“雙碳”戰略目標下材料與化工專業學位碩士培養模式研究

摘 要：“雙碳”戰略目標的提出是中國主動承擔和應對全球氣候變化責任的大國擔當，是加快生態文明建設和實現高質量發展的重要途徑，也是改變能源格局的重要手段。高校作為人才培養的主陣地，要加快構建“雙碳”人才培養體系。結合湖北省石油化工和化工行業對碳中和人才的迫切需求，研究了“雙碳”戰略目標下材料與化工專業學位碩士培養模式，探討了培養方案、課堂教學、學術講座、專業實踐、創新競賽、學位論文等問題。

關鍵詞：“雙碳”戰略目標；材料與化工；專業學位碩士；培養模式

相比于學術型學位（academic degree），專業學位（professional degree）是培養具有扎實理論基礎，并適應特定行業或職業實際工作需要的應用型高層次專門技術人才的學位類型。學術學位和專業學位在培養目標、知識結構、培養模式及人才質量標準上有本質區別。學術型學位按一級學科設立，其以學術研究為導向，偏重理論和基礎研究，目的是培養高校教師或科研機構研究人員；而專業學位以專業實踐為導向，更重視實踐與應用，培養在專業知識和專門技術上接受正規培養的高層次人才。專業學位的突出特點是學術型與職業性緊密結合，一般從事具有明顯職業背景的工作，如工程師[1]。為了更好服務國家工程科技與產業發展需要，經2018年1月國務院學位委員會第三十四次會議審批，決定統籌工程碩士和工程博士專業人才培養，將工程專業學位類別調整為八個，即電子信息、機械、材料與化工、資源與環境、能源動力、土木水利、生物與醫藥和交通運輸。化工類專業學位碩士從2020年起，按調整后的材料與化工專業學位碩士類別進行招生、培養和學位授予[2]。

“雙碳”是中國提出的碳減排兩階段目標，簡稱“雙碳”戰略目標。2020年9月22日，中國在第75屆聯合國大會上正式提出了2030年實現碳達峰（二氧化碳等溫室氣體排放量不再增加，達到峰值后再緩慢減少）、2060年實現碳中和（所有的碳排放將通過能源替代、節能降碳、植樹匯碳等來抵消）的目標[3]。這個目標的達成需要科技創新作為推動力，降低碳排放對于推動經濟結構綠色轉型、加快形成綠色生產方式和實現高質量發展具有重大意義。

為了實現這一目標，首先是倒逼產業轉型升級，提高經濟增長的質量，推動我國制造業特別是初級制造業向綠色低碳方向轉型升級；再是加速我國能源轉型和能源革命的進程，大幅提升能源利用效率和開發非化石能源，逐步擺脫對化石能源的依賴，以更低的能源消耗和更清潔的能源，支撐我國經濟社會發展和人民生活水平提高，保障我國能源供應安全；三是加快高耗能產業（例如，鋼鐵、石化、建材、水泥、有色金屬等）去過剩產能和兼并重組整合的步伐[4]。

黨的二十大報告中也指出：“實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。”在推進這場系統性變革過程中，如何利用高校學科交叉融合的優勢，加快構建“雙碳”人才培養體系，對于能否如期實現“雙碳”目標至關重要。培養具備科學素養、創新意識、跨領域能力的“雙碳”人才，是高校面臨的挑戰。要鼓勵開設與“雙碳”相關的專業課程，引導研究生學習負碳、零碳、低碳和脫碳等知識，傳播綠色低碳文化，踐行綠色低碳發展理念。

