基于新工科理念的建環(huán)專業(yè)課程體系改革*

宮克勤 賈永英 劉立君 李棟 王忠華

（東北石油大學(xué)土木建筑工程學(xué)院）

相關(guān)研究表明，新工科人才培養(yǎng)通用標(biāo)準(zhǔn)，是以具有廣泛認(rèn)可度的《華盛頓協(xié)議》標(biāo)準(zhǔn)作為底線，以“卓越計(jì)劃”本科工程型人才培養(yǎng)通用標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，充分考慮未來(lái)工程發(fā)展趨勢(shì)及特征提出的標(biāo)準(zhǔn)，包括九個(gè)方面一十六條。根據(jù)新工科標(biāo)準(zhǔn)，在“學(xué)科專業(yè)知識(shí)”方面，應(yīng)達(dá)到以下要求：第一，基礎(chǔ)知識(shí)：具有從事工程工作所需的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)及經(jīng)濟(jì)管理等人文與社會(huì)科學(xué)知識(shí)。體現(xiàn)專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)與人文學(xué)科的交叉與融合要求；第二，專業(yè)知識(shí)：掌握工程基礎(chǔ)、工程專業(yè)和相關(guān)學(xué)科知識(shí)，了解本學(xué)科前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。體現(xiàn)解決復(fù)雜工程問(wèn)題所必需的專業(yè)知識(shí)；第三，工具使用：針對(duì)復(fù)雜的工程問(wèn)題，能夠開發(fā)、使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)和現(xiàn)代工程工具開展模擬和測(cè)試研究，并理解其局限性。上述新工科知識(shí)體系的基本要求，是新工科課程體系設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。

一、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)課程體系分析

新工科專業(yè)，主要指針對(duì)新興產(chǎn)業(yè)的專業(yè)，以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心的相關(guān)工科專業(yè)。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)（以下簡(jiǎn)稱“建環(huán)專業(yè)”），被列入新工科專業(yè)。建環(huán)專業(yè)屬于土木類專業(yè)之一，主要培養(yǎng)從事采暖、通風(fēng)、空調(diào)、凈化、冷熱源、供熱、燃?xì)獾确矫娴囊?guī)劃設(shè)計(jì)、施工安裝，及運(yùn)行管理的高級(jí)工程技術(shù)人才。目前我國(guó)有近200 所高校開設(shè)了建環(huán)專業(yè)。

（一）課程結(jié)構(gòu)體系及主要課程

我國(guó)建環(huán)專業(yè)源自20 世紀(jì)50 年代初期設(shè)立的“供熱、供煤氣及通風(fēng)”專業(yè)。目前，我國(guó)高校建環(huán)專業(yè)的專業(yè)方向，主要包括傳統(tǒng)的暖通空調(diào)方向，以及建筑環(huán)境控制、城市燃?xì)鈶?yīng)用、建筑節(jié)能、建筑設(shè)施智能技術(shù)等。

工科專業(yè)課程體系的結(jié)構(gòu)框架，一般包括公共基礎(chǔ)課平臺(tái)、專業(yè)基礎(chǔ)課平臺(tái)、專業(yè)教育課平臺(tái)，以及實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)構(gòu)成，如表1 所示。根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)規(guī)范，建環(huán)專業(yè)基礎(chǔ)課主要包括“工程熱力學(xué)”“傳熱學(xué)”“流體力學(xué)”，以及“建筑環(huán)境學(xué)”“流體輸配管網(wǎng)”“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”等。不同高校專業(yè)課程的設(shè)置并不一致，體現(xiàn)了高校的辦學(xué)特色。傳統(tǒng)暖通方向的專業(yè)課程，主要有“集中供熱”“工業(yè)通風(fēng)”“空調(diào)制冷技術(shù)”“建筑冷熱源”“建筑自動(dòng)化”等。

