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摘要:随着国家对于“双碳目标”的提出，为了积极响应各级部门的政策号召，高校陆续制定出台了相关政策，使得教学、科研都紧跟时代变化，“材料化学”课程作为一门与碳排放及可持续发展联系较紧密的专业基础课，在教学实践过程中，也要根据实际情况，结合学校、学院办学定位及工程认证标准，从而制定科学合理的教学大纲和实践教学体系。
关键词：“双碳”目标；无机材料；材料化学；课程实践
引言
2020年9月22日，中国将采取更加有力的措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。2021年也提出：落实2030年应对气候变化国家自主贡献目标。加快发展方式绿色转型，协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%。碳达峰和碳中和是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。紧接着，各部委、央企和省市的相关政策法规密集出台，如生态环境部制定了《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》和《碳排放权交易管理办法（试行）》，国资委研究修订了《中央企业能源节约与生态环境保护监督管理办法（征求意见稿）》等，国家层面对于实现碳达峰、碳中和目标的路径已经日益清晰[1]。
所谓碳中和，就是一方面从排放端着手，采取减排措施降低碳的排放量，同时，寻求新型可再生替代能源；另一方面，从负排放项目着手，诸如碳汇、碳捕集与封存（CCS)技术等项目，抵消已经排放到大气中的碳，从而实现零排放甚至负排放[2]。作为能源生产和电力输出大省，山西省也加快了推动实现“碳达峰、碳中和”的步伐，积极响应国家政策。2021年3月，山西碳中和战略创新研究院在山西正式设立，一方面推动设立山西省碳中和产业基金，促进碳中和产业发展和投资；另外就是帮助高校或科研机构实现成果转化，让新技术快速实现产业化，帮助企业实现节能减排，从而满足“碳达峰、碳中和”的要求。
教育部也印发了《高等学校碳中和科技创新行动计划》的通知，要求发挥高校基础研究主力军和重大科技创新策源地作用，推进碳中和未来技术学院和示范性能源学院建设，建设一批国家级碳中和相关一流本科专业，鼓励高校开设碳中和通识课程，将碳中和理念与实践融入人才培养体系。同时，要加大在新工科建设中的支持力度，鼓励高校与科研院所、骨干企业联合设立碳中和专业技术人才培养项目，协同培养各领域各行业高层次碳中和创新人才。
在国家将碳中和作为战略决策的背景下，高校应当将参与碳中和行动纳入自身的行动框架，围绕碳中和探索研究与教学活动。由此可见，高校对气候保护、可持续发展有着“特殊责任”，高校参与碳中和的实践策略势在必行。从可持续发展理念来看，高校参与碳中和行动有助于推动社会经济系统转型，激发机构自身及相关群体的责任意识，帮助大学建立良好的社会形象，培养具有社会责任感的未来公民。另一方面，碳中和意味着整个社会经济系统转向可持续发展，大学具有强大的科研能力、社会影响力和人才培育力，应当承担起推动社会迈向碳中和的转型重任[3-5]。
鉴于此，地处山西的高等院校在推动山西省能源革命全面转型升级、提升山西在新兴绿色经济领域的竞争力方面，应该主动对接国家政策，针对与“碳排放、碳达峰”密切相关的“材料化学”课程的教育教学做出积极改革和调整，通过各种形式将节能减排意识、可持续发展观、践行绿色低碳理念传递给大学生，并通过他们的低碳足迹为实现碳达峰、碳中和贡献一份力量。
一、“双碳”目标融入“材料化学”课程教学过程的意义
