摘要：實(shí)現(xiàn)碳中和已成為全人類的共同使命，在我國(guó)提出二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的總體目標(biāo)指引下，中國(guó)面臨著能源轉(zhuǎn)型的重大使命，能源的高效存儲(chǔ)與利用無(wú)疑將是重中之重。而相變儲(chǔ)熱技術(shù)能夠有效克服能量供求雙方在時(shí)間、空間及強(qiáng)度上的不匹配問(wèn)題，在太陽(yáng)能熱發(fā)電、醫(yī)療、食品保鮮、建筑節(jié)能等領(lǐng)域成為不可或缺的共性關(guān)鍵技術(shù)。因此，本文提出調(diào)整人才培養(yǎng)目標(biāo)、重構(gòu)課程體系、調(diào)整實(shí)踐課程內(nèi)容，探索交叉學(xué)科建設(shè)和教學(xué)體系的優(yōu)化改革路徑、改變教學(xué)方法等解決方案。旨在培養(yǎng)具備綜合素質(zhì)的能源型人才，推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)綠色能源體系，為全球氣候變化應(yīng)對(duì)作出貢獻(xiàn)，為中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：碳達(dá)峰；碳中和；相變儲(chǔ)熱

1概述

為解決傳統(tǒng)能源日漸匱乏，避免環(huán)境日趨惡化，大力開(kāi)展節(jié)能減排并推廣清潔能源及可再生能源的應(yīng)用是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求。我國(guó)非常重視節(jié)能環(huán)保工作，己出臺(tái)的《能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要（2004-2020）》、《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》等文件，在明確節(jié)約化石能源開(kāi)發(fā)與利用的同時(shí)，也非常注重積極開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能等清潔能源，而這極大促進(jìn)了儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展[1]。相變儲(chǔ)熱技術(shù)，作為儲(chǔ)能技術(shù)的重要分支，專注于實(shí)現(xiàn)熱能的高效儲(chǔ)存和管理。以太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)為例，利用熔融鹽儲(chǔ)熱罐可有效緩解能源存在間歇性、波動(dòng)性的難題。在太陽(yáng)光充足的時(shí)候，太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)能夠充分吸收陽(yáng)光的熱量，同時(shí)，相變儲(chǔ)熱裝置將多余的熱能儲(chǔ)存以備后用。而在陰雨天或者夜間，這些儲(chǔ)存的熱能會(huì)被釋放出來(lái)，為發(fā)電機(jī)組提供所需的熱能，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)[2]。此外，該項(xiàng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中也可以充當(dāng)高溫能量存儲(chǔ)裝置，通過(guò)在低電負(fù)荷時(shí)期積累熱能，然后在高電負(fù)荷時(shí)期釋放熱能，以平衡電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性?？偟膩?lái)說(shuō)，相變儲(chǔ)熱技術(shù)不僅有效應(yīng)對(duì)了能源存儲(chǔ)和管理的難題，還在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用前景，提升能源效率和促進(jìn)可持續(xù)能源利用方面發(fā)揮愈加重要的作用[3]。通過(guò)導(dǎo)入大規(guī)模相變儲(chǔ)熱技術(shù)，利用相變過(guò)程中溫度恒定、潛熱大、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，可有效緩解能量供求雙方在時(shí)間、強(qiáng)度及地點(diǎn)上不匹配的問(wèn)題，既可以提高能源利用效率又對(duì)環(huán)境非常友好[4-6]。

