中原工學院建筑環境與能源應用工程專業實踐教學體系改革探索

0 引言

隨著經濟和工程技術職業的全球化發展，工程教育專業認證在國內外越來越受到廣泛重視。工程教育專業認證的核心是確認工科專業畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的合格性評價[1]。工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保證制度，也是衡量高等學校工科專業建設水平的重要指標[2]。加強大學生實踐能力、創新精神和社會責任感培養，是提高高等教育人才培養質量的重要內容[3]。作為人才培養的重要環節，實踐教學是學生畢業能力達成的核心環節，也是工程教育專業認證考察的重點環節。因此，高等學校工科專業必須重視實踐教學環節，強化學生的工程實踐能力和創新能力。基于此，本文結合工程教育專業認證要求，開展中原工學院建筑環境與能源應用工程專業實踐教學體系改革探索。

1建筑環境與能源應用工程專業發展狀況

作為河南省和原紡織工業部設立較早的本科專業，中原工學院建筑環境與能源應用工程（以下簡稱建環）專業是一個特色鮮明和優勢顯著的工科專業。該專業設立于1982年，先后于2006年、2011年和2016年連續三次通過專業評估，并于2022年5月順利通過工程教育專業認證。目前，建環專業已經成為國家級一流本科專業和國家級特色專業，并獲批河南省一流本科專業、河南省特色專業、河南省專業綜合改革試點等省級質量工程項目。該專業現在擁有河南省建筑環境與設備工程專業教學團隊、河南省實驗教學示范中心、河南省高等學校優秀基層教學組織、河南省建筑環境與能源應用工程專業虛擬教研室，同時建有省級工程技術中心、協同創新中心等高層次科研平臺17個和高層次科研創新團隊6個。

2建環專業實踐教學存在的主要問題

建環專業作為傳統工科專業，對照工程教育專業認證標準，其實踐教學環節的主要問題包括：1）人才培養方案不夠完善，與工程認證要求還有差距；2）實際工程訓練不足，對學生工程實踐能力與創新能力的培養不到位；3）實習實訓效果不足，提升空間較大。具體表現為：

1）專業培養目標定位不夠準確，培養方案與教學體系有待完善，對工程教育專業認證的支撐力度不足；

2）實驗教學作為人才培養體系中不可或缺的組成部分，目前仍以傳統的演示型、驗證型實驗為主，內容單一，缺乏設計性、綜合性與創新性實驗，吸引力不足，既不利于調動學生的主動性與積極性，也難以培養學生的創新能力、動手能力和獨立分析解決問題的能力[4]；

3）課程設計僅針對某一專業課程，內容針對性過強且訓練形式單一，缺乏專業知識的綜合運用與連貫性訓練，對綜合解決復雜工程問題的能力培養不足，導致后續畢業設計基礎薄弱；

4）受學校和企業等客觀條件限制，實習以參觀為主，過程走馬觀花，實操環節偏少，行業企業專家參與度低，實習基地功效未能充分發揮，實習效果欠佳，難以實現真正實習目的；

5）學生實際工程訓練機會偏少，訓練內容與形式單一，效果不夠理想。

3工程教育專業認證背景下建環專業實踐教學體系改革探索

3.1加強師資隊伍建設，進一步提升專業教師工程實踐能力

根據建環專業培養“具備系統解決工業與民用建筑供熱、通風及空調系統的設計、安裝、調試、設備研發與運行管理的業務能力”的高素質復合型人才培養目標，教師在傳授理論知識的同時還應加強學生實踐能力的培養。依托建環專業省級教學團隊和省級優秀基層教學組織，進一步加強師資隊伍建設。要求專業教師全員參與、全過程管理、全方位指導實踐教學活動，鼓勵專業教師考取國家注冊公用設備工程師、國家建造師等執業資格，積極動員教師參與河南省制冷學會等行業協會組織的工程師認證，努力構建“雙師型”專業教學團隊。以服務地方經濟為突破口，圍繞行業需求，引導教師開展產學研合作，全面提升教師的教學、科研和工程實踐能力。實施雙導師制，聘請行業知名專家擔任學生企業導師，深度參與人才培養，深化師資隊伍工程實踐能力建設。

