專業(yè)認(rèn)證背景下對《建筑環(huán)境學(xué)》教學(xué)的思考

楊 暉＊王立鑫 王 闖

（北京建筑大學(xué)<環(huán)境與能源工程學(xué)院>建筑熱能工程系，中國 北京100044）

1 工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景

高等工程教育對我國改革開放后形成獨立完整的工業(yè)體系，并成為全球制造業(yè)大國發(fā)揮了不可替代的作用。伴隨工業(yè)化進(jìn)程，我國也形成了世界上最大規(guī)模的工程教育體系。為助力中國進(jìn)一步融入世界、成為制造業(yè)強(qiáng)國，2006年，教育部啟動了工程教育專業(yè)認(rèn)證試點工作，2016年6月，中國加入《華盛頓協(xié)議》，成為第18個正式成員國。這意味著今后凡通過中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會認(rèn)證的中國大陸工程專業(yè)本科學(xué)位，將得到美、英、澳等所有該協(xié)議正式成員的承認(rèn)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息化技術(shù)對人類社會深刻的影響，2013年漢諾威工業(yè)博覽會上德國人提出了所謂工業(yè)4.0（Industry 4.0）的概念，標(biāo)志著工業(yè)化進(jìn)程進(jìn)入智能化時代[1]。隨即中國政府在2015年5月也正式發(fā)布了《中國制造2025》，拉開了實施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的序幕[2]。2017年，教育部啟動實施了“新工科”建設(shè)，通過“復(fù)旦共識”“天大行動”“北京指南”等文件加快發(fā)展新興工科專業(yè)的步伐。工程教育專業(yè)認(rèn)證的目的也是為了引導(dǎo)工程專業(yè)教育更好地服務(wù)于制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的國家發(fā)展需求。

工程教育認(rèn)證相關(guān)文件[工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)（2018版）、工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南（2020版，試行）及工程教育認(rèn)證專業(yè)類補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)（2020年修訂）]要求高等工程教育以學(xué)生為主體、具有明確的培養(yǎng)目標(biāo)定位、由畢業(yè)要求支撐培養(yǎng)目標(biāo)、圍繞畢業(yè)要求組織課程體系、有完善的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制、師資配備和辦學(xué)條件能夠滿足完成專業(yè)培養(yǎng)要求。其目的是培養(yǎng)能夠適應(yīng)社會文化融合、科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展變化需求的專業(yè)化人才，同時為成就每個學(xué)生的職業(yè)和人生奠定良好的基礎(chǔ)。適應(yīng)快速變化，勢必要求學(xué)生具有寬廣的理論基礎(chǔ)，為學(xué)生職業(yè)生涯中適應(yīng)專業(yè)的交叉融合發(fā)展奠定基礎(chǔ)。同時，現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)專業(yè)化分工協(xié)作的現(xiàn)實又要求學(xué)生經(jīng)過專業(yè)學(xué)習(xí)后必須掌握本專業(yè)基本的理論體系和知識架構(gòu)。在寬廣和專業(yè)化之間尋求平衡的必然結(jié)果就是重基礎(chǔ)、重實踐、重解決問題能力的培養(yǎng)，同時舍棄過多知識點課堂講授的教育模式。借用行業(yè)內(nèi)一位教育大家的話：“學(xué)校教給學(xué)生的是理論和思考的根、專業(yè)的小樹干、主要分枝和少量葉片，重要的是培養(yǎng)學(xué)生自己從土壤中吸取養(yǎng)分、長出更多樹葉、成長為參天大樹的能力。”這里根就是基本的理論體系，樹干和主要分枝就構(gòu)成了本專業(yè)基本的知識架構(gòu)，而樹葉就是一個個小的知識點。希望學(xué)生自己吸取養(yǎng)分成長，則要求培養(yǎng)學(xué)生具有終身學(xué)習(xí)的意識、獨立學(xué)習(xí)和探索問題的能力，這與“授人以魚不如授人以漁”的教育理念不謀而合。

2019年6月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部高等教育建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)評估委員會發(fā)布了《全國高等學(xué)校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)評估（認(rèn)證）文件》，對標(biāo)《華盛頓協(xié)議》注重的“學(xué)生中心”“產(chǎn)出導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”三大理念和中國工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，要求參加認(rèn)證的學(xué)校從“學(xué)生”“培養(yǎng)目標(biāo)”“畢業(yè)要求”“持續(xù)改進(jìn)”“課程體系”“師資隊伍”和“支持條件”七方面說明建環(huán)專業(yè)建設(shè)與評估標(biāo)準(zhǔn)的符合程度，總結(jié)辦學(xué)經(jīng)驗與專業(yè)教育特色，對存在的主要問題提出改進(jìn)措施。

