“递进式”教学法在化工“双碳”人才培养中的应用研究

［摘 要］ 随着国家产业结构的调整，传统化工企业的转型升级，急需大批掌握新技术、新工艺、新材料的“双碳”人才。然而在新形势、新时代下专业学生培养过程中存在很多问题，急需一种新的方式去定位专业培养高层次创新人才，同时要对培养方案和课程体系进行修改以适应时代进步和行业发展。为了满足国家需求，通过调整目标定位、构建模块化课程体系、强化实践环节、构建“三进、四保障”教育创新和提高毕业论文的工程特色要求等措施，培养具有创新精神和实践能力的复合型高级专业人才。“递进式”教学体系贯穿化学工程与工艺专业（电化学方向）本科生培养的全过程，具有重要意义，对同类专业“双碳”人才培养具有一定参考价值。

［关键词］ 双碳；“递进式”教学法；人才培养；课程体系

［基金项目］ 2023年度黑龙江省教育科学规划重点课题“‘双碳’背景下的电化学人才‘递进式’培养方法研究”（GJB1423128）

［作者简介］ 王振波（1973—），男，辽宁沈阳人，博士，哈尔滨工业大学化工与化学学院教授，主要从事化学电源与电催化研究；赵 磊（1989—），男，黑龙江哈尔滨人，博士，哈尔滨工业大学化工与化学学院副教授，主要从事电催化与电极材料研究；张云龙（1994—），男，黑龙江哈尔滨人，博士，哈尔滨工业大学化工与化学学院助理教授，主要从事燃料电池与电催化研究。

［中图分类号］ G642.41 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）37-0137-04 ［收稿日期］ 2024-05-01

引言

2020年9月，国家主席习近平在第75届联合国大会上代表我国提出二氧化碳排放力争在2030年前达到峰值，努力争取在2060年前实现碳中和。作为最大的发展中国家，中国将积极参与全球环境和气候治理，为全球发展贡献力量。中国化工企业要想在未来的国际竞争中立于不败之地，就必须培养一批掌握新技术、新工艺、新材料的新能源领域“双碳”人才。随着“双碳”目标的提出，化学工程与工艺专业的重要性愈发凸显，因为该专业涉及能源、环保、材料等众多领域，与“双碳”目标的实现密切相关。因此，化学工程与工艺专业应成为“双碳”人才培养的排头兵。哈尔滨工业大学化学工程与工艺专业（电化学方向）是一门理论性、实践性和应用性都很强的综合性全国一流本科专业，成立六十余年来，为新能源行业培养了大批高端技术人才。然而面对新时代、新形势，当前该专业人才培养仍然存在诸多问题，难以满足行业转型升级的需求，亟须探索新的教学理念和教学方法。因此，在电化学工程系多门专业课程中引入“递进式”教学法，以提高课堂效率和教学效果是十分必要的。［1］

一、“递进式”教学法的内涵及特点

“递进式”教学法是指教师在课堂教学中，根据知识的内在逻辑关系，由浅到深逐步向学生传授知识的一种教学方法，也是培养新能源化工“双碳”人才的有效途径。“递进式”教学法的内涵是教师要结合课程中的知识内容，引导学生做好课前学习准备。在课堂教学中，教师应根据学生的学习能力和认知水平，循序渐进地将课前准备好的知识内容进行系统讲授，使学生在掌握基本知识的同时，逐步提高认知水平，达到掌握新知识的目的。课堂教学结束后，教师应适当扩展所教授的新知识，使学生掌握新知识的同时还能了解更多与新知识相关的技能，从而实现学习目标。“递进式”教学法具有以下特点：一是循序渐进。“递进式”教学法是从基础到高级，从容易到困难，从简单到深入，有计划、有目的、循序渐进地进行知识的传授，使学生在学习过程中逐步掌握新知识；二是分阶段。“递进式”教学是一个循序渐进的过程，每个阶段都有自己不同的要求和目标。教师应根据不同学生的学习水平和认知水平，提出不同阶段的教学要求；三是有层次。“递进式”教学法是一个不断发展、逐步完善、不断改进的过程。在这个过程中，教师应根据学生的学习情况不断调整新旧知识和教学方法的关系。例如，在讲授电化学原理时，首先讲授电化学动力学等基础理论知识；然后逐步深入到电极/溶液界面的结构与性质、电极过程、液相传质步骤动力学，最后讲解电子转移步骤动力学等。只有这样有层次的教学，才能使学生掌握新旧知识之间的内在联系和本质区别［2］。

