地方高校新工科建设实践探索

高龙 金旭 刘忠彦

摘  要：紧密围绕我国“双碳”远景目标，主动适应社会发展对能源应用全过程复合型技术人才培养的迫切需求，依托学校特色优势与行业资源，将工程教育理念、新工科建设思路融入人才培养全过程。据此，文章提出了培养“源-网-荷-储”能源应用全过程复合型技术人才的目标，发挥了产业与科研平台的育人作用，开展“虚实结合、开发共享”系列教学资源设计与应用，打破了传统的学习过程管理与评价机制对人才综合素质评判的局限性，形成了侧重能源应用技术的建环专业特色发展方向。

关键词：人才培养目标；实践教学平台；课外培养体系；教学资源设计；综合评价机制

中图分类号：G643    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）22-0036-04

气候变化是全人类面临的共同挑战，在《巴黎协定》框架下，中国提出了“3060双碳目标”［1］。现阶段，建筑领域能耗已占我国能源消费总量的30%以上，以城镇和农村的供热、空调、燃气等系统为代表的建筑运行阶段节能降耗已成为建筑碳排放的主战场［2］。为主动应对新阶段科技革新与产业升级对人才的需求，教育部正积极推进新工科专业建设［3］。随着我国社会经济发展，建筑环境与能源应用工程专业从20世纪50年代初期的“供热、供煤气及通风”专业一路改革至今，形成了保障城市建设和工业生产环境的基本格局。然而，在我国航空航天、集成电路、智能制造等科技攻关重点领域快速发展的过程中，对空间站、芯片生产车间、洁净实验室等特殊人工环境的需求逐渐增加。此外，我国城镇化和工业化转型过程中出现了北方地区供暖能耗大、工业余热资源浪费、能源品位利用不合理等新问题。这些新领域、新问题的产生赋予了建环专业发展和人才培养体系调整新的历史任务。

在知识体系方面，多学科深度交叉融合是建环专业课程体系改革的重点，以土木、建筑、动力工程及工程热物理、电气等学科为基础构建知识体系，为低碳建筑、智慧城市、大型机电设备、光储直柔建筑等科技发展新方向提供支撑［4-6］。张东海等人通过定位“深部地下空间+能源高效利用+国际化”的人才培养特色、构建多维交叉融合的“4+3+X”课程体系［7］。吕石磊和王冉提出以新型建筑能源系统的新需求为导向改革课程体系，增设可再生能源、电气控制、储能技术等方面课程［8］。张亚竹等人基于OBE理念从实习基地建设，BIM及VLOG预习演练，再到过程及结果考核构建了实习质量保障体系［9］。

为深入贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想，全面贯彻落实全国教育大会、新时代全国高等学校本科教育工作会议精神，东北电力大学建筑环境与能源应用工程专业紧密围绕我国“双碳”远景目标，为适应社会发展对能源应用全过程复合型技术人才的迫切需求，将工程教育理念、新工科建设思路融入人才培养全过程，构建了以“目标导向、学科交叉、产研支撑”为核心的人才培养体系。

一、专业发展概况

东电建环专业历史可追溯到1978年，电力部直属高校东北电力学院下设动力工程系开设“工业热能”专业，为电力系统和部分工业企业提供热能方向专业人才。2001年为顺应时代、社会和地区经济发展需求，学校创办建筑环境与设备工程专业。近二十年专业发展概况如图1所示。历经四十多年历史沉淀与改革发展，以服务我国工业热能领域为起点，持续支撑东北老工业基地建设，依托学校“动力工程及工程热物理”和“土木工程”学科优势，结合学校特色和行业优势，形成了“源-网-荷-储”能源应用全过程的人才培养体系。

二、专业发展亟须解决的主要问题

随着社会发展对人才培养要求的进一步提升，专业发展亟须解决以下问题：在培养目标方面，解决了人才培养定位的时代性不强、清晰度不高，专业发展同质化的问题。地方部分高校同类专业发展过程中，因专业内涵和教育理念不明确，课程知识体系类同，不利于高素质应用型人才培养；在培养模式方面，解决了育人成才的符合度、支撑度、保障度不够的问题。传统培养模式重知识传授，轻能力培养，以价值塑造、能力培养和素质提升为目标的平台条件、教学设计与新时代教育技术脱节；在评价机制方面，解决了传统学生评价机制对“潜在人才”综合素质评判指标单一问题。传统评价机制中以试卷成绩为主导，严重抑制了学生创新源动力。东电建环专业以一流本科专业建设“双万计划”为引擎，聚焦能源革命，锚定“双碳”目标，将工程教育理念、新工科建设思路融入人才培养全过程，构建了“目标导向、产研支撑、多元评价”为核心的人才培养体系，培养新时代能源应用全过程复合型工程技术人才，具体提出了以下改革措施：