研究學(xué)者將相變儲(chǔ)熱技術(shù)用于熱電聯(lián)供系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，從而提高能源利用效率，減少對(duì)傳統(tǒng)高碳能源的需求，提高能源系統(tǒng)的效率，降低碳排放。此外，隨著能源體系向可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型，相變儲(chǔ)熱技術(shù)可作為綠色儲(chǔ)能解決方案，支持新能源的大規(guī)模集成[7]。為更好地貫徹黨中央和國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和戰(zhàn)略的重要決策，以高校為主要力量，發(fā)揮其在科研領(lǐng)域的領(lǐng)軍作用和科技創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)力，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供專業(yè)智力支持和技術(shù)人才儲(chǔ)備，教育部特別發(fā)布了《高等學(xué)校碳中和科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》。目前，國(guó)內(nèi)外諸多高校和學(xué)院均開(kāi)展了針對(duì)相變儲(chǔ)熱技術(shù)的教學(xué)與科學(xué)研究，旨在使能源動(dòng)力相關(guān)專業(yè)的學(xué)生掌握相變儲(chǔ)熱技術(shù)的基本原理，把握相變儲(chǔ)熱技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用路線等，為學(xué)生以后從事儲(chǔ)能領(lǐng)域的研究與技術(shù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[8-10]。截止到目前為止，該課程在教學(xué)實(shí)踐中仍面臨了一系列挑戰(zhàn)，其中包括學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)要求高、內(nèi)容繁雜以及學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足問(wèn)題，而以上問(wèn)題也是“雙碳”目標(biāo)下該課程教學(xué)改革面臨的重要問(wèn)題。此外，如何推動(dòng)教師隊(duì)伍率先樹(shù)立綠色低碳理念，提升傳播綠色低碳知識(shí)能力，改善教學(xué)質(zhì)量并培養(yǎng)更具創(chuàng)新能力的碳中和人才也是本文研究目的所在。

2?相變儲(chǔ)熱技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

相變儲(chǔ)熱技術(shù)相關(guān)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題可以總結(jié)為如下幾個(gè)方面：①學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)要求高，此類課程涉及復(fù)雜的熱工學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí)，可能需要學(xué)生具備一定的學(xué)科基礎(chǔ)，否則難以理解課程內(nèi)容；②內(nèi)容多且深入，復(fù)合相變儲(chǔ)熱技術(shù)領(lǐng)域涉及的概念和原理較多，而且可能涵蓋從基礎(chǔ)到前沿的廣泛范圍，導(dǎo)致課程內(nèi)容繁多且深入，難以在有限的時(shí)間內(nèi)全面講解；③知識(shí)更新快，技術(shù)領(lǐng)域更新迅速，新的材料、方法和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，導(dǎo)致課程內(nèi)容需要經(jīng)常；④由于課程內(nèi)容的復(fù)雜性，學(xué)生可能面臨理解難度，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不足，從而影響他們的學(xué)習(xí)積極性和參與度；⑤缺乏實(shí)際應(yīng)用案例，該技術(shù)通常需要實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶋H工程的支持，但學(xué)校設(shè)施可能有限，造成實(shí)踐機(jī)會(huì)有限；⑥評(píng)估方式單一，傳統(tǒng)的考試和作業(yè)評(píng)估方式可能不足以全面評(píng)估學(xué)生的理解深度、創(chuàng)新能力以及能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力；⑦學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足，傳統(tǒng)教學(xué)可能未能充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力；⑧碳中和理念整合不足，將碳中和理念融入課程可能需要額外的教學(xué)設(shè)計(jì)，以使學(xué)生理解這一概念與課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)，從而限制了整合的深度；⑨跨學(xué)科聯(lián)系不足，此類課程可能涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，如材料科學(xué)、能源工程等，但學(xué)科間的聯(lián)系可能未能得到充分認(rèn)識(shí)。

結(jié)合上述內(nèi)容，本文將詳細(xì)圍繞學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)要求高、專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)未與“雙碳”背景相結(jié)合、專業(yè)實(shí)踐教學(xué)與“雙碳”融合不夠這三個(gè)方面描述相變儲(chǔ)熱技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，如下所述：

