蔡磊 向艷蕾 管延文

摘要：“新工科”是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的中國工程教育改革方向。在此機遇下，傳統(tǒng)的工科專業(yè)亟待改革。以建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)為例，根據(jù)“新工科”人才培養(yǎng)的特點以及建環(huán)專業(yè)的特色，介紹了建環(huán)專業(yè)“新工科”建設(shè)的思路和措施，并對課程體系改革提出了合理的建議。

關(guān)鍵詞：建環(huán)專業(yè)；新工科；人才培養(yǎng)；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2018）05-0009-05

隨著社會的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、新材料、新能源等新科技和新商業(yè)模式正快速改變著現(xiàn)代工業(yè)、經(jīng)濟社會發(fā)展和勞動力市場。國家實施的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025” “互聯(lián)網(wǎng)+”等重大發(fā)展戰(zhàn)略及“一帶一路”建設(shè)，為中國的創(chuàng)新發(fā)展提供了新的機遇，注入了新的動力[1]。為支撐快速發(fā)展的新經(jīng)濟，培養(yǎng)新型工程創(chuàng)新人才，高等工程教育必須進行全面、深刻的改革和創(chuàng)新?！靶鹿た啤苯逃砟顟?yīng)運而生，于2016年提出，經(jīng)過反復(fù)的研討、調(diào)研和論證， 2017年正式推出“新工科計劃” [2-3]。按照“新工科”教育要求，傳統(tǒng)的工科專業(yè)亟待改革。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)（以下簡稱“建環(huán)專業(yè)”）所涉及的燃氣輸配和建筑能源消耗等領(lǐng)域，在互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的影響下，智慧燃氣和智能建筑等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。為使建環(huán)專業(yè)學(xué)生掌握相關(guān)知識結(jié)構(gòu)，華中科技大學(xué)建環(huán)專業(yè)“新工科”建設(shè)在傳統(tǒng)工科教育的基礎(chǔ)上，通過多學(xué)科支撐、交叉融合與專業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，正努力探索培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型工程人才的新思路和新途徑。

一、“新工科”人才培養(yǎng)的特點

“新工科”以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才?！靶鹿た啤弊鳛橐环N新型工程教育，其育人的本質(zhì)沒有變，但對人才的培養(yǎng)要求發(fā)生了深刻變化。

（一）“新工科”要求人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)多元化

中國作為發(fā)展中國家，對工程技術(shù)人才的需求十分迫切。但是，中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展并不均衡，既有勞動密集型產(chǎn)業(yè)，也有資本密集型產(chǎn)業(yè)，還有知識密集型產(chǎn)業(yè)。目前，中國正處于工業(yè)2.0和工業(yè)3.0并行發(fā)展階段，必須走工業(yè)2.0補課，工業(yè)3.0普及和工業(yè)4.0示范的并聯(lián)式發(fā)展道路[4-5]，因此，產(chǎn)業(yè)發(fā)展對工程人才的需求復(fù)雜多樣，必須健全與全產(chǎn)業(yè)鏈對接的從研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售到管理、服務(wù)的多元化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)，同時建立起以人口變化需求為導(dǎo)向、以產(chǎn)業(yè)調(diào)整為依據(jù)的工程教育轉(zhuǎn)型升級供給機制。

（二）“新工科”要求工程人才培養(yǎng)質(zhì)量提高

美國工程院發(fā)布的《2020的工程師：新世紀工程的愿景》報告中指出：優(yōu)秀的分析能力、實踐能力、創(chuàng)造力、溝通能力、商業(yè)和管理知識、領(lǐng)導(dǎo)力、道德水準和專業(yè)素養(yǎng)、終身學(xué)習(xí)等是未來工程師應(yīng)具備的素質(zhì)。2016年世紀經(jīng)濟論壇報告也特別強調(diào)了包括社會技能、系統(tǒng)技能、解決復(fù)雜問題的技能、資源管理技能和技術(shù)技能在內(nèi)的交叉復(fù)合技能[6]。人才需求的目標(biāo)不只是專業(yè)對口，而是要建立在高質(zhì)量的人才培養(yǎng)基礎(chǔ)上，以實現(xiàn)提質(zhì)增效的人才供給效能。順應(yīng)時代的發(fā)展要求，工程人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該強調(diào)以下核心素養(yǎng)：家國情懷、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、跨學(xué)科交叉融合、批判性思維、全球視野、自主終身學(xué)習(xí)、溝通與協(xié)商、工程領(lǐng)導(dǎo)力、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、數(shù)字素養(yǎng)等。