第一，以立德树人为核心，以“聚战略、适需求、显特色”为导向，提出“源-网-荷-储”能源应用全过程复合型工程技术人才的培养目标；第二，面向时代特征，拓展专业内涵，确立“1345”进阶融合型课程体系，创建“虚实结合、开放共享”混合教学模式；第三，秉承“大实践观”理念，拓宽交叉学科专业实践能力培养途径，“产&研”协同支撑打造实践教学平台，賦能课外培养；第四，遵循新时代教育改革评价纲领，以高素质应用型人才成长为牵引，构建“过程监控+结构多元”的课程考核和综合素质评价机制。

三、人才培养体系建设途径

1. 对OBE理念进行运用是目前国内高等工程教育改革的主流方向。东电建环专业在对社会用人需求充分调研的基础上，结合专业教指委和行业领域专家建议，基于OBE理念和社会与时代变革中的技术迭代特点设计了“源-网-荷-储”能源应用全过程复合型技术人才的培养目标，建立多维度评价体系分析培养目标的达成程度；综合行业发展和人才需求，结合专业特点与学校特色重组专业核心知识点，提出东电建环专业特色课程群，制订课程目标和对毕业达成的评价，建立具有工程认证能力素质指标点达成高度一致性特征的必修课与选修课互补型课程群体系模块，形成可持续改进的新课程体系，并在此基础上整合原有课程体系，设计独立课程《暖通空调工程综合设计》；构建适应终身学习和社会发展变化需要的知识能力体系，形成适合专业培养目标的先进人才培养模式，提升毕业生行业能力。

2. 建立以专业基础实验平台、专业综合实验平台、工程科技创新实验平台、校企合作创新实践中心、校企合作学科实验基地为基础的协同创新实践平台，组织科技文化周活动，在培养复杂工程问题解决能力的同时激发学生的学习兴趣，提升其科学素养。该成果通过对大学课外培养进行顶层设计，建立了理论体系、目标体系、模块体系、路径体系、保障体系和考核体系六大课外培养体系。凝练了课外培养的重要理念和观点，提出了课外培养的“德智体美劳”五种素质和十种能力培养目标，构建了课外培养六大教育模块，制订了课外培养的十二条实现路径，确立了思想、组织、队伍、制度、物质五大保障体系，制定了十三项考核指标体系。通过设计和构建使大学课外培养成为一个结构完整、运行有序的科学体系。

3. “虚实结合、开发共享”系列教学资源设计与应用提出“理论课程-虚拟实践-创新实践”三者相结合的教学资源设计途径，在理论教学中引入超星、智慧树、雨课堂等平台，自主设计微课资源公众号，结合教师科研成果、在线专家讲座、直播工程现场等素材推进混合式教学，支撑“金课”建设；在虚拟实践方面，融合BIM与VR技术，探索“元宇宙+工程教育”实践教学模式，开发“热电联产设备工作原理虚拟仿真系统”“基于大数据能耗分析的管网综合控制云平台”“蒸汽压缩制冷热泵系统虚拟仿真實验”等项目，在多校实现资源共享；在创新实践方面，改革演示性实验教学，基于协同创新实践教学平台开发具有互动性、开放性、综合性和实用性自主创新实验，教学过程引入Revit、TRNSYS、DeST等先进BIM设计与建筑能耗仿真平台，系统化提升学生科技竞赛水平。

4. 以立德树人为目标的多元化思政设计与综合素质评价机制改革。以立德树人为目标，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，在专业课程中引入国之重器、工匠精神等思政元素，启发学生对社会、人文和经济的思考；在实践环节，通过对比国外与国内设备差异、技术成熟度、工程方案等，在明晰国内技术差距的同时带学生走出崇洋媚外的误区，从专业技术角度帮助学生坚定“四个自信”；深入研究工程认证对于学生素质、能力培养的要求，有针对性地制订能够提升学生素质和能力的培养计划，实施本科导师制评价和考核机制，探索以课内专题研讨和课外科技竞赛为载体的学生团队整体素质、能力提升新途径，建立新形势下以立德树人为核心的学习过程管理、评价机制。

