基于新工科理念的建环专业课程体系改革*

宫克勤 贾永英 刘立君 李栋 王忠华

（东北石油大学土木建筑工程学院）

相关研究表明，新工科人才培养通用标准，是以具有广泛认可度的《华盛顿协议》标准作为底线，以“卓越计划”本科工程型人才培养通用标准为基础，充分考虑未来工程发展趋势及特征提出的标准，包括九个方面一十六条。根据新工科标准，在“学科专业知识”方面，应达到以下要求：第一，基础知识：具有从事工程工作所需的数学、自然科学及经济管理等人文与社会科学知识。体现专业领域知识与人文学科的交叉与融合要求；第二，专业知识：掌握工程基础、工程专业和相关学科知识，了解本学科前沿发展现状和趋势。体现解决复杂工程问题所必需的专业知识；第三，工具使用：针对复杂的工程问题，能够开发、使用恰当的技术和现代工程工具开展模拟和测试研究，并理解其局限性。上述新工科知识体系的基本要求，是新工科课程体系设计的基本依据。

一、建筑环境与能源应用工程专业课程体系分析

新工科专业，主要指针对新兴产业的专业，以互联网和工业智能为核心的相关工科专业。建筑环境与能源应用工程专业（以下简称“建环专业”），被列入新工科专业。建环专业属于土木类专业之一，主要培养从事采暖、通风、空调、净化、冷热源、供热、燃气等方面的规划设计、施工安装，及运行管理的高级工程技术人才。目前我国有近200 所高校开设了建环专业。

（一）课程结构体系及主要课程

我国建环专业源自20 世纪50 年代初期设立的“供热、供煤气及通风”专业。目前，我国高校建环专业的专业方向，主要包括传统的暖通空调方向，以及建筑环境控制、城市燃气应用、建筑节能、建筑设施智能技术等。

工科专业课程体系的结构框架，一般包括公共基础课平台、专业基础课平台、专业教育课平台，以及实践教学平台构成，如表1 所示。根据专业培养规范，建环专业基础课主要包括“工程热力学”“传热学”“流体力学”，以及“建筑环境学”“流体输配管网”“热质交换原理与设备”等。不同高校专业课程的设置并不一致，体现了高校的办学特色。传统暖通方向的专业课程，主要有“集中供热”“工业通风”“空调制冷技术”“建筑冷热源”“建筑自动化”等。

（二）课程体系问题分析

结合当前人工环境领域技术发展趋势以及新工科人才培养标准要求，目前传统建环专业课程体系急需升级改造，存在的主要问题包括：第一，不重视人文社科类课程，学生知识体系不完整。人文社科类课程设置缺乏系统科学的论证，课程门数少、与专业契合度小，通常仅起到“点缀”和“修饰”作用，人文社科类课程设置的象征意义大于实际教育意义。对培养工程师职业素质和人文社会科学素养存在欠缺。第二，课程设置偏重主干课程，忽视学科前沿课程。建环专业属于传统的土木类工科专业，同时也是与当今能源问题、环境问题、气候等紧密联系的专业，与人们的健康和生活质量息息相关。但是由于专业课学时有限，在课程设置中突出强调建环专业主干课程，忽视必要的学科前沿课程的设置。教学内容不能体现当前新兴的暖通行业的科技进步，不适应未来产业发展需要。第三，选修课趋于形式化，“多学科交叉融合”体现不足。针对“多学科交叉融合”缺少必要的理论研究，选修课程中简单罗列几门与专业相近的学科课程，学生缺乏宏观意识和“工程系统”概念，缺少解决复杂工程问题所必需的其他相关学科知识，知识结构不够完善。第四，实践教学内容陈旧，制约学生创新能力培养。建环专业实践教学主要包括专业实习、课程设计、毕业设计，以及金工实习、制图训练、专业实验等。由于实践教学条件限制，通常教学内容比较陈旧、更新缓慢，学生对实践教学内容兴趣不足，缺少创新创业环节的训练。实践教学环节并没有真正发挥激发学生的专业学习兴趣、培养学生创新能力的应有作用。

二、建环专业课程体系新工科改革基本原则

新工科建设目标，是为了适应我国在技术、产业、工程等领域面临着重大的改革，为新经济和未来新兴产业培养专业综合素质高、工程实践能力强，具有创新能力、智能创造能力，以及国际视野的创新型卓越工程师。