二、建環(huán)專業(yè)“新工科”特色

學(xué)校建環(huán)專業(yè)在建筑空調(diào)及供熱、建筑自動化領(lǐng)域、城市燃氣行業(yè)具有較高學(xué)術(shù)地位及行業(yè)影響力，是最早通過專業(yè)評估認證的專業(yè)之一，是中國最早設(shè)立燃氣方向的7所高校之一，通過三十多年的專業(yè)發(fā)展，已建立較完善的人才培養(yǎng)及學(xué)科發(fā)展體系，在建筑環(huán)境、建筑能源、城市燃氣供應(yīng)及安全方向具備了較強的學(xué)科背景、辦學(xué)實力及專業(yè)特色，為暖通空調(diào)領(lǐng)域及燃氣行業(yè)培養(yǎng)輸送人才2 000余人。眾多校友成為企業(yè)高管及行業(yè)領(lǐng)軍人才，校友在行業(yè)內(nèi)已有很好的口碑及影響力，學(xué)校是建筑環(huán)境、城市燃氣行業(yè)用人單位首選的人才基地之一。

一方面，智慧建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)隨著人類對建筑內(nèi)外暖通空調(diào)的信息交換、安全性、舒適性、便利性和節(jié)能性要求而產(chǎn)生，強調(diào)用戶體驗。發(fā)展智慧建筑環(huán)境理念，能提高人類工作環(huán)境的品質(zhì)，提升建筑的舒適性，降低運行維護成本。另一方面，燃氣設(shè)施是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，直接關(guān)系到城市的能源安全和公共安全。各大燃氣公司如北京燃氣、深圳燃氣等正積極推進智慧燃氣建設(shè)，并將其作為企業(yè)升級改造的重要組成部分。智能建筑與智慧燃氣的出現(xiàn)對建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新要求。

目前，建環(huán)專業(yè)主干課程有自動控制原理、智能建筑、建筑電氣、建筑自動化、供熱工程、燃氣輸配、城市天然氣工程等，均具有與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)融合的空間，為升級改造現(xiàn)有專業(yè)平臺，促進該專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的深度融合奠定了基礎(chǔ)。

三、建環(huán)專業(yè)“新工科”建設(shè)思路與措施

（一）建設(shè)思路

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程已被列入“新工科”專業(yè)。建環(huán)專業(yè)需結(jié)合人工智能相關(guān)學(xué)科，形成綜合智能建筑和智慧燃氣的“新工科”方向，為中國在人工智能、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程交叉領(lǐng)域培養(yǎng)新型專業(yè)人才。人工智能、計算機、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+在國內(nèi)外飛速發(fā)展，在“新工科”建設(shè)中，應(yīng)將這些前沿科技融入建環(huán)專業(yè)，對人才培養(yǎng)體系進行升級，建設(shè)服務(wù)現(xiàn)代智慧建筑環(huán)境、智慧燃氣的新興專業(yè)方向，實現(xiàn)建環(huán)專業(yè)向“新工科”專業(yè)的轉(zhuǎn)變。

（二）建設(shè)措施

措施一：“學(xué)”與“教”的雙向改革

1.重構(gòu)人才知識體系

對專業(yè)課程體系進行整合、改革，加強智慧建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)、智慧燃氣課程物聯(lián)網(wǎng)等前沿知識的拓展。在建環(huán)專業(yè)學(xué)科核心課程體系的基礎(chǔ)上，新增計算機網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等相關(guān)課程。