3.2堅持產出導向，科學制定人才培養方案，突出人才培養特色，滿足工程教育等相關標準要求

對照《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》《工程教育認證通用標準》（2018版）與《工程教育認證專業類補充標準》（2020年修訂），科學設置專業人才培養目標、畢業要求和課程體系。立足學校人才培養總體目標，主動對接國家戰略和區域發展新需求，結合學校學科專業特色優勢，針對行業職業崗位需求，科學制定培養面向國家和中原地區經濟社會發展需要，具有愛國主義情懷、強烈社會責任感，掌握工業與民用建筑供熱、通風及空調系統設計、安裝、調試、研發與運行管理的業務技能，具備國際視野、系統思維和協同創新能力，能適應建環領域多樣性、快速變化發展的高素質復合型人才的目標。以工程教育認證為導向，參考新工科和“六卓越一拔尖”計劃2.0要求，結合教育部高等學校建筑環境與能源應用工程專業指導委員會相關文件精神，圍繞知識、能力和素質三個維度[5]，將“學生中心、成果導向、持續改進”的工程認證理念貫穿人才培養全過程[]。根據用人單位和行業發展對人才的要求，采用反向設計、正向施工的方法，重構人才培養體系，優化培養方案，制定知識、能力、素質協調發展，特色鮮明且符合工程教育專業認證標準的人才培養方案，加強基礎理論教育，突出綜合素質和能力培養，彰顯專業特色優勢，確保實現培養目標，有效支撐學生畢業要求達成。

3.3開展實踐教學體系改革，構建一體化、模塊化、多層次、遞進式實踐教學體系，突出學生工程實踐能力與創新能力培養

根據《工程教育認證標準》《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》等相關政策文件，結合專業人才培養目標和特點，構建科學系統的實踐教學體系，在強化基礎理論與實踐相結合能力培養的基礎上，突出實踐教學，著力提升學生工程實踐能力與創業創新能力。秉承“厚基礎、強實訓、重創新、富載體、促成效”的實踐教學理念，構建一體化、模塊化、多層次、遞進式實踐教學體系。

按照從易到難、從通識培養到專業培養的思路，統籌專業資源，將實踐類課程內容劃分為基礎掌握、能力提升、綜合運用、拓展提高四個遞進層次，形成基礎實踐、綜合實踐、創新實踐，構建階梯式培養模式。第一層次重基礎，依托專業基礎實驗平臺，通過課內實驗和實踐鍛煉，培養學生的基本實踐能力。第二層次重提升，依托專業實驗平臺，在多學科專業知識交叉融合基礎上，開展配套的驗證性、綜合性、創新性專業實驗，增強工程基礎知識和專業技能訓練。第三層次重綜合和應用，通過課程設計、工程實訓、企業實踐等活動，讓學生圍繞工程對象進行設計性、綜合性、創新性的實踐活動，系統提升綜合設計和應用能力。第四層次重拓展和拔高，組織學生參與創新創業訓練項目、學科競賽、校內導師科研課題、企業工程項目和畢業設計等，深化理論與實踐相結合，促進學生工程素養和能力、創新意識培養[7]。

3.3.1構建“基礎一綜合一創新”三位一體的實驗教學體系

基于“基礎性、綜合性、實踐性、創新性”實驗教學理念，以提升學生創新意識和動手能力為目標，結合專業特色加大實驗教學改革力度，構建“基礎一綜合一創新”三位一體的實驗教學體系。其中，基礎型實驗主要培養學生基本實驗技能；綜合型實驗是實驗教學的高階環節，重點培養學生獨立解決實際問題的綜合能力，不包括獨立設計實驗方案、綜合測試系統性能并對數據進行基本分析與處理等能力[8；創新實驗旨在激發學生的創新思維和意識，提升其創新和實踐能力。虛擬仿真實驗作為一種全新的實驗方式，借助計算機技術模擬實際實驗和生產流程等，具有經濟、高效、安全等優點[8]。依托省級實驗教學示范中心平臺，加強綜合型、創新型實驗建設，加大綜合性、設計性、創新性實驗比重，增加綜合性、創新性實驗項目，提升實驗課程挑戰度，以培養學生解決復雜問題的能力和高級思維，全面提升學生的實踐動手能力和創新意識。

3.3.2構建“認識實習 + 生產實習 + 畢業實習”三段式專業實習體系

實習是高校實踐教學的重要環節之一，是學生了解社會、接觸生產實際，獲取、掌握生產現場相關知識的重要途徑，對學生培養實踐能力、創新精神，樹立事業心、責任感等具有重要作用[3]。作為人才培養的重要組成部分，該環節是理論教學環節的補充。依據建環專業教學特點，構建“認識實習 + 生產實習 + 畢業實習”三段式專業實習體系，各環節根據整體教學進度安排循序漸進實施。

認識實習旨在幫助學生建立專業感性認識基礎，對后續專業課程學習起先導作用。通過參觀制冷站、空調系統、采暖系統等已投入運行或正在施工等實際工程項目，幫助學生形成初步的專業印象和感性認識，激發學習興趣。該環節一般安排在第四學期主干專業課開課前進行。

