“雙碳”背景下產(chǎn)教融合式教學(xué)改革探索

［摘 要］ 在應(yīng)對全球氣候變化和推動可再生能源技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時期，實現(xiàn)“雙碳”目標已成為全球共識。在此背景下，“能源化學(xué)”課程教育面臨教學(xué)內(nèi)容與實際需求脫節(jié)及產(chǎn)教結(jié)合不足的挑戰(zhàn)。提出了一種產(chǎn)教融合的教學(xué)模式，包括行業(yè)合作、課程項目設(shè)計和實際研究的參與，以使“能源化學(xué)”課程更好地適應(yīng)“雙碳”時代，增強學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識。旨在優(yōu)化學(xué)習(xí)過程，鍛煉批判性思維和問題解決能力，培養(yǎng)具有國際視野的創(chuàng)新型能源科技人才。

［關(guān)鍵詞］ “雙碳”；能源化學(xué)；產(chǎn)教融合；教學(xué)改革與實踐

［基金項目］ 2022年度四川省教育廳產(chǎn)教融合示范項目“四川省光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)教融合綜合示范基地”（川財教〔2022〕106號）；2021年度成都市鼓勵校地校企合作培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展人才項目“太陽能產(chǎn)業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型復(fù)合人才校企聯(lián)合培養(yǎng)”（成財制〔2021〕2號）；2021年度西南石油大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目“儲能科學(xué)與工程儲能領(lǐng)域高精尖缺新工科人才培養(yǎng)模式構(gòu)建與創(chuàng)新研究”（X2021JGZDI025）；2021年度四川省教育廳四川省高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學(xué)改革項目“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)向、科研訓(xùn)練支撐的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式”（JG2021-590）

［作者簡介］ 于 博（1991—），男，吉林長春人，博士，西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院副研究員，主要從事儲能技術(shù)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2025）07-0065-04 ［收稿日期］ 2023-11-29

引言

我國作為“雙碳”目標這一全球性議題的重要參與國，已經(jīng)將“雙碳”目標提升為國家級戰(zhàn)略，強調(diào)追求低碳發(fā)展的緊迫性，并致力于在經(jīng)濟增長與環(huán)境保護之間尋找平衡［1-2］。在這一宏大框架下，高等教育，特別是“能源化學(xué)”及其相關(guān)課程，肩負著培養(yǎng)適應(yīng)新時代需求的能源科技人才的重要使命?！澳茉椿瘜W(xué)”課程直接關(guān)聯(lián)能源的化學(xué)轉(zhuǎn)換和利用，深入研究該課程不僅有助于學(xué)生理解如何高效且環(huán)保地轉(zhuǎn)換和利用能源，尤其是在開發(fā)和應(yīng)用可再生能源方面，而且對掌握低碳技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要，這些課程不僅需要融合新能源技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展的理念，還需要強調(diào)環(huán)境保護的重要性［3］。然而，當前“能源化學(xué)”課程教育正面臨包括課程內(nèi)容與現(xiàn)實需求脫節(jié)、傳統(tǒng)教學(xué)模式局限性以及無法滿足行業(yè)需求等多重挑戰(zhàn)。本文深入探討了在“雙碳”時代背景下對“能源化學(xué)”課程進行有效改革的必要性。筆者提出了一種產(chǎn)教融合的教學(xué)模式，旨在通過加強與能源行業(yè)的合作、創(chuàng)新課程設(shè)計，以及鼓勵學(xué)生參與實際能源化學(xué)研究，從而提高課程的實踐性和創(chuàng)新性［4］。

一、“能源化學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

我國的“雙碳”目標突顯了低碳發(fā)展的戰(zhàn)略意義，在這一背景下，能源相關(guān)課程須更加注重融合新能源技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展的理念，并強調(diào)環(huán)保的重要性。作為西南石油大學(xué)儲能科學(xué)與工程專業(yè)的核心課程，“能源化學(xué)”在課程體系建設(shè)方面扮演著關(guān)鍵角色，同時也面臨著教學(xué)上的一些嚴峻挑戰(zhàn)。其主要問題在于課程內(nèi)容較為理論化，與實際應(yīng)用存在斷層。此外，現(xiàn)行的傳統(tǒng)教學(xué)模式未能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和實踐技能，迫切需要創(chuàng)新和改革。面對這些挑戰(zhàn)，采用產(chǎn)教融合的教學(xué)模式成為一項關(guān)鍵的改革措施。這種模式通過將企業(yè)的實際需求和最新技術(shù)動態(tài)引入教學(xué)過程，使學(xué)生能夠直接接觸行業(yè)前沿，從而更加深入和有效地理解并吸收知識。這種改革不僅能夠提高學(xué)生的實踐技能和創(chuàng)新能力，同時也是實現(xiàn)“雙碳”目標教育戰(zhàn)略中的關(guān)鍵一環(huán)。

