“雙碳”目標驅動下電氣類專業課程教學改革的思考

趙麗霞　高圣偉

摘? 要：“碳達峰、碳中和”的“雙碳”目標，對大學本科電氣工程專業人才培養及課程體系、課程思政、教學方法改革提出新的需求。該文分析“雙碳”目標驅動電氣類課程教學改革的必要性，提出“雙碳”目標融入課程體系的思路、“雙碳”目標案例與課程建設相融合的策略，及落實“雙碳”目標的教學方法。將電氣類專業課程內容與“雙碳”目標案例有機融合，以“電”為核心，使“雙碳”目標真正在學生身上內化于心，外化于行，提升“雙碳”目標人才培養質量。

關鍵詞：電氣工程專業；“雙碳”目標；課程改革；案例實施；課程體系

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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，我國能源結構中化石能源占比仍舊比較高， 在“2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和”的“雙碳”目標的牽引下，必然引起能源結構變革，同時會促進我國工業的迅速開展。作為電氣工程專業教師，不僅需要不斷深入學習理解國家未來發展戰略目標，而且應該面向國家“雙碳”戰略，以“電”為核心，以“雙碳”目標的視角分析電氣工程專業課程建設，推動國家戰略實施，這也是教師必須擔當的責任和義務，也是“雙碳”目標驅動下電氣類專業課程教學改革需要思考的重要內容。

一? 助力“雙碳”戰略電氣類專業課程教學改革的必要性

2020年9月22日，習近平總書記在第75屆聯合國大會上提出力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。簡稱為“雙碳”目標。實現“碳達峰，碳中和”是以習近平同志為核心的黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策，事關中華民族永續發展和構建人類命運共同體。2021年，相繼發布的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《2030年前碳達峰行動方案的通知》是我國落實“雙碳”目標的綱領性文件。

在《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》中，國家將加快風電、光伏+制氫模式的布局，積極攻關相關的核心技術，推進新能源發展[1]。

“雙碳”目標驅動下，高等學校電氣類專業課程教學改革結合專業知識，凝練教學方法，使學生內外兼修，對標國家政策是十分必要的，針對“雙碳”目標教育理念融入不足、“雙碳”目標融合專業課程體系方法不足、低碳實踐環節亟待構建的問題[2]，下面我們將具體分析在助力“雙碳”戰略目標實現的教學改革過程中，課程體系、課程思政、教學方法方面的思考和探索[3]。

二? “雙碳”目標驅動電氣類課程體系變革的思考

（一）? 課程建設現狀分析

為了實現“雙碳”目標，教育部陸續發布多項相關政策，指導高等教育教學的教學建設。2021年7月，教育部發布了《高等學校碳中和科技創新行動計劃》，指出若干高校要率先建成世界一流碳中和相關學科和專業，形成碳中和戰略科技力量，為我國實現能源碳中和、資源碳中和、信息碳中和提供充分科技支撐和人才保障[4]。進一步加強風電、光伏、水電和核電等人才培養，加快傳統能源動力類、電氣類、交通運輸類和建筑類等重點領域專業人才培養轉型升級。2021年10月，國務院新聞辦公室發布了《中國應對氣候變化的政策與行動》白皮書，其中特別提到了“堅定走綠色低碳發展道路”，為本科教育的低碳實踐環節的構建與發展奠定了堅實的政策依據與強大的國家保障。2021年10月發布的《國務院辦公廳關于進一步支持大學生創新創業的指導意見》指出，支持在校大學生提升創新創業能力，支持高校畢業生創業就業，提升人力資源素質，促進大學生全面發展，實現大學生更加充分更高質量就業[5]。2022年4月，教育部又印發《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養體系建設工作方案》的通知。通過以上國家政策的頒布，可以發現國家從大學教育中促進“雙碳”目標的實現，相關措施是非常切中要害的，作為高校教師，對課程進行改革，為國家培養戰略性人才是非常緊迫的。

（二）? 課程體系改革設計

目前現有課程體系缺乏生態文明教育理念的融入，即重視“能力”提升，而忽略了“大局觀”養成。在人才培養課程體系方面，知識體系規劃細致，能力培養考慮全面，但對生態文明教育缺乏系統性與整體性考慮，因此，基于“雙碳”目標的生態文明教育理念的本科教育課程體系亟待完善和加強。

為了助力“雙碳”目標的達成，本科課程體系需要重點考慮三方面的建設。第一，明確課程體系的價值取向，凸顯“雙碳”目標內涵。第二，基于專業特點，實現專業知識與“雙碳”目標融合。第三，圍繞“雙碳”目標，落實低碳本科實踐教學，培養出“雙碳”戰略下的高素質專業人才?？紤]到以上三個方面的建設內容，同時要使現有的專業知識體系相對穩定，那么采用專業課程與“雙碳”案例結合的方式是比較合適的課程改革措施，圖1是天津工業大學電氣專業本科主干課程結合“雙碳”目標進行案例設計的改革計劃。