（二）課程體系問(wèn)題分析

結(jié)合當(dāng)前人工環(huán)境領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)以及新工科人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求，目前傳統(tǒng)建環(huán)專業(yè)課程體系急需升級(jí)改造，存在的主要問(wèn)題包括：第一，不重視人文社科類課程，學(xué)生知識(shí)體系不完整。人文社科類課程設(shè)置缺乏系統(tǒng)科學(xué)的論證，課程門數(shù)少、與專業(yè)契合度小，通常僅起到“點(diǎn)綴”和“修飾”作用，人文社科類課程設(shè)置的象征意義大于實(shí)際教育意義。對(duì)培養(yǎng)工程師職業(yè)素質(zhì)和人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)存在欠缺。第二，課程設(shè)置偏重主干課程，忽視學(xué)科前沿課程。建環(huán)專業(yè)屬于傳統(tǒng)的土木類工科專業(yè)，同時(shí)也是與當(dāng)今能源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題、氣候等緊密聯(lián)系的專業(yè)，與人們的健康和生活質(zhì)量息息相關(guān)。但是由于專業(yè)課學(xué)時(shí)有限，在課程設(shè)置中突出強(qiáng)調(diào)建環(huán)專業(yè)主干課程，忽視必要的學(xué)科前沿課程的設(shè)置。教學(xué)內(nèi)容不能體現(xiàn)當(dāng)前新興的暖通行業(yè)的科技進(jìn)步，不適應(yīng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。第三，選修課趨于形式化，“多學(xué)科交叉融合”體現(xiàn)不足。針對(duì)“多學(xué)科交叉融合”缺少必要的理論研究，選修課程中簡(jiǎn)單羅列幾門與專業(yè)相近的學(xué)科課程，學(xué)生缺乏宏觀意識(shí)和“工程系統(tǒng)”概念，缺少解決復(fù)雜工程問(wèn)題所必需的其他相關(guān)學(xué)科知識(shí)，知識(shí)結(jié)構(gòu)不夠完善。第四，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容陳舊，制約學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。建環(huán)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)主要包括專業(yè)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，以及金工實(shí)習(xí)、制圖訓(xùn)練、專業(yè)實(shí)驗(yàn)等。由于實(shí)踐教學(xué)條件限制，通常教學(xué)內(nèi)容比較陳舊、更新緩慢，學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容興趣不足，缺少創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)并沒(méi)有真正發(fā)揮激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的應(yīng)有作用。

二、建環(huán)專業(yè)課程體系新工科改革基本原則

新工科建設(shè)目標(biāo)，是為了適應(yīng)我國(guó)在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、工程等領(lǐng)域面臨著重大的改革，為新經(jīng)濟(jì)和未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)專業(yè)綜合素質(zhì)高、工程實(shí)踐能力強(qiáng)，具有創(chuàng)新能力、智能創(chuàng)造能力，以及國(guó)際視野的創(chuàng)新型卓越工程師。

為實(shí)現(xiàn)新工科卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)，必須為建環(huán)專業(yè)學(xué)生提供立體式的課程體系，從“專業(yè)知識(shí)廣度和深度”“創(chuàng)新實(shí)踐和創(chuàng)造能力水平”“技術(shù)管理能力”等方面，深化課程體系改革，實(shí)現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)橐援a(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向的課程體系。

課程體系改革基本原則，是要兼顧前瞻性、前沿性、交叉性，以及實(shí)踐創(chuàng)新性?？茖W(xué)設(shè)置人文社科類課程，注重學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)，構(gòu)建廣義的通識(shí)教育課程體系；注重培養(yǎng)批判性思維的課程理念，加強(qiáng)跨學(xué)科的課程組織，體現(xiàn)“多學(xué)科交叉融合”，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)；結(jié)合“信息化、智能化”新工科產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，加強(qiáng)人工智能等前沿課程設(shè)置；注重學(xué)生解決“工程復(fù)雜問(wèn)題”的能力培養(yǎng)。

三、建環(huán)專業(yè)課程體系改革探索

（一）傳統(tǒng)課程體系構(gòu)架的升級(jí)改造

根據(jù)新工科人才培養(yǎng)需要，對(duì)傳統(tǒng)工科課程體系結(jié)構(gòu)（表1）進(jìn)行升級(jí)改造。在原來(lái)的課程體系框架內(nèi)，增加“交叉學(xué)科選修課程”平臺(tái)以及“綜合素質(zhì)能力培養(yǎng)”平臺(tái)，以適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)需要，更新和優(yōu)化升級(jí)傳統(tǒng)課程體系構(gòu)架。

堅(jiān)持“先進(jìn)、有用、有效”的原則，通過(guò)優(yōu)化和改造課程體系構(gòu)架，構(gòu)建適合“新工科”人才培養(yǎng)的課程平臺(tái)，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、批判性思維、解決復(fù)雜問(wèn)題能力、綜合職業(yè)素養(yǎng)、可持續(xù)發(fā)展等奠定基礎(chǔ)。在符合新工科人才培養(yǎng)的體系框架中，通過(guò)合理設(shè)計(jì)專業(yè)課程內(nèi)涵，增減課程內(nèi)容，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，圍繞工程人員的職業(yè)要求和未來(lái)發(fā)展勢(shì)態(tài)，搭建全新的建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)方案。