二、化工“双碳”人才培养的关键要素

在推进“双碳”目标的过程中，化工行业迫切需要具有先进技术、绿色技术和创新管理能力的复合型人才。随着社会对化工行业碳中和可持续发展的需求日益增加，化工行业亟须培养一批既有专业知识又有可持续发展理念的人才，推动行业转型升级，创造新的质量生产力，实现高质量发展。这类人才不仅要有扎实的理论基础，还要对碳排放相关政策、标准和实施路径有深入的了解，并具有创造突破关键颠覆性技术的能力，满足企业低碳转型发展的实际需求。因此，化工“双碳”人才的培养应注重以下几个关键要素。

（一）化工“双碳”人才培养应注重培养学生的可持续发展意识

除教授专业知识外，还应注重培养学生的社会责任感、环境意识和工匠精神，使他们深刻认识到新能源化工产业在实现碳中和以及绿色可持续发展过程中的重要作用，并积极思考如何在今后的工作中为新能源产业的绿色转型贡献力量。同时，加强大学生国际视野的培养，鼓励学生参与国际交流与合作，了解全球低碳趋势和新能源产业发展。通过这些综合措施，我们可以有效培养引领新能源化工行业向低碳方向发展的关键力量。

（二）化工“双碳”人才培养需要创新的人才培养模式

高校应该与时俱进，及时地调整人才培养方案，增加相关特色课程比重，优化教学方法，采用启发式教学和实践教学激发出学生的学习热情，培养学生的创新思维。强化专业知识学习，确保学生掌握前沿新能源工程和技术，如先进化学电源、电催化、纳米电极材料等。同时要加强学生的实践环节，提供更多参与科研项目、企业实习和实践机会，使他们在实践中检验所学的知识，培养解决实际问题的能力。我们重视创新能力的培育，激发学生的创新思维，为他们提供跨学科的研究机会，并且支持他们在绿色制造、节能减排、新能源等领域取得新突破。

（三）化工“双碳”人才培养需要加强校企合作，整合产学研资源

注重实践技能的培养，通过校企合作、产教融合，提供实践和培训的平台，增强学生解决实际问题的能力。高校要与新能源化工企业建立深度合作关系，开设碳中和、绿色制造、新能源相关课程，邀请企业专家参与实践教学，使学生理论知识与实践应用相结合。同时，企业应为学生提供丰富的实习机会，使他们在实践中掌握前沿技术，培养学生的创新思维。通过校企合作，不仅可以提高学生的专业素质，还可以为企业提供高端技术人才。

三、构建模块化课程教学体系

（一）“递进式”教学法模块化课程设置

新能源化工人才培养的模块化课程设置包括几个方面：基础理论模块、实践操作模块、创新设计模块、管理与实务模块。基础理论模块重点培养学生化学与电化学四大专业的基础知识。实践操作模块注重培养学生的操作技能和实验能力；创新设计模块则引导学生将所学知识应用于新能源化工产品或工艺的创新设计；管理与实务模块则帮助学生了解新能源化工行业的运营管理知识。通过这些模块的有效结合，学生可以在知识、技能和实践方面得到全面发展，为学生未来从事新能源和化工相关工作奠定坚实的基础。

（二）“递进式”教学法在化工人才培养中的应用优势

“递进式”教学法在化工人才培养中的应用具有一定的优势，“递进式”教学法是一种新的教学理念，强调知识和技能的深化与升华，注重培养学生的综合应用能力。传统的教学方法是教师在讲台上讲话，学生在下面听讲，以教师授课为主。没有充分调动学生学习的积极性和主动性，学生容易出现对课程内容理解不到位、把握不稳等问题。

