大数据时代下高职建筑设备类人才培养体系转型研究

2022-08-19丁伟翔袁建红

中国设备工程 2022年15期

丁伟翔，袁建红

（杭州科技职业技术学院，浙江杭州 311402）

1 前言

国家住建部提出要促进建筑设备产业发展方式的转变，推进建筑设备安装产业现代化，提升建筑设备运维技术信息化。随着建筑设备安装业转型升级和国家新旧动能转换重大工程的实施，在推动水、电、气、暖、排污等基础设施改造升级，新能源制热制冷，绿色建筑安装施工，既有建筑节能减排等方面需要大量高素质、创新型、复合型的从业人员，为建筑设备工程技术专业的发展提供了机遇，同时也面临人才供给不足的挑战。我国高等职业院校在培养建筑设备类专业人才方面还有着很大的发展空间。据统计，2019 年全国高等职业院校中，设有建筑设备工程技术专业的学校每年培养人数合计不到3300 人，远远满足不了企业的用人需求。建筑设备工程技术专业是高职土建类重要专业之一，在建筑工程、环境工程以及能源工程等领域占有极其重要的地位。专业以职业岗位能力培养为主线，主要培养具备建筑设备系统的生产、设计、施工、管理以及销售等专业技术能力的人才，就业方向包括了水暖电设计员、施工员、造价员、质量员以及资料员等一线岗位。

随着网络信息时代的飞速发展，人工智能、物联网、云计算、大数据技术已逐渐渗透到社会中的各个领域。人们对于建筑环境舒适性与建筑能源节约性的要求越来越高，建筑设备作为智能建筑中的重要标志，涵盖了暖通空调、给排水、照明、电梯、消防、安防等，在未来的发展必然朝着高端、先进、智能化的趋势迈进，这使得本专业工程技术人才的社会需求量大增。通过对相关企业的走访调研，可以了解到大数据时代下需要较强创新思维和应用能力的设备专业人才，才能匹配智能建筑的发展要求。于是，催生了以“设备运维管理”为代表的新兴服务类岗位，能够从事系统集成、设备运维、能耗预测、能效提升、节能分析与改造、故障检测与诊断、优化运行与控制等方面的工作，如图1 所示，须具备“设备+数据”的专业知识和技术能力。在此背景下，要求人才必须驾驭新技术并掌握业务的新变化，具备数据的获取、处理、分析技能，进而解决设备工程在实际项目中的疑难杂症。以上，证实了建筑设备专业必须向“数据方向”发展的必要性。与时俱进地，对本专业的人才培养模式和学科建设提出了更高层次的要求，转型传统的人才培养体系，培育具备相应素质、知识的应用型人才迫在眉睫，培养学生具备创新思维、数据理念、思辨能力、实操能力成为了迫切需要。

图1 “设备+数据”创新与应用能力的思维导图

2 设备专业人才培养存在的弊端

目前高职建筑设备类专业的人才培养偏重于传统的教育模式：（1）在课程设置方面，未能与时俱进地深入分析就业岗位所需开设的课程及要求。与时代特点相结合的案例乏善可陈，关于前沿知识与技术拓展较少，课标对数据意义和价值的认知程度不高。（2）大多数教材内容陈旧，以介绍各种建筑机电设备的基础定义、工作原理、结构组成等理论知识为主，包含抽象的概念和复杂的计算公式，与工程实际脱节，实用性不强，学生很难做到学以致用。（3）课堂教学方式缺乏吸引力，教学手段落后，主要采用教师“灌输式”的教学方法，不注重实际案例的分析和讲述，未能赋予学生更加贴合企业岗位需求的能力。（4）教学设施缺乏，轻视实际应用，学生仍停留在低技能层次的训练，如管道图纸绘制、电力负荷计算、水力参数测量、参观楼宇机电设施等，未能突出岗位能力培养特色，无法增强学生的岗位适应性，更无法发挥数据思维对解决实际工程问题的重要作用。