四、课程实施效果

（一）学生综合素质显著提升

在理论课方面，“空气调节”“空气调节用制冷技术”等课程实施翻转课堂教学，通过成绩分析发现学生在翻转课堂教学对知识的掌握更加灵活，更符合复合型技术人才的培养要求。在实践和课外培养方面，“暖通空调综合课程设计”经过不断完善，学生设计能力和教师指导水平显著提升。基于协同创新实践平台，在专业认知、工程基础实践、生产实习等环节为学生提供了更多自主设计、创新和研究条件。以科技竞赛为载体，在实际项目中获得了知识、能力和素养的综合训练，学生在节能减排大赛、挑战杯、“互联网+”、空调制冷大赛等国家和行业内科技竞赛获奖。

（二）毕业生满意度持续增长

本科毕业生主要从事热电、供热、燃气、制冷空调等方面的规划设计、研发制造、施工安装、运行管理及系统保障等技术与管理工作。就业单位主要包括国家能源集团、中国大唐集团、中国燃气集团等能源供应企业，格力、海尔、美的等国内外制冷空调企业，以及国内主流工程公司和设计研究院。用人单位总体满意度达98.9%，认为本专业的课程设置与社会需求结合度较好，毕业生综合素质较高，专业知识扎实，有较强的工程实践和管理能力。

（三）成果推广应用效果显著

针对新冠肺炎疫情期间现场实习存在的实际困难，融合BIM与VR技术，探索了“元宇宙+工程教育”实践教学新模式。开发了“热电联产设备工作原理虚拟仿真系统”和“楼宇暖通空调虚拟仿真系统”，使学生能够更直观地了解系统和设备的工作原理与内部结构，VR的沉浸式体验有效提升了学习兴趣；在虚拟实验教学平台，可提供线上管网水力平衡、热力平衡、控制策略等方面的实验和科研任务；搭建了“蒸汽压缩制冷热泵系统虚拟仿真实验项目”，可提供线上线下虚拟仿真实验，优化了能力素质培养方法和达成度评价设计，研究成果在十余所国内高校中推广使用。

五、结语

在我国“双碳”目标、新工科建设、一流专业建设等行业发展与人才培养战略的指引下，以建筑环境与能源应用工程专业为代表的具有多学科交叉特征的工程类专业面临新的发展机遇，东电建环专业适应社会发展对能源应用全过程复合型技术人才的迫切需求，将工程教育OBE理念、新工科建设思路融入人才培养全过程，构建了以“目标导向、学科交叉、产研支撑”为核心的人才培养体系，旨在培养“源-网-荷-储”能源应用全过程复合型技术人才，系统化发挥了产业与科研平台的育人作用，打破了传统的学习过程管理与评价机制对人才综合素质评判的局限性，形成了侧重能源应用技术的建环专业特色发展方向。

参考文献：

［1］ 周天军，陈晓龙. 《巴黎协定》温控目标下未来碳排放空间的准确估算问题辨析［J］. 中国科学院院刊，2022，37（02）：216-229.

［2］ 中国建筑能耗研究报告2020［J］. 建筑节能（中英文），2021，49（02）：1-6.

［3］ 张登春，郝小礼，于梅春，等. 新工科背景下建筑环境与能源应用工程专业生产实习改革与实践［J］. 当代教育理论与实践，2022，14（01）：93-98.

［4］ 王戴薇，吕祖军. “碳达峰、碳中和”背景下的低碳建筑研究和运用［J］. 中国工程咨询，2021（12）：50-54.

［5］ 陈振宁. 智慧城市理念与未来城市发展［J］. 数据，2021（12）：73-74.

［6］ 江亿. 光储直柔——助力实现零碳电力的新型建筑配电系统［J］. 暖通空调，2021，51（10）：1-12.

［7］ 张东海，高蓬辉，黄建恩，等. 新工科背景下多学科交叉融合的建环专业人才培养模式探索与实践［J］. 高等建筑教育，2021， 30（01）：1-9.

［8］ 吕石磊，王冉. “30·60”双碳目标下建环专业的教学改革与思考［J］. 高教学刊，2021，7（30）：62-65+69.

［9］ 张亚竹，牛永红，张立，等. 基于OBE理念的建环专业实践环节改革及探讨［J］. 科技视界，2021（22）：59-60.

（责任编辑：胡甜甜）

基金项目：2022年吉林省高等教育学会教育科研课题“双碳目标背景下多学科交叉融合的新工科专业改革路径探索”（课题编号：JGJX2022D173）。

作者简介：高龙（1988—），男，博士，东北电力大学建筑环境与能源应用工程系主任，副教授，研究方向为低碳人工环境与储能技术；金旭（1977—），男，博士，东北电力大学能源与动力工程学院副院长，副教授，研究方向为制冷热泵理论与应用技术；刘忠彦（1986—），男，博士，东北电力大学建筑环境与能源应用工程系副主任，讲师，研究方向为余热回收技术及应用。