新工科背景下專業融合改造升級的探索與實踐

馮增喜 于軍琪 楊亞龍 韋娜 王慧琴

[摘 要] 時代發展和經濟全球化的加深對高校專業建設提出了新要求，高校現有專業需要進行升級改造。基于新工科背景下的專業建設，以新興專業“建筑電氣與智能化”和傳統專業“建筑環境與能源應用工程”為例，分析兩個專業交叉部分的共性和特點，針對兩個專業人才培養體系和畢業生工作實踐中存在“隔行如隔山”的問題，從兩個專業的專業課程體系和教學內容、畢業設計、教師資源、實習實踐基地等方面進行了融合，具有專業融合改造升級的創新之處，為其他專業融合提供了借鑒。

[關鍵詞] 新工科;專業融合;畢業設計;實習

[基金項目] 2020年度陜西省教育科學“十三五”規劃課題“新工科背景下專業融合改造升級的探索與實踐研究”（SGH20Y1093）;2020年度陜西省教育科學“十三五”規劃課題“高等學校環境設計專業技術類課程群的整合與重構研究”（SGH20Y1090）;2019年度樓宇控制與節能優化國家級實驗教學示范中心開放課題“建筑電氣與智能化專業本科人才培養模式改革與實踐”（BCES2019KF12）;2020年度西安建筑科技大學一流專業課程建設類重點項目“建筑設備自動化”（YLZY20K41）

[作者簡介] 馮增喜（1979—），男，陜西韓城人，博士，西安建筑科技大學建筑設備科學與工程學院副教授，主要從事建筑電氣與智能化研究;于軍琪（1969—），男，陜西寶雞人，博士，西安建筑科技大學建筑設備科學與工程學院教授，主要從事智能建筑研究;楊亞龍（1980—），男，四川夾江人，博士，安徽建筑大學樓宇控制與節能優化國家級實驗教學示范中心教授（通信作者），主要從事建筑電氣與智能化研究。

[中圖分類號] G642.0;TU-4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）19-0085-04 [收稿日期] 2021-09-28

引言

隨著時代的發展和經濟全球化的加深，對高校專業進行了調整和升級改造，以適應不斷變化的新時代。美國采用“職業—課程—專業”的模式，以市場的需求為核心來進行專業的調整和改造。英國以工業化需求為導向進行專業建設，提出了“英國制造2050戰略”，高校也隨之調整了專業結構。德國提出了“雙元制”教育模式，制定了“新的高科技戰略”，實施了“工業4.0”計劃，發起了“Technologiestandort Deutschland 2020”計劃，各大高校正在升級德國的工程教育傳統，提高大學生的專業技術和跨文化能力[1，2]。這些改革與我國新工科教育可謂是異曲同工。我國為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，新工科這一新范式應運而生，2017年教育部開始積極推進新工科建設[3，4]。我國高校的專業建設和升級改造也邁入了新時代。“復旦共識”“天大行動”“北京指南”等政策持續推動新工科建設。各方學者對新工科進行了深入的研討，同時也對如何在新工科背景下進行專業建設和升級改造進行了深刻探索。

在新工科背景下的專業建設，新興專業與交叉專業的建設和發展存在一些問題，諸如重數量、輕質量、人才培養方案趨同、師資力量薄弱等[5]。如何基于自身特色結合新工科來進行專業建設，同時對傳統專業進行升級改造，是一個值得深入研究的問題。本文以我校新組建的建筑設備科學與工程學院的傳統專業“建筑環境與能源應用工程”和新興專業“建筑電氣與智能化”為例，對兩個專業的融合和升級改造進行了初步實踐和探索。

一、專業融合改造升級的研究思路

（一）專業融合改造升級的基礎

建筑環境與能源應用工程專業和建筑電氣與智能化專業的一級學科均為土木工程，兩個專業存在交叉，這給兩個專業交叉融合、改造升級提供了基礎。為進一步整合校內資源，強化學校學科優勢，培育學科新的增長點，我校于2018年組建了建筑設備科學與工程學院。學院設有建筑環境與能源應用工程和建筑電氣與智能化兩個專業。建筑環境與能源應用工程專業辦學歷史悠久，學科專業基礎深厚，是1953年全國率先成立的本科四年制專業，目前是“國家特色專業”“陜西省一流專業建設項目”“陜西省特色專業”;建筑電氣與智能化專業成立于2007年，是西北五省高校中首家成功申報設置的本科專業，是“陜西省一流專業培育項目”，建筑環境與能源應用工程和建筑電氣與智能化均是國家一流專業建設點。

