新形勢下建環(huán)專業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)建議

劉臘美 陳 敏 張春枝

（武漢科技大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院 武漢 430070）

0 引言

“十三五”期間，我國GDP年增長率由2016年的6.8%下降至2020年的2.3%（2020年有疫情影響），建筑業(yè)總產(chǎn)值占GDP 比重保持在6.9%以上，其年增長率由2016年的7%下降至6.2%，全國勘察設(shè)計(jì)單位營業(yè)收入年均增長由2016年的2.3%下降至2020年的1.3%[1]。可見建筑業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)值有所下滑，導(dǎo)致建筑設(shè)計(jì)院新進(jìn)應(yīng)屆生的需求下降，而普通本科土木類專業(yè)的培養(yǎng)人數(shù)基本未變，因此就業(yè)設(shè)計(jì)院競爭更加激烈，對設(shè)計(jì)人才素質(zhì)的要求更高。

各種紅利的消失促使建筑業(yè)分化和轉(zhuǎn)型，建筑行業(yè)發(fā)展重心將由房屋施工向更多元化的建設(shè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致大型企業(yè)綜合化、中小企業(yè)專業(yè)化，設(shè)計(jì)企業(yè)在人才、管理、資金和品牌等方面的實(shí)力成為競爭獲勝的關(guān)鍵，特別是新型設(shè)計(jì)人才。因此，高校建環(huán)專業(yè)設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)需要與時(shí)俱進(jìn)，適時(shí)調(diào)整培養(yǎng)方案、培養(yǎng)模式、課程體系、課程內(nèi)容、教學(xué)方式等，以應(yīng)對日新月異的設(shè)計(jì)市場需求。

1 建環(huán)專業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)面臨的新形勢

1.1 宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境對專業(yè)需求的影響

目前中國經(jīng)濟(jì)正處于新一輪結(jié)構(gòu)調(diào)整的初期，而這一輪結(jié)構(gòu)調(diào)整和上一輪結(jié)構(gòu)調(diào)整最大的區(qū)別在于整個(gè)第二產(chǎn)業(yè)（建筑業(yè)屬于第二產(chǎn)業(yè)）比重所有的勞動(dòng)力、金融、土地資源，正在重新向第三產(chǎn)業(yè)配置的過程[2]。在本輪國家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響下，房地產(chǎn)行業(yè)整體走勢漸趨平緩，為建筑設(shè)計(jì)企業(yè)帶來不小壓力。加之，國家削減樓堂館所建設(shè)，停建、緩建項(xiàng)目的情況時(shí)有發(fā)生，許多設(shè)計(jì)企業(yè)的業(yè)績出現(xiàn)不同程度的下滑。建環(huán)專業(yè)主要從事中央空調(diào)、集中供熱、通風(fēng)與防排煙等建筑環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)和能源供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在大型公建中的設(shè)計(jì)任務(wù)較重，在住宅建筑中設(shè)計(jì)任務(wù)較輕，主要是通風(fēng)與防排煙設(shè)計(jì)。目前許多建筑設(shè)計(jì)院，特別是中小型設(shè)計(jì)院，因住宅建筑資金回籠快，主打住宅建筑設(shè)計(jì)，對建環(huán)專業(yè)設(shè)計(jì)人員需求量減少。

1.2 社會(huì)環(huán)境變化對專業(yè)領(lǐng)域的影響

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平以及生活品味不斷提升，對建筑的要求也不斷提升。因此，現(xiàn)代建筑除了具備建筑的基本功能外，還具備欣賞性、智能性和環(huán)保性等特點(diǎn)，因此智能建筑[3]和綠色建筑[4]成為建筑業(yè)發(fā)展的潮流。在智能建筑中，暖通空調(diào)系統(tǒng)是建筑中控制最復(fù)雜的系統(tǒng)，也是節(jié)能潛力最大的系統(tǒng)；在綠色建筑中節(jié)能與環(huán)境控制的權(quán)重達(dá)30%以上。因此，建筑品質(zhì)的提升給建環(huán)專業(yè)提供了很大的發(fā)展舞臺，也提出了更高的要求。

由于建筑品質(zhì)的提升和建筑規(guī)模的上漲，建筑、建筑群、園區(qū)甚至是城市的節(jié)能減排壓力驟增。因此，需要站到更大的層面上進(jìn)行能源供應(yīng)系統(tǒng)規(guī)劃，使得各種品位能源被合理地、集成地、高能效地生產(chǎn)、輸配、利用與耗散，即進(jìn)行區(qū)域能源規(guī)劃。常見的分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)、區(qū)域能源站等技術(shù)需要建環(huán)專業(yè)從更大的尺度、更多元的能源供應(yīng)和使用單元兼顧舒適和節(jié)能減排，對專業(yè)能力提出了更高的要求。