2 我?！敖ㄖh(huán)境與能源應(yīng)用工程”專業(yè)認(rèn)證準(zhǔn)備工作

北京建筑大學(xué)“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)”（以下簡稱“建環(huán)專業(yè)”）于1977年開始招收“供熱通風(fēng)與空調(diào)工程”專業(yè)本科學(xué)生，1978年開始招收“城市燃?xì)夤こ獭睂I(yè)本科學(xué)生，1988年“供熱通風(fēng)與空調(diào)工程”專業(yè)通過全國高等教育專業(yè)評估，成為最早通過專業(yè)評估的本科院校之一。1999年，教育部調(diào)整本科專業(yè)目錄，將“供熱通風(fēng)與空調(diào)工程”專業(yè)和“城市燃?xì)夤こ獭睂I(yè)合并調(diào)整為“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”專業(yè)，2012年，又將專業(yè)名稱調(diào)整為“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”，我校建環(huán)專業(yè)都作了適時調(diào)整，并分別在2005年，通過了教育部本科專業(yè)教育評估，2010年和2015年又先后通過專業(yè)評估復(fù)評。我校建環(huán)專業(yè)是北京市和國家級特色專業(yè)建設(shè)點，2019年獲批為國家一流專業(yè)建設(shè)點。為了使得專業(yè)建設(shè)能夠適應(yīng)新形勢下高質(zhì)量人才培養(yǎng)的要求，我校也啟動了認(rèn)證準(zhǔn)備工作。

基于學(xué)?！胺?wù)首都城市戰(zhàn)略定位、服務(wù)國家城鎮(zhèn)科學(xué)發(fā)展、服務(wù)人類和諧宜居福祉”的辦學(xué)定位，我校建環(huán)專業(yè)確定的培養(yǎng)目標(biāo)為：“培養(yǎng)適應(yīng)我國新時代中國特色社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，具備良好的自然科學(xué)與人文社會素養(yǎng)，具備計算機(jī)、外語應(yīng)用能力和國際視野，掌握建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)技能，獲得工程師基本訓(xùn)練并具有設(shè)計創(chuàng)新能力的復(fù)合型工程技術(shù)人才?！睘橹卧撃繕?biāo)，細(xì)化了認(rèn)證所規(guī)定的十二方面畢業(yè)要求，即“知識、問題分析、設(shè)計（開發(fā)）解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團(tuán)隊、溝通、項目管理和終身學(xué)習(xí)”，依據(jù)畢業(yè)要求修訂了培養(yǎng)方案，構(gòu)建了課程體系對畢業(yè)要求的支撐矩陣，確定了每門課程在支撐矩陣中的權(quán)重。從畢業(yè)要求可以非常明確地看出：掌握必要的專業(yè)知識遠(yuǎn)非工程教育的目的，培養(yǎng)具有解決工程實際問題能力、具備科學(xué)精神與人文社會職業(yè)素養(yǎng)、能夠終身學(xué)習(xí)、身心健康的專業(yè)化的“人”，才是工程教育的內(nèi)在邏輯。

在專業(yè)認(rèn)證的新背景下，如何更好地建設(shè)建環(huán)專業(yè)，成為擺在我們每位教師面前的一道題目，值得審慎思考并在自己的日常教學(xué)中加以實踐。

3 《建筑環(huán)境學(xué)》課程從知識傳授向能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)型的實踐

《建筑環(huán)境學(xué)》是建環(huán)專業(yè)特有的主干基礎(chǔ)課，其最鮮明的特點是知識面廣、學(xué)科交叉和涉及前沿，研究對象是建筑環(huán)境系統(tǒng)，內(nèi)容不僅涉及自然科學(xué)，還涉及心理學(xué)、生理學(xué)、勞動衛(wèi)生學(xué)等與“人”密切相關(guān)的學(xué)科，很多是學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點?！督ㄖh(huán)境學(xué)》教學(xué)目標(biāo)不僅要使學(xué)生掌握建筑環(huán)境基本概念、構(gòu)成要素及理論研究方法，還要讓學(xué)生理解人體對環(huán)境的反應(yīng)并非是簡單的機(jī)械反應(yīng)，生理、心理、文化、社會等各方面因素都會影響人對環(huán)境的要求和感受。