为实现新工科卓越工程师培养目标，必须为建环专业学生提供立体式的课程体系，从“专业知识广度和深度”“创新实践和创造能力水平”“技术管理能力”等方面，深化课程体系改革，实现从学科导向转变为以产业需求为导向的课程体系。

课程体系改革基本原则，是要兼顾前瞻性、前沿性、交叉性，以及实践创新性。科学设置人文社科类课程，注重学生综合素质培养，构建广义的通识教育课程体系；注重培养批判性思维的课程理念，加强跨学科的课程组织，体现“多学科交叉融合”，加强学生创新能力培养；结合“信息化、智能化”新工科产业发展需要，加强人工智能等前沿课程设置；注重学生解决“工程复杂问题”的能力培养。

三、建环专业课程体系改革探索

（一）传统课程体系构架的升级改造

根据新工科人才培养需要，对传统工科课程体系结构（表1）进行升级改造。在原来的课程体系框架内，增加“交叉学科选修课程”平台以及“综合素质能力培养”平台，以适应新工科人才培养标准需要，更新和优化升级传统课程体系构架。

坚持“先进、有用、有效”的原则，通过优化和改造课程体系构架，构建适合“新工科”人才培养的课程平台，为培养学生创新创业能力、批判性思维、解决复杂问题能力、综合职业素养、可持续发展等奠定基础。在符合新工科人才培养的体系框架中，通过合理设计专业课程内涵，增减课程内容，调整课程结构，围绕工程人员的职业要求和未来发展势态，搭建全新的建环专业人才培养方案。

（二）以专业能力为根本，构建核心课程主体

建环专业培养人工环境领域的卓越工程技术人才，学生应具备从事本专业技术工作所需的坚实基础理论知识及专业技能。专业核心课程的设置，应该按照建环专业指导规范提出的“本专业知识结构”为基本依据。

根据建环专业人才培养规范，本专业知识体系由知识领域、知识单元及核心知识点三个层次组成。专业知识体系包括的主要知识领域为：⑴热科学原理和方法；⑵力学原理和方法；⑶机械原理和方法；⑷电学与智能化控制；⑸建筑领域相关基础；⑹建筑环境控制与能源应用技术；⑺工程管理与经济；⑻计算机语言与软件应用。

（三）基于新工科理念的课程设置改革建议

对照新工科标准下人才培养知识体系要求，结合建环专业目前课程设置中存在的不足，建议对课程体系进行适当整合、改革，以满足新工科人才培养要求。

第一，调整“公共基础课平台”教学内容，增加经济管理、人文与社会科学类课程，全面提高工程人才的综合素质。经济管理类课程，如建筑设备工程管理、建筑设备施工经济与组织等；人文与社会科学类课程，包括：科学技术哲学、伦理学、社会心理学等，奠定培养学生“职业素质”和“责任与伦理”基础。

第二，调整“专业教育课程平台”课程，增设本专业行业领域内前沿课程及讲座，将前沿科技融入建环专业教学中，使学生了解本学科专业的前沿现状和发展趋势。例如，增加智慧建筑环境与能源系统、可再生能源、智能建筑控制、绿色建筑、物联网技术等相关选修课程，使学生适应当前和未来产业发展需要。

第三，在“交叉学科课程选修”平台中，根据本专业领域特点，增加相关学科课程设置。相关学科是指影响、渗透或融入本学科专业的学科知识或解决复杂工程问题所必需的其他学科知识。与建环专业密切相关的专业包括：建筑、环境、能源、健康、气候，以及计算机、控制专业等。体现不同领域的建环专业的方向特色课程。

第四，在“综合素质能力培养”平台中，突出“现代工具和信息技术工具使用”能力培养。增加BIM、创新教育、专业技能实训等内容；与课外科技创新实践等环节相结合，制定实践能力培养方案，培养学生创新能力和解决复杂工程实践能力。

新工科课程体系改革是一项复杂的工程，许多方面的工作还有待于深入探讨。通过新工科课程改革研究和实践，不断加快我国创新型卓越工程师培养步伐，提高人才培养质量，对于培养具有国际视野、综合能力和高素质的人才具有重要意义。