如圖1所示，在培養方案中，大學4年學習的主干課程中均規劃有“雙碳”目標相關案例，累計典型案例可以到76個，避免一蹴而就地傳授“雙碳”理念，實現在教學中滴水穿石的效果，使學生接受教育的過程中對“雙碳”目標“知其意、明其理、按其行”。

三? “雙碳”目標與課程思政相融合的思考

雖然課程建設的不同階段對“雙碳”目標的實施重點不同，但是整個課程體系都可以歸納為如何將雙碳目標融入到課程建設過程中。作為電氣工程專業教師，面向“雙碳”目標，不僅要在教學中傳授給學生實現“碳達峰、碳中和”的相關專業知識，更要在思想上與習近平總書記的偉大戰略同步，將“雙碳”目標的偉大戰略意義體現在專業傳授中，在教學中將實現“雙碳”目標的責任“內化于心”，用案例教育的方式貫穿于教學始終，最終將實現“雙碳”目標的方法“外化于行”?！半p碳”目標的案例設計和與專業課程結合的實施計劃如下。

（一）? “雙碳”目標案例與課程融合的設計思路

促進“雙碳”目標課程案例的設計思路與依據如圖2所示。

（二）? “雙碳”目標案例的主要實施計劃

“雙碳”目標實施案例以新能源戰略為基礎，新媒體為手段，采用對接的學科基礎課、專業課和實踐創新課，實現宣傳國家發展戰略、增強四個自信和輿情引導為目標，促進“雙碳”目標實施。案例的活動規劃如圖3所示。

1? 與學科基礎課對接，引導學生價值取向，喚起“雙碳”目標建設關注

學科基礎課程“雙碳”案例以新能源戰略為切入點，以促進“雙碳”實施為目標，提出以電動汽車這一典型綠色交工為載體，促進科學技術進步，提高學生的學習積極性，增強對科技的感受力；促進學生的綠色生活方式的變化，最終引領學生的健康生活理念和積極正確的思想意識。

通過案例喚起同學們對“雙碳”目標和生態文明建設的關注，從而進一步增強環保意識，在“雙碳”案例宣傳中既注重表現形式，又注重實質內容，把環保低碳的知識傳遞給每一位同學，轉化成學生落實低碳節能的習慣，保持綠色健康生活的內在能力。

2? 與專業課程對接，國家戰略與專業知識結合，提升案例的影響力和實效性

專業課程中“雙碳”案例的實施是建立在科學和專業的基礎之上，是科學的凝練，讓同學們在專業學習中體驗互動，利用先進聲光電等現代數字技術，通過視聽體驗，形象直觀地了解新能源戰略、“雙碳”目標，了解環境治理措施和綠色健康的生活方式，自覺自愿地為“雙碳”目標實現作出貢獻。

“雙碳”案例結合專業技術，把抽象的科學概念變成生動形象的展示，應用各種實物、科學數據豐富“雙碳”戰略宣傳手段。在模型、影像、聲光電等現代化手段的配合烘托下，讓同學們在科學氛圍中，輕松了解我國的能源戰略，掌握環境治理，節能減排的技能和理念，增強思政案例的實效性。

3? 與實踐創新課程對接，引導學生付諸實踐，服務社會

實踐創新課程中的“雙碳”案例把生態文明建設的成果融入其中，有效提升案例內涵。以推動“雙碳”目標達成為目的的案例是一個宣傳科學、理清思想、弘揚正氣，振奮精氣神的過程。我國下一個百年奮斗目標和美麗中國的建設與新能源國家戰略密切相關；“雙碳”案例的科學表述及實踐創新活動對“雙碳”目標推進過程中提供思想保障、精神動力和行動支持上發揮更積極的作用。實現“雙碳”目標的偉大戰略迫切需要我們大學教師在課程建設中守正創新，牢記“舉旗幟、聚民心、育新人、興文化、展形象”的光榮使命，用實踐創新的活動培養國家需要的人才，為國家服務、為人民服務，真正踐行“把科學譜寫在民族復興”的重要任務。

四? 落實“雙碳”戰略電氣類教學方法改革的思考

“雙碳”目標的偉大戰略涉及到歷史、現在和未來，因此要用采用高技術手段，開展全方位的教學，同時“雙碳”目標也是一個全體中國人參與的偉大戰略，因此作為大學教師要通過課程教學充分調動大學生的積極性，讓每一位大學生都主動參與其中，并貢獻自己的力量。

