基于新工科理念的建環專業課程體系改革

宮克勤　賈永英　劉立君　李棟　王忠華

[摘 要] 根據新工科人才培養質量標準，分析了建環專業目前課程體系存在的問題和不足，提出建環專業課程體系改革的基本原則，以及課程體系改革的要點，探討了課程體系框架和課程設置調整的改進建議，為建環專業課程體系改革提供參考。

[關鍵詞] 新工科;建環專業;課程體系;教學改革

[中圖分類號]G642? ?[文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2021） 04-0070-02

相關研究表明，新工科人才培養通用標準，是以具有廣泛認可度的《華盛頓協議》標準作為底線，以“卓越計劃”本科工程型人才培養通用標準為基礎，充分考慮未來工程發展趨勢及特征提出的標準，包括九個方面一十六條。根據新工科標準，在“學科專業知識”方面，應達到以下要求：第一，基礎知識：具有從事工程工作所需的數學、自然科學及經濟管理等人文與社會科學知識。體現專業領域知識與人文學科的交叉與融合要求;第二，專業知識：掌握工程基礎、工程專業和相關學科知識，了解本學科前沿發展現狀和趨勢。體現解決復雜工程問題所必需的專業知識;第三，工具使用：針對復雜的工程問題，能夠開發、使用恰當的技術和現代工程工具開展模擬和測試研究，并理解其局限性。上述新工科知識體系的基本要求，是新工科課程體系設計的基本依據。

一、建筑環境與能源應用工程專業課程體系分析

新工科專業，主要指針對新興產業的專業，以互聯網和工業智能為核心的相關工科專業。建筑環境與能源應用工程專業（以下簡稱“建環專業”），被列入新工科專業。建環專業屬于土木類專業之一，主要培養從事采暖、通風、空調、凈化、冷熱源、供熱、燃氣等方面的規劃設計、施工安裝，及運行管理的高級工程技術人才。目前我國有近200所高校開設了建環專業。

（一）課程結構體系及主要課程

我國建環專業源自20世紀50年代初期設立的“供熱、供煤氣及通風”專業。目前，我國高校建環專業的專業方向，主要包括傳統的暖通空調方向，以及建筑環境控制、城市燃氣應用、建筑節能、建筑設施智能技術等。

工科專業課程體系的結構框架，一般包括公共基礎課平臺、專業基礎課平臺、專業教育課平臺，以及實踐教學平臺構成，如表1所示。根據專業培養規范，建環專業基礎課主要包括“工程熱力學”“傳熱學”“流體力學”，以及“建筑環境學”“流體輸配管網”“熱質交換原理與設備”等。不同高校專業課程的設置并不一致，體現了高校的辦學特色。傳統暖通方向的專業課程，主要有“集中供熱”“工業通風”“空調制冷技術”“建筑冷熱源”“建筑自動化”等。

（二）課程體系問題分析

結合當前人工環境領域技術發展趨勢以及新工科人才培養標準要求，目前傳統建環專業課程體系急需升級改造，存在的主要問題包括：第一，不重視人文社科類課程，學生知識體系不完整。人文社科類課程設置缺乏系統科學的論證，課程門數少、與專業契合度小，通常僅起到“點綴”和“修飾”作用，人文社科類課程設置的象征意義大于實際教育意義。對培養工程師職業素質和人文社會科學素養存在欠缺。第二，課程設置偏重主干課程，忽視學科前沿課程。建環專業屬于傳統的土木類工科專業，同時也是與當今能源問題、環境問題、氣候等緊密聯系的專業，與人們的健康和生活質量息息相關。但是由于專業課學時有限，在課程設置中突出強調建環專業主干課程，忽視必要的學科前沿課程的設置。教學內容不能體現當前新興的暖通行業的科技進步，不適應未來產業發展需要。第三，選修課趨于形式化，“多學科交叉融合”體現不足。針對“多學科交叉融合”缺少必要的理論研究，選修課程中簡單羅列幾門與專業相近的學科課程，學生缺乏宏觀意識和“工程系統”概念，缺少解決復雜工程問題所必需的其他相關學科知識，知識結構不夠完善。第四，實踐教學內容陳舊，制約學生創新能力培養。建環專業實踐教學主要包括專業實習、課程設計、畢業設計，以及金工實習、制圖訓練、專業實驗等。由于實踐教學條件限制，通常教學內容比較陳舊、更新緩慢，學生對實踐教學內容興趣不足，缺少創新創業環節的訓練。實踐教學環節并沒有真正發揮激發學生的專業學習興趣、培養學生創新能力的應有作用。