众所周知，山西以化石能源为主，化石能源的生产和消费将造成二氧化碳等温室气体的排放，因此，政府分给山西碳交易的配额相对较多。高等院校更要以“碳达峰、碳中和”为契机，立足新发展阶段，贯彻新发展理念，主动服务和融入山西省的新发展格局，并在各个社会领域强化节能减排意识、践行绿色低碳生活。因此，在“材料化学”课程的教学与实践过程中，应主动将课程内涵与循环经济、可持续发展观及低碳理念有机融合，从而培养出符合时代发展需求，具有较强工程实践能力和创新能力的应用型人才，同时也为培养国家需要的专业技术人才提供理论支持。
二、“双碳”理念融入“材料化学”课程教学过程的思路
1.在工程教育专业认证基础上，优化调整培养方案、教学大纲和教学任务，并通过顶层设计、规划，使材料类专业课程的教学内容、教学方式适应社会对碳中和发展需求，从而体现前沿性和时代性。
2.改变传统教学形态、调整传统的教学理念，使碳中和知识点的讲授与课程思政元素进行有机融合，从而活跃课堂教学效果，实现寓教于“碳”的全方位育人目的。
3.通过建立可持续发展观，如何逐步优化评价体系，营造“节能减排、人人有责”的校园文化氛围，鼓励师生主动参与到碳中和相关的教学与创新创业实践活动。
三、“双碳”愿景融入“材料化学”课程教学过程的途径
1.调整培养目标，适应社会发展
碳中和的实现离不开在社会各领域强化节能减排意识和践行绿色低碳生活，将节能减排意识、绿色低碳理念植入专业课程的培养目标中也符合新工科建设与工程认证培养方案。首先，绿色低碳理念是对马克思环境哲学思维的传承与创新，将其融入“材料化学”课程的教学过程中，有利于在大学生中营造浓厚的学习碳达峰、碳中和等相关知识的氛围，鼓励大学生主动为低碳生活宣传代言，也是对大学生进行课程思想政治教育的有效途径之一。换句话说，不仅要培养学生对专业知识、专业技能的掌握，还要引导学生关心国家和世界的发展方向，能够积极响应国家号召，培养学生对碳中和的学习兴趣，帮助学生在大学期间做出合理的职业规划。另外，应该充分发挥高校科学研究和人才培养的优势，在教学环节中引入绿色低碳理念。这是立德树人与教育教学相辅相成的生动体现，不仅实现教学相长，也是对党和国家培养适应高质量发展、高水平自立自强以及秉持“终身学习”理念人才的重要支撑。
2.改革教学理念，加强实践环节
对教学理念进行改革，以实现教学方式的多样化。传统的教学方式是以教师为主导，学生被动地配合与接受，这种教学方式不利于学生主动性提高和独立思考能力培养，要加强信息技术与教学深度融合，推进线上线下多种模式的课堂教学改革，改革之后的教学方式应该以学生为主体，注重对学生的引导与启发，重视学生的主动参与度，以提高学生的学习积极性和学习效率为最终目的。
具体来说，要紧紧围绕“碳达峰与碳中和”这一主题，组织基层教学团队与专业课程教师开展课程教研活动，制定调整与此相匹配的新大纲、新教案、新课件，充分发挥教学团队的力量，从而提升课程的整体教学效果。例如，在传统金属材料、无机非金属材料工艺相关课程的绪论开篇讲解时，首先给学生抛出问题“传统材料的制备工艺都呈高能耗、高污染特点，随着我国能源、经济快速发展，今后的碳达峰、碳中和目标将如何实现”，从而引导学生进行思考，提高对课程的兴趣。后续进入正文的讲解，从传统材料制备的原料、燃料和工艺认知开始，理解并掌握料流（原料、燃料）与气流（助燃气体、排放气体）的迁移和转化过程、规律，并从“碳达峰、碳中和”角度，着眼未来，对学生灌输绿色制造、低碳生产理念。