一、目前雙碳戰略進展情況——以湖北省石油化工行業為例

目前，中國是全球第一大碳排放國，碳排放總量約為美國的2倍、歐盟的3倍；單位GDP的碳排放強度，中國也高于歐美。但人均碳排放量較低，中國2019年僅為7.0噸/人，不足美國的一半，與歐盟的7.4噸/人接近。碳達峰、碳中和過程中我國面臨以下挑戰：（1）未富先達峰，任務艱巨。預計我國在2030年實現碳達峰時的人均碳排放量與歐洲日韓接近，但是人均GDP遠低于發達國家同時期水平；（2）達峰前碳排放增長空間小。碳達峰前，存在單位GDP碳排放量與能源消耗總量“兩條紅線”約束；根據GDP增速和單位GDP二氧化碳排放量約束，預計我國2030年碳排放總量為116.1 億噸，比2019 年增長18.2%；達峰前僅有約16億噸的增長空間；（3）達峰前化石能源增長空間小。“兩條紅線”約束下，2030年一次能源消費總量不超過60億噸標準煤，達峰前有10億噸消費增長空間；2030年化石能源消費總量不超過45億噸標準煤，達峰前有3～4億噸消費增長空間；（4）能源消費結構變化巨大。碳達峰時，光伏、風電等非化石能源消費占比將大大增加，富碳化石能源消費占比快速降低；碳中和時，化石能源消耗將占比極小[5]。

湖北省2022年石化、化工行業實現主營業務收入6863億元，其中石油化工2000億元，煤化工 1700億元，磷鹽化工等其他化工產業3100億元左右。產品主要為乙烯、合成氨、化肥、甲醇、磷酸銨、硫酸、農藥、純堿等。全省納入碳市場的重點控排企業中，煤化工企業12家，石化企業8家，總排放量合計2018萬噸，其中12家煤化工企業二氧化碳總排放1234萬噸，平均碳排放強度4.58 tCO2/萬元；8家石化企業共產生二氧化碳排放784萬噸，平均碳排放強度0.40 tCO2/萬元。“十四五”投產已建成石化項目新增能耗202萬噸標煤，“十四五”投產在建項目新增能耗120萬噸標煤，“十四五”擬建項目中，已批復能評項目新增能耗99萬噸標煤，基本滿足能評項目新增能耗145萬噸標煤，前期項目預計新增能耗928萬噸標煤。按照這個碳排放水平，以上項目將又產生大量的二氧化碳排放[6]。然而，目前“雙碳”建設人才短缺，碳中和對人才要求又很高，具有跨學科的特點，過去傳統的培養方法和模式已經不能夠支撐這領域的人才培育。應加速構建碳中和人才培養體系，造就碳中和創新型人才，為碳中和提供科技支撐和人才保障[7]。

二、立足雙碳目標 制定培養方案

材料與化工（Materials and Chemical Engineering ，學科代碼0856）專業碩士是一門涉及材料科學和化學工程兩大領域的綜合性學科，旨在培養具備材料科學與工程以及化學工程與技術的基本理論和專業知識，具有較強工程設計和技術開發能力的高級專門人才。課程設置廣泛，包括材料科學與工程、化學反應工程、材料物理化學、分析與檢測技術、材料加工工藝學、表面與界面工程、環境材料與碳減排等，建立一個模塊化、開放性、個性化的課程體系。

本專業的培養目標是：圍繞材料與化工行業需求，培養面向材料工程、化學工程等領域，具有產品研究與開發、技術開發與應用、工程設計與實施、技術攻關與改造、工程規劃與管理等方面扎實的基本理論和基礎知識，素質全面、工程實踐能力強、并具有創新能力的應用型、復合型高層次工程技術與管理人才。

畢業生應具備以下幾方面的素質與能力：

（1）思想道德方面：熱愛祖國和人民，有為國家強盛民族振興而奮斗的決心，有為社會主義現代化建設服務的責任感，有艱苦奮斗實干創新的精神，有團結協作齊心協力的良好道德品質。（2）知識結構和能力：掌握材料與化工專業所需的自然科學及工程學等知識，并能夠將專業知識用于分析、解決較復雜的工程問題，特別是了解“雙碳”戰略目標的重大意義，理解綠色低碳理念，掌握“碳減排”的主要方法與技術及其應用。（3）心理品質：具有良好的心理素質和克服困難的意志，具有邏輯性的思維。（4）身體素質：具有良好的身體素質、健康的體魄和旺盛的精力。（5）職業素養：具有科學素養和工程職業道德，在工程實踐中理解并遵守職業道德規范。