二、建環專業課程體系新工科改革基本原則

新工科建設目標，是為了適應我國在技術、產業、工程等領域面臨著重大的改革，為新經濟和未來新興產業培養專業綜合素質高、工程實踐能力強，具有創新能力、智能創造能力，以及國際視野的創新型卓越工程師。

為實現新工科卓越工程師培養目標，必須為建環專業學生提供立體式的課程體系，從“專業知識廣度和深度”“創新實踐和創造能力水平”“技術管理能力”等方面，深化課程體系改革，實現從學科導向轉變為以產業需求為導向的課程體系。

課程體系改革基本原則，是要兼顧前瞻性、前沿性、交叉性，以及實踐創新性。科學設置人文社科類課程，注重學生綜合素質培養，構建廣義的通識教育課程體系;注重培養批判性思維的課程理念，加強跨學科的課程組織，體現“多學科交叉融合”，加強學生創新能力培養;結合“信息化、智能化”新工科產業發展需要，加強人工智能等前沿課程設置;注重學生解決“工程復雜問題”的能力培養。

三、建環專業課程體系改革探索

（一）傳統課程體系構架的升級改造

根據新工科人才培養需要，對傳統工科課程體系結構（表1）進行升級改造。在原來的課程體系框架內，增加“交叉學科選修課程”平臺以及“綜合素質能力培養”平臺，以適應新工科人才培養標準需要，更新和優化升級傳統課程體系構架。

堅持“先進、有用、有效”的原則，通過優化和改造課程體系構架，構建適合“新工科”人才培養的課程平臺，為培養學生創新創業能力、批判性思維、解決復雜問題能力、綜合職業素養、可持續發展等奠定基礎。在符合新工科人才培養的體系框架中，通過合理設計專業課程內涵，增減課程內容，調整課程結構，圍繞工程人員的職業要求和未來發展勢態，搭建全新的建環專業人才培養方案。

（二）以專業能力為根本，構建核心課程主體

建環專業培養人工環境領域的卓越工程技術人才，學生應具備從事本專業技術工作所需的堅實基礎理論知識及專業技能。專業核心課程的設置，應該按照建環專業指導規范提出的“本專業知識結構”為基本依據。

根據建環專業人才培養規范，本專業知識體系由知識領域、知識單元及核心知識點三個層次組成。專業知識體系包括的主要知識領域為：⑴熱科學原理和方法;⑵力學原理和方法;⑶機械原理和方法;⑷電學與智能化控制;⑸建筑領域相關基礎;⑹建筑環境控制與能源應用技術;⑺工程管理與經濟;⑻計算機語言與軟件應用。

（三）基于新工科理念的課程設置改革建議

對照新工科標準下人才培養知識體系要求，結合建環專業目前課程設置中存在的不足，建議對課程體系進行適當整合、改革，以滿足新工科人才培養要求。

第一，調整“公共基礎課平臺”教學內容，增加經濟管理、人文與社會科學類課程，全面提高工程人才的綜合素質。經濟管理類課程，如建筑設備工程管理、建筑設備施工經濟與組織等;人文與社會科學類課程，包括：科學技術哲學、倫理學、社會心理學等，奠定培養學生“職業素質”和“責任與倫理”基礎。

第二，調整“專業教育課程平臺”課程，增設本專業行業領域內前沿課程及講座，將前沿科技融入建環專業教學中，使學生了解本學科專業的前沿現狀和發展趨勢。例如，增加智慧建筑環境與能源系統、可再生能源、智能建筑控制、綠色建筑、物聯網技術等相關選修課程，使學生適應當前和未來產業發展需要。

第三，在“交叉學科課程選修”平臺中，根據本專業領域特點，增加相關學科課程設置。相關學科是指影響、滲透或融入本學科專業的學科知識或解決復雜工程問題所必需的其他學科知識。與建環專業密切相關的專業包括：建筑、環境、能源、健康、氣候，以及計算機、控制專業等。體現不同領域的建環專業的方向特色課程。

第四，在“綜合素質能力培養”平臺中，突出“現代工具和信息技術工具使用”能力培養。增加BIM、創新教育、專業技能實訓等內容;與課外科技創新實踐等環節相結合，制定實踐能力培養方案，培養學生創新能力和解決復雜工程實踐能力。

新工科課程體系改革是一項復雜的工程，許多方面的工作還有待于深入探討。通過新工科課程改革研究和實踐，不斷加快我國創新型卓越工程師培養步伐，提高人才培養質量，對于培養具有國際視野、綜合能力和高素質的人才具有重要意義。

參考文獻：

[1]蔡磊，向艷蕾，管延文，等.建筑環境與能源應用工程專業新工科人才培養體系探索[J].高等建筑教育，2018（5）.

[2]林健.新工科人才培養質量通用標準研制[J].高等工程教育研究，2020（3）.

（責任編輯：王義祥）