1.3 行業(yè)技術(shù)革新對專業(yè)內(nèi)涵的影響

行業(yè)技術(shù)革新對建筑設(shè)計(jì)的影響，可以分為工程技術(shù)革新影響和外部技術(shù)革新影響兩類情況。工程技術(shù)革新主要包括BIM[5]、建筑工業(yè)化[6]、大數(shù)據(jù)等。外部技術(shù)革新主要有大數(shù)據(jù)、人工智能、智能家居、智能產(chǎn)品等。工程建設(shè)疊加這些技術(shù)和產(chǎn)品，推動(dòng)智能建筑、智慧城市的建設(shè)和實(shí)現(xiàn)。

建環(huán)專業(yè)涉及智能環(huán)控設(shè)備眾多，肩負(fù)節(jié)能環(huán)保和智能化的重任，對BIM、大數(shù)據(jù)和智能建筑等的推動(dòng)起重要作用。因此，建環(huán)專業(yè)設(shè)計(jì)人員對相關(guān)新技術(shù)的需求更為迫切。

1.4 機(jī)遇與挑戰(zhàn)

雖然宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢和社會(huì)環(huán)境的變化使得建筑設(shè)計(jì)行業(yè)壓力劇增，但有些領(lǐng)域依然保持較為強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。如醫(yī)療、養(yǎng)老、康復(fù)等民生工程，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的機(jī)場、城市軌道交通、綜合管廊、鐵路、港口，新興產(chǎn)業(yè)中的數(shù)據(jù)中心、電商物流、保稅物流、新型能源等。另外，全國范圍內(nèi)一大批基建投資計(jì)劃集中出臺，基建“補(bǔ)短板”政策持續(xù)落地，雄安、粵港澳等區(qū)域開發(fā)加速，從而在需求端給行業(yè)增長提供了支撐，給建環(huán)專業(yè)提供了更多機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

對抗疫情與氣候變化，也給建環(huán)專業(yè)提供了機(jī)遇與挑戰(zhàn)。從2003年的北京小湯山醫(yī)院，到2020年的武漢火神山、雷神山醫(yī)院，專門的臨時(shí)醫(yī)院作為應(yīng)對呼吸道傳染病疾病的有效手段之一，發(fā)揮了重要作用。在疫情防控常態(tài)化下，許多地方新建“平疫兩用”綜合型醫(yī)院，其醫(yī)療環(huán)境中的空調(diào)、通風(fēng)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)是最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致疫情的蔓延，建環(huán)設(shè)計(jì)人員責(zé)任重大。

2021年9月22日，國務(wù)院下發(fā)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》。2021年的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議進(jìn)一步明確要?jiǎng)?chuàng)造條件盡早實(shí)現(xiàn)能耗“雙控”向碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”轉(zhuǎn)變。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》，助力建設(shè)領(lǐng)域碳排放“雙控”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。建環(huán)專業(yè)將在嚴(yán)格管控高能耗公共建筑建設(shè)、持續(xù)提高新建建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、加快推進(jìn)低碳建筑規(guī)模化發(fā)展、深化可再生能源建筑應(yīng)用等方面迎來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

2 新形勢對建環(huán)專業(yè)設(shè)計(jì)人才能力的新要求

隨著專業(yè)領(lǐng)域的擴(kuò)大和專業(yè)內(nèi)涵的提升，為應(yīng)對行業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，建環(huán)設(shè)計(jì)人才除具備良好的個(gè)人品德和職業(yè)素養(yǎng)以及有強(qiáng)烈的自主學(xué)習(xí)意愿之外，尚需滿足一些新的要求。

2.1 具有較好的計(jì)算機(jī)與外語等應(yīng)用能力

2.1.1 掌握專業(yè)相關(guān)軟件

現(xiàn)在的工程項(xiàng)目往往需要進(jìn)行方案優(yōu)化、技術(shù)評審等過程，需要設(shè)計(jì)方提出多個(gè)方案經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選后，并經(jīng)專家評審、業(yè)主認(rèn)可后方可實(shí)施。這些比選工作需要掌握相應(yīng)的計(jì)算和分析軟件，如常用的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算軟件、CFD 分析軟件、全年能耗計(jì)算軟件、碳排放計(jì)算軟件、綠色建筑評估軟件等，同時(shí)要熟練使用辦公軟件進(jìn)行方案匯報(bào)、工程總結(jié)等工作。在設(shè)計(jì)方案確定后，需要繪制滿足施工圖深度的圖紙，因此需要熟練掌握AUTOCAD、天正暖通、鴻業(yè)等專用繪圖軟件工具，也需要結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢掌握BIM、協(xié)同設(shè)計(jì)軟件，如REVIT MEP 等前沿專業(yè)軟件。