显然，这种存在问题的传统培养体系，已难以适应新时代设备专业的发展和信息数据时代的要求，缺乏对应用和创新能力的培养，难以满足企业对当今人才的需求，更难以促进学生的就业和持续发展能力的提升。从专业建设的角度，亟待深入探索新型的人才培养模式。因此，如何将建筑设备专业与当今热门的大数据时代背景相结合是值得研究的重点课题，对于该专业的人才培养、就业发展具有重要意义。田海涛等针对新工科背景下高职院校建筑设备专业群人才培养目标、课程体系和课程标准、教学方法、学校师资和社会服务资源、评价模式等方面存在的问题，提出构建“三位一体、六个结合”差异化人才培养模式。言娟针对目前建筑设备专业结构与产业结构契合度不高的问题，以供给侧改革为途径，通过改革人才培养模式、调整课程体系结构、实训基地建设、教学团队建设等方面，探讨江苏城乡建设职业学院建筑设备专业群建设模式。贺静静将创新创业教育与传统专业教育有机融合，从建筑设备工程课程的性质和教学目标入手，分析该专业课程在教学过程中存在的问题和建设的必要性，在此基础上设计课程建设的思路，明确人才培养需求。

3 新型人才培养体系的研究

如图2 所示，结合前述的背景与现状，本文从制定人才培养方案、构建专业课程体系、实施教学方式方法、建设实践实训平台、打造双师教学团队等5个方面，重构高职院校建筑设备类专业应用型人才培养体系，将数字理念和信息技术融入专业通识基础能力，在全过程和各环节中培养学生的“设备+数据”知识水平与技术能力，为设备专业在大数据时代下的转型提供参考。

图2 设备专业人才培养体系转型研究技术路线

3.1 高起点制定人才培养目标与方案

人才培养目标应突出实践能力以适应大数据时代的需求，强调岗位胜任力的培养，注重具备“设备+数据”知识与技能的应用型人才培养。从宏观层面调整以往单一的人才培养理念，更新人才培养方向，以服务社会发展转换专业培养目标——从培养适应工业生产、流水线工作的“专才型”人才培养模式转变为适应创新力、个性化的“复合型”人才培养模式。

在明确人才培养目标后，科学制定人才培养方案，优化改进培养计划。培养方案的修订应突出“以人为本”，强调“知识、能力、素质”并重。在知识方面，让学生明确数据对于建筑设备在“设计-采购-施工-调适-运维-改造”全生命周期范围内的重要意义和潜在价值；在能力方面，让学生学会运用数据技术去解决设备工程实际问题，例如，水暖电系统的运行状态、故障排查、节能分析、模拟仿真等方面。在素质方面，让学生在理论学习与实践学习中树立数据思维，能够通过数据分析驱动引导创新能力与实践水平的提升。

3.2 高标准构建新型的专业课程体系

课程体系是实现人才培养目标的重点，传统的课程设置已不能满足新时代和相关企业对人才培养的要求，课程内容应与当今时代需求的岗位能力相匹配。结合大数据时代背景，在明确教学目标的前提下，调整专业学科课程结构，搭建专业知识体系，优化教学内容，构建应用型“设备+数据”的新模式（表1）：（1）以“给排水工程、暖通空调工程、建筑电气技术、楼宇智能化技术”等四大核心课程为载体，与时俱进地进行内容更新，在各个教学单元中引入数据案例的教学模块，夯实数据理论基础，并剔除一些过时、冗杂、重复、晦涩难懂的单元模块。如表1 所示，所增补的教学模块，是以往课程中容易被忽视的且与数据知识息息相关的单元，能够让学生更加深刻地体会数据与设备的紧密关联。与此同时，将数据理念融入课程的设计、开发、实施、评价环节中，并建设优质且丰富的课程教学资源。（2）增设数据科学类课程，例如，《人工智能导论》《传感器技术与应用》《物联网与智能家居》等，主动融入与数据相结合的知识体系内容，让学生树立良好的数据理念与思维。（3）做好中高职课程体系衔接工作，从基础开始培养运用数据分析解决问题的能力，确保课程的实用性、使用性、适用性。