2.1學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)要求高

相變儲(chǔ)熱技術(shù)作為一門高度專業(yè)化的學(xué)科，的確具有一定的復(fù)雜性和深度，通常學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程、以及教師在上課過(guò)程都很容易遇到困難。改課程涉及物理、熱力學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí)，其中包含一些抽象的概念和復(fù)雜的物理過(guò)程，學(xué)生可能需要時(shí)間來(lái)理解這些抽象概念和過(guò)程。同時(shí)，教師上難以采用生動(dòng)的例子、圖表、模擬實(shí)驗(yàn)等方式來(lái)解釋抽象概念，導(dǎo)致課堂講授效率不高。此外，如果學(xué)生在物理、化學(xué)和熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)這些基礎(chǔ)上存在薄弱環(huán)節(jié)，理解起來(lái)可能會(huì)更加困難，需在開(kāi)設(shè)課程之前，設(shè)立預(yù)備課程，幫助學(xué)生建立必要的基礎(chǔ)知識(shí)。除此之外，缺乏實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生沒(méi)有足夠的機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)際案例學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生難以將理論與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。

2.2專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)未與“雙碳”背景相結(jié)合

我國(guó)為應(yīng)對(duì)全球氣候變化。已提出宏偉的“碳中和”目標(biāo)，直接影響各行各業(yè)的發(fā)展方向和人才培養(yǎng)需求。盡管如此，儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)卻尚未充分與這個(gè)關(guān)乎“碳達(dá)峰和碳中和”的融合深度仍待提高。在將相變儲(chǔ)熱技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)與“雙碳”背景相結(jié)合時(shí)，需要高校、教育部門和產(chǎn)業(yè)界共同努力，確保培養(yǎng)出能夠?yàn)樘紲p排和可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的專業(yè)人才。目前，學(xué)生的碳減排意識(shí)不強(qiáng)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)碳排放問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，讓他們了解如何通過(guò)相變儲(chǔ)熱技術(shù)減少碳排放，培養(yǎng)他們?cè)诩夹g(shù)研發(fā)和實(shí)際應(yīng)用中重視碳減排的意識(shí)。其次，該專業(yè)研究生對(duì)于相變儲(chǔ)熱技術(shù)如何在可再生能源領(lǐng)域中發(fā)揮作用，如何將相變儲(chǔ)熱技術(shù)納入綠色能源轉(zhuǎn)型的背景中，促進(jìn)綠色能源的大規(guī)模應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型的認(rèn)知仍不清晰。對(duì)于相變儲(chǔ)熱技術(shù)的可持續(xù)性，以及如何培養(yǎng)學(xué)生在技術(shù)研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用中考慮社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性的能力，貫徹可持續(xù)發(fā)展觀念仍有待探索。

2.3專業(yè)實(shí)踐教學(xué)與“雙碳”融合不夠

將專業(yè)實(shí)踐教學(xué)與“雙碳”融合起來(lái)，可以幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)概念，掌握相關(guān)技術(shù)，同時(shí)培養(yǎng)他們?cè)趯?shí)際情境中解決碳減排和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題的能力。其中專業(yè)知識(shí)雖然具有重要性，然而僅僅擁有專業(yè)技能已不足以適應(yīng)當(dāng)今復(fù)雜多變的社會(huì)和環(huán)境需求。因此，將“雙碳”大背景與專業(yè)課程緊密結(jié)合，致力于培養(yǎng)那些不僅具備專業(yè)技能，更要培養(yǎng)出具備創(chuàng)新意識(shí)和專業(yè)素養(yǎng)的人才，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。其中，最大的挑戰(zhàn)是如何有效地將“雙碳”與專業(yè)課程融合起來(lái)。因此，我們必須采取一系列措施，以促進(jìn)“雙碳”與相變儲(chǔ)熱專業(yè)課程的有機(jī)結(jié)合，積極推動(dòng)該行業(yè)的發(fā)展。

然而，目前學(xué)生所接觸到的與“雙碳”相關(guān)的案例較少，缺乏對(duì)相變儲(chǔ)熱技術(shù)相關(guān)的項(xiàng)目或企業(yè)進(jìn)行實(shí)地考察，難以讓學(xué)生深入了解實(shí)際應(yīng)用情況，無(wú)法掌握相變儲(chǔ)熱技術(shù)在工程領(lǐng)域的作用和影響，進(jìn)而導(dǎo)致相關(guān)專業(yè)研究生無(wú)法獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，人才培養(yǎng)出現(xiàn)瓶頸。

