“双碳”背景下建环专业人才培养模式研究*

王景刚，罗景辉，鲍玲玲，汪 庆，穆永超，柳朋浩

(河北工程大学，河北 邯郸 056038)

2020年9月以来，习近平总书记多次在国际和国内重要会议上提及“双碳”目标，即“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和[1]。”目前我国建筑能耗约占到能源总消耗的三分之一，完成建筑节能是实现碳达峰碳中和的关键所在。

建筑环境与能源应用工程专业 (简称建环专业)是实现建筑领域碳中和的重要力量，我国 “双碳” 目标的确立与人民不断增长的对高品质建筑环境的需求，使建环专业面临不断涌现的新挑战。虽然我国建环专业人才的培养取得了不小的进展，但是还存在许多问题。例如，学生的知识局限于书本、缺乏实践经验、缺乏与当前社会需求接轨的职业素养等。作为建筑领域实现碳中和所涉及的关键专业，在双碳目标的确立下，如何培养具备职业素养和技能的高素质建环专业人才成为当前急需解决的问题。

李志永[2]等人立足于双碳背景，分析了建环专业双碳人才的可能需求，提出了传统需求和双碳需求相兼容的培养目标以及培养模式改革建议。杨鑫[3]等人以调查问卷的形式总结能源专业实行本科生导师制的现状，提出“双碳”背景下能源专业的本科生导师制人才培养模式和改革要点。张登春[4]等人以湖南科技大学建筑环境与能源应用工程专业建设为例，总结其在人才培养模式、实验教学条件改善、生产实习模式改革、学科竞赛和科技创新等方面的主要举措，探索新工科背景下，建筑环境与能源应用工程专业创新型人才培养方法，以主动适应高等工程教育模式的转换。以上研究都为本专业人才适应双碳战略带来的机遇与挑战做出了重要参考。

本文分析了当下建环专业人才培养现状及存在的问题，通过课程设置、教学方法、实践环节几方面为建环专业人才培养模式提出改进建议，提高人才培养模式的效率和质量。为行业提供高质量、充足的人才储备，以适应“双碳”时代下的社会需求，促进行业可持续发展与构建“绿色生态”的目标，为“双碳”战略的实现做出贡献。

1 现行建环专业人才培养模式分析

建筑环境与能源应用工程专业属于土木工程的二级学科，主要培养从事于供暖、通风、空调、冷热源、净化、燃气等方面的规划设计、施工安装，以及运行管理方面的人才。在建筑能耗日益增长与双碳目标约束的矛盾下，转换专业培养模式对于实现双碳目标起到了至关重要的作用。在多年的发展与变革中，建环专业与时俱进，多次更名，逐渐呈现出多学科交叉、综合性强的特点。

1.1 当前建环专业人才培养现状

目前国内建环人才培养以本科教育为主。但多数学校的培养方案往往缺乏具体的应用研究、实践环节和专业特色的课程设计。同时，在教学内容上，缺乏学科交叉创新的课程设置，专业课程比较老旧，未能覆盖建筑行业的专业技能范围。在教学方法上，课堂讲授为主，实践教学环节重在参观层面，学生实践能力较低。总之，现有的建环专业课程设置还停留在以供热、供燃气、通风及空调系统等相关课程为核心的老旧课程体系中，缺乏对可再生能源、储能技术等新能源相关课程的设置，导致建环专业与目前能源现状与双碳目标双重约束下的新的建筑节能路径脱节，使得学生难以适应双碳目标下的新形势[1]。

1.2 现行建环专业人才培养模式存在的问题

1)没有建立“低碳思维”。在传统的建环专业学生培养方案及目标中，尽管也涉及可再生能源利用、节能减排等课程内容，但往往将这些内容设置为选修或辅助内容，在 “双碳目标” 的要求下，并没有与之相适应的培养目标，也没有制定相应的培养内容。传统的培养方案中忽略了培养学生的 “碳循环” 思维及“低碳思维”，随着双碳目标的提出，建环专业的各项工作应当从之前的着重设计转向着重运维，因此低碳思维对于减少碳排放十分重要。将低碳思维融入培养目标及课程体系，使得建环专业培养的学生能够建立起设计、 运维、 改造等全生命周期的低碳思维，使其能够适应未来低碳技术大规模应用的行业环境，服务于国家的 “双碳” 战略，提升建环专业毕业生的竞争力[3]。

