面向“雙碳”目標的暖通工程師培養模式探索

王 歡 樊越勝 王登甲

（西安建筑科技大學,陜西 西安 710055）

1 研究背景

2020年9月，中國向世界宣布將力爭于2030年前達到二氧化碳排放峰值，并努力爭取在2060年前實現“碳中和”。這是黨和國家基于中華民族永續發展和推動構建人類命運共同體的責任擔當而提出的[1]。針對如何實現“碳達峰”“碳中和”目標，著名環境工程專家、中國工程院院士、清華大學賀克斌教授指出：“實現這一目標需要政策引導、科技創新，并建立全新的人才培養體系。人文科學、自然科學、社會科學各學科要協同創新，培養面向碳中和時代的人才。”[2]2021年7月，清華大學繼續教育學院率先推出“碳達峰碳中和專題精品課程”。建筑行業是實現碳中和目標的關鍵領域。《中國建筑能耗研究報告（2020）》數據顯示：2018年建筑運行階段能耗占全國能源消費比重的21.7%，碳排放占全國能源碳排放的21.9%。建筑環境與能源應用工程專業作為建筑全生命周期能源服務的核心專業，在科學研究和培養碳中和人才方面有著義不容辭的責任。因此，在新時期新使命的驅動下，有必要深入探討適應新時代需求的建筑環境與能源應用工程專業人才培養模式，構建服務支撐行業發展的人才培養體系，深度服務“雙碳”目標。

2 高等工程教育人才培養模式探討

人才培養模式是指學校在一定培養目標的基礎上，為實現目標并且圍繞目標組織起來的比較穩定的教育教學活動的結構樣式，即通常所說的“培養什么樣的人”和“怎樣培養人”的問題[3]。中華人民共和國成立70多年來，我國高等工程教育取得了令人矚目的成就，為國家戰略發展、社會經濟進步、產業轉型升級和大國工匠培育等做出了卓越貢獻，人才培養模式經歷了由“專才”向“通才”、由“普通”向“卓越”的轉變，主要里程碑事件如圖1所示。

圖1 中國高等工程教育發展歷程

面對以數字化、信息化、智能化為主要特征的第四次工業革命洶涌來襲，世界各國政府紛紛啟動部署新的戰略決策來應對，如德國“工業4.0”、美國“工業互聯網”、英國“英國工業2050”、法國“新工業法國”、日本“社會5.0”、中國“中國制造2025”等。這些變革將給人類社會帶來全方位質的飛躍，對高等工程教育未來發展也將產生重大影響。各國的人才培養模式是否能適應第四次工業革命發展需求是決定其未來成敗的關鍵。通過對比美國CDIO工程教育模式、德國“雙元制”職業教育模式、英國“三明治”式人才培養模式、法國“嚴進嚴出”精英教育體制和日本“產學合作”的職業教育模式，可以發現其共同的特點：人才培養以社會需求為導向，產學研用密切結合。在新形勢下，我國高等工程教育既要借鑒國外優良經驗，也要有自己的發展方向和培養模式，以實現由工程教育大國向工程教育強國轉變，向構建世界一流工程教育體系邁進。

3 建筑環境與能源應用工程專業人才培養模式的構建

3.1 人才培養目標解析

建筑環境與能源應用工程專業是以建筑為主要對象，在充分利用自然能源的基礎上，采用人工環境與能源應用工程技術創造適合人類生活與工作的舒適、健康、節能、環保的建筑環境和滿足產品生產和科學實驗要求的工藝環境，以及特殊應用領域的人工環境，同時實現最高效率地利用資源，最大限度的影響地球環境的專業。根據普通高等學校本科專業教學質量標準、專業評估標準，并充分考慮專業特色和社會需求，建筑環境與能源應用工程專業人才應在綜合素質、知識、能力三個方面達到以下基本要求：