根據(jù)課程的特點，確定了《建筑環(huán)境學(xué)》在課程體系矩陣中重點支撐畢業(yè)要求中的“問題分析”“研究”和“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”。作為專業(yè)課程的選修課，通過教師的知識傳授幫助學(xué)生開始“認(rèn)識世界”（即建筑環(huán)境的構(gòu)成要素），通過學(xué)生的親身實踐而具備獨立“認(rèn)識世界”的能力，為專業(yè)課程學(xué)習(xí)“改造世界”（即創(chuàng)造建筑微環(huán)境）奠定基礎(chǔ)，也為今后的職業(yè)生涯中能夠發(fā)現(xiàn)并解決復(fù)雜工程問題打下基礎(chǔ)?！督ㄖh(huán)境學(xué)》課程內(nèi)容中建筑熱濕環(huán)境、室內(nèi)空氣質(zhì)量、建筑聲環(huán)境、建筑光環(huán)境的評價都需要同時考慮客觀物理參數(shù)及人的主觀感受，要求學(xué)生不僅要了解營造舒適、健康、滿足功能要求的建筑環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也要知道建環(huán)專業(yè)從業(yè)者肩負(fù)著建筑節(jié)能的社會責(zé)任、要關(guān)注環(huán)境對人的影響以及人對環(huán)境的需求。課程教學(xué)過程既是向?qū)W生傳播“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”理念的過程，也是社會人文情懷和專業(yè)文化素養(yǎng)的培養(yǎng)過程。

我校《建筑環(huán)境學(xué)》課程通過課程實驗、創(chuàng)新型大作業(yè)、實踐周逐層遞進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生實踐能力。課程實驗包括建筑外環(huán)境和聲環(huán)境兩個實驗，學(xué)生采用規(guī)定的測試儀器、在教師指導(dǎo)下開展實驗，記錄并分析實驗數(shù)據(jù)。這種傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ侥軌蚴顾袑W(xué)生都掌握特定的實驗方法，具備一定的實驗技能。創(chuàng)新型大作業(yè)借鑒了清華大學(xué)朱穎心教授主講的《建筑環(huán)境學(xué)》國家級精品課程的教學(xué)方法，要求學(xué)生在課外完成一個開放式的大作業(yè)。最初幾年學(xué)生所做的大作業(yè)多為文獻(xiàn)調(diào)研，后來逐漸演變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)建筑環(huán)境的相關(guān)問題，利用課本上的知識分析問題、采用科學(xué)實驗和調(diào)研驗證所學(xué)知識。經(jīng)過近二十年的實踐，我校學(xué)生《建筑環(huán)境學(xué)》大作業(yè)的水平逐步提高。大部分學(xué)生通過完成大作業(yè)得到了從提出問題、探索解決方法、嘗試解決方案到最終得到結(jié)論的全過程鍛煉，部分學(xué)習(xí)主動性高的學(xué)生還通過完成整理大作業(yè)成果在核心期刊、國際會議和一般學(xué)術(shù)期刊發(fā)表了論文[4-6]。為了提高大作業(yè)質(zhì)量，我們壓縮了部分課堂知識講授的時間用于跟學(xué)生一起討論大作業(yè)選題、實驗方案及實驗數(shù)據(jù)整理，同學(xué)們通過課堂展示和交流討論，達(dá)到了互相學(xué)習(xí)的目的。我?！督ㄖh(huán)境學(xué)》課程也形成了圍繞創(chuàng)新性大作業(yè)、“以點帶面”帶動學(xué)生學(xué)習(xí)的課程特色，實踐著從知識傳授向能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)型，受到學(xué)生的歡迎。

至2020年，我校建環(huán)專業(yè)《建筑環(huán)境學(xué)》課程都是第五學(xué)期開設(shè)，因此，學(xué)生的大作業(yè)研究只能采集到秋冬季的實驗數(shù)據(jù)，很難完成一個完整的研究工作。例如，有些同學(xué)研究“建筑光環(huán)境”或者“不同朝向?qū)κ覝氐挠绊憽保狈Υ合募镜膶嶒灁?shù)據(jù)，很難驗證太陽高度角變化對建筑環(huán)境的影響。再比如，有些同學(xué)覺得“城市下墊面對建筑外微環(huán)境的影響”是個不錯的選題，但不能測試夏季草木繁盛時的數(shù)據(jù)，不免有些遺憾。另外，在一學(xué)期的時間內(nèi)同時完成理論課學(xué)習(xí)和大作業(yè)的實驗工作，對于大多數(shù)同學(xué)來說很難得到比較理想的研究成果表達(dá)。