首先，“预习”“授课”“总结”是任何课程学习掌握的三个必要环节，同样，在“材料化学”课程的教学活动中，可以通过设立与每个章节相关的环境污染、节能减排问题，鼓励学生积极查阅各类文献资料，逐步培养学生将所学理论知识运用于解决实际工程问题的能力，这正与工程认证要求中的培养目标点相吻合。而且，在授课过程中需加强师生互动环节，调动学生参与的积极性，围绕“碳达峰与碳中和”主题，针对课程中涉及到相关联系紧密知识点的讲解，可以将学生分组后上台进行汇报讲解，课间与其他同学进行互动探讨，教师最后进行点评总结，从而加深学生对概念的印象及对知识的把握。而课后则进一步要求学生对知识进行系统归纳，结合其自身的实际情况，理解建立正确的可持续发展观的重要性、时代性和紧迫性，充分把握人与自然和谐共生以及可持续发展观的联系和内涵，同时也实现了将课程思政元素“润物细无声”般地传输给学生的教书育人目的。
其次，围绕“双碳目标”对课程内容进行修订完善，适当增加废弃物循环利用、新能源、新材料及能量回收利用等相关模块的知识比重，以实现“材料化学”课程内容的多元化覆盖。另外，随着新能源技术与材料的不断发展，其涉及的知识面越来越广，与其他专业学科的交集也越来越多。尤其是能源材料类学科背景的学生，更应注重对基础化学理论知识和材料制备技能的掌握，并能够把所学知识熟练运用到工程化实践中。同时，可适量增加燃烧污染产物的排放与控制、太阳能综合利用技术、核能发电、风能以及潮汐能等相关课程知识点的讲解，分门别类地进行教授。当然，应该鼓励教师在钢铁、建材、有色冶炼等传统高耗能行业开展零碳工业流程革新技术研究，以期实现科研成果反哺教学，真正实现以本为本，进而形成良性循环态势。
第三，大学生作为未来社会的中坚力量，必将引领世界潮流，在一定程度上可以呼吁倡导更多言行、举止来共同解决全世界的气候和环境挑战，这是十分有价值的储备，将有助于推动实现环境可持续性和人类命运共同体远景。因此，应该广泛开展“碳达峰、碳中和”实践教学活动。例如，举办“我为双碳目标建言献策”主题活动，为学生间分享、交流“碳达峰、碳中和”实践成果搭建交流平台，从而创造浓厚的、践行绿色低碳理念的校园环境。此外，通过“寻找低碳事迹”类似的社会公益活动，倡导学生养成良好生活行为习惯，树立节能减排意识，争做低碳代言者。同时，也可以发起碳中和倡议，构建环保型学生社团，举办以“双碳”为主题的讲座、专题活动、竞赛等，营造绿色校园文化，为学生提供全方位、多维度的参与形式。重要的是，值此机会窗口，学校可以在已经建立起的浓厚的学科竞赛和各级大创项目参与氛围基础上，继续鼓励和资助学生围绕“节能减排”“固废循环综合利用”“绿色制备”及“催化环保”等与碳中和相关的议题开展创新创业活动，调动学生的主观积极性；鼓励师生关注碳中和问题，积极参与推广，促进碳中和的公益活动和成果转化项目。如此，既有利于彰显个人和学校的社会责任感，又可以引导师生把握时代机遇，实现个人的低碳价值。
3.优化评价体系，建立可持续观
目前，绝大部分高校实施碳中和行动几乎是处于“从零起步”状态，所以需要引入可持续发展理念来考核“材料化学”课程在教学工程中的落实“双碳”的目标达成度，进而建立完善的评价体系。另外，学校层面应该围绕自身办学定位以及地方经济转型态势，引导师生广泛参与到碳中和行动中，顶层规划部署相关政策，并有效调科研、教学和后勤保障服务，全方位提升学校的“双碳”目标制定、落实和评价体系完整度。
结语
在新工科建设与工程教育专业认证背景下，通过在“材料化学”课程进行“碳中和、碳达标”相关的课程改革与人才培养模式优化，旨在培养学生的节能减排意识和践行绿色低碳生活模式。一方面，与课程思想政治教育紧密结合，为学生营造浓厚的学习“双碳”等相关知识的氛围，鼓励其主动为低碳生活宣传代言；另一方面，积极响应国家号召，培养学生对碳中和的学习兴趣，帮助学生在大学期间做出合理的职业规划。此举正好与“高校应将立德树人作为中心环节，思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人”的办学宗旨相吻合。