（一）? 充分利用線上教學和虛擬實驗教學模型

在“雙碳”目標與課程融合案例實施的過程中，線上線下結合的教育模式是非常重要的手段，同時通過本次疫情的考驗，也說明線上線下結合也是未來教學的一種趨勢。一直以來我們秉持著線下教學，經過多年的建設，具有豐富的成果，但是隨著時代發展，科技的興起，高科技的教學手段更能夠引起學生的興趣，提高教學效果。類似于抖音的線上直播，更能夠吸引學生興趣是有原因的，因此作為高校教師要更加寬容地吸收高科技教學手段，“取其精華，去其槽粕”地使用高科技教學手段，充分發揮線上教學、虛擬仿真的優勢。線上教學可以不斷地豐富電子資源，學生有針對性地進行個性化學習，方便展開討論和發表評定的意見，學生對學習中產生的問題印象更加深刻，對于經過討論的問題，更容易接收其觀點，這都有助于“雙碳”目標偉大戰略形成內心的共識，達到凝心聚力的效果。

同時虛擬仿真教學實驗模式作為一種新型的實驗教學模式，引入了大量的新技術、新概念和新方法，教師在實踐探索中充分利用網絡資源，不斷豐富與改進教學內容及方法，真正實現從“教學實驗”向“實驗教學”的轉變。利用虛擬仿真平臺實施教學案例，因設計案例分析和設計過程的可視化及交互討論的及時性、相關資料的存儲性數據，師生課堂體驗的質量發生顯著變化。線上數字化虛擬手段對于電氣工程專業相關教學案例實施，促進“雙碳”目標達成具有重要意義。例如對于電力電子設備綜合設計實驗案例，由于其本身的危險性、復雜性，線下教學效果不盡如人意，通過虛擬與現實結合的教學方法改進和實驗方案，如圖4所示，基于該平臺獲得了高質量的實驗效果，提升了學生的實驗效果，同時也使“雙碳”目標更加清晰明了，引起學生的興趣，激發學生的學習動力。

（二）? 激發學生主動參與“雙碳”案例設計和實施

專業教師首先深刻領會“雙碳”目標的內容和意義，針對課程的特點，圍繞課程內容，制定“雙碳”目標案例的主題和內容，學生在主題和內容范圍內自主設計相關案例。在教師把握大原則、大方向的基礎上，使學生參與課程建設和“雙碳”目標的案例設計積極性更強，實施效果更好，其“雙碳”目標案例設計指導表見表1，學生積極參與設計并達到較好效果。

學生通過線上線下混合式學習和積極參與“雙碳”案例設計活動，感受“雙碳”目標的意義；提高“雙碳”目標的思想認識；最后，起到真正落實“雙碳”目標理念的作用。

五? 結束語

本課程教學改革采用“雙碳”目標案例的形式融入到大學課程體系中，循序漸進地在課程教學中開展“雙碳”目標建設人才培養?！半p碳”案例與學科基礎課對接，通過分析新能源戰略及“雙碳”目標重要意義，喚起同學們對“雙碳”目標建設的責任感和新能源科技助力美好生活的關注。同時“雙碳”案例與?？普n程對接，以科學為基礎，以思政為靈魂，用科學數據宣傳“雙碳”目標的重要性，提升“雙碳”案例影響力和實效性?！半p碳”案例與實踐創新課對接，采用多種實踐創新形式，積極推進生態文明建設，落實“雙碳”理念，提升理論自信和道路自信。最后通過線上教學、虛擬實驗等教學手段和“雙碳”案例自主設計等教學手段真正改革促進了電氣工程專業課程與“雙碳”目標的有機結合，使學生真正做到了專業知識和“雙碳”理念的全面提升。

參考文獻：

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[3] 張抗，苗淼，張立勤.“雙碳”目標與中國能源轉型思考（四）——對能源轉型系統工程的幾點認識[J].中外能源，2022，27（6）：1-9.

[4] 王如志，崔素萍，聶祚仁.“雙碳”目標視角下“四位一體”本科教育模式創新[J].中國大學教學，2022（4）：14-18.

[5] 劉麗娜，漆新華，孫妍，等.新工科與“雙碳”背景下生物質能源轉化與利用技術課程教學改革[J].高教學刊，2021，7（S1）：121-122，125.

基金項目：國家自然基金面上項目“高品質因子GaN基回音壁諧振腔調控機理研究”（11974343）；中國學位與研究生教育學會面上項目“基于三全育人理念加強專業碩士研究生培養質量教學改革研究”（2020MSA76）；校級教學改革項目“基于寬禁帶半導體的學科交叉研究生培養模式探索”（202139）；校級教學改革項目“高速半導體器件課程教學改革及課程思政探索”（202112）；電子信息類專業教指委教學改革研究項目“‘雙一流新工科建設背景下電子信息類《工程設計與管理》課程教育教學改革研究”（2020-YB-84）；校級研究生課程思政項目“現代電源技術課程思政優秀課程”（YJS202126）

第一作者簡介：趙麗霞（1977-），女，漢族，山西臨汾人，博士，教授，博士研究生導師，常務副院長。研究方向為寬禁帶半導體及電力電子器件。