“雙碳”愿景下“船舶柴油機”課程中的思想政治教學

宋玉超，魏 一，李國賓

（大連海事大學 輪機工程學院，遼寧 大連 116026）

一、“雙碳”愿景和課程思政下的教學分析

為應(yīng)對氣候變化，綠色低碳轉(zhuǎn)型已成為全球發(fā)展趨勢。在國家發(fā)展戰(zhàn)略和政策解讀的過程中，“雙碳”戰(zhàn)略在未來數(shù)十年勢必對我國經(jīng)濟、社會結(jié)構(gòu)和教育教學等產(chǎn)生巨大的影響［1-2］。在推進“雙碳”目標的整體變革中，承擔科教育人與社會服務(wù)一體化職能的高等院校，尤其是交通類高等院校亟須及時調(diào)整相關(guān)專業(yè)的課程內(nèi)容和培養(yǎng)體系［3］，為交通行業(yè)培養(yǎng)掌握低碳與可持續(xù)發(fā)展相關(guān)知識和技能的專業(yè)人才，促進我國交通運輸行業(yè)碳達峰、碳中和乃至碳捕捉及其技術(shù)利用等的順利進行。

在“雙碳”戰(zhàn)略和其愿景科技的要求下，一是要推動低碳經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，二是促進科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，三是實現(xiàn)新能源新材料等技術(shù)突破。這些“雙碳”愿景的逐步實現(xiàn)，根本上需要科技人才作為有效保障。2021年9月，杭州雙碳研究中心成立，清華大學也正式成立碳中和研究院；2022年6月，大連海事大學舉辦航運碳中和論壇；2022年7月大連理工大學成立碳中和研究院。廣大高校正將“雙碳”科技理念與教學活動融入教育教學環(huán)節(jié)，這正是新工科教學要求和國家人才需求下高校人才培養(yǎng)的具體實施。

在推進科技創(chuàng)新和高效教育教學的過程中，參照2020年5月教育部頒布的《高等學校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，高校教育要以立德樹人為根本任務(wù)，全面推進課程思政建設(shè)作為落實立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措。課程思政指以構(gòu)建全員、全程、全方位育人格局的形式，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把立德樹人作為教育的根本任務(wù)的一種綜合教育理念［4-5］。

“雙碳”目標愿景和課程思政對教育與人才的要求，需依靠各行業(yè)的貫徹實施。我國海岸線長、港口多、吞吐貿(mào)易量大，在國家“雙碳”和課程思政的要求下，實現(xiàn)綠色航運、低碳航運和健康航運，是踐行國家政策的實際體現(xiàn)。當今在航運高校中，培養(yǎng)新時期航海類人才是重要任務(wù)之一，也是交通強國和海洋強國建設(shè)的需要。在教學培養(yǎng)理念、模式和機制中，課程教學及其內(nèi)容是把“雙碳”戰(zhàn)略和課程思政付諸實踐的著力基礎(chǔ)。作為專業(yè)課程之一，“船舶柴油機”是培養(yǎng)航海類人才的專業(yè)精品課程，要承擔起這些多元化育人的筑基重任。

二、“船舶柴油機”課程中的思想政治教學

在航運中，由于船舶對燃料動力特殊的依賴性及船用低碳替代燃料的發(fā)展前景，實現(xiàn)“雙碳”目標需要從兩方面進行：一方面，加大對船舶設(shè)計、建造過程中的一些原理性、基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，通過優(yōu)化設(shè)計、仿生提效、系統(tǒng)智能等低碳技術(shù)提升船只的科技創(chuàng)新力和低碳水平；另一方面，探索新燃料、新機型等低碳、零碳乃至負碳動力，從能源角度大幅度降低船舶碳排放［6］。

針對提高能效和新燃料低碳排放的要點，可重點結(jié)合內(nèi)燃機高效率、氫燃料內(nèi)燃機和結(jié)構(gòu)輕量化等“雙碳”愿景科技知識點。在專業(yè)知識的教與學過程中，通過剖析船舶柴油機的運行特點，從船舶柴油機總論到船舶柴油機的工作原理、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能及其運行管理，從書本理論知識到生產(chǎn)研發(fā)實際案例，可多角度全方面地進行“雙碳”愿景下專業(yè)知識與思政元素的結(jié)合，提高專業(yè)化授課內(nèi)容的時代感。