智慧建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)、智慧燃氣是以智能建筑、智能管網(wǎng)建設(shè)為基礎(chǔ)，利用先進的通信、傳感、儲能、微電子、數(shù)據(jù)優(yōu)化管理和智能控制等技術(shù)，實現(xiàn)人工智能與室內(nèi)外空調(diào)環(huán)境、建筑樓宇自控、建筑能耗監(jiān)測與評估，以及天然氣與其他能源之間、各類燃氣之間的智能調(diào)配和優(yōu)化，以提高企業(yè)的管理水平和智能化水平。

“新工科”體系下建環(huán)專業(yè)培養(yǎng)的智能化建設(shè)人才應(yīng)在精通制冷空調(diào)、采暖供熱、通風(fēng)除塵、冷熱源設(shè)備、建筑物能源管理和燃氣輸配技術(shù)、燃氣場站工藝的基礎(chǔ)上，對建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)（BAS）的設(shè)計調(diào)試、建筑物中弱電系統(tǒng)的集成，以及遙控遙測（SCADA）系統(tǒng)、地理信息（GIS）系統(tǒng)、管理信息（MIS）系統(tǒng)有相當(dāng)程度的了解。

智慧建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)、智慧燃氣以互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)和云平臺為基礎(chǔ)，依托通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)，為了培養(yǎng)掌握智慧建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)、智慧燃氣的專門人才，需要重構(gòu)人才知識體系，將傳統(tǒng)的行業(yè)知識基礎(chǔ)和新型的計算機技術(shù)、信息技術(shù)有機結(jié)合。

2.構(gòu)建協(xié)同育人新理念

建環(huán)專業(yè)作為“新工科”專業(yè)，面對機遇和挑戰(zhàn)，需要轉(zhuǎn)變專業(yè)教學(xué)理念，結(jié)合人工智能、新型產(chǎn)業(yè)、引領(lǐng)性行業(yè)需求和可持續(xù)競爭力來培養(yǎng)人才。多專業(yè)學(xué)科交叉與行業(yè)融合協(xié)同育人，重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力，錘煉學(xué)生品格。將傳統(tǒng)教學(xué)模式變?yōu)閭€性化數(shù)字化學(xué)習(xí)，結(jié)合學(xué)生興趣以及智慧建筑環(huán)境能源系統(tǒng)、智慧燃氣要求，綜合考慮目前社會熱點問題（如樓宇自動化、智慧建筑、用氣安全，燃氣設(shè)備智能化等），真正落實以學(xué)生為中心的育人理念。

3.改革教學(xué)模式

目前，在建環(huán)專業(yè)的人才培養(yǎng)過程中，計算機技術(shù)、信息技術(shù)等與專業(yè)融合不夠，需要在增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)類課程的基礎(chǔ)上，調(diào)整相關(guān)課程的教學(xué)大綱及教學(xué)方式，實行課堂教學(xué)、課下實驗和課外實習(xí)相結(jié)合的教學(xué)模式，推進研究型、自主型教學(xué)，強化學(xué)生實踐能力培養(yǎng)。開設(shè)研討課，把方法教給學(xué)生，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和實踐體驗學(xué)習(xí)。構(gòu)建與行業(yè)緊密相關(guān)的專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺；注重產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，建立3～5個建環(huán)物聯(lián)網(wǎng)工程實踐基地。

打造開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，不單一使用傳統(tǒng)基礎(chǔ)課教材，創(chuàng)建云平臺，使用電子課本、電子書包等，實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的實時更新和及時共享。加強課程建設(shè)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容和改革教學(xué)方法，使之適應(yīng)新教學(xué)計劃的要求。