學院組建后，為兩個專業的資源整合、交叉融合、改造升級進一步提供了可行性。因此，基于這兩個國家一流專業建設點，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合為主要途徑，為培養多元化、創新型卓越工程人才，以探索交叉專業融合升級改造的模式，進行了專業融合改造升級實踐。

（二）專業融合改造升級的研究思路

兩個專業融合改造升級的思路如圖1所示，在兩個專業融合升級改造的目標下，首先，創新教育理念，以社會需求為導向，結合人工智能、物聯網等新技術和新基建等政策，構建跨學科、跨專業科學融合課程體系。其次，整合實踐教學資源，融合實踐教學內容，提升學生實踐能力。再次，結合學院現有的師資力量和資源，優化教師資源、提升教學質量。同時，針對兩個專業創新創業教育基礎，基于現有的創新創業實踐基地，結合兩個專業相關創新創業大賽，探索學生創新創業能力培養的新融合、新途徑、新模式;打造創新創業平臺，強化學生創新創業及實踐環節能力，進一步提高學生的可持續發展的能力。最后，對本研究進行總結并參照兄弟院校的改革方式，形成專業融合升級改造的模式。

二、專業融合改造升級的實踐

以新工科和“雙一流”建設背景下的專業建設和升級改造為核心進行展開，通過調研，對大學專業建設和升級改造進行分析，以西安建筑科技大學建筑設備科學與工程學院這兩個國家一流專業建設點。

（一）專業課程體系和教學內容的融合

建筑環境與能源應用工程專業和建筑電氣與智能化專業的一級學科均為土木工程，兩個專業的專業課程和教學內容存在交叉，這給兩個專業課程體系和教學內容融合提供了基礎。因此，針對目前缺乏建筑環境與能源應用工程專業和建筑電氣與智能化兩個專業融合發展、改造升級的方式和途徑的現狀，基于學科專業內涵和建設重點，結合人工智能、物聯網等新技術和新基建等政策，進行兩個專業新課程體系和教學內容的融合。

建筑環境與能源應用工程專業增設“建筑環境智能化”方向課程模塊。該模塊由“自動控制原理”“建筑設備自動化”2門必修課、“建筑供配電與照明技術”“建筑電氣控制技術”“傳感器與檢測技術”3門選修課構成。

建筑電氣與智能化專業增設“建筑可持續性”專業方向課程模塊，該模塊由“建筑節能技術”“太陽能利用技術”2門必修課、“暖通系統能耗分析及計算”“建筑信息物理融合基礎”和“熱泵技術”3門選修課構成。

（二）畢業設計的融合

為提升學生的綜合能力，有效克服兩個專業人才培養中“隔行如隔山”的問題，基于目前兩個專業實踐教學現狀，針對兩個專業畢業設計對象相同、設計要求的異同，進行兩個專業諸如畢業設計等實踐教學融合。學院進行了建筑環境與能源應用工程專業和建筑電氣與智能化兩個專業的聯合畢業設計，指導教師精心設置畢業設計題目，共同指導，兩個專業學生在設計中需相互配合，在此過程中快速實現不同專業學生對對方專業的熟悉和相關知識點的掌握，有效克服了“搞空調的不懂電、懂電的不懂空調”的現象。

（三）優化配置不同專業間教師資源，實現專業間師資融合

高校教師是社會各種高級人才的培養者，師資力量的強弱和師資結構的是否合理，影響著專業高級人才的培養質量。

目前，兩個專業師資結構極不平衡，建筑環境與能源應用工程專業教師（含熱工流力等基礎課教師）逾40人，而建筑電氣與智能化專業教師人數與之相差甚遠。針對此種情況，結合兩個專業教師的授課課程和特長，結合人才培養方案，進行跨專業師資互補，優化配置不同專業間教師資源，實現專業間師資融合。由建筑電氣與智能化專業教師負責建筑環境與能源應用工程專業新增專業方向課程授課，由建筑環境與能源應用工程專業教師負責建筑電氣與智能化專業新增專業方向課程授課，實現優化配置現有師資力量和師資融合，確保了授課質量。