在培養過程中逐步要求研究生具備如下能力：（1）基本能力要求：要求研究生具有良好的交流與溝通能力，能適應現代的知識更新速度，會利用現代信息技術獲取新知識；掌握良好的學習方法，具備較強的自學能力；具有安全、環保、節能、減碳與可持續發展的意識。（2）工程基礎能力：具有良好的工藝流程圖、設備布置圖與管道布置圖等工程圖紙的識圖與繪制能力；能夠利用基礎知識與工程基礎理論解決實際生產中的工程問題；化工安全的預防與事故應急處理的基本能力；利用綠色過程思想指導生產、工程設計與技術開發的能力。（3）技術創新能力：掌握工程設計和工藝開發的基本理念，具備項目投資估算、投資回報率、經濟效益及社會效益評價等技術經濟指標計算能力；具備對材料與化工新產品、新工藝、新技術、新設備研發的能力。

三、課程思政建設 雙語教學特色

在專碩課堂教學中，如何有機地將“雙碳”目標有機地嵌入課程的各個方面，是一個亟待解決的問題。首先，遵循習近平生態文明思想、踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，在專業課授課過程中，引導研究生們認識全球氣候變化（全球變暖已引起了旱、澇、熱浪、寒潮等災難頻發）和我國“雙碳”戰略目標的相互關聯，使研究生意識到“雙碳”戰略目標是以習近平同志為核心的黨中央統籌國內國際局勢做出的重大戰略決策。

要認識和了解材料與化工領域碳中和的內涵和外延，首先需梳理在材料與化工產品生產過程中的碳足跡（即，用來衡量個體、組織、產品或國家在一定時間內直接或間接導致碳排放量的指標。碳足跡的計算涵蓋了產品或服務從生產、運輸、最終使用到廢棄處理的整個生命周期的溫室氣體排放。），這涉及材料與化工產品碳排放、材料與化工技術實現碳匯過程的問題。這就需要研讀國內外新近相關文獻資料，了解有關碳達峰、碳中和的協議、政策和法律法規，掌握溫室效應、碳減排的理論知識，將綠色低碳理念融入到課堂教學之中，提升研究生對“雙碳”戰略目標的認識和開展綠色減碳工作的能力。

例如，《能源化工導論》主要講述傳統能源與新興資源統籌優化、綜合利用的方法和廣泛采用的節能技術，包括能源化工概論、煤化工基礎、石油化工技術、天然氣化工、氫能與燃料電池、其他能源（風能、太陽能和生物質能）、能源新材料。讓研究生知曉環境保護和可持續發展的理念與內涵，理解工程實踐對環境生態的影響；分析工程實踐對社會、健康、安全、法律、文化等的影響，以及這些制約因素對項目實施的影響；拓展材料與化工學科應用領域，建立綠色新型能源、節能減排的可持續發展觀。又如，生物質能是一種重要的、清潔的可再生能源。《生物質能源技術》主要講述生物質能源的生產與再生產、轉化原理與技術、環境影響與經濟評價等，包括發酵制沼氣、發酵制燃料乙醇、生物質裂解、氣化和液化技術、生物質燃料與燃燒、能源植物等。生物質已成為國際上可再生能源發展和節能減排的重點方向，可以通過氣化、液化、成型燃料，生物質直接發電，微藻能源等形式充分利用，有效實現碳減排。

發達國家較早制定了低碳發展戰略，開展了低碳發展立法、建立碳排放交易市場、調整能源結構、加強新能源和低碳技術研發、積極提高公眾環保低碳意識，積累了比較豐富的經驗。雖然我國部分綠色低碳技術已達到國際領先水平，例如在可再生能源、新能源汽車等領域，但在前沿技術示范、先進技術推廣應用、產業化水平提升等方面仍有很大發展空間。因此，實施雙語教學或者全英文教學，提高國際化水平，讓研究生們在學習專業知識的同時，獲得了用英語進行交流和學習的良好機會。例如，《吸附劑制備及其應用》這門專業課進行全英文教學，培養研究生在化工吸附分離方面的專業英語閱讀能力，掌握有關的專業詞匯和表達，了解材料與化工專業英語的語法特點，并且訓練外語聽、說和寫的技巧，為其在今后工作和學習中材料與化工專業有關科技英語的閱讀、理解、寫作和交流打下基礎[8～10]。

