新工科背景下建筑環境與能源應用工程專業一流本科人才培養探討

倪龍 姚楊 姜益強

摘要：以新經濟和新產業為背景的新工科的提出為建筑環境與能源應用工程專業一流本科人才培養提供了前所未有的機遇和挑戰。為此，文章以哈爾濱工業大學建筑環境與能源應用工程專業建設為例，總結其在專業教學改革、師資隊伍和基層教學組織建設及教學質量保障體系建設方面的主要舉措，探討新工科背景下建筑環境與能源應用工程專業一流本科人才培養方法，以適應高等工程教育的范式轉型。

關鍵詞：高等工程教育;新工科;建筑環境與能源應用工程;一流本科

高等工程教育作為高等教育的重要組成部分進行了多次轉型，從注重技術應用（技術范式）轉換為注重科學研究（科學范式），又轉換為注重工程實踐（工程范式）。“新工科”（Emerging Engineering Education，3E）概念正是在新時代背景下于2016年提出，其后教育部組織高等學校進行了深入研討，很快形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”等指導性文件。“新工科”的提出為工程教育的理論和實踐探索提供了一個全新的視角，也是對國際工程教育改革發展做出的中國本土化的回應。

新工科以新經濟、新產業為背景，按照新工科的內涵，里瑟琦智庫高等教育委員會梳理了2012年專業目錄和2015年本科專業備案與審批結果（2016年2月發布），081002“建筑環境與能源應用工程”（以下簡稱“建環”）均入選新工科專業。綠色經濟的倡導和節能環保理念的推崇，為建筑環境與能源應用工程專業的發展提供了前所未有的機遇，同時也使其面臨新的挑戰。新工科背景下，一個直接相關的問題是建筑環境與能源應用工程專業一流本科人才應該如何培養？為此，本文以哈爾濱工業大學建筑環境與能源應用工程專業建設為例，探討新工科背景下建筑環境與能源應用工程專業一流本科人才應如何培養，供同行批評指正。

一、作為新工科的“建環”專業

我國建筑環境與能源應用工程專業的前身是供熱、供燃氣、通風與空調工程專業，最早于1949年在哈爾濱工業大學由前蘇聯專家指導創建，當時專業名稱為“供熱、供煤氣及通風”，其歷史沿革如圖1所示。從2002年開始進入住建部組織的土建類學科專業評估，在工程領域從2003年開始實施執業注冊考核、考試制度。至2018年底全國已有208所高校設有暖通專業，且數量不斷增加，在校本科生和研究生已近6萬人。

該專業在充分利用自然能源的基礎上，以最低的能源消耗構建適宜的人居環境和適應的工藝環境，以及地下工程環境、國防工程環境、運載工具內部空間環境等特殊應用領域的人工環境。其學科基礎跨土木工程、建筑學、環境科學與工程、工程熱物理4個一級學科。暖通專業的主要任務，一方面是人工環境的營造，滿足人居舒適健康環境和工藝定量精準環境的日益增長的需求，另一方面是建筑能源的高效利用。數據表明，按照50年的建筑壽命來算，建筑運行能耗是建筑材料（132 kgce/m2）和建造能耗（7 kgce/m2）總和的8～10倍。目前，我國建筑運行能耗約占全社會總能耗的25%，發達國家則通常占 1/3 左右，美國則達40%左右。在我國建筑能耗中，暖通相關能耗占了2/3以上，是建筑能耗的主要組成部分。

為此，為滿足人居環境需求與建筑能源的高效利用，促使建筑理念不斷向前發展，如圖2所示。目前，該專業以促進健康和可持續發展理念為指導，服務國家創新驅動發展戰略，緊密結合節能環保、新能源開發利用等熱點方向，利用“互聯網+”“大數據”和“云計算”等先進手段提升建筑能效、發展智慧建筑能源和智能熱網，成為不折不扣、名副其實的新工科專業，助力以新技術、新業態、新產業、新模式為特點的新經濟。

二、深化“建環”專業綜合改革的主要舉措

哈工大“建環”專業秉承“規格嚴格，功夫到家”的校訓，培養具備堅實的建筑環境與能源應用理論知識，信念執著、品德優良、勇于擔當，具有創新思維和國際視野，具備溝通表達和團隊合作能力，能夠綜合運用多元知識解決工程領域問題，引領相關領域未來發展的拔尖創新人才，并建成一流的本科專業，服務國家節能減排和可持續發展的重大需求。

（一）專業教學改革

1.優化課程體系

堅持立德樹人根本任務，樹立“以學生為中心，學生學習與發展成效驅動”的教育教學理念，推動傳統工科專業的改造升級，構建與人工智能、能源、電氣、建筑等專業交叉融合，創建多元化人才培養體系。強化學生工程創新、專業實踐、知識更新能力及優良人文素質和國際化水平，著力培養引領建環領域未來技術和產業發展的拔尖創新人才。2016年修訂的專業培養方案緊跟時代，在“專業規范”的基礎上，將人才培養目標和具體要求逐一對應和融入“國際工程教育認證”標準，形成完整課程體系，強化基礎課、通識課，拓寬專業課，豐富選修課和創新研修課。

2.構建專業創新實踐體系，強化培養學生工程實踐、跨界整合、融合創新能力

鼓勵教師將科研成果轉化為實驗、實習、課程設計和畢業設計（論文）等實踐教學內容。并將課程設計、畢業設計（論文）項目化，打造專業認識實習、生產實習、畢業實習等漸進式實習實訓環節，優化課程實驗、專業課程設計、創新創業課程/實踐、畢業設計（論文）等實踐性課程，形成全鏈條的創新實踐課程體系。引導教師利用科研成果開設新生研討課、創新研修課、創新實驗課6個，每年組織項目學習、大創計劃、學科競賽等科技創新活動近40項，并多次獲獎。

3.鼓勵教師構建在線開放課程，促進信息技術與教學深度融合

轉變教育理念，豐富課程內容，轉變教學模式，更新教學手段，拓展教學時空，引導學生自主性、個性化學習，滿足學生全面發展和個性化成長需求，實現優質教學資源開放共享，促進教育公平，提高教育質量。已開發在線課程2門，基于虛擬仿真國家級實驗教學中心開展課程3門。

4.建設高水平教材

堅持高標準、高水平教材建設，以精品課程建設帶動教材建設，以學科發展帶動教材內容更新，鼓勵教師及時將科研成果固化為教材內容。先后建成國家級和省級精品課程2門，承擔省部級教改項目32項，出版教材30余部，其中，暖通空調、燃氣輸配、建筑冷熱源、工程熱力學、流體力學、建筑環境測試技術等專業核心教材，均為“十三五”國家級規劃教材。