面向新工科的《建筑能源環境》課程改革探索與實踐

顏蓓蓓 程占軍 李麗萍 杜桂月 陳冠益

摘要：《建筑能源環境》是建筑環境與能源應用工程專業的先導課，在新時代新技術的沖擊下應緊跟教育部新工科發展的腳步與號召進行教學改革。本文針對于此，對《建筑能源環境》課程改革進行探索與實踐，賦予課程內容以新工科時代背景，使課程設計緊跟專業領域科研前沿，將課程實踐與行業尖端技術緊密結合，從而增強學生對專業的熱愛，實現知識傳授、激發創新的目的。

關鍵詞：課程改革；新工科；科研前沿；行業尖端技術

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）25-0099-02

一、引言

隨著大數據、人工智能、云計算、區塊鏈等技術在各領域的興起，產業與科技正面臨新一輪的革命，在此新形勢下，教育面臨新的挑戰。2018年教育部發布《教育信息化2.0行動計劃》，要求全面推進“互聯網+教育”，發展智能教育。智能技術不僅改變教與學的方式，還深入影響到教育的理念、文化和生態。新形勢下，應充分激發信息技術對教育的革命性影響，推動教育觀念更新、模式變革、體系重構，積極探索新模式、開發新產品、推進新技術支持下的教育教學創新。

新工科在此背景下，先后經過“復旦共識、天大行動、北京指南”，進入快軌道建設。建筑環境與能源應用工程此類的傳統工科專業在新工科背景下如何建設，這是新工科建設的一個重要著力點。在國家“創新、協調、綠色、開發、共享”的發展理念指導下，我國建筑相關行業領域轉型升級速度大大加快。建筑環境與能源應用工程專業長期以來致力于建筑環境、建筑能耗、健康人居等領域，在這一背景下面臨著更多的挑戰與更高的要求。

天津大學始建于1895年，秉承“育人為本，教學優先，質量第一”的教學理念，為我國工程教育的發展與進步做出了突出貢獻，目前是全國新工科建設的關鍵單位，肩負新工科建設的“天大行動”的落實推進。天津大學建筑環境與能源應用工程專業自1956年創立至今已經有62年的歷史，教學成果顯著，專業人才輩出。作為該行業公認的國內頂尖院校，更肩負著在新時代背景下對專業課程進行改革探索與實踐的重要責任。

二、《建筑能源環境》課程定位

《建筑能源環境》課程在建筑環境與能源應用工程專業教學中具有先導性地位，體現“建筑—能源—環境”的交叉融合，其知識點豐富、綜合性強、前沿性突出，發揮著關鍵的專業引導性作用。通過該課程的學習，可以使學生深刻理解建筑環境與能源應用工程專業的內涵，明晰建筑室內外環境的影響因素、評價方法與調控手段，認識建筑能源的使用現狀、主要問題與發展趨勢，了解前沿的建筑節能技術與方法，掌握現代化建筑能源與環境技術。

傳統上，該課程的教學內容更側重于經典理論、傳統技術等方面的介紹，未能很好地將近年來本專業領域信息化、智能化的技術應用案例融合，很難滿足行業對創新型人才培養的需求。因此，面向新工科建設，對《建筑能源環境》課程進行改革探索與實踐，引入建筑信息化管理、建筑設備智能化、建筑新能源技術以及緊密相關的環境技術等與時俱進的新內容，具有緊迫性與必要性。

