“双碳”目标下过程装备与控制工程专业本科人才培养思路探究

中图分类号：G12 文献标识码：A

引言

“双碳”目标，即2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和，是中国基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求作出的重大战略决策。这一目标不仅深刻影响着国家能源结构和产业布局，也对高等教育人才培养提出了新的挑战与要求。因此，系统分析“双碳”目标对专业人才的新要求，审视现有培养体系存在的不足，并构建与之相适应的新型本科人才培养体系，已成为该专业教育改革的核心任务，对于支撑国家战略、引领产业升级具有重大的现实意义和深远的历史意义。

1、“双碳”目标对过程装备与控制工程专业人才的新要求

1.1、要求从单一专业技术向多学科交叉融合转变

传统培养方案侧重于化工原理、机械设计、控制理论等核心专业知识。而在“双碳”背景下，学生必须补充并深度融合能源、环境、材料及系统工程等多学科知识。具体而言，需系统掌握碳核算与碳足迹评估方法，了解碳排放源识别与监测技术；精通过程节能理论与技术，如能量系统集成与优化（如夹点技术）、高效节能装备设计与应用、余热余压的高效回收利用等；熟悉低碳与零碳工艺，如碳捕集、利用与封存（CCUS）技术原理、氢能制备储运与利用装备、生物质转化技术以及电化学储能系统等；还需了解循环经济与生态工业学理念，懂得如何通过流程耦合与优化实现物料和能源的循环利用，从源头减少资源消耗和废物排放。

1.2、要求从常规设计与运维向绿色创新与系统优化能力跃升

未来的工程师不仅要能完成传统的过程装备设计、制造与控制，更要具备面向“双碳”目标的创新能力和系统思维。一是绿色设计与开发能力，能够运用生命周期评价（LCA）方法，从产品设计之初就考量其全生命周期的能耗与碳排放，进行绿色低碳装备的创新设计与开发。二是系统集成与优化能力，能够超越单体设备的局限，从整个工艺流程甚至工业园区层面，进行物质流、能量流、信息流的综合分析、集成与优化，提出系统性节能降碳解决方案。三是智能化赋能能力，能够将人工智能、大数据、物联网等数字技术与专业领域知识相结合，用于构建过程的智能感知、模拟仿真、先进控制和能效管理平台，实现生产过程的精准控制与能效最优。四是碳管理能力，初步具备企业碳盘查、碳减排项目策划与实施、参与碳交易市场的能力 。

1.3、要求从技术导向向社会责任与可持续发展观引领升华

人才不仅要具备精湛的技术，更要牢固树立绿色低碳、可持续发展价值观和强烈的社会责任感。要深刻理解“双碳”目标的重大意义，自觉将环境保护和碳减排理念内化于所有的工程技术实践中，具备工程伦理观，能够在设计中考量环境影响，在决策中权衡经济效益与生态效益。

2、“双碳”目标下过程装备与控制工程专业本科人才培养的具体措施

2.1、打造“通专融合、交叉递进”的课程新体系

在通识教育模块，增设《“双碳”战略与可持续发展导论》、《工程伦理与环境责任》等必修课，夯实学生的绿色理念基础。在专业教育模块，进行系统性“绿色化”改造：一是增设前沿方向课程，如《碳捕集利用与封存技术》、《氢能技术与装备》、《过程节能原理与系统优化》、《智能制造与数字孪生》等。二是改造传统核心课程，将低碳元素深度融入教学内容。例如，在《过程设备设计》中增加轻量化设计、长寿命设计、耐腐蚀新材料应用等内容；在《过程流体机械》中突出高效压缩机、泵、风机及能量回收装置的设计与选型；在《过程控制》中强化基于能效最优的先进控制策略；在《化工原理》中渗透传递过程强化节能技术。三是开设跨学科选修模块，鼓励学生选修能源、环境、计算机、经济管理等学院课程，构建复合知识结构[2]。

2.2、强化面向“双碳”技术的实践教学与创新能力培养

投入资金建设或升级改造专业实验室，增设“过程节能与优化实验平台”、“新能源装备测试平台”、“碳排放在线监测与分析实验系统”等。加强与龙头企业、科研院所合作，共建“碳中和未来技术联合实验室”或“实训基地”，让学生接触到产业一线的最新技术装备。从大一到大四，设计一系列梯度递进、围绕“双碳”主题的实践项目。低年级可进行认知性和基础性实验；高年级则大力推广项目式学习（PBL），围绕“某工艺流程节能降碳方案设计”、“高效换热网络集成”、“小型CCUS装置概念设计”等真实项目，组建跨学科学生团队，在教师指导下完成调研、设计、模拟、论证的全过程，全面锻炼其系统思维、创新设计和团队协作能力。

2.3、优化“平台 + 模块”的跨学科课程新体系

在通识教育中增设“生态文明导论”、“可持续发展与气候变化”等必修或核心选修课。加强数理基础和大类学科基础；对传统核心课程进行“绿色化”改造，如在《过程设备设计》中增加轻量化设计、长寿命设计、易拆解回收设计等内容；在《过程流体机械》中突出高效节能压缩机、泵、风机技术；在《过程控制》中融入能效优化控制策略；开设《过程节能技术与装备》、《碳捕集与利用技术基础》、《新能源过程装备》等新课程，另外与能源、环境、信息、管理等学院合作，开设“能源与环境”、“智能制造与信息化”等课程模块，供学生选修。鼓励学生辅修相关专业第二学位或微专业[3]。

2.4、强化“虚实结合、产教协同”的实践教学新环节

开发或引入一系列体现低碳特色的综合性、创新性实验项目，如“过程系统能效分析与优化实验”、“燃料电池性能测试实验”、“小型碳捕集装置实验”等。广泛应用虚拟仿真技术，模拟复杂的低碳工艺流程和装备操作、故障诊断与优化，解决高成本、高危险、高污染实验的难题。深化产教融合与实践基地建设，主动与从事新能源、节能环保、CCUS技术的龙头企业、科研院所共建实践基地。将企业真实的低碳技改项目、研发课题引入课程设计、毕业设计和大创项目，实行“校内导师 + 企业导师”双导制[4]。

结束语

“双碳”目标是中国对世界的庄严承诺，也是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。过程装备与控制工程专业作为赋能过程工业绿色低碳转型的核心专业，其本科人才培养体系的改革至关重要且时间紧迫。这项工作绝非简单地增开几门新课或添置几台新设备，而是一场需要从教育理念、培养目标、课程体系、实践环节、师资队伍到评价机制进行全方位、系统性重塑的深刻革命。

参考文献：

[1]任金平,张琪,芦娅妮,等. 应用型大学过程装备与控制工程专业校企合作定制班人才培养模式研究[J].陇东学院学报,2024,35(05):100-104.

[2]李自胜,肖晓萍. 人才培养方案制订路径与实践——以西南科技大学过程装备与控制工程专业为例[J].中国教育技术装备,2024,(10):137-142.

[3]黄本清,常爱莲,朱啻凡. “双碳”目标下过程装备与控制工程专业本科人才培养思路探究[J].江苏科技信息,2024,41(03):93-96+102.

[4]周水清,李曰兵,金伟娅. 新工科背景下关于创新型人才培养的探索与 思 考 —— 以 过 程 装 备 与 控 制 工 程 专 业 为 例 [J]. 高 教 学刊,2023,9(34):56-59.DOI:10.19980/j.CN23-1593/G4.2023.34.013