“碳中和”背景下能源动力类研究型人才培养模式研究

李 欢，任常在，程屾，朱 地

（齐鲁工业大学，山东济南 250306）

1 概述

第21届联合国气候变化大会在法国巴黎达成了历史性的巴黎协定，应对气候变化。为实现这一目标，各国承诺采取行动减少温室气体排放。““双碳”目标”最早由中国提出，意味着将实现“碳达峰”和“碳中和”两个阶段性目标，实现碳平衡。实现““双碳”目标”涉及能源类多项重要产业，如图1所示，需要进行能源转型，即采用清洁、可再生的能源替代传统化石燃料，推动可再生能源技术的发展和应用，如太阳能、风能、水能、生物质能等。同时，能源效率的提高和节能技术的应用也成为重要的措施。此外，为推动““双碳”目标”的实现，各国制定了一系列支持政策和措施，如制定碳定价机制、推动可再生能源发展、鼓励能源转型和创新等，积极投资和研发新的清洁能源技术、碳捕捉利用和储存技术等，以推动能源转型和碳减排。

能源动力类专业是涉及能源的生产、转换、储存和利用等方面的学科[1]。在“碳中和”背景下，能源动力类专业与““双碳”目标”密切相关，如可再生能源的利用、能源转化技术、能源储存、能源效率等。但目前传统的能源动力类研究型人才培养过程中，存在一些问题和挑战，影响着培养效果和人才的综合素质。本文将针对人才培养过程中出现的问题进行分析和论述，完善培养模式，关注课程设置的优化、实践环节的拓展、创新能力的培养及国际交流与合作，旨在为未来能源动力类人才培养提供借鉴和参考，为能源动力领域的可持续发展和碳减排贡献力量。

2 专业分析

能源动力类专业是一个涵盖广泛的学科领域，主要研究能源的生产、转换、储存和利用等方面的知识和技术[2]。能源动力类专业中常见的一些专业方向包括能源（系统）工程、电力工程、电气工程、动力工程、可再生能源工程、核能科学与工程、节能与能源管理、能源与动力工程、能源经济与政策、能源与环境等。传统能源动力类专业主要以能源转化利用为主，例如：能源工程主要研究能源资源的开发、利用和优化，包括化石燃料、可再生能源、核能等，也涉及能源系统的设计、建模、分析和优化；动力工程主要研究能源动力设备的设计、分析和优化。此外，根据各个高校特色融合出多个专业方向，随着能源技术的发展和社会需求的变化，将会出现新的专业方向和学科交叉。

3 人才培养问题分析

3.1 课程设置不够完善

传统的能源动力类专业课程设置往往注重基础理论知识的传授，多学科的交叉融合课程之间的整合和衔接存在困难，缺乏前沿科技的引入和实际应用的训练，导致学生在毕业后面临实际工作时可能缺乏所需的技能和知识。在传统的热力学课程中，学生只学习基本的理论知识，而缺乏了解最新的能源转换技术和可持续能源解决方案。然而，在实际工作中，能源工程师需要掌握和应用先进的能源转换技术，以推动可再生能源的发展和碳排放的减少。

3.2 实践环节不足

能源动力领域的研究需要与实际应用相结合，但目前实践环节相对不足，学生缺乏在真实工程环境下进行实践的机会[3]。在学生的课程中，缺乏与工程实践相关的实验和项目。学生可能只是在模拟环境下进行一些简单的实验，如风力机、汽轮机等，而没有机会接触到真实的能源系统和设备，这样的实践经验限制了学生对工程实践的理解和应用能力的培养。

3.3 创新能力培养不充分

能源动力领域需要具备创新思维和解决问题能力的人才，但目前的培养模式往往过于注重理论知识的灌输，对于学生的创新潜力和实践能力的培养不够充分。如在课堂上，学生通常只接触到现有的理论和技术，缺乏对能源领域创新思维的培养，很少有机会独立思考和解决实际碳排放问题，缺乏创新意识和实践能力培养。

4 培养模式完善

为解决人才培养问题，需要改进能源动力类研究型人才的培养模式，综合课程设置、增加实践环节、强化创新能力培养等方面的改进措施。通过更加贴近实际需求的课程设置和实践环节，培养学生的综合能力和解决问题的能力，从而更好地满足碳中和背景下能源动力领域对研究型人才的需求。

4.1 培养模式

为了解决能源动力类研究型人才培养中存在的问题和挑战，提出了一种综合性的能源动力类研究型人才培养模式。该模式包括以下几个方面的设计：

4.1.1 课程设置优化

优化课程设置是培养学生全面知识和技能的关键。除了传授基础理论知识外，应增加前沿科技的内容，包括可再生能源、能源转换技术和碳排放减少等领域的最新进展。同时，跨学科的整合也是重要的，将能源、环境、工程等学科进行有机结合，培养学生的综合素质和跨学科解决问题的能力。如：在能源动力类专业的课程中，增加关于可再生能源技术（如太阳能、风能）的教学内容，引入最新的能源转换技术（如燃料电池、光伏发电）的原理和应用，让学生了解和掌握新兴能源技术的发展趋势和应用前景。