2)知识与实践脱节问题。现行建环专业人才培养模式注重理论知识的传授，但无法让学生与工程实践紧密结合起来，导致毕业后实践能力较差[4]。实践环节过少，现行建环专业人才培养模式在实践环节的设置上还有待加强，毕业生成长过程中实践时间不足，不足以适应未来职场的需求。

3)教学手段过于单一。现行建环专业人才培养模式注重面向教材教学，而忽视工具和软件的使用。导致毕业生在施工现场等具体工作场景中无法灵活运用知识，进入工作岗位或进一步深造后，对于很多本专业所需的软件或工具没有认知基础，需要较长时间从头进行学习，极其不利于学生适应工作以及科研学习。

1.3 改革方向

1)打造人才创新培育平台。双碳目标的提出时间尚短，本行业缺少很多相关人才。依托专业教师的科研项目，加快双碳人才梯队建设，开发适应双碳目标的节能技术，切实培育一批掌握可再生能源开发利用、低品位能源高效利用方面关键技术的创新型人才[5]。突破学科界限，建环专业呈现学科复杂性与交叉性，导致很难有全方位的专家，学科与学科之间的分割成为了现行培养模式面临的挑战。为此，我们可以借鉴管理科学的交叉专业理念，借助不同专业领域的力量，建立跨学科的团队，为学生提供多元化的教育、研究体验。校企联合培养跨界人才，对优秀的能源企业形成定向输送。

2)减少课堂讲义，增加实践环节。讲稿、课本，大量缺乏互动的一线知识，已经不再适用于大学课堂。针对双碳领域相关知识的学习，应做到理论联系实际，在掌握专业理论知识的基础上，以案例融入教学，使理论知识具体化，增强理论的实践性，适应实践的发展，做到学以致用，学用结合，增强教学效果。对于当前的教学实践，最好采用如流程图、生动的案例讲解、复杂问题的实例解决、软件教学等多元化、创新化的教学方式。增加实践环节，通过推荐学生进入理念和技术先进的企业进行实习培训，打开学生的思路和眼界。学校需要在考虑实践环节投入的同时，加强与单位合作。将教学和职业生涯融为一体，让学生可以在真实的环境中体验，并在实践中掌握实践技能，强化培养学生工程实践、跨界整合、融合创新能力。

3)强化学科素养培养。在工作和科研的真实场景中，学生往往需要具备多学科、多方面的综合素养，能够处理各种问题，同时搭建团队合作，协同推进各项工作。因此在培养过程中要提高学生分析问题的能力，培养学生利用工具以及交叉知识解决问题的综合能力。可在建环专业课程中增设物联网、算法、新能源以及金融专业的课程，培养学生的兴趣。同时积极引导学生参加课外学术竞赛等活动，通过竞赛、学术讲座等活动，拓展视野，在此过程中提升学生的交流能力、学习能力以及团队协作能力。

2 “双碳”战略对建环专业人才需求的影响分析

改进当前的建环专业人才培养模式，首先要明确双碳战略的确立，为建环专业的人才带来了何种要求。明确“双碳”战略对建环专业人才需求的基础上，更加有利于我们对培养模式做出针对性的改进。

从国家政策上来看，2021年11月，国家机关事务管理局、国家发展和改革委员会等部门联合印发的《关于印发深入开展公共机构绿色低碳引领行动促进碳达峰实施方案的通知》中指出，要加快能源利用绿色低碳转型，推动终端用能电气化。因地制宜采用热泵等清洁能源替代燃煤燃气锅炉。鼓励有条件的公共机构建设连接光伏发电、储能设备和充放电设施的微网系统，实现高效消纳利用。因地制宜推广利用太阳能、地热能、生物质能等能源和热泵技术，满足建筑采暖和生活热水需求，到2025年实现新增热泵供热(制冷)面积达1000万m2。2023年3月，住建部“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划中也提到推广应用热泵技术，提倡以电代气、推广以“光储直柔”为特征的新型建筑电力系统建设。因此，建环专业人才不仅要掌握传统建环专业对于供热供燃气通风、空调工程的专业技能及知识，更要聚焦于能源管理、绿色建筑和节能技术等领域的研究和实践，以促进建筑和环境领域实现低碳、绿色和可持续发展。