措施二：實踐教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)育人平臺的打造

1.師資及教學(xué)條件改革

結(jié)合行業(yè)需求進行師資及教學(xué)條件的改革，支持專業(yè)教師進行相關(guān)培訓(xùn)。聘請智慧建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)、智慧燃氣研發(fā)和生產(chǎn)相關(guān)人員來校授課，組建專業(yè)教師與企業(yè)導(dǎo)師相結(jié)合的師資隊伍，打造前沿技術(shù)型師資。同時，與計算機專業(yè)合作，結(jié)合行業(yè)需求，開設(shè)互聯(lián)網(wǎng)課程，搭建實驗平臺，提供信息化資源及平臺，提供“新工科”專業(yè)教學(xué)的實踐條件。

注重實踐教學(xué)硬件建設(shè)。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)加速建筑自動化、暖通空調(diào)控制理論、智慧燃氣等相關(guān)基礎(chǔ)實驗設(shè)備及實驗條件改善。在校外實踐環(huán)節(jié)，應(yīng)偏重智能建筑、樓宇自控、智能管網(wǎng)系統(tǒng)方向，讓學(xué)生在實踐中接觸實物，加深理解。為保證校外實踐環(huán)節(jié)效果，讓學(xué)生對全產(chǎn)業(yè)鏈有清晰的認識，需保證實踐時間的連續(xù)性?？筛鶕?jù)人才培養(yǎng)要求及企業(yè)生產(chǎn)實際，安排寒暑假校外實踐學(xué)習(xí)。

2.完善創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式

主動與行業(yè)企業(yè)溝通，加強生產(chǎn)實習(xí)基地建設(shè)，了解行業(yè)動態(tài)，爭取課題，讓學(xué)生盡可能多參與實際項目。每年的“大創(chuàng)”項目申請，亦可與企業(yè)進行深入交流，培育好的項目。對于符合市場需求和具有創(chuàng)新性的項目，可聯(lián)系學(xué)校相關(guān)部門和相關(guān)企業(yè)為學(xué)生在校期間或畢業(yè)后提供技術(shù)和資金支持，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。

3. 技術(shù)轉(zhuǎn)移與成果轉(zhuǎn)化

加強本專業(yè)科研團隊在智慧建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)、智慧燃氣系統(tǒng)的研發(fā)力度，增強學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。增加與企業(yè)的合作，進行智慧建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)、智慧燃氣系統(tǒng)的理論研究與軟硬件開發(fā)，努力實現(xiàn)智慧燃氣在智能終端上的應(yīng)用。

此外，積極與優(yōu)秀企業(yè)對接，搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺，形成校企產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)同育人體系，成立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺，在為學(xué)生提供實訓(xùn)平臺的同時，也為企業(yè)提供優(yōu)秀人才。

措施三：人才培養(yǎng)的“本土化”與“國際化”

1.打造中國特色，扎根祖國大地辦學(xué)

“新工科”建設(shè)必須堅持面向國家重大戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場，探索同中國歷史、國情、文化相適應(yīng)，同中國發(fā)展的現(xiàn)實目標(biāo)和未來方向更加緊密的工程教育體制機制。

一方面，2013—2017年中國智能建筑行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告表明，中國建筑業(yè)產(chǎn)值的持續(xù)增長推動了建筑智能化行業(yè)的發(fā)展，未來幾年智能建筑領(lǐng)域的發(fā)展前景看好。另一方面，中國的能源利用現(xiàn)狀是以煤炭為主體，天然氣占比僅為6.5%左右，目前天然氣占全球一次能源消費量平均為25%左右。國家發(fā)改委提出要將天然氣培育成為清潔能源體系的主體能源之一。2020年，天然氣在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的占比力爭達到10%。加快推動天然氣發(fā)展，是中國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的戰(zhàn)略舉措和現(xiàn)實選擇。

結(jié)合中國智慧建筑及其環(huán)境的發(fā)展、能源利用特點以及各地區(qū)實際，打造具有中國特色的學(xué)科專業(yè)；將國家政策與專業(yè)教育相結(jié)合，實現(xiàn)智慧燃氣的應(yīng)用與推廣，加快天然氣市場的開拓，讓智慧燃氣之花開在祖國的大地上。