生產實習通過對實際工程的跟班運行，了解系統的運行、操作和管理流程等，了解專業概念和基本技術，深入識別工藝過程與設備工作原理，鞏固已學知識，強化理論聯系實際水平，提高調查研究、觀察問題、分析問題與解決問題的能力，為畢業設計奠定基礎。該環節一般安排在專業課學習完成后的第六或第七學期。

畢業實習在完成所有理論教學計劃后畢業設計之前實施，一般于第八學期畢業設計開始前進行為期兩周的畢業實習。通過畢業實習，學生可以進一步強化專業理論知識，深入領會專業理論知識的內涵，重構專業技術體系，收集技術資料，積累實際工程經驗，為畢業設計的順利完成打下扎實基礎。

3.3.3構建\"課程設計 + 綜合課程設計 + 畢業設計”三層遞進設計模塊體系

設計環節是學生運用所學專業理論知識分析解決實際工程問題的過程，實現了專業理論知識與工程實踐的有機融合。通過構建“課程設計 + 綜合課程設計 + 畢業設計”三層遞進設計模塊體系，學生可以系統鞏固專業知識，強化工程實踐能力、工程設計能力、創新能力與運用專業知識分析解決復雜工程問題能力培養。

課程設計是針對單門專業課進行的專項實踐訓練，旨在提升學生運用本課程知識分析解決工程實際問題的能力，培養與訓練他們的工程計算、規范制圖與文獻查閱等技能。課程設計與其配套課程既相互獨立又相互聯系：教學過程相互獨立，課程內容相互銜接。一般在該專業課程結束后開展，時長為 1～2 周。

綜合課程設計是一個集本專業建筑環境與建筑設備系統為一體的多功能綜合系統設計，是多門專業核心課程內容的相互融合，體現了建筑設備系統的橫向互聯。在單門課程設計基礎上設置，進一步強化學生綜合運用能力、系統設計能力和解決復雜工程問題能力培養。該設計模塊彌補了單一課程設計內容偏少、工程實踐能力訓練不足、缺乏對建筑設備系統整體綜合訓練等的缺陷，具有承上啟下的作用：既是課程設計的重要補充，又為畢業設計奠定基礎。

建環專業原設置空調用制冷技術、空氣調節、通風工程、供熱工程四門核心課程，均單獨開展課程設計，存在訓練內容單一、部分內容重復現象。例如：空調用制冷技術課程設計僅涉及冷凍站設計，空氣調節課程設計局限于建筑內空調系統設計，導致內容不系統、不連貫，難以建立建筑環境系統整體觀；空氣調節課程設計與通風工程課程設計均有風系統的設計和計算，存在內容重復；供熱是建環專業培養方向之一，而供熱工程課程設計主要針對建筑內部采暖系統進行訓練，研究供熱、空調等系統供熱源的鍋爐與鍋爐房工藝等課程無課程設計，熱源內容實訓不足。通過梳理、優化、整合原有專業課程與課程設計，將四門課程設計整合為通風工程課程設計與供熱工程課程設計，將空調用制冷技術課程設計與空氣調節課程設計兩門課程設計整合為空調系統綜合課程設計。

綜合課程設計一般結合工程實際問題選題并突出綜合性，包含多個關聯子問題，注重培養學生的工程意識、協作精神與綜合應用所學知識解決實際問題的能力[9]。空調系統綜合課程設計作為畢業設計的簡化版，旨在對建筑環境系統進行綜合訓練，包括建筑中央空調系統、冷熱源系統設計等內容，幫助學生建立系統工程觀念，夯實工程理論與方法，訓練綜合解決復雜工程問題的能力，為進行畢業設計打基礎。

畢業設計作為專業教育、實踐教學的最后環節，是鞏固專業知識、強化工程意識、提升實踐能力的最關鍵階段。它是在完成教學計劃規定的理論課程、課程設計與所有實習環節后進行的，是對學生本科階段所學知識的綜合應用評測，旨在檢驗學生綜合運用所學理論、知識和技能解決實際工程問題的能力。畢業設計作為復雜的工程設計任務，要求學生運用前面三年半所學的專業理論知識來完成。在教師指導下，學生選定課題進行工程設計與研究，包括查閱文獻、翻譯外文、分析問題、設計計算、選擇和分析方案、繪制圖紙等一系列工作。目前，建環專業畢業設計課題均采用實際工程或科研課題，集中于民用空調、工業空調設計與研究，主要為工程設計類，個別題目為畢業論文類，確保繼承紡織空調傳統、保持工業空調特色，突出民用空調設計、施工、運行與管理能力的專業培養特色。

