“双碳”战略提供科技支撑和人才保障，教育部于2021年7月印发《高等学校碳中和科技创新行动计划》，指出要加快构建高校碳中和科技创新体系和人才培养体系，着力提升科技创新能力和创新人才培养水平[4]。“双碳”目标为促进传统专业转型发展及新工科建设提供了重要机遇与挑战，对专业结构优化调整和内涵建设、专业课程体系重构与建设、绿色低碳领域颠覆性技术创新、师资队伍建设和能力提升、教学资源与条件建设、赋能区域经济社会全面绿色低碳转型发展等方面，提出了新的发展要求。“碳中和”新工科人才是复合型、创新型专业技术人才，要求学科交叉、专业复合、能力多元。而目前，新工科人才培养方面的研究还主要集中于课程思政、课程体系重构、工程认证、教学改革、人才培养模式、课程教学方式等领域，而针对“双碳”新工科建设的研究还比较少。

因此，结合“双碳”战略，机械类新工科人才培养应该根据“双碳”目标设置教学培养目标，通过科教融合等方式创新新工科人才培养与实践体系，积极借助社会各方力量，彻底改变传统工科教育滞后于国家战略、产业需求的局面，培养符合“双碳”战略需求和企业人才需求的复合型新工科人才。

1 “双碳”战略背景下新工科人才培养存在的问题

在大力推行“双碳”战略的背景下，已有许多高校针对“双碳”战略的需求进行新工科人才的培养。例如，中国矿业大学明确了“双碳”形势下的电气工程及其自动化专业的人才培养目标，并构建了相应的课程知识体系[5]；厦门大学嘉庚学院对“双碳”战略背景下环境类新工科“双创”人才培养开展了研究与实践，提出要加强创新创业教育，推动众创空间和实践平台的建设，构建多维度产学研创的培养模式[6]；西安科技大学提出要对“双碳”背景下新工科人才的品德、科学素养、创新和跨领域合作能力进行全方位多维度的培养，特别提出要采用立德为先的培养模式[7]。虽然许多高校积极响应国家战略，开展了学科交叉的“双碳”人才培养的改革与实践，为机械类“双碳”人才培养提供了许多经验，但新工科人才的培养还存在以下一些问题：

1.1 “双碳”背景下新工科人才培养过程中科研与教学协同发展不足

通过碳中和技术相关知识的学习以及该领域前沿技术的科学研究，将碳中和理念与实践融入人才培养体系，将碳中和技术研究与学校的教育教学改革、创新型人才培养方案相衔接显得尤为重要。但目前，在新工科人才培养过程中，教学与科研协同发展、“科研反哺教学、教学促进科研”、教学与科研相互促进的机制尚未形成，很多高校存在“重科研轻教学”的问题[8]。部分教师在科学研究上取得了发展与突破，但很多科研成果很难转化为教学内容，高水平科研并未带来教学质量的提升。而学生由于专业知识基础薄弱、科研训练不够等原因，导致其科研创新能力不足，掌握碳中和前沿技术的难度较大。

1.2 “双碳”背景下新工科人才培养交叉融合难度大

传统的工科人才主要是针对某一行业技术需要培养工程技术人才，培养目标是传统型的专业化工程师。“双碳”人才必然是复合型人才，“双碳”战略背景下新工科人才的培养，要求适应未来碳中和相关产业融合和新产业发展，要求掌握学科交叉融合知识，并具有较强的工程整合能力和工程创新及实践能力。与传统工科相比，新工科更强调学科的实用性、交叉性与综合性[3,9]。

碳中和技术涉及环境、能源、物理、化学、机械、电子等多个专业的交叉融合，碳中和新工科人才培养需要不同专业之间的学科交叉与融合。在新工科人才培养体系的课程体系设置时，要注重梳理本专业或学科与其他专业或学科之间的差异，寻找不同专业之间可以实现学科交叉与融合的知识点与技术点，实现理工交叉、文理交叉，制定多学科交叉融合、知识结构合理的人才培养方案，提高学生解决跨学科复杂工程问题的能力[3]。但是，目前传统专业或学科之间的界限非常明显，知识点结构差异大，很难实现交叉与融合，而且原有的课程体系已经很难满足新经济、新产业、新技术对创新型、复合型人才的需求[8]。以重庆工商大学为例，学校“十四五”规划明确提出要积极推进“商工融合”，但在实际实施过程中，在师资队伍、培养方案、课程体系、知识点梳理等方面仍然存在问题。

1.3 机械类新工科专业人才培养模式与“双碳”人才需求不匹配

人才培养模式涉及课程体系、教学方式和教学团队等多种因素，而人才培养模式的改革是实现人才培养理念落地的关键[10]。在“双碳”战略背景下，机械类新工科在课程体系、实践能力培养和师资力量配置三方面的人才培养模式存在以下问题[10]：（1）专业课程设置缺乏科学性和系统性，对碳中和技术所涉及知识点梳理不够清晰，新技术并未融入课程体系；（2）过度依赖理论知识的传授，对“双碳”所涉及的工程实践能力认识不足，对学生工程实践能力的培养不够；（3）培养过程主要依赖以专业为核心的培养体系，缺乏对“双碳”交叉学科教学、科研团队的重视，“双碳”领域研究团队的最新研究成果未融入人才培养过程。