（一）內(nèi)燃機技術(shù)中的實踐與創(chuàng)新

高效內(nèi)燃機和新能源技術(shù)的研發(fā)離開實踐與創(chuàng)新，創(chuàng)新源于實踐，實踐指導(dǎo)創(chuàng)新。在內(nèi)燃機方面，2021年，康明斯在中國發(fā)布了熱效率達48%、680馬力的燃油機；2022年，濰柴動力推出本體熱效率高達51.09%、441kW的WP13H柴油機。雖然這些小型機的功率無法滿足船舶主推進需要，但內(nèi)燃機效率提升技術(shù)的實踐與創(chuàng)新，為大功率內(nèi)燃機的研發(fā)提供了參考。由于氫氣燃燒火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤臁⒎艧峒校蚨鴼鋬?nèi)燃機相對傳統(tǒng)內(nèi)燃機具有更高的熱效率。2022年，一汽解放也推出13L重型商用車氫內(nèi)燃機，其功率可達500馬力以上，指示熱效率可突破55%；2022年，運維船供應(yīng)商Windcat Workboats成功推出首艘雙燃料氫推進動力人員運輸船，采用氫氣供給系統(tǒng)實現(xiàn)更低的排放，這些技術(shù)的突破都來源于牢固的專業(yè)知識，是創(chuàng)新能力在實踐產(chǎn)品中的體現(xiàn)。

守正創(chuàng)新是遵循事物發(fā)展的客觀規(guī)律和本質(zhì)要求，有目的、有意識地進行創(chuàng)造性實踐，從而產(chǎn)生出合目的性與合規(guī)律性的新型成果，“雙碳”戰(zhàn)略的本質(zhì)是追求科技的發(fā)展，而科技的發(fā)展需要依靠知識的學習與創(chuàng)新。學習是科創(chuàng)的前提和基礎(chǔ)，科創(chuàng)是學習的目的和手段。這體現(xiàn)了馬克思主義唯物論與辯證法的基本原理。

協(xié)同創(chuàng)新是指創(chuàng)新資源和要素有效匯聚，通過突破創(chuàng)新主體間的壁壘，充分釋放彼此間人才、資本、信息、技術(shù)等創(chuàng)新要素活力，從而實現(xiàn)深度合作。“雙碳”戰(zhàn)略中科技的突破需要依靠廣大科研院所及科技人才的共同努力，從相關(guān)國企到高校院所之間的協(xié)同創(chuàng)新中心，科技資源的流動促進了小型配件乃至整機的快速研發(fā)，協(xié)同創(chuàng)新中心之間更深更強的互動，必會推動更多“大科技”的孵化與對社會的反哺。每個個體組成了科技創(chuàng)新道路上的生命共同體，生命共同體的強大力量又惠澤著個體。這體現(xiàn)了馬克思主義個人與集體、局部與整體的辯證關(guān)系。

因此，新型內(nèi)燃機的突破要堅持理論聯(lián)系實際，在教育教學與企業(yè)生產(chǎn)一線中不斷提高實踐能力和創(chuàng)新能力。

（二）結(jié)構(gòu)輕量化中的工匠精神

目前柴油機的結(jié)構(gòu)和部件仍以傳統(tǒng)鐵質(zhì)材料為主，隨著對柴油機經(jīng)濟性和振動噪聲等性能的要求逐步提高，柴油機固定部件及動力源部件的輕量化設(shè)計是著力需要開展的工作。通過降低柴油機整體重量，系統(tǒng)慣性力隨之降低，從而降低了柴油機整體的振動、噪聲，以保證柴油機內(nèi)部件的受力、疲勞以及噪聲振動處于良好的水平。因此，結(jié)構(gòu)輕量化和新材料的設(shè)計研究是助力“雙碳”的可行措施，例如以輕量化和耐磨為目標的大型船用分體式活塞、陶瓷涂層活塞，飛輪殼、齒輪室的材料由灰鑄鐵HT250改為壓鑄鋁ADC12等。

柴油機結(jié)構(gòu)部件從氣缸、活塞、連桿和曲軸到螺栓和墊片等，一般有幾十個總成，細分零件可達兩三千個。柴油機這一工業(yè)產(chǎn)品，是制造工匠們的知識凝結(jié)。高校人才作為未來的工匠，要立足專業(yè)知識，學習工匠敬業(yè)、精益、專注和創(chuàng)新的精神內(nèi)蘊。

