新工科背景下建環專業人才培養模式研究與實踐

張紅英　高蓬輝　張東海　黃建恩　王義江

[摘 要] “新工科”是基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的中國工程教育改革方向。中國礦業大學建筑環境與能源應用工程專業教師對新工科背景下的建環專業人才培養模式進行了深入研究與實踐，針對大學生實踐創新能力培養，建環專業從人才培養特色定位、優化課程體系、高水平教學科研隊伍建設、綜合特色教學資源平臺、拓展學科競賽、國際化培養等方面進行探索和實踐，取得了豐碩成果。

[關鍵詞] 建筑環境與能源應用工程;新工科;人才培養;創新能力

[基金項目] 2020年度中國礦業大學教學研究項目“面向工程認證的建環本科生‘暖通空調綜合課程設計’實踐教學模式改革與探索”（2020YB09）

[作者簡介] 張紅英（1975—），女，天津人，碩士，中國礦業大學力學與土木工程學院副教授，主要從事建筑環境及暖通空調新技術領域研究;高蓬輝（1979—），男，山西興縣人，博士，中國礦業大學力學與土木工程學院教授，主要從事能源轉化利用與海水淡化技術研究;張東海（1977—），男，江蘇徐州人，博士，中國礦業大學力學與土木工程學院教師，主要從事地源熱泵理論和技術研究。

[中圖分類號] G642.0;TU-4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）04-0119-04 [收稿日期] 2021-05-11

國家實施的創新驅動發展、“互聯網+”等重大發展戰略及“一帶一路”建設，為中國的創新發展提供了新的機遇，注入了新的動力[1]。為支撐快速發展的新經濟，培養新型工程創新人才，“新工科”教育理念應運而生，2017年正式推出“新工科計劃”[2，3]。

“新工科”建設是我國高等教育的里程碑，確定了新工科專業人才培養的主要內涵，即“以需求為導向，開放辦學，培養應用型復合人才”與各類交叉復合型“卓越工程”科技人才[4，5]。

中國礦業大學建筑環境與能源應用工程專業作為新工科專業，對創新型人才培養模式進行了探索，以期能對本專業的教學改革有所增益，利于本專業學生實踐能力、科研能力和創新能力的培養，促進人才培養綜合素質的提高。

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創新型人才應該如何培養。為此，本文以中國礦業大學建筑環境與能源應用工程專業建設為例，介紹中國礦業大學新工科背景下建筑環境與能源應用工程專業（以下簡稱建環專業）創新型人才培養模式的實踐探索。

一、建環專業發展背景及人才培養特色

（一）建環專業發展背景

中國礦業大學于1988年設置供熱通風與空調工程專科專業。1999年，教育部調整本科目錄，設立建筑環境與設備工程專業，在建筑環境、建筑節能、智能建筑、建筑電氣等領域延伸和發展。1999年，中國礦業大學開辦本科建筑環境與設備工程專業，成為江蘇省較早創辦該專業的高校之一。2006年，該專業獲學科博士學位、碩士學位授予權。2012年，專業更名為建筑環境與能源應用工程專業，專業內涵不斷拓新，更加強調能源和環境舒適、可持續發展。2012年，中國礦業大學建環專業遴選為江蘇省“十二五”高等學校重點建設專業，2016年確定為江蘇省首批中外合作辦學高水平示范性建設項目，2014年和2019年先后2次通過住建部本科教育評估工作。2017年，建筑節能和新能源的特色定位適應當前國家節能減排形勢對建環專業的迫切要求，為建環專業發展提供了良好的機遇，建環專業進一步被確定為新工科專業。

（二）中國礦業大學建環專業人才培養特色

中國礦業大學“雙一流”建設總體依托學院深部地下工程領域的特色資源，立足于建環專業新工科發展方向，科學定位“深部地下空間+能源高效利用+國際化”的人才培養特色，逐步實現專業內涵式發展。

“深部地下空間環境+能源高效利用+國際化”的辦學特色，符合學校特色鮮明、國際一流的總體戰略定位，實現了新工科與傳統優勢學科的有機結合，促進了中國礦業大學建環專業的可持續發展。