因此，在制訂2014級建環(huán)專業(yè)培養(yǎng)方案時，第六學(xué)期增加了“建筑環(huán)境學(xué)”實踐周，便于學(xué)生補(bǔ)充春夏季的實驗數(shù)據(jù)，同時系統(tǒng)學(xué)習(xí)科技論文寫作過程，能夠?qū)⒆约旱某晒酶鼘I(yè)的成果表達(dá)形式呈現(xiàn)出來。最初實踐周是集中安排在第1教學(xué)周，經(jīng)過一輪嘗試之后發(fā)現(xiàn)效果不佳。從2019年開始，實踐周分散安排在一學(xué)期的課外時間中而不占用教學(xué)周，學(xué)生反而有了更從容的時間閱讀文獻(xiàn)、完善實驗、理解消化教師的意見，成果表達(dá)也更加規(guī)范。學(xué)生積極性很高，常常會提出令我們意外的想法，實踐周近幾年都成為我校學(xué)生評教排名前20%的實踐環(huán)節(jié)。

2020年春季學(xué)期由于疫情，學(xué)生無法開展更多的實驗，但我們并沒有取消實踐周環(huán)節(jié)，而是通過在線教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生用選修課《建筑熱環(huán)境模擬技術(shù)與應(yīng)用》中學(xué)到的DeST,Design Builder等軟件模擬分析自己所研究的內(nèi)容，有些同學(xué)做了很好的嘗試，親身實踐了采用實驗和數(shù)值模擬這兩種不同的研究方法解決問題。實踐周作為《建筑環(huán)境學(xué)》課程的延伸，很好地支撐了“研究”的畢業(yè)要求。每個班實踐周的成果我們會集結(jié)為一冊《論文集》，在畢業(yè)季將電子版發(fā)給同學(xué)們留作紀(jì)念。他們的作品也許稚嫩或有很多錯誤，但這是他們在專業(yè)領(lǐng)域探索自己未知世界的開始。十年、二十年之后，當(dāng)他們有所成就時，萬一有一天看到自己當(dāng)年的“大作”，也許會有會心的一笑。

在一流專業(yè)建設(shè)及準(zhǔn)備專業(yè)認(rèn)證過程中，接受了督導(dǎo)專家的意見，在修訂2020級培養(yǎng)計劃時將《建筑環(huán)境學(xué)》課程及實踐周提前至第四、第五學(xué)期，讓學(xué)生更早地開始思考專業(yè)問題并獨立開展研究工作，期待這對于培養(yǎng)他們的專業(yè)好奇心和主動探索解決方案起到引導(dǎo)作用。

4 云班課在《建筑環(huán)境學(xué)》課程教學(xué)中扮演的角色

為了騰出2～3次課堂講授時間用于大作業(yè)研討，基于《建筑環(huán)境學(xué)》知識點多的特點，2016年，我們嘗試以“云班課”為載體，將一部分知識點講解做成微課便于同學(xué)課外自學(xué)，自此開始利用云班課輔助課堂教學(xué)的探索，并于2019/2020學(xué)年第一學(xué)期在學(xué)校申請云班課教研立項。云課程建設(shè)的目標(biāo)是：整合學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)平臺和學(xué)習(xí)服務(wù)，利用云課堂在線靈活的特點，為學(xué)生利用課外碎片化時間學(xué)習(xí)《建筑環(huán)境學(xué)》知識提供服務(wù)；為教師隨時解答學(xué)生問題、全過程指導(dǎo)《建筑環(huán)境學(xué)》大作業(yè)提供平臺；為實現(xiàn)以學(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)的教學(xué)目標(biāo)，提高課堂教學(xué)學(xué)生的參與度創(chuàng)造條件。