在推进清洁能源转型的背景下，能源动力专业的课程应该涵盖以下方面。

①可再生能源技术：介绍各种可再生能源技术，包括太阳能、风能、水能、生物能等。学生将加强了解这些技术的原理、应用和发展趋势。

②清洁燃烧技术：研究如何通过改进燃烧过程来降低传统化石燃料的碳排放和污染物排放。包括燃料预处理、低排放燃烧室设计等。

③能源系统分析：学习对能源系统进行综合分析的方法，考虑能源生产、传输、储存和使用等环节，以优化整个能源系统的效率和减排。

④电力系统和电网技术：研究电力系统的运行和管理，包括电力传输、分配、智能电网技术等，以支持更高比例的可再生能源接入。

⑤能源经济学：了解能源市场的运作和政策对能源行业的影响，包括能源价格形成、能源补贴、碳排放交易等。

⑥储能技术：探讨不同类型的能量储存技术，如电池储能、氢能储存等，以解决可再生能源波动性的问题。

⑦能源政策与管理：研究国家和地区在能源政策方面的举措，以及能源项目的规划和管理。

⑧智能交通与电动汽车技术：探索电动汽车技术及其在未来交通系统中的应用，以减少尾气排放。

⑨能源可持续发展：研究在资源有限的前提下，如何实现能源的可持续发展，涵盖经济、社会和环境的可持续性考虑。

⑩能源创新与新兴技术：了解当前和未来的能源创新和新兴技术，如人工智能在能源领域的应用及新型材料等。

以上是一些在碳中和背景下能源动力专业中建议增加的课程。随着能源领域的不断发展和转型，课程内容也会持续调整和更新。

4.1.2 实践环节拓展

为了提升学生的实践能力和工程实践经验，应加强实践、实习环节的拓展。包括建立实验室设施和实践基地，提供学生在真实工程环境下进行实验和实习的机会。实践环节应与课程内容紧密结合，让学生将所学知识应用到实际问题中，培养其实践能力和团队合作精神。如：建立能源动力实验室，配备先进的实验设备，让学生能够进行能源转换、能效测试等实验，从而理解能源系统的实际运行和优化方法。此外，与企业合作建立实践基地，让学生参与实际项目，例如设计和建造一个可持续能源系统，从规划到实施全过程参与。相关实习应组织多元化，可通过以下方式展开。

①新能源科技公司实习：选择在专注于可再生能源、能源转换和能源储存等领域的公司实习，如太阳能、风能、生物质能等公司，参与开发新型能源技术和解决能源转换与储存的挑战。

②能源管理、工程实习：加入能源管理公司或大型企业，参与能源使用和效率方面的项目，了解企业优化能源消耗，降低碳排放，提高能源利用效率。参与能源工程项目的设计、施工和管理。

③研究机构实习：选择在能源领域的研究机构实习，如科研院所，参与科研学术项目，深入了解能源技术的前沿发展，探索解决能源问题的新方法。

④政府与非营利组织实习：加入相关政府部门或非营利组织，参与能源政策研究、气候变化问题和可持续能源发展的项目，推动碳中和可持续发展。与学校或社区的环保组织合作，参与推广能源可持续性和低碳生活的活动。例如，组织节能宣传活动或推广绿色交通方式。

⑤碳排放监测与减排实习：加入相关企业或机构，负责监测碳排放量，并提出减排策略与建议。在实习过程中，了解碳排放核算、减排技术和碳交易等知识。

4.1.3 创新能力培养

为了培养学生的创新思维和解决问题的能力，应在培养过程中注重创新能力的培养。通过开展科研项目、科技竞赛和创新实践活动，激发学生的创新潜能，培养科学研究能力和创业精神。如：组织学生参与能源相关的科研项目，鼓励学生独立思考和解决实际问题，如大学生创新创业类项目、“挑战杯”、节能减排大赛等。同时，鼓励学生参加国内外的科技竞赛，如能源领域的设计竞赛、创新创业大赛等。

4.2 模式实施

为了有效实施这一培养模式，需要从教师培训、课程设计、实践环节安排等方面进行全面规划和组织。关键的实施步骤如下。

（1）教师培训和引进：为了适应培养模式的要求，需要对教师进行培训，提升他们的学科知识和教学能力。同时，还可以引进有丰富实践经验和科研背景的专业人士担任客座教授或兼职教师，为学生提供更多实际案例和指导。

（2）课程设计和整合：课程设计需要综合考虑基础理论知识、前沿科技和实践应用的内容。通过与相关学科的整合，建立跨学科的课程体系，让学生能够全面了解和掌握能源动力领域的知识。

（3）实践环节的组织和管理：建立实验室设施和实践基地，并制定详细的实践计划，确保学生能够参与到实际工程项目中，并得到指导和评估。此外，与企业合作开展实践项目，为学生提供真实的工作环境和实践机会。

4.3 模式评估

对于模式的有效性和实施效果进行评估是必要的。具体评估方式如图2所示。

图2 模式评估

（1）学生评价。收集学生对课程设置、实践环节和创新能力培养的评价，了解他们的学习体验和成果，以及对模式改进的建议。

（2）毕业生跟踪调查。对已毕业的学生进行跟踪调查，了解他们在实际工作中的表现和能力发展情况，判断模式是否为他们的“双碳”职业发展提供了有效的支持。

（3）教师评估。收集教师在模式实施过程中的感受和经验，评估他们对新模式的接受程度和教学效果。

（4）就业市场反馈。与企业和行业组织进行沟通，了解对毕业生的评价和需求，判断培养模式是否能够满足就业市场对“双碳”人才的需求。

通过以上的评估和反馈，可以不断改进和优化能源动力类研究型人才的培养模式，提高培养效果和质量，以适应碳中和背景下能源动力领域的发展需求。

5 结论与展望

通过对碳中和背景下能源动力类研究型人才培养模式的探讨，主要针对课程设置、创新能力培养等方面进行问题分析，提出了一种综合性的培养模式，并对模式实施和模式评估进行探索，旨在为能源动力领域的人才培养提供参考。然而，该模式仍需要不断完善和优化，从而适应““双碳”目标”发展。