1.理論與實踐的脫節(jié)。當前的“能源化學(xué)”課程較為側(cè)重基礎(chǔ)理論的講授，如電化學(xué)基礎(chǔ)和化學(xué)反應(yīng)原理，這種教學(xué)方法雖然在構(gòu)建學(xué)術(shù)基礎(chǔ)方面有其價值，卻缺乏將這些理論知識與現(xiàn)代能源科技的實際應(yīng)用相結(jié)合的教學(xué)策略。這導(dǎo)致學(xué)生難以將所學(xué)知識與現(xiàn)實中的能源科技進展和環(huán)境保護實踐相聯(lián)系，難以形成系統(tǒng)的知識體系和實踐能力。此外，“能源化學(xué)”課程教學(xué)往往缺乏針對現(xiàn)實中能源科技進展的案例研究和實踐操作。例如，可再生能源技術(shù)、碳捕獲和存儲技術(shù)等新興領(lǐng)域在教學(xué)中往往被忽視，學(xué)生因此失去了理解這些前沿技術(shù)的機會。

2.缺乏與能源科技和環(huán)境保護的結(jié)合?！澳茉椿瘜W(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)更全面地反映新能源技術(shù)和環(huán)境保護領(lǐng)域的最新發(fā)展，應(yīng)包含與當前能源科技和環(huán)境保護相關(guān)的實際案例。通過分析和討論現(xiàn)實世界中的能源項目和環(huán)保措施，學(xué)生可以更好地理解理論知識在實踐中的應(yīng)用。例如，研究可再生能源項目的實施、能效提升的策略以及碳捕獲和存儲技術(shù)的現(xiàn)實案例，將能源化學(xué)與環(huán)境科學(xué)、工程學(xué)、政策制定等領(lǐng)域結(jié)合起來，幫助學(xué)生從多個角度理解能源科技在解決環(huán)境問題中的作用，促進他們形成全面的視角。

3.傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限性。現(xiàn)行的“能源化學(xué)”課程教學(xué)多采用傳統(tǒng)課堂講授的方式，這種方法往往缺乏足夠的創(chuàng)新元素和激勵學(xué)生興趣的策略。這樣的教學(xué)模式通常是單向的信息傳遞，較少提供互動和探索的機會。此外，這種傳統(tǒng)教學(xué)模式往往忽視了實踐環(huán)節(jié)的重要性。在能源化學(xué)領(lǐng)域，理論知識與實踐技能同等重要，但學(xué)生在沒有充分的實踐機會的情況下，往往難以將抽象的理論知識轉(zhuǎn)化為具體的技術(shù)應(yīng)用。這種理論與實踐之間的脫節(jié)不僅影響了學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和興趣，還可能限制他們未來在能源領(lǐng)域工作的能力。

4.教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)需求的不對稱。盡管能源行業(yè)對創(chuàng)新能力和實踐經(jīng)驗豐富的人才需求日益增長，但現(xiàn)有的教育內(nèi)容和方法卻未能有效適應(yīng)這一變化。主要表現(xiàn)為課程內(nèi)容與行業(yè)技術(shù)發(fā)展脫節(jié)、缺乏實踐和應(yīng)用導(dǎo)向的教學(xué)、與行業(yè)合作不足，以及技能培養(yǎng)不足等方面。此外，現(xiàn)行的“能源化學(xué)”課程往往集中于傳統(tǒng)的理論和概念，未能及時更新以反映行業(yè)中的最新技術(shù)和應(yīng)用。例如，可再生能源、智能電網(wǎng)和碳捕獲技術(shù)等新興領(lǐng)域在很多課程中并未得到充分的覆蓋。

5.教學(xué)資源和平臺有限。在當前的“能源化學(xué)”課程教學(xué)中，教學(xué)資源和平臺的限制是一個顯著的問題。雖然一些高校已經(jīng)開始嘗試采用更現(xiàn)代化的教學(xué)方法，如在線課程和虛擬實驗室，但這些資源在普及和質(zhì)量方面仍然存在不足。在線課程雖為學(xué)生提供了靈活的學(xué)習(xí)方式，但很多時候缺乏必要的互動性和深度，難以完全替代傳統(tǒng)的教學(xué)效果。盡管虛擬實驗室為學(xué)生提供了模擬實驗的機會，但它們往往無法完全復(fù)現(xiàn)真實實驗環(huán)境中的復(fù)雜性和動態(tài)變化。此外，能源化學(xué)教育領(lǐng)域與行業(yè)企業(yè)之間的合作相對有限，這在一定程度上限制了學(xué)生了解最新行業(yè)動態(tài)和獲取實踐經(jīng)驗的機會。缺乏這種緊密的產(chǎn)教結(jié)合，學(xué)生可能難以獲得寶貴的行業(yè)洞察和實際工作經(jīng)驗，這在他們未來的職業(yè)生涯中是不可或缺的。