（三）排放控制中的生態(tài)文明

2020年，我國明確提出2030年前碳達峰與2060年前碳中和的目標，圍繞“雙碳”目標，船舶如何進行碳減排，實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展是交通行業(yè)的熱點。同時，國際海事組織（IMO）也著力強調(diào)降低船舶碳強度，控制船舶能效設(shè)計指數(shù)、船舶能效運營指數(shù)及現(xiàn)有船舶能效指數(shù)。

交通海運方面的低碳、零碳乃至負碳追求是生態(tài)文明建設(shè)的具體體現(xiàn)之一。在國家生態(tài)文明發(fā)展的道路上，教育教學和專業(yè)知識也與之息息相關(guān)。依照生態(tài)文明發(fā)展理念，船舶柴油機在高速發(fā)展的同時，不能粗放地利用資源，以惡劣的態(tài)度對待自然。船舶上柴油機運行排放的污油、廢氣等，需經(jīng)過油水分離、廢氣處理后才可排至舷外。這些行業(yè)文明的遵守和相關(guān)舉措的升級，都促進了航運綠色文明的提升。

（四）系統(tǒng)優(yōu)化與效率提升中的南極精神

在“雙碳”目標下，從中短期看，內(nèi)燃機要不斷提高熱效率，走低碳、清潔發(fā)展之路。船舶柴油機及其相關(guān)設(shè)備性能的提升和相應(yīng)系統(tǒng)的改進，是在船舶上實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵內(nèi)容。

船舶柴油機部件及系統(tǒng)的優(yōu)化和效率提升是現(xiàn)有技術(shù)上的突破，而這種突破面臨著高速（廢氣渦輪增壓器中葉輪圓周速度可達跨聲速級別）、高壓（柴油機氣缸內(nèi)爆炸壓力高達十幾MPa）和材料極限等的挑戰(zhàn)。攻克這些技術(shù)上的難關(guān)，離不開拼搏精神，這與南極精神中的拼搏奮進相一致。

（五）新燃料研發(fā)中的繼承與創(chuàng)新

“繼承”一詞早在宋·韓玉《念奴嬌·吳東清勝》“繼承才業(yè)，算來真是名族”中出現(xiàn)，強調(diào)接受前人的作風、文化知識，并繼續(xù)做前人遺留下來的事業(yè)。在專業(yè)學習中，要做到繼承先進的科學技術(shù)和專業(yè)知識，更要學習前輩投身科學研究和生產(chǎn)創(chuàng)造的奉獻精神，在做好繼承的同時更要取得前進的動力，探索更高的追求。

在傳統(tǒng)柴油及重油的基礎(chǔ)上，為進一步實現(xiàn)“雙碳”愿景和生態(tài)文明建設(shè)，立足本專業(yè)，從能量來源角度分析新燃料的生產(chǎn)和使用，例如：中國石化、中國石油、東華能源等。2020年，我國氫氣產(chǎn)量超過2 500萬噸，2021年超過3 300萬噸［7］；2020年，我國甲醇產(chǎn)量超過9 436萬噸，2021年超過9 738萬噸［8］。從燃料來看，我國正在逐年增加氫氣產(chǎn)量，這正是“雙碳”要求下的生產(chǎn)提升，同時也正在探索高效的綠氫技術(shù)。

在專業(yè)教學中，國家“雙碳”戰(zhàn)略和高素質(zhì)人才培養(yǎng)目標為教育教學指明了方向。具體來看，氫能的企業(yè)生產(chǎn)和綠氫制造技術(shù)的研究，要求繼承學習相關(guān)專業(yè)知識，并積極探索高新技術(shù)。“業(yè)精于勤，行成于思”，立足化石燃料進行的新燃料研發(fā)，燃料屬性是影響“雙碳”效果的主要因素。學習氫燃料、柴油、乙醇、氨燃料等物化特性是“繼承”，對比燃料油耗率的變化和排放物（碳排放、氮氧化物、顆粒等）成分，研發(fā)新燃料及其應(yīng)用分析是探索與創(chuàng)新。

（六）電控技術(shù)中的協(xié)同效應(yīng)

電控柴油機即通過將電子設(shè)備及軟件應(yīng)用于船用柴油機并成為其基本組成部分，可有效地實現(xiàn)柴油機在全工況范圍的性能最優(yōu)化，具有較高的燃油經(jīng)濟型等優(yōu)點。高精度、多功能和適應(yīng)性強的電子控制推進了船舶柴油機在實現(xiàn)“雙碳”目標上的進程。