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关键词：“双碳”目标；无机材料；材料化学；课程实践
引言
2020年9月22日，中国将采取更加有力的措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。2021年也提出：落实2030年应对气候变化国家自主贡献目标。加快发展方式绿色转型，协同推进经济高质量发展和生态环境高水平保护，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%。碳达峰和碳中和是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。紧接着，各部委、央企和省市的相关政策法规密集出台，如生态环境部制定了《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》和《碳排放权交易管理办法（试行）》，国资委研究修订了《中央企业能源节约与生态环境保护监督管理办法（征求意见稿）》等，国家层面对于实现碳达峰、碳中和目标的路径已经日益清晰[1]。
所谓碳中和，就是一方面从排放端着手，采取减排措施降低碳的排放量，同时，寻求新型可再生替代能源；另一方面，从负排放项目着手，诸如碳汇、碳捕集与封存（CCS)技术等项目，抵消已经排放到大气中的碳，从而实现零排放甚至负排放[2]。作为能源生产和电力输出大省，山西省也加快了推动实现“碳达峰、碳中和”的步伐，积极响应国家政策。2021年3月，山西碳中和战略创新研究院在山西正式设立，一方面推动设立山西省碳中和产业基金，促进碳中和产业发展和投资；另外就是帮助高校或科研机构实现成果转化，让新技术快速实现产业化，帮助企业实现节能减排，从而满足“碳达峰、碳中和”的要求。
教育部也印发了《高等学校碳中和科技创新行动计划》的通知，要求发挥高校基础研究主力军和重大科技创新策源地作用，推进碳中和未来技术学院和示范性能源学院建设，建设一批国家级碳中和相关一流本科专业，鼓励高校开设碳中和通识课程，将碳中和理念与实践融入人才培养体系。同时，要加大在新工科建设中的支持力度，鼓励高校与科研院所、骨干企业联合设立碳中和专业技术人才培养项目，协同培养各领域各行业高层次碳中和创新人才。
在国家将碳中和作为战略决策的背景下，高校应当将参与碳中和行动纳入自身的行动框架，围绕碳中和探索研究与教学活动。由此可见，高校对气候保护、可持续发展有着“特殊责任”，高校参与碳中和的实践策略势在必行。从可持续发展理念来看，高校参与碳中和行动有助于推动社会经济系统转型，激发机构自身及相关群体的责任意识，帮助大学建立良好的社会形象，培养具有社会责任感的未来公民。另一方面，碳中和意味着整个社会经济系统转向可持续发展，大学具有强大的科研能力、社会影响力和人才培育力，应当承担起推动社会迈向碳中和的转型重任[3-5]。
鉴于此，地处山西的高等院校在推动山西省能源革命全面转型升级、提升山西在新兴绿色经济领域的竞争力方面，应该主动对接国家政策，针对与“碳排放、碳达峰”密切相关的“材料化学”课程的教育教学做出积极改革和调整，通过各种形式将节能减排意识、可持续发展观、践行绿色低碳理念传递给大学生，并通过他们的低碳足迹为实现碳达峰、碳中和贡献一份力量。
一、“双碳”目标融入“材料化学”课程教学过程的意义