表1 专业课程教学模块的增减内容

3.3 高水准实施符合职业需求的教学方法

传统的课堂教学模式具体表现为以教师为主导的，很难激发学生的兴趣。更新教学方式方法迫在眉睫：（1）建立“以学生为主体，教师为引导”的新型教学模式，并贯彻执行“案例教学+任务驱动”的一体化协同教学方法。例如，以实际项目工程中的暖通空调系统为案例，让学生对冷热源、风机水泵、用户末端在运行中产生的各类数据指标（温度、流量、压力、电流、转速等）进行讨论交流与互动问答，通过分析数据的量与质，判断设备系统的运行状态、节能潜力、控制策略、供需平衡等问题。教学过程中这种“交互式”“启疑式”教学手段的灵活运用强化教学效果，增强学习的主动性，避免了“满堂灌”的教学方式。（2）破除传统“唯课堂唯教材”的教学方式，实现教学形式多元化：定期邀请专家学者开展“大数据技术在建筑设备中的运用”“楼宇建筑中的智慧运维管理技术”等专题讲座。通过网络辅助线上线下教学——慕课、微课、云教材、移动学习平台全面进入教学过程，拓展学生的知识更新，寓教于乐。（3）建立科学的考核评价体系，开展多样化的考核形式，减少“一考定成绩”的传统方法，通过考评学生阶段性成果（设备数据分析报告、建筑负荷与能耗模拟报告、机电设备BIM 管综设计图纸等）作为课程最终成绩。（4）打造内部学习氛围，定期举办有关“建筑设备运行数据分析”相关学科竞赛，包括负荷预测、能耗分析、数据可视化图表制作、机电BIM 设计竞赛等，鼓励学生参与技能竞赛，以赛促学，锻炼了学生的数据运用能力。

3.4 高规格建设实习实践实训平台

为培养应用型技能人才，必须重视实践环节。科学合理地制定以强化岗位技能培训为特色的实践教学体系，增加并优化多层次的实践教学课程设置，开发设计多样性的实训实操项目，配套活页式校内综合模拟实训教材。其中，实践基地平台的建设至关重要，能够让学生身临其境地提前接触到施工现场的建筑设备，进而提升工程实践操作能力。如表2 所示，通过搭建楼宇能耗监控平台、智慧能效管理平台、地下管廊实训中心、室内空调环境调控实验室、给排水运维调度中心等数字化设备实训基地，让学生在各岗位上完成相应实训，包括但不限于楼宇设备BAS 系统调试、小型上位机开发、绿色建筑仿真软件建模、智慧照明控制器安装调试、综合布线系统线路敷设、传感器数据采集测试、视频监控系统接线等一系列项目实操，培养学生理论结合实际的能力，运用数据技术解决问题的思维，同时也完成了对工具软件和操作步骤的掌握，极大地提升了今后的就业竞争力。

表2 实训基地平台建设与学生技能培训

另一方面，深化校企合作，让企业在人才培养体系中发挥重要的推动作用，这样才能培养符合市场需求的应用型人才。不仅可以通过共建生产实训基地的方式，更重要的是打造基于校企深度合作的现代学徒制模式。让学生利用实习的机会到访企业内部，借助项目现场所提供的智慧建造、智慧管理、智慧运维平台，向企业一线的工程技术人员、能工巧匠虚心学习专业知识和实操能力。这种“课堂在现场”的新模式，培养了学生踏实务实的工程实践能力，为学生实习后的就业拓宽了道路。

3.5 高要求打造“双师”型教师队伍

“双师”型教师是指无论理论知识还是实践技能都合格，同时具有丰富教学经验与企业工作经验的师资。通过多措并举打造“双师”型教师团队：（1）从事一线教学工作的专职教师，须具备丰富的理论知识和扎实的实践技能。倡导教师知识更新，促进教师进修、访学、培训甚至学历提升以学习时代热点知识，在传统的建筑设备专业知识基础上掌握数据科学知识，形成跨学科复合型知识面。（2）鼓励现有教师参与企业单位挂职锻炼，通过对企业实际项目的参与，掌握解决实际工程问题的方法，能更好地依据岗位需求来指导校内学生，能更好地培养学生理论结合实际的能力。（3）持续加强师资队伍，引进建筑智能化、物联网工程、电子信息技术、计算机科学与技术等专业的优秀青年教师，优化教师团队学历梯队，带动设备专业的学科结构更新，加强教师科研教研能力。（4）聘请专业客座教授，邀请具有一定影响力的专家学者、高级工程师等，为建筑设备工程技术专业在当今时代的专业建设和人才培养质量提升出谋划策。