此外“电化学原理”和“电化学测量”等课程具有较强的理论性和实践性，学习过程中涉及大量公式、概念及定律等知识，学生很难在短时间内对知识进行有效掌握。“递进式”教学方法与传统的“灌输式”教学相比，更加注重学生的主动参与和探究，以化学工程与工艺（电化学方向）课程知识体系为主线，将相关知识进行逐级递进，同时融合化学电源和表面处理的新进展，形成具有工程特色的“递进式”教学方法。教师在课堂上采用“递进式”教学法，将传统课堂教学与课外实践相结合，激发学生学习兴趣；将课内知识与课外实践相结合，培养学生的创新能力；加强专业知识和可持续发展理念，培养学生的团队合作精神。针对化学工程与工艺（电化学方向）课程知识点多、内容复杂的特点，从课程知识体系出发，将相关知识进行逐级递进。首先，将“电化学原理”“电化学测量”“化学电源工艺学”和“电镀工艺学”等专业基础知识内容划分为若干知识点。每一个知识点均从“理论”到“实践”进行讲解。最后，按照上述教学内容，在每个知识点下分别设立若干小章节。每一个小章节又设置若干个知识点。每一个知识点对应一个小章节进行讲解。再次，按照一定的逻辑顺序循序渐进地将整个“电化学原理”“电化学测量”“化学电源工艺学”和“电镀工艺学”等专业基础知识内容讲解完毕。在整个教学过程中，教师可以不断地进行提问和讨论。以不同章节的知识点为主线，通过对知识点的延伸和扩展，形成教学内容。在教学过程中引入新进展，促进学生对所学内容的理解和掌握。同时在教学过程中，通过多个知识点之间的联系和对比，加深学生对相关理论的理解。运用“递进式”教学方法有利于培养学生的批判性思维、创新精神和实践能力，在新能源化工人才培养中具有独特的优势。通过系统化地设计教学内容和教学活动，引导学生循序渐进地掌握知识，并将其灵活应用于解决实际问题，有助于培养符合“双碳”目标要求的高素质新能源化工创新型人才。

（三）加强专业课程实践教学环节

加强“双碳”相关专业课程的实践教学环节是教育教学的重要任务。首先，需要从教学目标出发，明确培养学生掌握应对“双碳”目标的实践技能和创新能力。其次，在课程体系设计中，应增加与“双碳”相关的实践操作，如碳排放监测与评估、新能源综合利用方案设计等，使学生在实践中加深对相关理论知识的理解。同时，还要注重培养学生的跨学科思维，鼓励他们从不同角度分析和解决“双碳”相关问题。

在教学方法上，应该注重理论与实践相结合，多采用项目式教学、案例式教学，让学生深度参与实践项目的策划和执行中。同时，还可以邀请相关领域的企业专家到学校进行现场教学指导，增强学生的实践能力。此外，学校还应该加强校企合作，为学生提供更多的实习机会，提高他们的专业技能和解决实际问题的能力。

（四）构建“三进、四保障”教育创新能力培养机制

为了实现创新能力培养理念，创建了“三进、四保障”创新能力培养机制。“三进”是指科研成果进教材、进课堂、进实验，这能够使学生更直观地了解科研成果，提高其学习兴趣和实践能力。“四保障”则是指创建由企业家参与的导师团队、校内整合资源的科研平台、校内外实践基地、与学工人员联合的配套全过程管理。这些保障机制能够为学生提供更好的学习和实践环境，促进其全面发展和个性化成长。通过这种培养方式，相信学生毕业后能够快速成长为高层次的创新人才、卓越的工程师和优秀的企业家等，为我国的经济发展和社会进步作出贡献。

（五）提高专业毕业论文的工程特色要求

1.解决毕业论文与实际工程脱节的问题。毕业论文是学生学习过程中重要的训练和总结环节，体现了学生的专业知识、分析能力和解决问题的能力。然而，有些毕业论文与实际项目脱节。一方面，一些论文过于理论化，缺乏针对性的工程实践；另一方面，有些论文过于狭窄，仅限于特定的工艺或设备，很难扩展到其他相关领域。因此，在指导毕业论文的过程中，应鼓励学生积极关注行业前沿，结合工程实际问题和企业需求进行研究，提高论文的工程实用价值。

2.提升毕业论文的工程应用价值。化学工程与工艺（电化学方向）毕业论文应具有较强的应用价值。一方面，论文选题应立足于企业生产的工程技术问题、技术要求、工艺优化等实际问题，贴近行业发展需求；另一方面，在研究方法和分析路径上，要注重工程研究技术的应用，如模拟工艺流程、材料性能评估、工艺经济分析等，增强论文的工程实用性。同时，鼓励学生在论文中提出创新的工程设计方案或工程措施，为企业生产实践提供宝贵参考。