二、建環專業創新型人才培養模式的探索與實踐

（一）注重創新型人才培養模式研究，構建通識和特色融合的專業培養方案

中國礦業大學建環專業，在專業人才培養上，注重通識和特色結合，以通識教育為基礎，在寬口徑培養的前提下，開設地下工程人工環境、新能源利用技術等特色課程，突出地下空間環境控制、建筑節能以及能源高效綜合利用培養特色，并增設專業拓展模塊課程，拓寬學生就業方向。針對人才培養模式，在2020年版建環本科培養方案中強化大類培養、學科交叉，彰顯建筑節能、新能源開發與利用及人工智能等特色新工科可持續發展，豐富專業內涵建設。

在課程體系建設上，采用縱向優化、橫向貫通、模塊組合的“三系列、五模塊”人才培養課程體系（圖1），充分體現以人為本、個性化培養的現代教育觀，保證創新型人才的培養。

注重實踐能力培養，突出實踐教學環節，構建“三層次、六模塊”的專業實踐教學體系框架（圖2），提高學生的工程實踐和創新能力，培養具有寬口徑專業知識、較強實踐能力、彰顯地下空間環境控制和能源高效利用培養特色的創新型國際化人才。

（二）組建課程群，建構學科融合的優秀教學團隊

對專業課程建設進行全面探索和實踐，以優勢學科教授為課程負責人，構建了巖土傳熱傳質、深部地下空間環境、建筑節能與新能源利用三個學科融合的教學團隊，形成了礦井降溫與熱能利用、建筑節能與新能源技術、土壤傳熱傳質等研究方向，出版了《太陽能與地熱能的耦合利用》等多部特色教材。近年來，承擔各級教改項目35項，發表教改論文23篇，獲各級教學成果獎30項。

（三）注重大學生的科研訓練，實施產學研一體化

針對大學生實踐能力的培養，中國礦業大學建環專業實施各級“大學生創新訓練計劃”，培養學生的創新實踐能力。同時，教師開展高層次、有特色的科學研究，將最新研究成果引入教學環節，以科研推動教學、反哺教學。

通過大學生科研訓練項目，學生與教師共同設計研發了具有行業特色的“礦井降溫綜合模擬裝置”“太陽能與地熱能耦合系統”等多套具有開放性、設計性、研究性的綜合實驗裝置，不斷完善科研創新實驗教學。近五年，學生積極申請國家級、省級、校級等大創項目71項，申請專利16項，發表論文38篇，極大地提高了大學生的綜合素質和創新能力。建環教師研發了深部地下空間環控虛擬仿真實驗教學系統，學生可以在計算機或手機上分別實現實習場景的漫游。

為了提高學生的實踐能力，學校堅持擴大校內、校企、校際的教學科研交流，建成國家、省和市校三級33個校內外特色實踐平臺、基地，為實踐教學開展提供了強有力的支撐。

（四）以學科競賽推進新工科與新型工程教育

學科競賽是地方高校推進“新工科”實踐創新平臺建設的有效手段。通過學科競賽，可以切實提高學生的創新精神、創業意識和創新能力。

以科技競賽和科技創新為引領，實現以賽促教、以創促學，不斷提升學生的創新能力、團隊意識及實踐能力。教師積極組織學生參加和開展國家、省、學校數學建模及國家“人環杯”等競賽，擴大參加競賽學生的覆蓋面，并將學科競賽納入人才培養方案。

建環專業學生參加全國大學生人工環境工程學科競賽、CAR-ASHRAE學生設計大賽、中國制冷空調行業大學生科技競賽、全國英語競賽等國家級及省級競賽，均取得佳績。

（五）注重對外合作及國際化人才的培養

針對對外合作及國際化人才培養目標，建環教師中，有9人次赴英國、新加坡等國家進行學術交流，并定期邀請國內外知名專家學者來校交流，教師參加學術會議交流百余次。

中國礦業大學建環專業深入開展與英國諾丁漢大學土木工程“3+1”的聯合培養，與澳大利亞皇家墨爾本理工大學合作舉辦建環專業本科項目，目前已有四屆學生共計60余人在海外學習，為建環專業學生的國際化培養進一步奠定了堅實的基礎。

三、創新型人才培養模式的推廣應用效果

（一）大學生的科研創新能力增強

學生主動參與到教師的相關課題中，結合大學生科研訓練計劃，設計開發研制了多套行業特色創新綜合實驗裝置，獲得教育部高等學校實驗室建設指導委員會優秀獎2項、校自制設備二等獎2項、江蘇省制冷學會創新創業大賽二等獎2項。承擔大學生創新實踐訓練計劃項目71項，其中國家級8項、省級16項。學生發表論文38篇，獲得國家專利16項。