2 “双碳”背景下科教融合驱动的机械类新工科人才培养模式改革的思路

以“双碳”为战略背景的新经济发展对机械类新工科人才培养提出新的要求，重点关注学生的创新能力、交叉学科知识综合运用能力及适应能力[8]。为满足“双碳”战略对新工科人才的需求，机械类新工科人才培养模式需要改革。

2.1 明晰“双碳”背景下机械类新工科专业人才培养的定位，符合现实需求

目前，碳中和人才的培养主要倾向于环境工程、新能源科学与工程等相关专业，而碳中和技术涉及环境、能源、物理、化学、机械、电子等多个专业的交叉融合，对机械类新工科人才同样具有迫切需求。但是，目前机械类新工科专业人才培养侧重于人工智能等技术在机械工程领域的应用，众多高校在积极推进“智能制造工程”“机器人工程”等新专业建设[11]，碳中和技术未融入机械类人才培养。需要对“双碳”背景下机械类新工科专业人才培养目标做出清晰的定位，使得培育出的人才符合企业低碳转型与绿色发展的需求。

2.2 解决机械类新工科专业学科交叉的问题，实现有效融合和多元化

学科交叉是培养高素质复合型人才的重要方式，也是科技创新取得突破的重要手段及技术途径[12]。目前，很多高校在积极推进学科交叉融合，但在实际推行过程中，仅通过简单增加一两门课程来实现多个专业之间的学科交叉，未产生很好的效果。现有学科交叉的“双碳”相关专业还非常少，学科交叉之间缺乏有效融合，无法满足国家低碳经济发展要求，尤其是“双碳”战略对人才的需求[10]。机械类新工科人才培养必须拓展机械类学科的交叉范围，积极发挥各高校学科特点的优势，将机械类新工科与碳中和技术进行学科交叉，培养国家急需的低碳制造、绿色制造等领域的复合型人才。

2.3 实施科教融合，形成“科+教”融合的机械类新工科交叉型人才培养方式

科教融合是将科研和教育融合在一起，在科学研究过程中，师生共同探究知识的生产与传播途径，是培养高素质创新型人才的关键环节，对于全面提升人才培养质量具有决定性作用，现已成为全国高等教育变革与转型的共同理念[8,13]。坚持“学生为中心、产出为导向、持续改进”的工程教育专业认证理念，立足服务“双碳”战略，探索“科研深耕耘、教学出硕果”的科教有机融合新途径，将教学与科学研究、科学研究与学生实习实践基地建设相结合，引导学生积极参与教师的各类纵向项目、横向项目以及成果培育，鼓励学生参加各类学科竞赛、承担各级各类创新创业项目，并积极鼓励教师将“双碳”科研成果转化为教学内容，以最新“双碳”科学研究成果及前沿技术更新课程教学大纲及知识点，使得人才培养与科技创新紧密结合，形成“科+教”融合的机械类新工科交叉型人才培养方式。

2.4 梳理知识体系，构建碳中和复合型机械类新工科人才培养体系

梳理碳达峰碳中和战略对机械类新工科人才知识与技能的要求，构建“双碳”背景下机械类新工科人才的知识体系图谱[14]及能力和素质要求，其中包括自然科学、数学、工程科学、人文社科、专业技术等方面的知识，创新能力、团队合作能力、沟通交流及领导力等方面的能力，以及运用所学知识及技能解决碳达峰碳中和复杂工程问题的综合素质。推动碳中和新能源技术与机械设计、机械制造、人工智能、新材料等技术深度交叉与融合，构建碳中和科技创新体系，形成绿色制造、低碳制造、碳中和制造等研究方向。推动新工科学科与经济学科、管理学科、金融学科有机结合，实现工科、理科、文科能力叠加，梳理碳中和人才培养的学科属性与技术特征，构建碳中和复合型人才培养体系。

3 结语

“双碳”战略给机械类新工科人才培养带来了机遇。为此，本文从人才培养定位、学科交叉、科教融合、人才培养体系构建等方面，对机械类新工科人才培养模式改革的思路进行了探讨。“双碳”目标涉及各行各业，机械类“双碳”高素质、高水平人才要能打破专业的局限，打破行业的界限，与其他专业、行业开展深度合作，具备较好的跨领域合作能力。此外，积极推行科教融合驱动的新工科人才培养模式，通过科技创新对接新工科人才培养的教学需求，积极推进碳中和领域科研成果进课堂、进教材，课程体系设置对接复合型人才需求，将人才培养和科技创新紧密结合，最终实现机械类新工科人才创新能力的提升，为“双碳”战略培养复合型创新型人才。