3?教學(xué)改革措施

針對(duì)上述問(wèn)題，本文擬通過(guò)以下措施提高“雙碳”目標(biāo)下該課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)符合“雙碳”目標(biāo)的創(chuàng)新型人才。

3.1設(shè)計(jì)前置課程、引入案例分析

將課程內(nèi)容拆分為模塊，逐步深入，確保每個(gè)模塊的理解，彌補(bǔ)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)差距。在課程開(kāi)始前，了解學(xué)生的學(xué)術(shù)背景和基礎(chǔ)知識(shí)水平；確定哪些方面的知識(shí)可能是薄弱的，并根據(jù)學(xué)生的差距制定前置課程內(nèi)容；根據(jù)學(xué)生的差距，確定需要涵蓋的前置課程內(nèi)容，包括必要的基礎(chǔ)概念、公式、原理等；收集適合前置課程的教材和學(xué)習(xí)資源，采用多種教學(xué)方法，如閱讀、講座、討論、練習(xí)等，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求；隨后設(shè)計(jì)前置課程的學(xué)習(xí)計(jì)劃，明確內(nèi)容的安排和學(xué)習(xí)進(jìn)度，確保前置課程的長(zhǎng)度和深度合適，不至過(guò)于繁瑣。

在前置課程中，引入一些實(shí)際應(yīng)用案例或趣味性內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們的主動(dòng)性；在前置課程結(jié)束后，收集學(xué)生的反饋意見(jiàn)，了解他們的學(xué)習(xí)感受和問(wèn)題，以便不斷優(yōu)化前置課程設(shè)計(jì)；根據(jù)前置課程的學(xué)生反饋和評(píng)估結(jié)果，適時(shí)調(diào)整正式課程的內(nèi)容和深度，以確保所有學(xué)生能夠跟上課程進(jìn)度；通過(guò)精心設(shè)計(jì)的前置課程與實(shí)際應(yīng)用案例，幫助學(xué)生填補(bǔ)基礎(chǔ)知識(shí)差距，使他們?cè)谡秸n程中更好地理解和掌握高溫相變儲(chǔ)熱技術(shù)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)?？偟膩?lái)說(shuō)，解決學(xué)生難以理解相變儲(chǔ)熱技術(shù)的問(wèn)題需要綜合采取多種方法，包括引導(dǎo)、實(shí)踐、案例教學(xué)等，以幫助學(xué)生逐步掌握和理解這門高級(jí)學(xué)科。

3.2教學(xué)方式的改革

增強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)與“雙碳”融合，通過(guò)設(shè)計(jì)與“雙碳”相關(guān)的案例，確保學(xué)生在實(shí)際場(chǎng)景中認(rèn)知相變儲(chǔ)熱技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程，觀察物質(zhì)相變過(guò)程，并結(jié)合能源效率、碳排放等指標(biāo)，探討技術(shù)在碳中和背景下的應(yīng)用價(jià)值。幫助學(xué)生分析如何通過(guò)該技術(shù)減少碳排放、提高能源效率等。將學(xué)生分為小組，組內(nèi)開(kāi)展相變儲(chǔ)熱技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目，從技術(shù)研究、設(shè)計(jì)、投資分析等方面考慮碳減排和可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題。高校與相關(guān)企業(yè)或機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行產(chǎn)學(xué)合作，為研究生提供實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)，讓他們親身參與項(xiàng)目，了解技術(shù)在實(shí)際產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。著重培養(yǎng)學(xué)生在相變儲(chǔ)熱技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)他們開(kāi)發(fā)出更高效、可持續(xù)的儲(chǔ)熱方案，以應(yīng)對(duì)能源存儲(chǔ)和供應(yīng)的挑戰(zhàn)。增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生參與真實(shí)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)室工作或?qū)嵉卣{(diào)研，將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)他們解決實(shí)際問(wèn)題的能力。強(qiáng)調(diào)相變儲(chǔ)熱技術(shù)與其他學(xué)科的交叉，培養(yǎng)學(xué)生具備多學(xué)科合作的能力，如與環(huán)境科學(xué)、材料工程、能源經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域的合作。