2. 培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷，構(gòu)建家國情懷育人體系

家國情懷是對國家歷史、文化的深刻認同和深厚情感。目前，能源結(jié)構(gòu)不合理、天然氣等清潔能源占比小、使用方式落后，因此建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)、城市燃氣的發(fā)展具有極大的發(fā)展?jié)摿?，需要一大批為建筑環(huán)境與能源行業(yè)、燃氣行業(yè)做貢獻的專業(yè)人才?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)應(yīng)將家國情懷融入工程人才培養(yǎng)全過程，增強學(xué)生“四個自信”，鼓勵學(xué)生走進智慧建筑環(huán)境、智慧燃氣企業(yè)，走進用戶，深入一線，引導(dǎo)學(xué)生為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢作出應(yīng)有貢獻。

3.拓寬國際視野，構(gòu)建國際工程科技協(xié)作育人模式

加強與國際工程科技領(lǐng)域合作，鼓勵學(xué)生積極參與國際會議，開闊視野。與國外高校加強學(xué)術(shù)交流，建立項目孵化平臺，引進先進技術(shù)及軟件資源，實現(xiàn)教育的國際化，構(gòu)建國際工程科技協(xié)作育人模式，迎接大數(shù)據(jù)時代的挑戰(zhàn)。

四、“新工科”及大類招生背景下課程體系構(gòu)建

在大類招生背景下，根據(jù)“新工科”建設(shè)的要求，將智能建筑、智慧燃氣方面基本知識及工程技術(shù)能力作為人才培養(yǎng)目標(biāo)之一。在專業(yè)分流之前增加互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用、自動控制原理等基礎(chǔ)課程；在分流之后，加強專業(yè)主干課程，增設(shè)選修課程及實踐課程，突出專業(yè)、人才培養(yǎng)定位與特色。對燃氣輸配、城市天然氣工程、供熱工程、建筑自動化等課程教學(xué)大綱進行修訂，充實物聯(lián)網(wǎng)、遙測遙控、系統(tǒng)控制等內(nèi)容，增設(shè)智能建筑課程設(shè)計、智慧燃氣課程設(shè)計等實踐課程。

課程體系的改革，還需要教材的更新和完善。建環(huán)專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合不應(yīng)該是簡單的“1+1=2”，而應(yīng)該是兩個學(xué)科有機結(jié)合形成的統(tǒng)一體。對此，需對課程教材進行修訂，在傳統(tǒng)主干課程教材中增加“新工科”相關(guān)內(nèi)容。對于沒有合適教材的課程，應(yīng)以“自主研究開發(fā)為主，引進為輔”原則[7]，自行編寫教材，增加工程實踐內(nèi)容，注重專業(yè)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新思想的介紹，并融合物聯(lián)網(wǎng)的思維與技術(shù)，搭建新的專業(yè)體系。

五、結(jié)語

建環(huán)專業(yè)承擔(dān)為建筑空調(diào)及供熱、建筑自動化領(lǐng)域、城市燃氣行業(yè)培養(yǎng)輸送人才的重任，在“新工科”的機遇下，人才培養(yǎng)理念及方式亟待更新。建環(huán)專業(yè)“新工科”建設(shè)要求將專業(yè)傳統(tǒng)課程與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合，通過“學(xué)”與“教”的雙向改革、實踐教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)育人平臺的打造，以及人才培養(yǎng)的“本土化”與“國際化”協(xié)同教育模式，打造綜合智能建筑和智慧燃氣的新型專業(yè)。

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Abstract： “New engineering” is the direction of engineering education reform in China based on the new requirements of national strategic development， the new situation of international competition， and the new requirements of moral education. Under this opportunity， the traditional engineering majors urgently demand reform. Taking building environment and energy engineering as an example， according to the personnel training characteristics of “new engineering” and the professional features of building environment and energy engineering， the ideas and measures for “new engineering” construction of building environment and energy engineering are introduced， and reasonable suggestions for curriculum system reform are put forward.

Key words： building environment and energy engineering； “new engineering”； personnel training； internet of things

（責(zé)任編輯 梁遠華）