四、開設各類講座 豐富學生見識

學術講座形式多樣，按主講人身份分類，有校內老師的課堂講座，介紹最新科技、前沿科學和技術成果，讓學生了解最新的科技進展，激發他們對創新的興趣和熱情，相比課程教學具有更高的實用性和啟發性，能培養學生創新思維和解決問題的能力；企業導師開設的行業講座，旨在讓學生了解行業發展動態、學習相關專門知識和技能，為將來的就業做好準備，為他們的職業規劃提供指導和幫助；學術機構或者單位組織的國內外知名專家學者大型講座，分享他們的研究成果、學術見解和思考，旨在促進學術界之間的交流，提升學術研究水平。

傳統的授課是老師一個人在講臺上滔滔不絕地講述知識，研究生坐在座位上被動接受，參與度不高，這種單向傳授模式很難激發學生的學習興趣和思考能力；而講座過程中，相對隨意，學生提出問題與演講者交流探討，或者設置分組討論，讓學生相互交流觀點發表看法，有效地提高了互動[11]。

可以在課程中設立專題講座《溫室效應與“雙碳計劃”》，介紹什么是溫室氣體（Greenhouse Gas，包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫等，及其相應的全球溫升潛力Global Warming Potential）；人為溫室效應氣體的來源（化石燃料燃燒排放的二氧化碳、化石能源開采過程中的瓦斯泄漏、水泥、石灰、化工等工業生產過程排放二氧化碳和氧化亞氮、植被破壞減少對二氧化碳的吸收、廢棄物排放甲烷和氧化亞氮等）及其影響（導致全球變暖，以及旱、澇、熱浪、寒潮等極端天氣增加）。著重介紹《聯合國氣候變化框架公約－京都議定書》 Kyoto Protocol：人類必須采取適當的行動措施，減少人為溫室氣體排放，減緩氣候變化的不利影響，將人為溫室氣體排放水平在1990年基礎上平均減少5%。從而引出，清潔發展機制（CDM），CDM項目的動力（由于發達國家國內減排成本平均在100美元/噸碳以上，而在發展中國家的平均減排成本只有幾至幾十美元，這種巨大的減排成本差異，推動了CDM的發展）、CDM項目實例（例如，山西一個煤層氣利用項目出讓約20％的減排量，10年可以獲得資金1900萬美元；世界銀行與中國兩家公司合作HFC-23（三氟甲烷，其全球變暖潛能GWP值高達14800）項目，轉讓減排量協議金額高達9億美元）和CDM項目設計文件（項目活動的一般說明、基準線方法學的應用、項目活動的壽命期/減排額計入期、監測方法學的應用和監測計劃、溫室氣體排放量估算、環境影響、利害相關方的評價）等相關知識，了解采用清潔生產技術為企業獲得國際融資的渠道，積極推動國際碳交易。

五、扎根社會實踐 培育工程素養

專業學位研究生專業實踐的基本要求是熟悉材料與化工相關行業工作流程和技術規范，以產教結合、了解行業動態、檢驗教學成果、提高解決實際問題能力為目的，以工程實踐、田野調查、企業實訓、頂崗實習、參與企業橫向課題等為主要內容，培養動手能力、技術創新意識和工程素養，在實踐中加強節能減碳意識，在企業工藝改進、設備改造過程中貫徹低碳理念。采用校企“雙導師”聯合培養制，以校內指導教師為主，同時選聘材料與化工相關領域的專家和實踐領域有豐富經驗的專業人士，最好具有“碳排放管理師、交易師、咨詢師、評估師”等相應執業資格，擔任校外企業導師，參與各個培養階段的指導和審核，共同完成專業學位研究生的培養工作。

