面向“双碳”目标的暖通工程师培养模式探索

王 欢 樊越胜 王登甲

（西安建筑科技大学,陕西 西安 710055）

1 研究背景

2020年9月，中国向世界宣布将力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值，并努力争取在2060年前实现“碳中和”。这是党和国家基于中华民族永续发展和推动构建人类命运共同体的责任担当而提出的[1]。针对如何实现“碳达峰”“碳中和”目标，著名环境工程专家、中国工程院院士、清华大学贺克斌教授指出：“实现这一目标需要政策引导、科技创新，并建立全新的人才培养体系。人文科学、自然科学、社会科学各学科要协同创新，培养面向碳中和时代的人才。”[2]2021年7月，清华大学继续教育学院率先推出“碳达峰碳中和专题精品课程”。建筑行业是实现碳中和目标的关键领域。《中国建筑能耗研究报告（2020）》数据显示：2018年建筑运行阶段能耗占全国能源消费比重的21.7%，碳排放占全国能源碳排放的21.9%。建筑环境与能源应用工程专业作为建筑全生命周期能源服务的核心专业，在科学研究和培养碳中和人才方面有着义不容辞的责任。因此，在新时期新使命的驱动下，有必要深入探讨适应新时代需求的建筑环境与能源应用工程专业人才培养模式，构建服务支撑行业发展的人才培养体系，深度服务“双碳”目标。

2 高等工程教育人才培养模式探讨

人才培养模式是指学校在一定培养目标的基础上，为实现目标并且围绕目标组织起来的比较稳定的教育教学活动的结构样式，即通常所说的“培养什么样的人”和“怎样培养人”的问题[3]。中华人民共和国成立70多年来，我国高等工程教育取得了令人瞩目的成就，为国家战略发展、社会经济进步、产业转型升级和大国工匠培育等做出了卓越贡献，人才培养模式经历了由“专才”向“通才”、由“普通”向“卓越”的转变，主要里程碑事件如图1所示。

图1 中国高等工程教育发展历程

面对以数字化、信息化、智能化为主要特征的第四次工业革命汹涌来袭，世界各国政府纷纷启动部署新的战略决策来应对，如德国“工业4.0”、美国“工业互联网”、英国“英国工业2050”、法国“新工业法国”、日本“社会5.0”、中国“中国制造2025”等。这些变革将给人类社会带来全方位质的飞跃，对高等工程教育未来发展也将产生重大影响。各国的人才培养模式是否能适应第四次工业革命发展需求是决定其未来成败的关键。通过对比美国CDIO工程教育模式、德国“双元制”职业教育模式、英国“三明治”式人才培养模式、法国“严进严出”精英教育体制和日本“产学合作”的职业教育模式，可以发现其共同的特点：人才培养以社会需求为导向，产学研用密切结合。在新形势下，我国高等工程教育既要借鉴国外优良经验，也要有自己的发展方向和培养模式，以实现由工程教育大国向工程教育强国转变，向构建世界一流工程教育体系迈进。

3 建筑环境与能源应用工程专业人才培养模式的构建

3.1 人才培养目标解析

建筑环境与能源应用工程专业是以建筑为主要对象，在充分利用自然能源的基础上，采用人工环境与能源应用工程技术创造适合人类生活与工作的舒适、健康、节能、环保的建筑环境和满足产品生产和科学实验要求的工艺环境，以及特殊应用领域的人工环境，同时实现最高效率地利用资源，最大限度的影响地球环境的专业。根据普通高等学校本科专业教学质量标准、专业评估标准，并充分考虑专业特色和社会需求，建筑环境与能源应用工程专业人才应在综合素质、知识、能力三个方面达到以下基本要求：

（1）培养目标1：适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美、劳全面发展，具备较好的自然科学与人文社会科学基础，具备计算机和外语应用能力。

（2）培养目标2：掌握暖通空调工程、冷热源工程、燃气供应工程、建筑节能与绿色建筑领域基本理论和专业技术，熟悉建筑设备自动化、建筑能源管理、建筑给排水等相关理论和技术；了解建筑声环境、光环境和本学科研究发展前沿；并初步具备暖通空调相关设备开发、应用研究能力。

（3）培养目标3：能在建筑环境与能源应用工程专业领域从事工程设计、科学研究、设备开发、施工安装、工程管理、运行调试等技术或管理工作岗位，具备成为单位业务骨干、获得高级技术职称的能力。

（4）培养目标4：能够跟踪本专业及相关领域前沿技术，具备研究开发能力和工程创新能力，具有获得国家相关专业注册工程师资格的能力；具有可持续发展的理念和终身学习的意识，能够通过不断学习提升知识水平与职业发展要求的能力。

（5）培养目标5：拥有团队协作精神和有效沟通能力，能够在团队中担当不同的角色及领导能力，具备一定的国际视野和跨文化交流能力。

3.2 人才培养体系建立

人才培养目标发生变化要求人才培养模式也进行相应的调整，如何使人才培养模式主动适应社会需求，积极进行人才培养体系的调整是一项长期而艰巨的任务。选择并构建适应时代发展需求的建筑环境与能源应用工程专业新人才培养模式，才能从根本上解决以上问题。本研究根据建筑环境与能源应用工程专业本科专业培养方案和教学基本要求，对培养体系进行了优化，如图2所示。

图2 建筑环境与能源应用工程专业人才培养体系

按照三大教学模块（通识教育教学模块、专业教育教学模块和课外素质教育模块）、四个课程平台（素质类课程平台、基础类课程平台、专业基础课程平台和专业技术课程平台）和五类素质训练（思想道德素质、专业理论素质、创新与实践能力、文化素质、身心素质）的方式组织教学，注重综合素质、知识结构和能力的培养，通过教学计划优化，提高了知识的整体性、互联性和贯通性，增强了对新领域及交叉学科的辐射性。