（二）以專業(yè)能力為根本，構(gòu)建核心課程主體

建環(huán)專業(yè)培養(yǎng)人工環(huán)境領(lǐng)域的卓越工程技術(shù)人才，學(xué)生應(yīng)具備從事本專業(yè)技術(shù)工作所需的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)理論知識(shí)及專業(yè)技能。專業(yè)核心課程的設(shè)置，應(yīng)該按照建環(huán)專業(yè)指導(dǎo)規(guī)范提出的“本專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)”為基本依據(jù)。

根據(jù)建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)范，本專業(yè)知識(shí)體系由知識(shí)領(lǐng)域、知識(shí)單元及核心知識(shí)點(diǎn)三個(gè)層次組成。專業(yè)知識(shí)體系包括的主要知識(shí)領(lǐng)域?yàn)椋孩艧峥茖W(xué)原理和方法；⑵力學(xué)原理和方法；⑶機(jī)械原理和方法；⑷電學(xué)與智能化控制；⑸建筑領(lǐng)域相關(guān)基礎(chǔ)；⑹建筑環(huán)境控制與能源應(yīng)用技術(shù)；⑺工程管理與經(jīng)濟(jì)；⑻計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與軟件應(yīng)用。

（三）基于新工科理念的課程設(shè)置改革建議

對(duì)照新工科標(biāo)準(zhǔn)下人才培養(yǎng)知識(shí)體系要求，結(jié)合建環(huán)專業(yè)目前課程設(shè)置中存在的不足，建議對(duì)課程體系進(jìn)行適當(dāng)整合、改革，以滿足新工科人才培養(yǎng)要求。

第一，調(diào)整“公共基礎(chǔ)課平臺(tái)”教學(xué)內(nèi)容，增加經(jīng)濟(jì)管理、人文與社會(huì)科學(xué)類課程，全面提高工程人才的綜合素質(zhì)。經(jīng)濟(jì)管理類課程，如建筑設(shè)備工程管理、建筑設(shè)備施工經(jīng)濟(jì)與組織等；人文與社會(huì)科學(xué)類課程，包括：科學(xué)技術(shù)哲學(xué)、倫理學(xué)、社會(huì)心理學(xué)等，奠定培養(yǎng)學(xué)生“職業(yè)素質(zhì)”和“責(zé)任與倫理”基礎(chǔ)。

第二，調(diào)整“專業(yè)教育課程平臺(tái)”課程，增設(shè)本專業(yè)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)前沿課程及講座，將前沿科技融入建環(huán)專業(yè)教學(xué)中，使學(xué)生了解本學(xué)科專業(yè)的前沿現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。例如，增加智慧建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)、可再生能源、智能建筑控制、綠色建筑、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等相關(guān)選修課程，使學(xué)生適應(yīng)當(dāng)前和未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。

第三，在“交叉學(xué)科課程選修”平臺(tái)中，根據(jù)本專業(yè)領(lǐng)域特點(diǎn)，增加相關(guān)學(xué)科課程設(shè)置。相關(guān)學(xué)科是指影響、滲透或融入本學(xué)科專業(yè)的學(xué)科知識(shí)或解決復(fù)雜工程問(wèn)題所必需的其他學(xué)科知識(shí)。與建環(huán)專業(yè)密切相關(guān)的專業(yè)包括：建筑、環(huán)境、能源、健康、氣候，以及計(jì)算機(jī)、控制專業(yè)等。體現(xiàn)不同領(lǐng)域的建環(huán)專業(yè)的方向特色課程。

第四，在“綜合素質(zhì)能力培養(yǎng)”平臺(tái)中，突出“現(xiàn)代工具和信息技術(shù)工具使用”能力培養(yǎng)。增加BIM、創(chuàng)新教育、專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)等內(nèi)容；與課外科技創(chuàng)新實(shí)踐等環(huán)節(jié)相結(jié)合，制定實(shí)踐能力培養(yǎng)方案，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜工程實(shí)踐能力。

新工科課程體系改革是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，許多方面的工作還有待于深入探討。通過(guò)新工科課程改革研究和實(shí)踐，不斷加快我國(guó)創(chuàng)新型卓越工程師培養(yǎng)步伐，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，對(duì)于培養(yǎng)具有國(guó)際視野、綜合能力和高素質(zhì)的人才具有重要意義。