新形勢下建環專業設計人才培養建議

劉臘美 陳 敏 張春枝

（武漢科技大學城市建設學院 武漢 430070）

0 引言

“十三五”期間，我國GDP年增長率由2016年的6.8%下降至2020年的2.3%（2020年有疫情影響），建筑業總產值占GDP 比重保持在6.9%以上，其年增長率由2016年的7%下降至6.2%，全國勘察設計單位營業收入年均增長由2016年的2.3%下降至2020年的1.3%[1]。可見建筑業設計產值有所下滑，導致建筑設計院新進應屆生的需求下降，而普通本科土木類專業的培養人數基本未變，因此就業設計院競爭更加激烈，對設計人才素質的要求更高。

各種紅利的消失促使建筑業分化和轉型，建筑行業發展重心將由房屋施工向更多元化的建設領域轉變，導致大型企業綜合化、中小企業專業化，設計企業在人才、管理、資金和品牌等方面的實力成為競爭獲勝的關鍵，特別是新型設計人才。因此，高校建環專業設計人才的培養需要與時俱進，適時調整培養方案、培養模式、課程體系、課程內容、教學方式等，以應對日新月異的設計市場需求。

1 建環專業設計人才培養面臨的新形勢

1.1 宏觀經濟環境對專業需求的影響

目前中國經濟正處于新一輪結構調整的初期，而這一輪結構調整和上一輪結構調整最大的區別在于整個第二產業（建筑業屬于第二產業）比重所有的勞動力、金融、土地資源，正在重新向第三產業配置的過程[2]。在本輪國家經濟結構調整的影響下，房地產行業整體走勢漸趨平緩，為建筑設計企業帶來不小壓力。加之，國家削減樓堂館所建設，停建、緩建項目的情況時有發生，許多設計企業的業績出現不同程度的下滑。建環專業主要從事中央空調、集中供熱、通風與防排煙等建筑環境調控系統和能源供應系統的設計，在大型公建中的設計任務較重，在住宅建筑中設計任務較輕，主要是通風與防排煙設計。目前許多建筑設計院，特別是中小型設計院，因住宅建筑資金回籠快，主打住宅建筑設計，對建環專業設計人員需求量減少。

1.2 社會環境變化對專業領域的影響

隨著社會的發展，人們生活水平以及生活品味不斷提升，對建筑的要求也不斷提升。因此，現代建筑除了具備建筑的基本功能外，還具備欣賞性、智能性和環保性等特點，因此智能建筑[3]和綠色建筑[4]成為建筑業發展的潮流。在智能建筑中，暖通空調系統是建筑中控制最復雜的系統，也是節能潛力最大的系統；在綠色建筑中節能與環境控制的權重達30%以上。因此，建筑品質的提升給建環專業提供了很大的發展舞臺，也提出了更高的要求。

由于建筑品質的提升和建筑規模的上漲，建筑、建筑群、園區甚至是城市的節能減排壓力驟增。因此，需要站到更大的層面上進行能源供應系統規劃，使得各種品位能源被合理地、集成地、高能效地生產、輸配、利用與耗散，即進行區域能源規劃。常見的分布式能源供應系統、區域能源站等技術需要建環專業從更大的尺度、更多元的能源供應和使用單元兼顧舒適和節能減排，對專業能力提出了更高的要求。

1.3 行業技術革新對專業內涵的影響

行業技術革新對建筑設計的影響，可以分為工程技術革新影響和外部技術革新影響兩類情況。工程技術革新主要包括BIM[5]、建筑工業化[6]、大數據等。外部技術革新主要有大數據、人工智能、智能家居、智能產品等。工程建設疊加這些技術和產品，推動智能建筑、智慧城市的建設和實現。

建環專業涉及智能環控設備眾多，肩負節能環保和智能化的重任，對BIM、大數據和智能建筑等的推動起重要作用。因此，建環專業設計人員對相關新技術的需求更為迫切。

1.4 機遇與挑戰

雖然宏觀經濟發展態勢和社會環境的變化使得建筑設計行業壓力劇增，但有些領域依然保持較為強勁的發展勢頭。如醫療、養老、康復等民生工程，城市基礎設施建設中的機場、城市軌道交通、綜合管廊、鐵路、港口，新興產業中的數據中心、電商物流、保稅物流、新型能源等。另外，全國范圍內一大批基建投資計劃集中出臺，基建“補短板”政策持續落地，雄安、粵港澳等區域開發加速，從而在需求端給行業增長提供了支撐，給建環專業提供了更多機遇與挑戰。