2019/2020學(xué)年第一學(xué)期，暖17-1，2班67位同學(xué)全部加入了《建筑環(huán)境學(xué)》云課堂。為了隨時考察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況、幫助學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)內(nèi)容、吸引學(xué)生的注意力，先后在云班課開展了簽到、測試、頭腦風(fēng)暴、討論答疑、作業(yè)/小組任務(wù)等多種活動，學(xué)生參與度都在80%以上，如圖1所示。除五位降級或受到警示的同學(xué)外，其余同學(xué)對云班課資源學(xué)習(xí)的參與度達(dá)到97%。利用答疑/討論功能隨時回答同學(xué)關(guān)于大作業(yè)的問題，實現(xiàn)了全程指導(dǎo)學(xué)生完成大作業(yè)；利用作業(yè)/小組任務(wù)功能要求學(xué)生提交大作業(yè)選題和成果匯報PPT，配合完成了研討及互動的課堂設(shè)計；利用測試活動功能對部分章節(jié)的學(xué)習(xí)進(jìn)行考核，起到了全過程督導(dǎo)、了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果的作用。利用消息功能，隨時將對課程的要求、分班互動課程安排、考試通知等信息傳遞給學(xué)生。為了強(qiáng)化全過程考核，將云班課經(jīng)驗值納入課程總評成績（見圖2，圖3）。對于學(xué)習(xí)積極主動的學(xué)生，平時給予個別輔導(dǎo)，不僅每堂課后答疑，而且隨時通過個別討論、微信、云班課私信等方式討論學(xué)生遇到的問題。同時，也能夠及時發(fā)現(xiàn)哪些學(xué)生學(xué)習(xí)懈怠、出勤率低，并通過多種途徑及時提醒、警示。

通過課程總評成績分析發(fā)現(xiàn)：盡管總評成績基本呈正態(tài)分布，但不及格學(xué)生數(shù)為8人，優(yōu)秀（＞90分）學(xué)生數(shù)為0人。不及格8人中，5位是提前警示過的同學(xué)，2人期末考試缺考并降級，另有3人云班課經(jīng)驗值不及格。全年級沒有成績優(yōu)秀的同學(xué)主要是因為期末考試成績偏低，這反映出試卷題目有一定難度、需要加強(qiáng)難點講解；另一方面學(xué)生不夠重視，需要在以后的教學(xué)中加以強(qiáng)調(diào)，云班課詳盡的數(shù)據(jù)分析為課程的持續(xù)改進(jìn)提供了依據(jù)。盡管存在不足之處，大部分學(xué)生對“建筑環(huán)境學(xué)”課程的講授、教學(xué)組織及自身的學(xué)習(xí)狀況還是比較滿意的，2019/2020學(xué)年第一學(xué)期《建筑環(huán)境學(xué)》學(xué)生評教結(jié)果位于全學(xué)院普通課排名前10%。未來我們還希望嘗試引導(dǎo)學(xué)生課外提前學(xué)習(xí)清華大學(xué)的《建筑環(huán)境學(xué)》慕課，以便于有更多的課堂時間用于組織學(xué)生參與度高的問題討論或難點解析，實現(xiàn)部分課堂翻轉(zhuǎn)。

圖1 云班課各類活動的參與度

圖2 課程總評成績的構(gòu)成

圖3 云班課經(jīng)驗值中的各項權(quán)重

5 結(jié)語

在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，《建筑環(huán)境學(xué)》作為建環(huán)專業(yè)特有的主干基礎(chǔ)課，在課程體系矩陣中承擔(dān)著重點支撐“問題分析”“研究”和“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”的畢業(yè)要求。作為任課教師，我們不僅需要從課程出發(fā)考慮知識傳遞，更需要站在服務(wù)于國家制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求的高度考慮如何通過課程教學(xué)培養(yǎng)具有應(yīng)變能力和自然科學(xué)與人文社會素養(yǎng)、身心健康的工程技術(shù)人才。通過對于專業(yè)認(rèn)證文件的學(xué)習(xí)理解、參與專業(yè)認(rèn)證申請文件的準(zhǔn)備工作，北京建筑大學(xué)《建筑環(huán)境學(xué)》課程教學(xué)團(tuán)隊對于各教學(xué)環(huán)節(jié)怎樣體現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、支撐畢業(yè)要求、服務(wù)人才培養(yǎng)定位進(jìn)行了認(rèn)真的梳理，總結(jié)了通過創(chuàng)新性大作業(yè)“以點帶面”實現(xiàn)從知識傳授向能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)型、通過實踐周培養(yǎng)學(xué)生探索專業(yè)問題的好奇心和規(guī)范的專業(yè)表達(dá)能力、通過云班課輔助教學(xué)的實踐，期望這些思考、總結(jié)以及數(shù)據(jù)分析能夠有助于課程教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。