二、“能源化學(xué)”課程產(chǎn)教融合教學(xué)模式的構(gòu)建

在“雙碳”時代背景下，“能源化學(xué)”課程教學(xué)模式的創(chuàng)新和改革顯得尤為重要，以適應(yīng)不斷變化的能源科技和行業(yè)需求。產(chǎn)教融合，即產(chǎn)業(yè)界與教育界的深度結(jié)合，被認為是解決當前教育挑戰(zhàn)的有效路徑［5］。“能源化學(xué)”課程的產(chǎn)教融合教學(xué)模式不僅能提高教學(xué)質(zhì)量和實踐性，還能幫助學(xué)生更好地適應(yīng)“雙碳”時代的社會和行業(yè)需求。通過這種模式，學(xué)生將獲得更全面的教育體驗，為未來的職業(yè)生涯打下堅實的基礎(chǔ)。以下是對“能源化學(xué)”課程產(chǎn)教融合教學(xué)模式構(gòu)建的分析。

1.與能源行業(yè)企業(yè)的合作。在推動產(chǎn)教融合的過程中，與能源企業(yè)建立緊密的合作關(guān)系至關(guān)重要。這種合作可以更深入地將企業(yè)的實際需求、前沿技術(shù)和豐富的管理經(jīng)驗直接融入教學(xué)內(nèi)容和過程［6］。通過與企業(yè)的合作，可以開發(fā)出與實際工業(yè)挑戰(zhàn)密切相關(guān)的課程案例研究。例如，圍繞新型電池材料的開發(fā)或太陽能電池的效率提升等主題，課程設(shè)計讓學(xué)生直接參與研發(fā)項目，從而深入了解能源科技的最新發(fā)展以及這些技術(shù)在實際中的應(yīng)用。這種親身體驗不僅加深了學(xué)生對專業(yè)知識的理解，還激發(fā)了他們的創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力。同時，邀請行業(yè)專家參與課程設(shè)計和教學(xué)，作為課程顧問或客座教授，為學(xué)生提供寶貴的行業(yè)見解。這樣的互動不僅增加了教學(xué)的現(xiàn)實相關(guān)性，還為學(xué)生提供了與行業(yè)專家直接交流的機會。此外，與企業(yè)共建技術(shù)實訓(xùn)基地也是一種有效的合作模式。學(xué)生可以在接近真實的工作環(huán)境中學(xué)習(xí)和實踐，有助于他們將理論知識轉(zhuǎn)化為實際技能，以適應(yīng)未來的工作環(huán)境。通過這些合作方式，能源化學(xué)教育可以更好地適應(yīng)行業(yè)需求，培養(yǎng)出既具有扎實理論基礎(chǔ)，又能適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的優(yōu)秀人才。

2.課程項目的設(shè)計。鼓勵學(xué)生參與實際的能源化學(xué)研究和產(chǎn)品開發(fā)是產(chǎn)教融合的另一關(guān)鍵方面。設(shè)計與能源轉(zhuǎn)換、存儲相關(guān)的實踐項目，如讓學(xué)生參與鋰離子電池電極材料的改性、太陽能電池的效率提升等實驗項目，學(xué)習(xí)如何通過材料設(shè)計增加能源的利用率。這樣的項目不僅增加了學(xué)習(xí)的實踐性，還有助于學(xué)生深入理解課堂上的理論知識。同時，鼓勵學(xué)生與來自其他學(xué)科背景的同學(xué)組成跨學(xué)科團隊，共同參與這些項目。這種跨學(xué)科的合作方式能夠促進學(xué)生從不同視角看待問題，激發(fā)創(chuàng)新思維，同時提升他們的團隊協(xié)作和溝通能力。