專業實踐形式可以多樣化，如學校研究生院或學院統一組織，落實和選拔學生，并組織學生到已認定的專業學位碩士培養基地或研究生工作站開展實踐活動；導師聯系有科研合作的企業，參與導師與企業合作的研發項目，方案報批獲準后開展實踐實習；設計校內導師與企業導師聯合指導的專業實踐項目，開展專業技能培訓和實踐；也可以學生自行安排，原則上是去已簽訂了三方就業協議的企業實習。開展專業實踐活動的時間一般不少于半年。實習結束后，企業導師根據研究生在專業實踐環節中的態度、內容、成果以及總結報告質量，對學生實踐過程進行評定，成績合格者可獲得相應專業實踐學分。

六、參加競賽活動 注重創新創業

實施創新創業教育是培養高素質應用型人才的重要途徑，是素質教育的深化和具體化，我們要充分發揮課外學科競賽對材料與化工專業研究生創新、創業教育的強大推動作用。創新、創業能力的培養對于研究生職業規劃、企業單位的發展乃至整個國民經濟的繁榮都具有推動作用[12]。

為深入貫徹落實習近平總書記對研究生教育工作的重要指示精神，貫徹落實全國研究生教育會議精神，推進研究生教育高質量內涵式發展，培養研究生創新能力，需要積極鼓勵并支持專業學位碩士研究生們積極參與高水平學科專業競賽，以此促進研究生綜合素質的提升[13]。材料與化工專業碩士研究生可以參與的競賽活動主要有：“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、“創青春”中國青年創新創業大賽、中國研究生“雙碳”創新與創意大賽、中國研究生能源裝備創新大賽、中國研究生未來飛行器創新大賽等。學校可以為參加以上學科競賽的指導教師和碩士生提供一定經費預算支持，主要用于報銷競賽報名費、參賽往返差旅和住宿費、發放競賽獲獎人員激勵獎勵、組織校級賽事與選拔評審等費用。還可以有償聘請既有豐富實踐經驗，又有政策水平的技術專家、公司高管等擔任聯合指導教師。學校也可以自行組織開展“模擬碳排放權交易比賽”，參賽選手經培訓后，將得到初始虛擬貨幣，在網上進行碳排放權交易。比賽結束時，根據參賽選手交易盈利水平進行排名，并給予獎勵。

創業需要有創新思維，而創新思維是可以培養和激發的。學校可以通過開設相關創業選修課，引導專碩了解創新的重要性和創業的基本流程，培養創業思維和膽識，樹立正確的擇業觀，鼓勵研究生勇于自主創業。創業導師則可為研究生提供創業的指導和幫助，了解創業過程中的挑戰和機遇，培養企業家精神。高校還可以提供一些創業資源，包括資金支持（含引入投資機構）、場地設施等。例如，凡自主創業者，給予一次性創業啟動金；創業項目如在社會上產生了一定影響力，學校可根據具體實施情況給予二次經費資助。由創業研究生本人向研究生管理部門提交創業實體生產運營狀況、知識產權、財務報表、營業執照、稅務登記證、組織機構代碼等有關證明材料后進行評估。

七、規范培養流程 嚴把論文質量

專業碩士學位論文允許應用研究類論文、產品開發類論文及工程管理類論文等不同形式[14]。應用研究類論文內容包括緒論、研究與分析、實驗和檢驗及總結等部分；產品開發類論文包括緒論、研發基礎理論、實施與性能測試及總結等；工程管理類論文內容包括緒論、調研方法、解決方案設計、案例分析及總結等[15]。

（1）論文開題：在查閱文獻和初步試驗的基礎上，經導師審核同意，進行碩士論文的開題報告，確定研究課題目標、內容和計劃，組織三名或以上的高級職稱專家對開題報告給予答辯評議，未通過者修改完善后重新開題。（2）論文查重：為了保證碩士學位論文的質量和原創性，各個高校都對碩士學位論文的查重工作提出了嚴格的要求，以檢測論文中是否存在抄襲、復制或重復的內容，查重率是衡量碩士論文質量的重要指標之一。碩士論文的總體重復率一般應低于30%。（3）論文評閱：培養單位根據有關規定組織對碩士學位論文進行外審盲評（把研究生和其導師姓名都隱去，請有關專家對其進行評審，避免一些人為因素的影響）。（4）論文答辯：攻讀材料與化工專業學位的研究生必須完成培養方案中的所有環節，成績合格，查重和匿名盲審通過，方可申請參加論文答辯。