三、《建筑能源環境》課程改革探索與實踐

1.課程內容賦予新工科時代背景。為培養面向未來型的領軍人才，課程內容設計緊扣新工科背景建設要求，融合大數據、人工智能、云計算、區塊鏈等技術以及新一代信息技術。課程內容上進行了系統性梳理與重構，包括：（建筑能源環境）系統特征、基本概念、基礎知識、通用技術、新型技術、未來發展、數據工程、智能應用、信息化規范等。具體的分為基礎知識模塊、建筑環境模塊、建筑能源技術發展模塊和實踐教學模塊。其中基礎知識模塊包括課程概述、課程整體、考評方法、課程目標；當前世界與我國能源使用情況（從化石能源與新能源、工業交通以及建筑用能兩個角度展開，重點是建筑用能及相關的技術分析）；建筑能源使用過程引起的環境問題等。建筑環境模塊包括建筑外環境中的太陽輻射、氣候環境、地質環境、水環境等建筑環境和建筑室內環境中的空氣環境（空氣污染物種類、來源、常見的控制方法）、熱濕環境、光環境、聲環境及上述環境達到人類宜居條件時采用的技術和能源使用情況。建筑能源技術發展模塊包括建筑新能源如太陽能、地熱能、海洋能、生物質能、風能、未來能源（可燃冰等），其中著重介紹太陽能與建筑結合（光伏發電與光伏建筑）的相關技術和生物質能與建筑結合（農業廢棄物氣化供暖與發電）的相關技術。實踐教學模塊包括天津中新生態城綠色小區垃圾氣力輸送系統和操控平臺參觀、天津中新生態城冷熱電三聯供系統參觀、天津大學鄭東圖書館地源熱泵供能系統參觀、天津西站太陽能光伏發電工程參觀、校園空氣質量監測、室內空氣甲醛與VOC監測、教學樓教室與辦公室室內風速測量等。在課程內容上設置認知參觀模塊，帶領學生走入中新天津生態城，對垃圾氣力輸送系統有了直觀了解后，進入中新天津生態城的城市生活垃圾管理體驗館。在這里有現已啟用的垃圾氣力輸送系統操控平臺，垃圾輸送系統破碎、輸送、清障等功能的數據在此匯總，平臺的實時反饋與對應指令也在此呈現。通過對課程內容的設置改革和智能技術的直觀接觸，使課程順應新工科要求，體現時代性特點。

2.課程設計緊跟專業領域科研前沿。課程緊緊圍繞新工科建設要求，注重學生的科研探索能力與科研綜合素質的培養，向學生闡述行業技術的發展方向，激發學生科研探索熱情。在實踐教學模塊設置天津大學圖書館地源熱泵功能系統參觀和天津西站太陽能光伏發電工程參觀。結合參觀內容，介紹地源熱泵和太陽光伏發電技術在建筑能源和環境領域的最新研究進展，將課程傳統學習內容與當前領域研究熱點、新點緊密結合，通過展開故事般的介紹，跳出傳統教學的死板授課模式，給學生留下深刻印象。特殊設計若干實驗室現場展示與互聯網模擬技術演示課程，向學生介紹行業重點技術的發展演變歷程，結合最新研究成果，重點闡述技術開發歷程與作用機理，實現理論教學與科研實踐的相輔相成。通過對科技前沿的觀摩教學和設置需學生親手完成虛擬仿真計算任務，實現課程與科研前沿緊密結合。

3.課程實踐與行業尖端技術緊密結合。依據專業培養建筑環境行業重點緊缺人才的目標，課程設計緊密結合當前行業技術的應用的現狀。與深圳奇信建設集團有限公司合作，以建筑、能源、環境領域的基本知識為基礎，教師與工程人員專題介紹當前室內裝修與建筑節能設計的關鍵技術，重點解析目前行業發展面臨的瓶頸問題，依據自身的研究基礎，從能源、環境的角度提出對室內設計與新裝飾行業的思考。在實踐教學模塊開設室內裝修后空氣品質監測，重點監測甲醛與VOCs。使學生掌握國家標準測量方法、測量儀器使用方法、數據讀取與分析以及超標后應急處理技術與方案。將產業和技術的最新發展、行業對人才培養的最新要求引入到教學過程中，建立從理論學習，到實際應用，再到重點技術突破的全方位、復合型、全周期教育模式，培養行業緊缺的創新實踐型人才。課程通過企業應用技術和行業面臨發展瓶頸的實踐，實現課程與當前應用技術緊密結合。

四、小結

建筑環境與能源應用工程屬于傳統工科專業，在新時代新技術的沖擊下應緊跟教育部新工科發展的腳步與號召，積極推進教學內容與課程設置改革，培養具有工程師視野的學生。《建筑能源環境》是建筑環境與能源應用工程專業的先導課，而該課程傳統的教學內容與產業發展現狀之間有所割裂，教學改革勢在必行。本文針對于此，對《建筑能源環境》課程改革進行探索與實踐，賦予課程內容以新工科時代背景，使課程設計緊跟專業領域科研前沿，將課程實踐與行業尖端技術緊密結合，從而增強學生對專業的熱愛，實現知識傳授、激發創新的目的。

參考文獻：

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