3.實際能源化學(xué)研究的參與。除了課程教學(xué)，鼓勵學(xué)生參與學(xué)校和企業(yè)共同開展的實際能源化學(xué)研究項目也是產(chǎn)教融合的重要組成部分，包括讓學(xué)生參與教師或企業(yè)的科研項目，如新能源材料開發(fā)、能源轉(zhuǎn)換效率提升研究等。安排學(xué)生暑期到企業(yè)實習(xí)或參與實訓(xùn)項目，這不僅增強了學(xué)生的職業(yè)技能，還能幫助學(xué)生更好地理解課堂所學(xué)知識的實際應(yīng)用。同時，鼓勵學(xué)生參加科技創(chuàng)新競賽，如“挑戰(zhàn)杯”，激發(fā)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力，增強團隊合作意識。

三、“能源化學(xué)”課程教學(xué)改革

“能源化學(xué)”課程的教學(xué)改革是培養(yǎng)未來能源科技人才的重要任務(wù)。采用產(chǎn)教融合的教學(xué)模式，我們可以從一個全新的視角出發(fā)，深入探索教學(xué)內(nèi)容和方法的革新。

1.教學(xué)內(nèi)容改革。（1）加強新能源科學(xué)教學(xué)：引入最新的太陽能電池材料和下一代電池技術(shù)，如鈣鈦礦太陽能電池、固態(tài)電池技術(shù)等。通過結(jié)合實際案例分析，例如分析市場上的高效太陽能產(chǎn)品或新型電池的商業(yè)化過程，讓學(xué)生理解材料科學(xué)在能源轉(zhuǎn)換和儲存中的實際應(yīng)用和挑戰(zhàn)。安排實驗室操作和小組項目，如設(shè)計和測試自己的太陽能電池原型或改良電池材料，鼓勵學(xué)生在實際操作中學(xué)習(xí)和創(chuàng)新。（2）儲能技術(shù)的深入探討：細化儲能技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，包括電化學(xué)儲能系統(tǒng)（如鋰離子電池和超級電容器）、機械儲能（如抽水蓄能電站）和熱能儲存技術(shù)的最新發(fā)展。通過學(xué)習(xí)，讓學(xué)生參與實際的儲能系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化，如開發(fā)小型儲能解決方案或優(yōu)化家庭儲能系統(tǒng)。探討儲能技術(shù)在實現(xiàn)“雙碳”目標中的關(guān)鍵作用，特別是在提高可再生能源系統(tǒng)效率和可靠性方面的應(yīng)用。（3）“雙碳”目標與能源化學(xué)的結(jié)合：將“雙碳”目標融入課程內(nèi)容，探討低碳技術(shù)如碳捕獲技術(shù)、綠色化學(xué)和可持續(xù)制造在能源化學(xué)中的作用和挑戰(zhàn)。分析碳捕獲、利用和儲存（CCUS）技術(shù)，探討其在工業(yè)排放減少和能源行業(yè)可持續(xù)性中的應(yīng)用，以及相關(guān)的技術(shù)、經(jīng)濟和政策挑戰(zhàn)。通過案例研究和實地考察，例如參觀碳捕獲設(shè)施或研究可持續(xù)能源項目，使學(xué)生能夠更深入地理解和參與實現(xiàn)碳中和的實際工作。

2.教學(xué)方法改革。（1）翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用：在這種模式下，學(xué)生會在課前通過在線教學(xué)資源，如講座視頻和科技文章，自主學(xué)習(xí)理論知識。這樣的安排使課堂時間可以更加專注于深入討論、問題解決和項目合作。課堂上，教師的角色轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)者和引導(dǎo)者，而不僅是信息的單向傳遞者。這種互動式教學(xué)方法鼓勵學(xué)生的深度思考和積極參與。（2）推廣項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)：設(shè)計的項目將緊密結(jié)合實際工業(yè)挑戰(zhàn)和科技創(chuàng)新，例如新型電池開發(fā)和太陽能應(yīng)用的優(yōu)化。學(xué)生將在跨學(xué)科團隊中合作，從多角度探索和解決問題，這不僅提高了學(xué)生的團隊合作能力，還促進了學(xué)生綜合思維的發(fā)展。項目評估不僅關(guān)注最終結(jié)果，還重視團隊協(xié)作、問題解決過程和創(chuàng)新思維的展示。（3）實踐技能的加強：課程包括實驗室操作和實習(xí)環(huán)節(jié)，使學(xué)生有機會在實際環(huán)境中應(yīng)用所學(xué)的知識。與行業(yè)的合作將為學(xué)生提供參與真實工業(yè)項目的機會，如企業(yè)實習(xí)或參與具體的研究項目。通過組織科技創(chuàng)新競賽和挑戰(zhàn)活動，進一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和實踐精神。