（1）培養目標1：適應社會主義現代化建設需要，德、智、體、美、勞全面發展，具備較好的自然科學與人文社會科學基礎，具備計算機和外語應用能力。

（2）培養目標2：掌握暖通空調工程、冷熱源工程、燃氣供應工程、建筑節能與綠色建筑領域基本理論和專業技術，熟悉建筑設備自動化、建筑能源管理、建筑給排水等相關理論和技術；了解建筑聲環境、光環境和本學科研究發展前沿；并初步具備暖通空調相關設備開發、應用研究能力。

（3）培養目標3：能在建筑環境與能源應用工程專業領域從事工程設計、科學研究、設備開發、施工安裝、工程管理、運行調試等技術或管理工作崗位，具備成為單位業務骨干、獲得高級技術職稱的能力。

（4）培養目標4：能夠跟蹤本專業及相關領域前沿技術，具備研究開發能力和工程創新能力，具有獲得國家相關專業注冊工程師資格的能力；具有可持續發展的理念和終身學習的意識，能夠通過不斷學習提升知識水平與職業發展要求的能力。

（5）培養目標5：擁有團隊協作精神和有效溝通能力，能夠在團隊中擔當不同的角色及領導能力，具備一定的國際視野和跨文化交流能力。

3.2 人才培養體系建立

人才培養目標發生變化要求人才培養模式也進行相應的調整，如何使人才培養模式主動適應社會需求，積極進行人才培養體系的調整是一項長期而艱巨的任務。選擇并構建適應時代發展需求的建筑環境與能源應用工程專業新人才培養模式，才能從根本上解決以上問題。本研究根據建筑環境與能源應用工程專業本科專業培養方案和教學基本要求，對培養體系進行了優化，如圖2所示。

圖2 建筑環境與能源應用工程專業人才培養體系

按照三大教學模塊（通識教育教學模塊、專業教育教學模塊和課外素質教育模塊）、四個課程平臺（素質類課程平臺、基礎類課程平臺、專業基礎課程平臺和專業技術課程平臺）和五類素質訓練（思想道德素質、專業理論素質、創新與實踐能力、文化素質、身心素質）的方式組織教學，注重綜合素質、知識結構和能力的培養，通過教學計劃優化，提高了知識的整體性、互聯性和貫通性，增強了對新領域及交叉學科的輻射性。

3.3 人才培養方案實現途徑

3.3.1 落實立德樹人根本任務，全面推進課程思政

高等學校人才培養是育人和育才相統一的過程，要把立德樹人作為教育的根本任務，堅持教育為人民服務，為中國共產黨治國理政服務，為鞏固和發展中國特色社會主義制度服務，為改革開放和社會主義現代化建設服務，將價值塑造、知識傳授和能力培養三者有機結合。建筑環境與能源應用工程專業的使命決定了教師要時刻關注人、建筑、環境、能源之間的關系，不僅要向學生傳授利用空調、通風、供暖、制冷等人工方法創造室內環境的“春夏秋冬”，而且要把可持續發展理念、人與自然和諧共生理念貫穿到教育教學的全過程中去，引導學生建立以聰明才智貢獻國家、以開拓進取服務社會的理想信念。

3.3.2 打造師德高尚、業務精湛、“老中青”相結合的精銳教師隊伍

興國必先強師，沒有高水平的師資隊伍，就很難培養出高水平的創新人才。因此，不斷提升教師教學科研能力就顯得尤為重要。學校可通過新教師崗前培訓、本科教學試講、教師任職資格、校教學督導、學生網絡評教、教師工作考核、本科教學事故認定及處理等一系列行之有效的制度及措施，確保基本教學質量。同時，學校要完善待遇保障機制，吸引高層次、寬口徑的優質新師源，并實施出國研修項目資助、骨干教師工程實踐、國內訪問學者項目等多層次、多類型的教師隊伍培養方式。另外，以評促建，定期開展講課比賽、集體備課、隨堂聽課等工作，有利于“老帶青、傳幫帶”，使青年教師迅速成長，也有利于教師之間互相學習、取長補短、共同提高。此外，還可從校外聘請經驗豐富的專家學者、管理者、領導者、業務骨干和精英等擔任兼職教師。