對抗疫情與氣候變化，也給建環專業提供了機遇與挑戰。從2003年的北京小湯山醫院，到2020年的武漢火神山、雷神山醫院，專門的臨時醫院作為應對呼吸道傳染病疾病的有效手段之一，發揮了重要作用。在疫情防控常態化下，許多地方新建“平疫兩用”綜合型醫院，其醫療環境中的空調、通風等系統設計是最為關鍵的一個環節，稍有不慎就會導致疫情的蔓延，建環設計人員責任重大。

2021年9月22日，國務院下發《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》。2021年的中央經濟工作會議進一步明確要創造條件盡早實現能耗“雙控”向碳排放總量和強度“雙控”轉變。住房和城鄉建設部印發《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》，助力建設領域碳排放“雙控”目標的實現。建環專業將在嚴格管控高能耗公共建筑建設、持續提高新建建筑節能標準、加快推進低碳建筑規模化發展、深化可再生能源建筑應用等方面迎來新的機遇與挑戰。

2 新形勢對建環專業設計人才能力的新要求

隨著專業領域的擴大和專業內涵的提升，為應對行業發展面臨的機遇與挑戰，建環設計人才除具備良好的個人品德和職業素養以及有強烈的自主學習意愿之外，尚需滿足一些新的要求。

2.1 具有較好的計算機與外語等應用能力

2.1.1 掌握專業相關軟件

現在的工程項目往往需要進行方案優化、技術評審等過程，需要設計方提出多個方案經經濟技術比選后，并經專家評審、業主認可后方可實施。這些比選工作需要掌握相應的計算和分析軟件，如常用的空調負荷計算軟件、CFD 分析軟件、全年能耗計算軟件、碳排放計算軟件、綠色建筑評估軟件等，同時要熟練使用辦公軟件進行方案匯報、工程總結等工作。在設計方案確定后，需要繪制滿足施工圖深度的圖紙，因此需要熟練掌握AUTOCAD、天正暖通、鴻業等專用繪圖軟件工具，也需要結合行業發展趨勢掌握BIM、協同設計軟件，如REVIT MEP 等前沿專業軟件。

2.1.2 有扎實的外語基礎

隨著“一帶一路”倡議的實施，建設方的方案投標國際化、外資建筑設計院的出現以及國內建筑設計院拓展海外市場等原因，許多大項目需中外合作完成。因此，隨著設計行業“引進來，走出去”的發展趨勢，國際合作增多，擁有扎實的外語基礎，熟悉國外主要標準體系，將會成為優秀設計人才的標配。

2.2 具有較好的專業知識

2.2.1 具有較好的專業基礎知識

建環專業的學生應較系統地掌握工程熱力學、傳熱學、流體力學等專業基礎課，它不僅為后繼專業課程的學習提供必要的理論準備，而且也為今后的生產實踐與進一步的科學研究打下牢固的理論基礎。例如，工程熱力學重點研究了濕空氣的性質，為學生進行下一步學習空氣調節專業課程奠定了重要基礎，這樣在設計崗位上才能理解風口結露的原因以及處理辦法，才能理解冷凍水的溫度與設備除濕能力之間的關系。更有甚者，學好專業基礎理論知識，還可以用來管理企業，如華為的“熵減”之路，正是利用了熵體現系統混亂程度這一物理學概念。

2.2.2 掌握核心專業知識

掌握專業技術是勝任專業領域技術或管理方工作的必備技能。掌握冷熱源知識，熟悉各類冷熱源的優缺點，能夠通過技術經濟分析對冷熱源方案進行論證；掌握暖通空調輸配系統的基本知識，熟悉二管制、四管制、一級泵、二級泵、多級泵等水系統形式，掌握水力平衡計算原理和方法；了解常用末端設備，知曉如何配置；能夠設計或提出建筑環境系統與能源應用設備系統的自動控制方案與運行策略，并能實現系統運行性能優化。

2.3 掌握相關前沿技術

掌握相關前沿技術是成為專業骨干的必要條件。目前，提升建筑節能與綠色建筑發展水平、全面推進裝配式建筑、務實推進智慧城建等是各級建設行政主管部門的重點工作。建環人應緊跟國家政策發展個人能力。譬如綠色建筑技術，其涉及的專業面廣，各類計算分析、軟件模擬分析等工作量很大，需要提前儲備相關知識，掌握相關軟件工具。

3 建環專業設計人才培養路徑及建議

3.1 培養路徑

近年來隨著建筑業的快速發展，建筑環境與建筑能源領域對人才培養的要求變化較大，涵蓋的專業領域、專業內容進一步豐富。根據《高等學校建筑環境與能源應用工程本科指導性專業規范》，歸納總結建環專業工程設計能力培養路徑如圖1 所示。