3.綜合性學(xué)習(xí)體驗的構(gòu)建。（1）跨學(xué)科融合：鼓勵學(xué)生綜合運用化學(xué)、物理、工程等多個學(xué)科的知識解決能源問題。這種跨學(xué)科的方法將通過案例研究和項目學(xué)習(xí)得以實現(xiàn)，幫助學(xué)生理解不同學(xué)科在解決實際能源問題中的重要性和作用。學(xué)生將被引導(dǎo)參與跨學(xué)科團隊工作，以促進不同領(lǐng)域知識的綜合運用，增強他們解決復(fù)雜能源問題的能力。（2）持續(xù)學(xué)習(xí)和更新：學(xué)生將被鼓勵持續(xù)關(guān)注能源科技的最新動態(tài)，例如參加學(xué)術(shù)會議、訂閱相關(guān)學(xué)術(shù)期刊和跟進行業(yè)新聞。同時，教師也將不斷更新課程內(nèi)容，定期引入最新的科研成果和行業(yè)動態(tài)。這將確保課程內(nèi)容保持最新，與全球能源科技的發(fā)展保持同步。（3）國際視野的拓寬：通過國際交流和合作項目，學(xué)生將有機會了解全球能源科技的發(fā)展趨勢和不同文化背景下解決能源問題的多樣化方法。安排外籍教師授課或線上交流，為學(xué)生提供了解不同國家和文化中能源問題處理方式的機會，從而拓寬他們的國際視野。

結(jié)語

“能源化學(xué)”課程的建設(shè)須緊跟時代發(fā)展的步伐，積極響應(yīng)“雙碳”目標，為能源動力類學(xué)科的發(fā)展提供重要支撐。通過實施產(chǎn)教融合的教學(xué)改革，“能源化學(xué)”課程將更緊密地與“雙碳”時代的需求相結(jié)合。這種改革不僅顯著增強了學(xué)生的實踐能力，還有效地激發(fā)了他們的創(chuàng)新意識，為學(xué)生提供了一個理論與實踐相結(jié)合的全面教育體驗，并確保課程內(nèi)容持續(xù)更新，與能源領(lǐng)域的最新發(fā)展保持一致。通過這些綜合努力，我們旨在培養(yǎng)出更多能夠應(yīng)對未來能源挑戰(zhàn)的專業(yè)人才，他們將在推動全球能源轉(zhuǎn)型和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

參考文獻

［1］毛巖鵬，袁學(xué)良，宋占龍，等.“雙碳”戰(zhàn)略背景下能源化學(xué)課程的多目標架構(gòu)設(shè)計研究［J］.當代化工研究，2023（11）：154-156.

［2］李冰峰，王一男.“綠色低碳”背景下產(chǎn)教融合教學(xué)模式研究［J］.廣東化工，2023，50（22）：196-197.

［3］吳梅，郭緒強，郅軻軻，等.應(yīng)用型能源化學(xué)工程專業(yè)建設(shè)思路［J］.化工管理，2023（28）：34-37.

［4］于湛，谷笑雨，劉麗艷，等.新工科視野下能源化學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的改革與實踐［J］.山東化工，2020，49（23）：218-219.

［5］金蕾.產(chǎn)教融合生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化路徑［J］.山西財經(jīng)大學(xué)學(xué)報，2023，45（S2）：71-73.

［6］屈毅，張麗平，張衛(wèi)婷，等.產(chǎn)教融合背景下產(chǎn)業(yè)學(xué)院開展校企合作體制機制的研究［J］.陜西教育（高教），2023（11）：85-87.

Teaching Reform in Production and Education Integration under the Background of Carbon Peaking and Carbon Neutrality Goals： A Case Study of the Energy Chemistry Course

YU Bo， HUANG Yun， WANG Ming-shan， SU Rong

（School of New Energy and Materials， Southwest Petroleum University， Chengdu，

Sichuan 610500， China）

Abstract： In the critical period of addressing global climate change and advancing renewable energy technology development， achieving the “dual-carbon” goal has become a worldwide consensus. In this context， Energy Chemistry education faces challenges such as disconnect between the teaching content and actual demand， and insufficient integration of industry and education. An industry-education integrated model for Energy Chemistry is proposed to better adapt to the “dual-carbon” era. This model includes industry collaboration， curriculum project design， and participation in practical research. The goal is to enhance students’ practical skills and innovation awareness. These reforms aim to optimize the learning process， foster critical thinking and problem-solving skills， and cultivate innovative talents in energy science and technology with an international perspective.

Key words： carbon peaking and carbon neutrality; energy chemistry; integration of industry and education; teaching reform and practice