新工科背景下建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)一流本科人才培養(yǎng)探討

倪龍 姚楊 姜益強(qiáng)

摘要：以新經(jīng)濟(jì)和新產(chǎn)業(yè)為背景的新工科的提出為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)一流本科人才培養(yǎng)提供了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。為此，文章以哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)建設(shè)為例，總結(jié)其在專業(yè)教學(xué)改革、師資隊(duì)伍和基層教學(xué)組織建設(shè)及教學(xué)質(zhì)量保障體系建設(shè)方面的主要舉措，探討新工科背景下建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)一流本科人才培養(yǎng)方法，以適應(yīng)高等工程教育的范式轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：高等工程教育;新工科;建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程;一流本科

高等工程教育作為高等教育的重要組成部分進(jìn)行了多次轉(zhuǎn)型，從注重技術(shù)應(yīng)用（技術(shù)范式）轉(zhuǎn)換為注重科學(xué)研究（科學(xué)范式），又轉(zhuǎn)換為注重工程實(shí)踐（工程范式）?！靶鹿た啤保‥merging Engineering Education，3E）概念正是在新時(shí)代背景下于2016年提出，其后教育部組織高等學(xué)校進(jìn)行了深入研討，很快形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”等指導(dǎo)性文件?！靶鹿た啤钡奶岢鰹楣こ探逃睦碚摵蛯?shí)踐探索提供了一個(gè)全新的視角，也是對(duì)國(guó)際工程教育改革發(fā)展做出的中國(guó)本土化的回應(yīng)。

新工科以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景，按照新工科的內(nèi)涵，里瑟琦智庫(kù)高等教育委員會(huì)梳理了2012年專業(yè)目錄和2015年本科專業(yè)備案與審批結(jié)果（2016年2月發(fā)布），081002“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”（以下簡(jiǎn)稱“建環(huán)”）均入選新工科專業(yè)。綠色經(jīng)濟(jì)的倡導(dǎo)和節(jié)能環(huán)保理念的推崇，為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的機(jī)遇，同時(shí)也使其面臨新的挑戰(zhàn)。新工科背景下，一個(gè)直接相關(guān)的問題是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)一流本科人才應(yīng)該如何培養(yǎng)？為此，本文以哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)建設(shè)為例，探討新工科背景下建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)一流本科人才應(yīng)如何培養(yǎng)，供同行批評(píng)指正。

一、作為新工科的“建環(huán)”專業(yè)

我國(guó)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的前身是供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)與空調(diào)工程專業(yè)，最早于1949年在哈爾濱工業(yè)大學(xué)由前蘇聯(lián)專家指導(dǎo)創(chuàng)建，當(dāng)時(shí)專業(yè)名稱為“供熱、供煤氣及通風(fēng)”，其歷史沿革如圖1所示。從2002年開始進(jìn)入住建部組織的土建類學(xué)科專業(yè)評(píng)估，在工程領(lǐng)域從2003年開始實(shí)施執(zhí)業(yè)注冊(cè)考核、考試制度。至2018年底全國(guó)已有208所高校設(shè)有暖通專業(yè)，且數(shù)量不斷增加，在校本科生和研究生已近6萬人。

該專業(yè)在充分利用自然能源的基礎(chǔ)上，以最低的能源消耗構(gòu)建適宜的人居環(huán)境和適應(yīng)的工藝環(huán)境，以及地下工程環(huán)境、國(guó)防工程環(huán)境、運(yùn)載工具內(nèi)部空間環(huán)境等特殊應(yīng)用領(lǐng)域的人工環(huán)境。其學(xué)科基礎(chǔ)跨土木工程、建筑學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程、工程熱物理4個(gè)一級(jí)學(xué)科。暖通專業(yè)的主要任務(wù)，一方面是人工環(huán)境的營(yíng)造，滿足人居舒適健康環(huán)境和工藝定量精準(zhǔn)環(huán)境的日益增長(zhǎng)的需求，另一方面是建筑能源的高效利用。數(shù)據(jù)表明，按照50年的建筑壽命來算，建筑運(yùn)行能耗是建筑材料（132 kgce/m2）和建造能耗（7 kgce/m2）總和的8～10倍。目前，我國(guó)建筑運(yùn)行能耗約占全社會(huì)總能耗的25%，發(fā)達(dá)國(guó)家則通常占 1/3 左右，美國(guó)則達(dá)40%左右。在我國(guó)建筑能耗中，暖通相關(guān)能耗占了2/3以上，是建筑能耗的主要組成部分。