電控柴油機的實現(xiàn)離不開柴油機中機械部件的協(xié)調(diào)一致，是機與電的有效協(xié)同作用。協(xié)同效應(yīng)又稱增效作用，是指兩種或兩種以上的組分相加或調(diào)配在一起，所產(chǎn)生的作用大于各種組分單獨應(yīng)用時作用的總和。在船舶柴油機專業(yè)教育過程中，有效結(jié)合機械的穩(wěn)定性和電子技術(shù)的精準性，進一步實現(xiàn)船舶柴油機的長效運行，這體現(xiàn)出了“1+1＞2”的協(xié)同效應(yīng)教育思想。

（七）綠色科技中的大局意識

2020年3月，中國船級社發(fā)布了《智能船舶規(guī)范》（2020年版），強化了綠色、智能是未來船舶與海運產(chǎn)業(yè)的核心。在柴油機的起動、換向和操縱系統(tǒng)方面，柴油機工作狀態(tài)的高效運行和無人船技術(shù)等綠色科技是船舶柴油機上“雙碳”愿景科技的綜合體現(xiàn)。

船舶柴油機的運行不能脫離船舶航行的需要，船舶柴油機是構(gòu)成船舶的重要動力機器，船舶的航行需要船舶柴油機提供有效的動力。船舶柴油機是個體、是局部，船舶是整體、是全局。這是大局意識上局部與全局的辯證關(guān)系，任何行為都要自覺地從大局看問題，正確處理局部與全局的關(guān)系，自覺遵從相關(guān)決策部署。

（八）政用產(chǎn)學研中的團結(jié)協(xié)作

團結(jié)互助一直以來是中華民族的傳統(tǒng)美德。在高等教育人才培養(yǎng)的過程中，需要秉承政府指導(dǎo)方針策略，結(jié)合企業(yè)項目需求動向，根據(jù)學生個體特點特長，以教師為主體，以課程為載體，以學生為對象，進行全方位立體化的創(chuàng)新教育。

在國家“雙碳”戰(zhàn)略和“大思政課”的發(fā)展要求下，“政—用—產(chǎn)—學—研”有效協(xié)作正在進一步提升創(chuàng)新“內(nèi)生力”。在航運方面，與采用常規(guī)燃料相比，使用液化天然氣作為主燃料的超大型原油船的碳排放減少約20%，硫排放減少約95%以上；中國船舶集團旗下江南造船獨立研發(fā)推出了“零碳”型氨燃料液化二氧化碳運輸船設(shè)計方案等。在結(jié)合航運產(chǎn)業(yè)“雙碳”改革的基礎(chǔ)上，“船舶柴油機”課程教學鼓勵學生基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺深入主體研究。以大連海事大學為例，2020—2022年連續(xù)三年參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃的學生分別為980、1 011和1 299人次，師生的主觀能動性得以進一步提高。在“政—用—產(chǎn)—學—研”的一體化建設(shè)中，論文報告促進了師生對國家重點科技和產(chǎn)業(yè)特色的深入理解，專利產(chǎn)品反哺企業(yè)單位的科技升級，最終形成高等教育和科技創(chuàng)新中的勃勃生機。

綜上所述，“大思政課”育人格局的形成，需扎實推進學校思想政治工作，尤其是高校課程的思政教學工作。以“船舶柴油機”為例的課程思政教學，體現(xiàn)了實踐與創(chuàng)新、工匠精神、生態(tài)文明、南極精神、繼承與創(chuàng)新、協(xié)同效應(yīng)、大局意識和團結(jié)協(xié)作的育人精神，具有思想政治教育的潛力，是落實立德樹人的有效載體。

結(jié)語

“雙碳”愿景下進一步實現(xiàn)課程思政，需以專業(yè)課程為途徑和手段，以培養(yǎng)人才為目標和導(dǎo)向。為提升高校教學與國家科技需求的協(xié)同程度，一方面要求教師結(jié)合國家發(fā)展戰(zhàn)略、緊跟科技發(fā)展方向，進行課程內(nèi)容調(diào)整；另一方面也需提升教師和學生的思想政治覺悟，依托特色專業(yè)和實踐活動進行社會主義核心價值觀的培養(yǎng)，以實現(xiàn)專業(yè)知識和思想素養(yǎng)的雙重教育效果。