众所周知，山西以化石能源为主，化石能源的生产和消费将造成二氧化碳等温室气体的排放，因此，政府分给山西碳交易的配额相对较多。高等院校更要以“碳达峰、碳中和”为契机，立足新发展阶段，贯彻新发展理念，主动服务和融入山西省的新发展格局，并在各个社会领域强化节能减排意识、践行绿色低碳生活。因此，在“材料化学”课程的教学与实践过程中，应主动将课程内涵与循环经济、可持续发展观及低碳理念有机融合，从而培养出符合时代发展需求，具有较强工程实践能力和创新能力的应用型人才，同时也为培养国家需要的专业技术人才提供理论支持。
二、“双碳”理念融入“材料化学”课程教学过程的思路
1.在工程教育专业认证基础上，优化调整培养方案、教学大纲和教学任务，并通过顶层设计、规划，使材料类专业课程的教学内容、教学方式适应社会对碳中和发展需求，从而体现前沿性和时代性。
2.改变传统教学形态、调整传统的教学理念，使碳中和知识点的讲授与课程思政元素进行有机融合，从而活跃课堂教学效果，实现寓教于“碳”的全方位育人目的。
3.通过建立可持续发展观，如何逐步优化评价体系，营造“节能减排、人人有责”的校园文化氛围，鼓励师生主动参与到碳中和相关的教学与创新创业实践活动。
三、“双碳”愿景融入“材料化学”课程教学过程的途径
1.调整培养目标，适应社会发展
碳中和的实现离不开在社会各领域强化节能减排意识和践行绿色低碳生活，将节能减排意识、绿色低碳理念植入专业课程的培养目标中也符合新工科建设与工程认证培养方案。首先，绿色低碳理念是对马克思环境哲学思维的传承与创新，将其融入“材料化学”课程的教学过程中，有利于在大学生中营造浓厚的学习碳达峰、碳中和等相关知识的氛围，鼓励大学生主动为低碳生活宣传代言，也是对大学生进行课程思想政治教育的有效途径之一。换句话说，不仅要培养学生对专业知识、专业技能的掌握，还要引导学生关心国家和世界的发展方向，能够积极响应国家号召，培养学生对碳中和的学习兴趣，帮助学生在大学期间做出合理的职业规划。另外，应该充分发挥高校科学研究和人才培养的优势，在教学环节中引入绿色低碳理念。这是立德树人与教育教学相辅相成的生动体现，不仅实现教学相长，也是对党和国家培养适应高质量发展、高水平自立自强以及秉持“终身学习”理念人才的重要支撑。
2.改革教学理念，加强实践环节
对教学理念进行改革，以实现教学方式的多样化。传统的教学方式是以教师为主导，学生被动地配合与接受，这种教学方式不利于学生主动性提高和独立思考能力培养，要加强信息技术与教学深度融合，推进线上线下多种模式的课堂教学改革，改革之后的教学方式应该以学生为主体，注重对学生的引导与启发，重视学生的主动参与度，以提高学生的学习积极性和学习效率为最终目的。
具体来说，要紧紧围绕“碳达峰与碳中和”这一主题，组织基层教学团队与专业课程教师开展课程教研活动，制定调整与此相匹配的新大纲、新教案、新课件，充分发挥教学团队的力量，从而提升课程的整体教学效果。例如，在传统金属材料、无机非金属材料工艺相关课程的绪论开篇讲解时，首先给学生抛出问题“传统材料的制备工艺都呈高能耗、高污染特点，随着我国能源、经济快速发展，今后的碳达峰、碳中和目标将如何实现”，从而引导学生进行思考，提高对课程的兴趣。后续进入正文的讲解，从传统材料制备的原料、燃料和工艺认知开始，理解并掌握料流（原料、燃料）与气流（助燃气体、排放气体）的迁移和转化过程、规律，并从“碳达峰、碳中和”角度，着眼未来，对学生灌输绿色制造、低碳生产理念。
首先，“预习”“授课”“总结”是任何课程学习掌握的三个必要环节，同样，在“材料化学”课程的教学活动中，可以通过设立与每个章节相关的环境污染、节能减排问题，鼓励学生积极查阅各类文献资料，逐步培养学生将所学理论知识运用于解决实际工程问题的能力，这正与工程认证要求中的培养目标点相吻合。而且，在授课过程中需加强师生互动环节，调动学生参与的积极性，围绕“碳达峰与碳中和”主题，针对课程中涉及到相关联系紧密知识点的讲解，可以将学生分组后上台进行汇报讲解，课间与其他同学进行互动探讨，教师最后进行点评总结，从而加深学生对概念的印象及对知识的把握。而课后则进一步要求学生对知识进行系统归纳，结合其自身的实际情况，理解建立正确的可持续发展观的重要性、时代性和紧迫性，充分把握人与自然和谐共生以及可持续发展观的联系和内涵，同时也实现了将课程思政元素“润物细无声”般地传输给学生的教书育人目的。