3.2 培養建議

大學是“未來工程師的搖籃”，基于新的行業發展形勢，對未來建環專業設計人才的培養有以下幾點建議，供參考。

3.2.1 優化課程知識結構，緊跟行業發展前沿

在滿足“厚基礎、寬口徑”的新工科要求下，正確處理通識課程、基礎課程與專業課程以及理論課程與實踐課程間的比例，建構專業教育、注冊工程師執業資格教育及職業規劃教育相互融通的工程教育課程體系。

根據行業發展情況，開設反映新發展、新技術、新工藝的專業選修課，以滿足學生的個性化發展需求。例如，可以開設《BIM 設計與管理》、《大數據》、《互聯網+》、《PPP 項目管理》、《數字孿生》、《綠色建筑》等專業選修課，開闊學生視野，引領學生創新發展。

3.2.2 鼓勵教師采用項目教學法，加強學生工程體驗感

項目教學法是通過將知識體系與具有現實意義的工作情境相融合并設計出完整的項目，在教師的指導下，學生作為主體，圍繞著項目主題從計劃、實施到評價的一種教學方法[7]。通過讓學生參與到項目活動中，培養學生認知思維能力和創新能力、跨學科知識整合能力、人際溝通和團隊合作能力[8]。

建環專業各課程之間互有關聯，實踐性強，不僅一節課、一門課程可以采用項目教學法，甚至課程群都可以嘗試項目教學法。例如，在上《建筑環境學》時，就可以將學生分為幾個學習小組，分配不同使用功能的建筑圖紙，在此基礎上研究室內環境參數和冷熱負荷；在上《空調工程》的時候，可以接著前面的負荷計算結果，進行空調方案論證；在上《制冷工程》及《供熱工程》等冷熱源設備的時候，進行冷熱源方案的論證；之后，還可以對完成的設計做概預算和施工方案。這樣通過課程群之間的合作，完成一個實際的項目，讓學生在“做中學”，既明白各門課各知識點的作用和因果關系，形成一個有機的專業知識鏈，又通過合作、交流，鍛煉了工程表達、團隊合作和解決工程問題的能力。

3.2.3 重視設計類實踐課程，加強校企深度合作

設計類的實踐課程主要指課程設計和畢業設計，通過設計類的實踐課程可以將工程知識轉化為工程能力和工程思維。

課程設計是學生鞏固所學的專業知識，利用專業基本原理解決實際工程問題的一個過程。在課程設計中重點鍛煉學生的工程能力[9]，如冷熱負荷計算、水力計算、空調設備選型和冷熱源設備選型等工程設計計算分析能力，使用CAD、BIM 等的制圖能力和工程規范的理解應用能力。因此，建議建環專業的課程設計以綜合課程設計為主，使各個技術環節有序銜接。例如《空調工程》和《制冷技術》的課程設計組合成《空調與制冷綜合課程設計》，《供熱工程》和《鍋爐與鍋爐房設計》的課程設計組合成《供熱與鍋爐綜合課程設計》。

畢業設計是學生完成畢業實習后進行的最后一次綜合性演練。畢業設計應體現系統性、綜合性和創新性的特點，重點鍛煉學生的工程思維[10,11]，如從技術可行、經濟合理的角度論證各種冷熱源或者空調末端方案的可行性并做出選擇等。通過鍛煉，學生應能將成熟的技術用于合適的地方，體現一定的創新意識，并用圖紙、文字、圖表規范地表達出來。

在進行畢業設計時，有如下幾點建議：注意專業規范的融入和BIM 等工具技術的使用；鼓勵專業教師積極與企業合作，開展橫向科研課題和工程技術服務工作，提升師生的工程意識和實踐能力；根據設計進度邀請設計院工程師為師生舉辦培訓講座，使師生掌握最新的設計規范，了解最新的設計技術；邀請設計院工程師參與指導和答辯學生的畢業設計。

3.2.4 鼓勵學生參加各類設計競賽，提升團隊協作能力

鼓勵學生積極參加國家級和行業內的知名賽事，并將畢業設計與之相結合，全方位訓練學生的工程實踐能力。通過參加CAR-ASHRAE 學生設計競賽、MDV 中央空調設計應用大賽、海爾綠色設計與節能運營大賽、全國高等院校“綠色建筑設計”節能大賽等設計競賽，進一步鍛煉學生的工程思維能力，特別是創新能力，團隊協作、決策能力也將得到提升。

4 結語

由于綠色建筑、裝配式建筑、智能建筑以及既有建筑改造提升等技術的出現，建環專業在新形勢下大有可為，同時也對設計人才能力提出了新要求。因此，建環專業設計人才培養應緊跟時代科技的發展和社會需求的步伐，從培養新型設計人才出發，優化課程體系，改善教學方法、加強設計環節的工程能力和工程思維的培養。