為此，為滿足人居環(huán)境需求與建筑能源的高效利用，促使建筑理念不斷向前發(fā)展，如圖2所示。目前，該專業(yè)以促進(jìn)健康和可持續(xù)發(fā)展理念為指導(dǎo)，服務(wù)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，緊密結(jié)合節(jié)能環(huán)保、新能源開發(fā)利用等熱點(diǎn)方向，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”“大數(shù)據(jù)”和“云計(jì)算”等先進(jìn)手段提升建筑能效、發(fā)展智慧建筑能源和智能熱網(wǎng)，成為不折不扣、名副其實(shí)的新工科專業(yè)，助力以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)。

二、深化“建環(huán)”專業(yè)綜合改革的主要舉措

哈工大“建環(huán)”專業(yè)秉承“規(guī)格嚴(yán)格，功夫到家”的校訓(xùn)，培養(yǎng)具備堅(jiān)實(shí)的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用理論知識(shí)，信念執(zhí)著、品德優(yōu)良、勇于擔(dān)當(dāng)，具有創(chuàng)新思維和國(guó)際視野，具備溝通表達(dá)和團(tuán)隊(duì)合作能力，能夠綜合運(yùn)用多元知識(shí)解決工程領(lǐng)域問題，引領(lǐng)相關(guān)領(lǐng)域未來發(fā)展的拔尖創(chuàng)新人才，并建成一流的本科專業(yè)，服務(wù)國(guó)家節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的重大需求。

（一）專業(yè)教學(xué)改革

1.優(yōu)化課程體系

堅(jiān)持立德樹人根本任務(wù)，樹立“以學(xué)生為中心，學(xué)生學(xué)習(xí)與發(fā)展成效驅(qū)動(dòng)”的教育教學(xué)理念，推動(dòng)傳統(tǒng)工科專業(yè)的改造升級(jí)，構(gòu)建與人工智能、能源、電氣、建筑等專業(yè)交叉融合，創(chuàng)建多元化人才培養(yǎng)體系。強(qiáng)化學(xué)生工程創(chuàng)新、專業(yè)實(shí)踐、知識(shí)更新能力及優(yōu)良人文素質(zhì)和國(guó)際化水平，著力培養(yǎng)引領(lǐng)建環(huán)領(lǐng)域未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的拔尖創(chuàng)新人才。2016年修訂的專業(yè)培養(yǎng)方案緊跟時(shí)代，在“專業(yè)規(guī)范”的基礎(chǔ)上，將人才培養(yǎng)目標(biāo)和具體要求逐一對(duì)應(yīng)和融入“國(guó)際工程教育認(rèn)證”標(biāo)準(zhǔn)，形成完整課程體系，強(qiáng)化基礎(chǔ)課、通識(shí)課，拓寬專業(yè)課，豐富選修課和創(chuàng)新研修課。

2.構(gòu)建專業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐體系，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐、跨界整合、融合創(chuàng)新能力

鼓勵(lì)教師將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。并將課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）項(xiàng)目化，打造專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等漸進(jìn)式實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，優(yōu)化課程實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程/實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等實(shí)踐性課程，形成全鏈條的創(chuàng)新實(shí)踐課程體系。引導(dǎo)教師利用科研成果開設(shè)新生研討課、創(chuàng)新研修課、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課6個(gè)，每年組織項(xiàng)目學(xué)習(xí)、大創(chuàng)計(jì)劃、學(xué)科競(jìng)賽等科技創(chuàng)新活動(dòng)近40項(xiàng)，并多次獲獎(jiǎng)。

3.鼓勵(lì)教師構(gòu)建在線開放課程，促進(jìn)信息技術(shù)與教學(xué)深度融合

轉(zhuǎn)變教育理念，豐富課程內(nèi)容，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，更新教學(xué)手段，拓展教學(xué)時(shí)空，引導(dǎo)學(xué)生自主性、個(gè)性化學(xué)習(xí)，滿足學(xué)生全面發(fā)展和個(gè)性化成長(zhǎng)需求，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源開放共享，促進(jìn)教育公平，提高教育質(zhì)量。已開發(fā)在線課程2門，基于虛擬仿真國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開展課程3門。

4.建設(shè)高水平教材

堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)、高水平教材建設(shè)，以精品課程建設(shè)帶動(dòng)教材建設(shè)，以學(xué)科發(fā)展帶動(dòng)教材內(nèi)容更新，鼓勵(lì)教師及時(shí)將科研成果固化為教材內(nèi)容。先后建成國(guó)家級(jí)和省級(jí)精品課程2門，承擔(dān)省部級(jí)教改項(xiàng)目32項(xiàng)，出版教材30余部，其中，暖通空調(diào)、燃?xì)廨斉?、建筑冷熱源、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)等專業(yè)核心教材，均為“十三五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。