其次，“双碳”战略对人才培养提出了更严格的要求。如今，建环专业人才既需要本专业技术能力，还需要具备多元化的素养，如相关领域的金融原理、政策知识。双碳战略对经济社会也带来了巨大的变革，本专业的同学应当掌握各类建筑碳排放原理及各行业碳排放核算技能，了解碳交易市场运行规则，掌握各种行业的节能减排技术，能够为业主进行节能减排方案设计、利用碳交易市场为业主的减碳行为获取收益，进而促进建筑双碳目标的实现。深刻理解国内外“双碳”相关的政策法规，根据政策法规为发展导向，及时在建筑设计、运维阶段对建筑进行相应的“双碳”技术改造，为业主的减碳行为获取财政补贴及资金支持等[2]。

3 基于双碳战略的建环专业人才培养模式改进

“双碳”战略背景下的建环学科建设以满足经济产业发展需要和达到工程教育支撑为愿景，以“节能减排固碳”、“产业升级”的要求作为工程教育水平提升的导向[6]。本节将从课程质量、师资队伍、实践教学三个方面进行阐述，构建基于双碳战略的建环专业人才培养模式。

3.1 课程设置与质量方面的改进

随着建筑产业的不断发展和国家的产业政策及环保政策的实施，建环学科的知识和技能也发生了革新，因此需要对建环专业的课程体系进行更新和完善。同时，在课程设计中要注重实践性，融入行业应用、实践环节、案例分析、实践带教等多种教学手段，更好地贴近建环人才市场需求。此外，需要针对不同专业特色进行差异性设计和定制课程。

增加碳排放原理授课，使学生能够对建筑的碳排放进行准确核算，懂得金融市场运行规则，能够利用金融市场为建筑市场的减碳效果获取收益，进而促进建筑双碳目标的实现。并深刻了解国内外“双碳”相关的政策法规，根据政策法规的支持方向，及时在建筑设计、运维阶段对建筑进行相应的“双碳”技术改造，为业主的减碳行为获取财政补贴及资金支持等。

此外，专业技术课程综合化势在必行，例如，房间的降温/加热与空气质量控制技术不应该相互割裂，否则无法与时俱进，重点要放在运行工况(部分负荷工况)，否则“建筑设备自动化”就是在做无用功，再增加更多的数字化技术课程也是枉然。

增设“区域能源系统“等课程已列入了专业规范的课程，将热电联产、 工业余热利用、 自然能源、 可再生能源、 直流电等作为建环专业学生的必修课程。 使得建环专业的毕业生不局限于传统就业领域、 还能在新能源等助力实现碳中和的领域从事相关工作[7]。

在课程设计和毕业设计的开展过程中，应关注环保科技与绿色技术的产业发展，结合实际案例进行教学和讲解。在传统的供暖设计中，热源部分主要依靠换热站等传统形式，由于双碳目标战略的提出，应将目光从传统热源转移到地源热泵、空气源热泵以及太阳能耦合热泵等新型热源形式上。末端形式也应从传统钢制及铸铁型散热器转向现有常用的地暖及风机盘管等形式上。在课程设计与毕业设计选题上除增设地源热泵、空气源热泵等形式外，在课程及实训中还应增加自动化控制系统介绍。应该从“重建设”转向“重运维”，从单纯的设计层面转向运行调整控制层面，自动控制课程的开展与应用势在必行。此外，还可以适当的进行能源管理以及碳核算一类的设计选题，为学生更好地与工作接轨打下基础。

此外要探索和打造不同学校的不同专业特色，例如西安工程大学设置蒸发冷却空调原理与设备课程，西安科技大学设置矿井通风与空气调节课程，山东建筑科技大学则设置建筑节能新技术课程[7]。鼓励学校打造自己的专业特色课程与品牌，有助于推动建环专业革新，拓宽专业发展路径，从而探索出建环专业在不同场景下的节能贡献。