其次，围绕“双碳目标”对课程内容进行修订完善，适当增加废弃物循环利用、新能源、新材料及能量回收利用等相关模块的知识比重，以实现“材料化学”课程内容的多元化覆盖。另外，随着新能源技术与材料的不断发展，其涉及的知识面越来越广，与其他专业学科的交集也越来越多。尤其是能源材料类学科背景的学生，更应注重对基础化学理论知识和材料制备技能的掌握，并能够把所学知识熟练运用到工程化实践中。同时，可适量增加燃烧污染产物的排放与控制、太阳能综合利用技术、核能发电、风能以及潮汐能等相关课程知识点的讲解，分门别类地进行教授。当然，应该鼓励教师在钢铁、建材、有色冶炼等传统高耗能行业开展零碳工业流程革新技术研究，以期实现科研成果反哺教学，真正实现以本为本，进而形成良性循环态势。
第三，大学生作为未来社会的中坚力量，必将引领世界潮流，在一定程度上可以呼吁倡导更多言行、举止来共同解决全世界的气候和环境挑战，这是十分有价值的储备，将有助于推动实现环境可持续性和人类命运共同体远景。因此，应该广泛开展“碳达峰、碳中和”实践教学活动。例如，举办“我为双碳目标建言献策”主题活动，为学生间分享、交流“碳达峰、碳中和”实践成果搭建交流平台，从而创造浓厚的、践行绿色低碳理念的校园环境。此外，通过“寻找低碳事迹”类似的社会公益活动，倡导学生养成良好生活行为习惯，树立节能减排意识，争做低碳代言者。同时，也可以发起碳中和倡议，构建环保型学生社团，举办以“双碳”为主题的讲座、专题活动、竞赛等，营造绿色校园文化，为学生提供全方位、多维度的参与形式。重要的是，值此机会窗口，学校可以在已经建立起的浓厚的学科竞赛和各级大创项目参与氛围基础上，继续鼓励和资助学生围绕“节能减排”“固废循环综合利用”“绿色制备”及“催化环保”等与碳中和相关的议题开展创新创业活动，调动学生的主观积极性；鼓励师生关注碳中和问题，积极参与推广，促进碳中和的公益活动和成果转化项目。如此，既有利于彰显个人和学校的社会责任感，又可以引导师生把握时代机遇，实现个人的低碳价值。
3.优化评价体系，建立可持续观
目前，绝大部分高校实施碳中和行动几乎是处于“从零起步”状态，所以需要引入可持续发展理念来考核“材料化学”课程在教学工程中的落实“双碳”的目标达成度，进而建立完善的评价体系。另外，学校层面应该围绕自身办学定位以及地方经济转型态势，引导师生广泛参与到碳中和行动中，顶层规划部署相关政策，并有效调科研、教学和后勤保障服务，全方位提升学校的“双碳”目标制定、落实和评价体系完整度。
结语
在新工科建设与工程教育专业认证背景下，通过在“材料化学”课程进行“碳中和、碳达标”相关的课程改革与人才培养模式优化，旨在培养学生的节能减排意识和践行绿色低碳生活模式。一方面，与课程思想政治教育紧密结合，为学生营造浓厚的学习“双碳”等相关知识的氛围，鼓励其主动为低碳生活宣传代言；另一方面，积极响应国家号召，培养学生对碳中和的学习兴趣，帮助学生在大学期间做出合理的职业规划。此举正好与“高校应将立德树人作为中心环节，思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人”的办学宗旨相吻合。
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