3.3構(gòu)建“雙碳”與“高溫相變儲(chǔ)熱技術(shù)”專業(yè)學(xué)科交叉融合課程體系

構(gòu)建碳中和專業(yè)相關(guān)學(xué)科交叉貫通、多維主體協(xié)同的教育課程體系，并將碳中和理念引入研究生教育體系，是一個(gè)具有前瞻性和戰(zhàn)略性的舉措。通過(guò)與其他學(xué)科的教師合作，共同開(kāi)設(shè)交叉學(xué)科的課程，為學(xué)生提供不同學(xué)科領(lǐng)域的視角，促進(jìn)綜合性思考，開(kāi)發(fā)跨學(xué)科的核心課程，涵蓋碳中和領(lǐng)域的不同方面（能源、環(huán)境、工程等）；在課程中引入真實(shí)的碳中和相關(guān)案例，讓學(xué)生從多個(gè)角度分析問(wèn)題，培養(yǎng)解決復(fù)雜問(wèn)題的能力；設(shè)計(jì)項(xiàng)目，該項(xiàng)目可涉及不同學(xué)科，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)合作和交流解決實(shí)際工作中的碳中和問(wèn)題，培養(yǎng)實(shí)踐能力；強(qiáng)化導(dǎo)師制度，指定導(dǎo)師負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生的跨學(xué)科研究項(xiàng)目，確保學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中得到支持和指導(dǎo)，并由該導(dǎo)師邀請(qǐng)?zhí)贾泻皖I(lǐng)域的專家來(lái)進(jìn)行講座和研討會(huì)，讓學(xué)生了解最新的研究進(jìn)展和實(shí)際應(yīng)用；最后設(shè)立研究生交流平臺(tái)與學(xué)科綜合評(píng)估，促進(jìn)不同學(xué)科研究生的交流合作，共同解決碳中和領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，并通過(guò)設(shè)計(jì)綜合性的學(xué)科交叉評(píng)估方式，評(píng)估學(xué)生在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中的綜合能力和成就。

整合上述方法，可以使專業(yè)實(shí)踐教學(xué)更緊密地與“雙碳”目標(biāo)相結(jié)合，幫助學(xué)生深入理解碳減排和可持續(xù)發(fā)展的重要性，并在實(shí)際操作中培養(yǎng)他們的應(yīng)用能力。同時(shí)，高校和教師應(yīng)當(dāng)不斷更新教學(xué)內(nèi)容，關(guān)注行業(yè)動(dòng)態(tài)，確保教學(xué)內(nèi)容始終保持與時(shí)俱進(jìn)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上措施，構(gòu)建一個(gè)“雙碳”與“高溫相變儲(chǔ)熱技術(shù)”跨學(xué)科交叉貫通的專業(yè)學(xué)科融合課程體系，培養(yǎng)出具有綜合能力和創(chuàng)新能力的研究生，為推動(dòng)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)做出貢獻(xiàn)。此外，這也有助于培養(yǎng)學(xué)生在不同學(xué)科領(lǐng)域之間的適應(yīng)能力，更好地應(yīng)對(duì)未來(lái)能源高效利用與管理方面的復(fù)雜問(wèn)題，也為積極推進(jìn)中國(guó)融合發(fā)展、建設(shè)世界水平的現(xiàn)代化教育提供理論支撐。

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作者簡(jiǎn)介：任云秀（1991—??）.女，山東德州人，博士研究生，研究方向：相變儲(chǔ)熱、傳熱傳質(zhì)。