（二）大學生的競賽成果顯著

建環專業學生獲全國大學生人工環境工程學科競賽一等獎1項、二等獎8項。2019年，建環團隊因本科畢業設計獲江蘇省優秀畢業設計團隊。2010—2019年，建環本科生獲得中國制冷空調行業大學生科技競賽三等獎30人次。學生不斷加強英語學習，獲得全國英語競賽一等獎2人次、二等獎10余人次，擴大了中國礦業大學建環專業的影響力。

同時，獲得“CAR-ASHRAE學生設計競賽”二等獎1項，優秀獎多項。此外，獲得其他國家級及省級競賽獲獎70余項，其他校級獎勵百余項。在各類學科競賽中，建環學生均取得了優異成績，培養了學生的創新精神和實踐能力。

（三）推動了教師的成長

團隊教師的教學研究能力明顯提高，奠定了創新型人才培養的堅實基礎。建環教師研制了深部地下空間熱濕調控虛擬仿真實驗系統，學生可以在計算機或手機上分別實現實習場景的漫游，提升了學習效率。

團隊教師發表教學論文23篇，獲得各類教學獎35項，承擔各級教改項目35項，出版教材和專著12部。教師教學科研水平得到全面提升，奠定了創新型人才培養的堅實基礎。

（四）加強師生國際化交流，開拓師生國際視野

師生國際交流為建環學生的國際化培養進一步奠定了堅實的基礎。根據中國礦業大學2017—2019屆合作辦學建環專業畢業生去向統計，其中53.6%的畢業生赴英國倫敦大學學院、哥倫比亞大學等國外知名高校繼續深造。中國礦業大學建環專業教學質量得到廣泛認可，提升了學生的國際視野和競爭力。

（五）建環專業社會服務及影響力不斷擴大

2012年，中國礦業大學建環專業獲批江蘇省“十二五”高等學校重點建設專業;2016年，確定為江蘇省首批中外合作辦學高水平示范性建設項目;2014年和2019年，通過教育部的專業評估工作。

中國礦業大學建環專業以“新工科”建設為契機，基于學校傳統優勢學科和特色資源以及建環專業現狀，對建環專業人才培養特色進行科學準確的定位，并在特色定位的引領下對專業人才培養模式進行了系統化改革和實踐，開創了一條多學科交叉融合的創新型人才培養模式發展和辦學之路，專業影響力和知名度顯著提升。

參考文獻

[1]顧佩華.“新工科”與新范式：概念、框架和實施路徑[J].高等工程教育研究，2017（6）：1-13.

[2]林建.深入扎實推進“新工科”建設——“新工科”研究與實踐項目的組織與實施[J].高等工程教育研究，2017（5）：18-31.

[3]胡波，韓輝，韓偉力，等.加快“新工科”建設，推進工程教育改革創新[J].復旦教育論壇，2017，15（2）：20-27.

[4]鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[5]陸國棟，李拓宇.新工科建設與發展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017（3）：20-26.

Study and Practice on the Talent Training Model in Building Environment Specialty under the Background of Emerging Engineering Education

ZHANG Hong-ying， GAO Peng-hui， ZHANG Dong-hai， HUANG Jian-en， WANG Yi-jiang

（School of Mechanics and Civil Engineering， China University of Mining and Technology， Xuzhou， Jiangsu 221116， China）

Abstract： “Emerging Engineering Education” is the direction of China’s engineering education reform based on the new needs of national strategic development， the new situation of international competition and the new requirements of Enhance Morality， Foster Talents. The professional teachers of Building Environment and Energy Application Engineering of China University of Mining and Technology have conducted in-depth research and practice on the talent training mode under the background of Emerging Engineering Education. Aiming at the cultivation of college students’ practical innovation ability， fruitful results have been achieved in Environmental Construction specialty from the following aspects： talent training characteristic orientation， optimization of curriculum system， construction of high-level teaching and scientific research team， comprehensive characteristic teaching resource platform， expansion of discipline competition， international training and other aspects of exploration and practice.

Key words： Building Environment and Energy Application Engineering; talent training; Emerging Engineering Education; innovative ability

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