3.2 教学方法的改进

当前，建环专业的教学方法过于单一，较为注重理论知识的传授、以及通过课程考试检验学生学习效果，缺乏实践教学环节与产学研结合。停留在书本层面的教学使得学生在毕业后难以很好的融入工作环境和科研环境，建环专业的实践能力和创新能力的培养需要更全面的教学方法。立足传统实验室以及科研项目，增设契合节能减排的教学实验，以及借鉴教育科技手段，设计虚拟仿真实验、虚拟现实建筑模型等工具，建立理论知识转化为综合运用技能的体系，以提高学生操作技能及设计思维，全面提升学生的工程素养。加强专业软件教学，专业软件目前是解决工程问题和科研问题的重要手段之一，例如Matlab、TRNSYS、CAD、ANSYS、Simapro等专业软件，在教学过程中应当广泛的融入软件介绍以及教学，培养学生利用软件工具解决问题的思路和能力。

师资队伍是提升人才质量的关键因素之一。对于建环专业的师资队伍，应该采取适当的选拔，对常年在建环专业领域工作的专业人士，应该有一套评估制度，来判断其实际工作表现和教育知识水平。此外，还可以招募一些工作经验丰富、有丰富绿色建筑及环保方面的实战经验的工程师加入教学行列，为学生传授专业知识、分享实际经验和行业前沿动态。另外，应该积极引导教育部门加强师资队伍培训，让专业讲师不断提升自己的教育水平和实践能力，并且快速高效适应新技术和新思维。除本行业人才外，还要积极引入优秀跨界人才，以跨界人才打造跨界的团队，对团队成长过程中自然涌现学习需求进行正向引导，逐渐培养出原生的跨界人才。

可以推行本科生导师制的人才培养模式，研究表明本科生导师制的实施增进了学生与教师之间的联系，强化了学生对专业知识的理解，提升了学生对专业技能的掌握，毕业生的用人单位认可度更高。在本科生导师制的导师任用中，不必拘泥于专业现有任课老师，可以选拔聘用专业人才或企业导师，拓展本科生的工程视野以及社会适应性。在本科生导师制的实施下，围绕建环专业人才培养目标，结合“双碳”愿景对建环专业人才的需求特点，尊重学生主观意愿的基础上，选择发展方向并为其针对性的制定培养方案。

3.3 实践环节的改进

实践教学是建环专业人才培养中必不可少的环节，可以帮助学生更深入地了解行业实践，培养实践能力和解决实际问题的能力。然而，现行的实践教学形式仍有待改进，需要开展相关教学实践项目，建立实习计划和实习基地。同时，可以加强与行业企业的合作，提供更多与实际业务相关的实践环节，传统的实践环节多立足于传统企业的参观学习。在双碳背景的人才培养下，我们应当寻求与双碳行业企业的深度合作，在实践教学的过程中对建环专业人才树立低碳意识以及适应时代要求的低碳技术与节能技术。

在实践教学过程中，应该注重将学生从传统的理论教学中解放出来，更多地提供实际操作、现场训练和体验式学习的机会。可以建立多元化的实践教学平台，包括实验室、模拟场地、工程现场等，提供丰富的实践机会，让学生能够在实际工作中学习和掌握专业知识和实际操作技能。培养学生做好培训记录、实习日志和学术论文等，记录经验、反思问题，从而反馈到自己的学习过程中，对自己进行有效的评估和提高。对于特殊情况，可以与企业合作，共同制定课程和培训计划，让学生更加快速有效地接触到建筑绿色化过程中的实际运作。

课外学术活动也是实践教学至关重要的一环，在实践教学的培养方案中应当适当设置激励计划，对专业教师作为指导教师参加比赛也给予一定激励。通过以赛代教，以赛促学的方式积极引导和组织学生参加各级各类学科竞赛和科技创新活动。例如创青春、挑战杯、各级各类科技创新大赛，以及大学生节能减排社会实践与科技竞赛、CAR-ASHRAE学生设计竞赛和人环杯等多种学科竞赛活动[8]。

4 结语

面向国家“双碳”战略目标，培养建环专业“双碳”人才意义重大。传统的建环专业人才培养模式已经不能适应时代的需求，需要更加注重课程设置和教学方法的改进，实践教学的提升，以培养出更多高素质的建环专业人才来适应时代的发展。只有加强对人才的培养，才能更好地满足社会对于建筑节能、环保的需求，在“双碳”背景下推动建环领域的可持续发展，助力双碳目标的实现。