3.3.3 全面重構教學空間和實踐空間，創建以學生為中心的教學環境

傳統教學模式以教材、教師、教室為中心，而以學生為中心的教學模式是以學生發展、學生學習、學習效果為中心[4]。在創建以學生為中心的教學環境時，應突出教師與學生的雙主體地位。教是手段，學是目的，學生是學習的主體，教師是教育的引導者和指導者。在教學過程組織時，應根據教學內容、教學情境和教學對象的不同特點，以專業課程組為單位研討什么樣的知識搭配什么樣的教學方法，才能有效地達成教學目標。借助信息化教學手段，以課堂教學為主、網絡資源為輔，激發學生自主學習興趣，促進學生實踐創新思維的養成，培養其創新意識與創新能力。線上線下相結合，培養新的學習理念，使課前、課中、課后環節有數據可查，教師可及時掌握學生學習動態，主動調整教學策略和教學評估手段，為學生提供精準的學習支持。還可借助實物模型、設備的三維動畫及視頻等影像資料、仿真實驗及研究型實驗，將抽象的工作原理、復雜的結構具體化、形象化，幫助學生樹立形象、直觀的概念，加強其對理論知識的理解。

3.3.4 產學研深度融合，強化工程實踐和創新能力培養

堅持理論與實踐相統一是高等教育的根本要求，產學研深度融合是學生工程實踐和創新能力培養的必由之路。西安交通大學王樹國校長多次強調：“大學本應引領未來社會新技術新理念的發展，現在企業走在大學的前面，所以大學必須主動地和社會建立密切的無縫對接。”在新形勢下，唯有加強校校、校企、校地、校所及國際合作，共建共享創新創業教育實踐平臺，建立多元主體協同育人機制，才能從根本上解決工程教育與工程實踐脫節的問題，使學生把學到的知識內化到自己的意識體系中，形成自己的判斷力和執行力，推動“中國制造”向“中國創造”轉型升級。

3.3.5 突破傳統單一的課程考核機制，建立以學生能力培養為核心的考核評價機制

傳統單一的課程考核機制難以有效考核學生的工程實踐應用能力、分析解決問題能力和創新能力，需要建立以學生能力培養為核心的合理有效的多階段、多方式、多維度的考評體系。多階段是指在課程理論教學、實踐教學、科研活動等各環節中將過程考核和結果考核相結合；多方式是指針對不同課程的特點和教學內容，采取學習報告、設計方案、學術論文、發明專利、模擬分析、調研報告、實習匯報、創新項目等多樣化考核方式，鍛煉學生的知識應用與創新能力；多維度是指采取學生自評、組內互評、教師評價相結合的方式進行綜合評價。

3.3.6 鼓勵學科交叉融合，培養學生成為終身學習的人

學科交叉融合是未來拔尖創新人才培養的重要組成部分。建筑環境與能源應用工程專業涵蓋了健康、能源、環境等涉及國計民生的熱點內容，支撐健康中國、低碳中國、智慧城市、新基建等國家未來重大需求。因此，更需要重視學科交叉融合在人才培養中的作用，瞄準科技前沿和關鍵領域，擺脫簡單拼湊，實現融會貫通，為培養復合型創新人才做貢獻。另外，為了讓學生能自如地應對瞬息萬變的世界，教師還肩負著培養終身學習者的重任，學生只有掌握終身學習的技能，才能適應社會的不斷發展變化。

4 結語

面對新一輪工業革命的洶涌來襲，本文通過分析國內外高等工程教育中各種教學模式的特點，指出我國高等工程教育既要借鑒國外優良經驗，也要有自己的發展方向和培養模式，以實現由工程教育大國向工程教育強國轉變。結合建筑環境與能源應用工程專業特點，構建適合社會發展需要的人才培養模式，并深入分析其實現途徑，以期為引領學科專業向綠色低碳轉型，培養面向“雙碳”目標的未來暖通工程師提供借鑒和指導。