3.3 人才培养方案实现途径

3.3.1 落实立德树人根本任务，全面推进课程思政

高等学校人才培养是育人和育才相统一的过程，要把立德树人作为教育的根本任务，坚持教育为人民服务，为中国共产党治国理政服务，为巩固和发展中国特色社会主义制度服务，为改革开放和社会主义现代化建设服务，将价值塑造、知识传授和能力培养三者有机结合。建筑环境与能源应用工程专业的使命决定了教师要时刻关注人、建筑、环境、能源之间的关系，不仅要向学生传授利用空调、通风、供暖、制冷等人工方法创造室内环境的“春夏秋冬”，而且要把可持续发展理念、人与自然和谐共生理念贯穿到教育教学的全过程中去，引导学生建立以聪明才智贡献国家、以开拓进取服务社会的理想信念。

3.3.2 打造师德高尚、业务精湛、“老中青”相结合的精锐教师队伍

兴国必先强师，没有高水平的师资队伍，就很难培养出高水平的创新人才。因此，不断提升教师教学科研能力就显得尤为重要。学校可通过新教师岗前培训、本科教学试讲、教师任职资格、校教学督导、学生网络评教、教师工作考核、本科教学事故认定及处理等一系列行之有效的制度及措施，确保基本教学质量。同时，学校要完善待遇保障机制，吸引高层次、宽口径的优质新师源，并实施出国研修项目资助、骨干教师工程实践、国内访问学者项目等多层次、多类型的教师队伍培养方式。另外，以评促建，定期开展讲课比赛、集体备课、随堂听课等工作，有利于“老带青、传帮带”，使青年教师迅速成长，也有利于教师之间互相学习、取长补短、共同提高。此外，还可从校外聘请经验丰富的专家学者、管理者、领导者、业务骨干和精英等担任兼职教师。

3.3.3 全面重构教学空间和实践空间，创建以学生为中心的教学环境

传统教学模式以教材、教师、教室为中心，而以学生为中心的教学模式是以学生发展、学生学习、学习效果为中心[4]。在创建以学生为中心的教学环境时，应突出教师与学生的双主体地位。教是手段，学是目的，学生是学习的主体，教师是教育的引导者和指导者。在教学过程组织时，应根据教学内容、教学情境和教学对象的不同特点，以专业课程组为单位研讨什么样的知识搭配什么样的教学方法，才能有效地达成教学目标。借助信息化教学手段，以课堂教学为主、网络资源为辅，激发学生自主学习兴趣，促进学生实践创新思维的养成，培养其创新意识与创新能力。线上线下相结合，培养新的学习理念，使课前、课中、课后环节有数据可查，教师可及时掌握学生学习动态，主动调整教学策略和教学评估手段，为学生提供精准的学习支持。还可借助实物模型、设备的三维动画及视频等影像资料、仿真实验及研究型实验，将抽象的工作原理、复杂的结构具体化、形象化，帮助学生树立形象、直观的概念，加强其对理论知识的理解。

3.3.4 产学研深度融合，强化工程实践和创新能力培养

坚持理论与实践相统一是高等教育的根本要求，产学研深度融合是学生工程实践和创新能力培养的必由之路。西安交通大学王树国校长多次强调：“大学本应引领未来社会新技术新理念的发展，现在企业走在大学的前面，所以大学必须主动地和社会建立密切的无缝对接。”在新形势下，唯有加强校校、校企、校地、校所及国际合作，共建共享创新创业教育实践平台，建立多元主体协同育人机制，才能从根本上解决工程教育与工程实践脱节的问题，使学生把学到的知识内化到自己的意识体系中，形成自己的判断力和执行力，推动“中国制造”向“中国创造”转型升级。

3.3.5 突破传统单一的课程考核机制，建立以学生能力培养为核心的考核评价机制

传统单一的课程考核机制难以有效考核学生的工程实践应用能力、分析解决问题能力和创新能力，需要建立以学生能力培养为核心的合理有效的多阶段、多方式、多维度的考评体系。多阶段是指在课程理论教学、实践教学、科研活动等各环节中将过程考核和结果考核相结合；多方式是指针对不同课程的特点和教学内容，采取学习报告、设计方案、学术论文、发明专利、模拟分析、调研报告、实习汇报、创新项目等多样化考核方式，锻炼学生的知识应用与创新能力；多维度是指采取学生自评、组内互评、教师评价相结合的方式进行综合评价。

3.3.6 鼓励学科交叉融合，培养学生成为终身学习的人

学科交叉融合是未来拔尖创新人才培养的重要组成部分。建筑环境与能源应用工程专业涵盖了健康、能源、环境等涉及国计民生的热点内容，支撑健康中国、低碳中国、智慧城市、新基建等国家未来重大需求。因此，更需要重视学科交叉融合在人才培养中的作用，瞄准科技前沿和关键领域，摆脱简单拼凑，实现融会贯通，为培养复合型创新人才做贡献。另外，为了让学生能自如地应对瞬息万变的世界，教师还肩负着培养终身学习者的重任，学生只有掌握终身学习的技能，才能适应社会的不断发展变化。

4 结语

面对新一轮工业革命的汹涌来袭，本文通过分析国内外高等工程教育中各种教学模式的特点，指出我国高等工程教育既要借鉴国外优良经验，也要有自己的发展方向和培养模式，以实现由工程教育大国向工程教育强国转变。结合建筑环境与能源应用工程专业特点，构建适合社会发展需要的人才培养模式，并深入分析其实现途径，以期为引领学科专业向绿色低碳转型，培养面向“双碳”目标的未来暖通工程师提供借鉴和指导。