（四）實習實踐基地的整合

建筑電氣與智能化專業和建筑環境與能源應用工程專業之前僅是同屬我校的兩個本科專業，實習基地和內容無交集、無融合。兩個專業實習實踐基地不少，但較分散、獨立，為充分有效利用實習實踐基地，注重學生創新創業能力，有效克服兩個專業人才培養中“隔行如隔山”的問題，我們結合人才培養方案，對涉及兩個專業相同和相近內容的實習實踐基地進行了整合，并精心設置實習實踐內容，是實習實踐基地的效能最大化，確保實習質量。

三、專業融合改造升級的創新之處

針對新工科建設不斷推進、產業變革和科技革命的逐步深化，“中國制造2025”等系列國家戰略發布，傳統工科專業必須改造升級的現狀，依據我校將建筑環境與能源應用工程專業和建筑電氣與智能化專業，組建為建筑設備科學與工程學院、“創一流、建百強”這一背景展開，專業融合改造升級的主要創新性體現如下。

1.基于學科專業內涵和建設重點，結合人工智能、物聯網等新技術和新基建等政策，探索建筑環境與能源應用工程專業和建筑電氣與智能化專業課程體系和教學內容的融合。

2.結合新工科建設要求，探索兩個專業實踐教學融合，提升學生的綜合能力，克服兩個專業人才培養中“隔行如隔山”的現象，解決建筑環境專業學生不懂“電”、智能化專業學生不清楚“暖通空調”控制對象等問題。

3.針對建筑環境與能源應用工程專業和建筑電氣與智能化專業，基于專業教研室和教研中心，探索教師資源優化配置和融合。

4.針對專業融合，基于現有的實踐平臺，整合資源，加強校企合作，構建高效、注重學生創新創業能力培養的平臺。針對學生跨專業的知識和能力不足、創新能力提升有阻礙的情況，探索以創新創業能力為導向的培養模式及評價機制。

結語

本研究以西安建筑科技大學建筑設備科學與工程學院這兩個國家一流專業建設點——建筑環境與能源應用工程專業和建筑電氣與智能化專業為例，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合為主要途徑，針對兩個專業交叉部分，從教學內容、畢業設計、師資力量和實習基地等方面，對交叉專業融合升級改造的模式進行了探索和實踐。

參考文獻

[1]呂建強，許艷麗.學習工廠：邁向工業4.0的技能人才培養新模式[J].電化教育研究，2021（7）：106-113.

[2]NEGRI E， FUMAGALLI L， MACCHI M. A review of the roles of digital twin in CPS-based production systems[J]. Procedia manufacturing，2019（30）：291-307.

[3]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.

[4]教育部高等教育司.關于開展新工科研究與實踐的通知：教高司函〔2017〕6號[A/OL].（2017-02-20）[2021-08-13].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html.

[5]封志明，鄭亮，費凌，等.新工科背景下地方高校智能制造人才培養改革探索[J].實驗技術與管理，2021（7）：23-29+35.

Exploration and Practice of Major Integration， Transformation and Upgrading under the Background of “Emerging Engineering Education”

FENG Zeng-xi1a， YU Jun-qi1a， YANG Ya-long2， WEI Na1b， WANG Hui-qin1c

（1.a. School of Building Services Science and Engineering， b. School of Arts， c. School of Information and Control Engineering， Xi’an University of Architecture and Technology， Xi’an， Shannxi 710055， China; 2. National Experimental Teaching Demonstration Center for Building Control and Energy Conservation Optimization， Anhui Jianzhu University， Hefei， Anhui 230022， China）

Abstract： With the development of the times and the deepening of economic globalization， new requirements are put forward for the major construction in colleges and universities， and the existing majors need to be upgraded to adapt to the changing new era. Based on the major transformation and upgrading under the background of “emerging engineering education”， taking the emerging major of building electrical and intelligence and the traditional major of building environment and energy application engineering as examples， the commonness and the characteristics of the intersection parts of the two majors are analyzed. Aiming at the differences in the training systems and the practical work of the graduates of these two majors， this paper introduces the ideas of major integration from the aspects of the professional curriculum system and teaching content， the graduation design， the teacher resources， and the practice bases of the two majors. This approach contains innovative ideas on major integration， transformation and upgrading， which can provide a reference for the integration of other majors.

Key words： “emerging engineering education”; major integration; graduation design; practice