八、結語

“雙碳”戰略目標下材料與化工專業學位碩士研究生培養還處于一個摸索階段，也是一個不斷發展完善的過程。目前在材料與化工專業學位碩士培養大綱中未建立與“雙碳”相關的課程體系，也缺乏一些相應的課程支撐。從湖北省石油化工行業碳排放的實際情況來看，提升研究生“碳中和”的知識與能力迫在眉睫。亟需圍繞國家“雙碳”戰略目標，明確辦學定位，科學制定培養目標和方案，吸收和借鑒學術型研究生培養的經驗，構建具有綠色低碳特色的材料與化工專碩培養體系和教學內容，培養具有家國情懷、扎實科研素質、高超工程實踐能力、綠色低碳理念，掌握氣候變化與碳中和知識體系，服務材料與化工領域“碳減排”的高層次專業技術人才。

參考文獻：

[1] 百度百科.專業學位-以專業實踐為導向[EB/OL].[2018-01-01].https：//baike.baidu.com/item/專業學位/.

[2] 中華人民共和國教育部.工程專業學位調整為8個專業學位類別[EB/OL].[2018-03-27].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s271/20180

3/t20180326_331237.html.

[3] 百度百科.雙碳（即碳達峰與碳中和的簡稱）_百度百科[EB/OL].[2021-03-12].https：//baike.baidu.com/item/雙碳/57996712？fr=ge_ala.

[4] 范勐，劉子杰，汪雙雙．面向工程教育專業認證的能源化學工程專業人才培養方案修訂[J].廣東化工，2021，48（18）：258-259.

[5] 新浪財經.中國碳市場規模是歐盟的三倍 成全球最大的碳排放權配額交易市場[EB/OL].[2023-09-25].https：//finance.sina.cn/esg/2023-09-25/detail-imznxkmi6073952.d.html.

[6] 湖北省生態環境廳.省人民政府關于印發 湖北省生態環境保護“十四五”規劃的通知[EB/OL].[2021-12-21].https：//sthjt.hubei.gov.cn/fbjd/zc/zcwj/szfwj/202201/t20220106_3953479.shtml.

[7] 九派新聞.王焰新院士：湖北有才智優勢，應加速培養碳中和人才[EB/OL].[2022-11-22].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1750128

030922287707amp;wfr=spideramp;for=pc.

[8] 郭嘉，吳華東，YOANN DE RANCOURT DE MIMéRAND，等.碩士生專業課“吸附劑制備及其應用”全英語教學的實踐[J].科教文匯，2023，599（23）：88-91.

[9] 郭嘉，吳華東，張林鋒，等.化工類碩士學術英語寫作能力培養模式的研究[J].湖北經濟學院學報（人文社會科學版），2023，20（11）：146-148.

[10] 郭嘉，羅曄，YOANN DE RANCOURT DE MIMéRAND，等.國際化人才培養視角下研究生課程全英文教學的探索與思考[J].英語廣場，2024（1）：96-99.

[11] 張逸，戢峻，熊蕓，等.“雙碳”目標下化工分離工程案例教學探索與實踐[J].廣東化工，2021（18）：290-291.

[12] 談繼淮，張雄飛.林業高校的材料與化工專業課程建設與實踐[J].包裝工程，2022，43（21）：107-111.

[13] 新華社.習近平主持召開中央財經委員會第九次會議強調 推動平臺經濟規范健康持續發展 把碳達峰碳中和納入生態文明建設整體布局 李克強王滬寧韓正出席[N].人民日報，2021-3-16（001）.

[14] 馬鈞，曾祥君.校企協同研究生創新人才培養模式探索[J].電氣電子教學學報，2022，44（3）：17-20.

[15] 尹筑嘉，黃建歡，王健康.校企合作培養碩士研究生的模式與創新探討[J].湖北經濟學院學報（人文社會科學版），2009，6（8）：55-57.