3.4拓寬渠道優化資源，強化實習基地建設，為實 踐教學環節實施提供基礎保障

以重點學科建設、科學研究、專業建設為基礎，積極開展實踐教學基地建設。以產學研合作為紐帶，加強與企業深度合作，積極探索校企共同參與、互惠雙贏的新模式，大力推動校外實習基地建設。依托社會服務，以解決企業生產實際問題為契機，將學生實習與企業需求緊密結合，形成“了解企業→走進企業 $$ 診斷故障 $$ 解決問題”的產學研合作新模式。在基地建設過程中，選擇制造企業、設計院、施工單位、運維單位等不同性質的代表性企業，體現工程項目全生命周期的設計、施工、檢測、運營、維護、管理等環節。

整合優化學科、科研、教學等校內資源，建立校內實習基地。依托學院現有高層次科研平臺，利用學校實驗儀器設備，充分整合中原工學院南校區鍋爐房、冷凍站、換熱站、中央空調系統等校內資源，構建校內實習基地。同時，加強現代信息化建設，利用仿真模擬、VR技術等數字化手段，開發智能實習系統，搭建網絡實習平臺，實現虛擬仿真與實體行為多源信息融合的交互運用。

通過校內外合作、線上線下互補、虛實結合的方式構建“校內 + 校外”“線上 + 線下”“虛擬 + 現實”有機結合的多類型、多系統、多場景實踐教學基地，滿足學生全鏈條實習實訓與科技創新需求。

3.5以學生為中心，結合課程特點，靈活采用多模式實踐教學方法，全面提升育人水平

堅持“注重基礎、體現前沿、反映現代、綜合交叉”的原則，實現傳統與現代的有機結合，密切聯系工程實際[10]，持續更新教學內容、改進教學方法，全面提升育人水平。在課程建設中融入工程認證理念，優化課程內容，增加實際工程案例，依托校內外實習基地開展現場教學。通過制作多媒體課件輔助認識實習、生產實習等實踐教學，并運用視頻拍攝、仿真模擬、VR技術等數字化手段，生成三維動態系統，開展因生產技術、工藝流程等因素限制而無法開展的現場實習，實現虛擬仿真和實體行為多源信息融合的交互運用；增強學生的感性認知和工程意識，激發學習興趣，引導學生不斷探索新知識、新技術。

支持學生依托學院實驗中心科研平臺開展綜合性、創新性課外實驗，鼓勵學生在教師指導下自擬、自選實驗項目，組織實驗、驗證想法，最大限度鍛煉和培養學生的動手能力與創新能力。引導學生深入企業、深入實際工程，在企業工程師指導下高效地參與實際項目，結合實習單位實際工作需求凝練實習項目，開展研究性實習，切實提升實踐能力、創新能力和綜合素質，推動多專業知識交叉融合。

引導和鼓勵學生參加學科競賽（如“挑戰杯”、“互聯網+”大學生創新創業大賽）、課外科技活動與教師科研課題等，培養思考和發現問題的習慣、探討和解決問題的能力，強化團隊協作和創新意識。同時，積極探索校企協同育人新機制，拓展與省內外知名企業的合作，共同制定培養方案，共建教師隊伍，聯合開展人才培養與產學合作。積極聘請行業專家擔任兼職教師，參與專業培養方案修訂，認識實習、生產實習、畢業實習指導，畢業設計全過程指導和專題報告等，幫助學生真正深入實際工程，切實鍛煉工程實踐能力，提高社會適應能力。

4結論

中原工學院建環專業作為傳統工科專業，以工程教育專業認證標準為導向，聚焦實驗、實習、設計等重點實踐教學環節，在繼承傳統優勢和特色基礎上開展實踐教學研究與改革，構建滿足工程教育專業認證要求的一體化、模塊化、多層次、遞進式實踐教學體系。該體系包含“基礎一綜合一創新”三位一體的實驗教學體系，“認識實習 + 生產實習 + 畢業實習”三階段專業實習體系，“課程設計 + 綜合課程設計 + 畢業設計”三層遞進的設計體系，同步建立“校內 + 校外”“線上 + 線下”“虛擬 + 現實”相結合的多類型、多系統、多場景實踐教學平臺，基于新修訂的實踐教學體系，進一步優化教學內容、改革教學方法，在注重傳授專業理論知識的同時突出實踐教學，進一步強化學生工程實踐能力、創新能力的培養，實現人才培養質量的持續提升。

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