2.1.2 有扎實(shí)的外語基礎(chǔ)

隨著“一帶一路”倡議的實(shí)施，建設(shè)方的方案投標(biāo)國際化、外資建筑設(shè)計(jì)院的出現(xiàn)以及國內(nèi)建筑設(shè)計(jì)院拓展海外市場等原因，許多大項(xiàng)目需中外合作完成。因此，隨著設(shè)計(jì)行業(yè)“引進(jìn)來，走出去”的發(fā)展趨勢，國際合作增多，擁有扎實(shí)的外語基礎(chǔ)，熟悉國外主要標(biāo)準(zhǔn)體系，將會(huì)成為優(yōu)秀設(shè)計(jì)人才的標(biāo)配。

2.2 具有較好的專業(yè)知識

2.2.1 具有較好的專業(yè)基礎(chǔ)知識

建環(huán)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)較系統(tǒng)地掌握工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課，它不僅為后繼專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供必要的理論準(zhǔn)備，而且也為今后的生產(chǎn)實(shí)踐與進(jìn)一步的科學(xué)研究打下牢固的理論基礎(chǔ)。例如，工程熱力學(xué)重點(diǎn)研究了濕空氣的性質(zhì)，為學(xué)生進(jìn)行下一步學(xué)習(xí)空氣調(diào)節(jié)專業(yè)課程奠定了重要基礎(chǔ)，這樣在設(shè)計(jì)崗位上才能理解風(fēng)口結(jié)露的原因以及處理辦法，才能理解冷凍水的溫度與設(shè)備除濕能力之間的關(guān)系。更有甚者，學(xué)好專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，還可以用來管理企業(yè)，如華為的“熵減”之路，正是利用了熵體現(xiàn)系統(tǒng)混亂程度這一物理學(xué)概念。

2.2.2 掌握核心專業(yè)知識

掌握專業(yè)技術(shù)是勝任專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)或管理方工作的必備技能。掌握冷熱源知識，熟悉各類冷熱源的優(yōu)缺點(diǎn)，能夠通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對冷熱源方案進(jìn)行論證；掌握暖通空調(diào)輸配系統(tǒng)的基本知識，熟悉二管制、四管制、一級泵、二級泵、多級泵等水系統(tǒng)形式，掌握水力平衡計(jì)算原理和方法；了解常用末端設(shè)備，知曉如何配置；能夠設(shè)計(jì)或提出建筑環(huán)境系統(tǒng)與能源應(yīng)用設(shè)備系統(tǒng)的自動(dòng)控制方案與運(yùn)行策略，并能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行性能優(yōu)化。

2.3 掌握相關(guān)前沿技術(shù)

掌握相關(guān)前沿技術(shù)是成為專業(yè)骨干的必要條件。目前，提升建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展水平、全面推進(jìn)裝配式建筑、務(wù)實(shí)推進(jìn)智慧城建等是各級建設(shè)行政主管部門的重點(diǎn)工作。建環(huán)人應(yīng)緊跟國家政策發(fā)展個(gè)人能力。譬如綠色建筑技術(shù)，其涉及的專業(yè)面廣，各類計(jì)算分析、軟件模擬分析等工作量很大，需要提前儲(chǔ)備相關(guān)知識，掌握相關(guān)軟件工具。

3 建環(huán)專業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)路徑及建議

3.1 培養(yǎng)路徑

近年來隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑環(huán)境與建筑能源領(lǐng)域?qū)θ瞬排囵B(yǎng)的要求變化較大，涵蓋的專業(yè)領(lǐng)域、專業(yè)內(nèi)容進(jìn)一步豐富。根據(jù)《高等學(xué)校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》，歸納總結(jié)建環(huán)專業(yè)工程設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)路徑如圖1 所示。

3.2 培養(yǎng)建議

大學(xué)是“未來工程師的搖籃”，基于新的行業(yè)發(fā)展形勢，對未來建環(huán)專業(yè)設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)有以下幾點(diǎn)建議，供參考。

3.2.1 優(yōu)化課程知識結(jié)構(gòu)，緊跟行業(yè)發(fā)展前沿

在滿足“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的新工科要求下，正確處理通識課程、基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程以及理論課程與實(shí)踐課程間的比例，建構(gòu)專業(yè)教育、注冊工程師執(zhí)業(yè)資格教育及職業(yè)規(guī)劃教育相互融通的工程教育課程體系。

根據(jù)行業(yè)發(fā)展情況，開設(shè)反映新發(fā)展、新技術(shù)、新工藝的專業(yè)選修課，以滿足學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展需求。例如，可以開設(shè)《BIM 設(shè)計(jì)與管理》、《大數(shù)據(jù)》、《互聯(lián)網(wǎng)+》、《PPP 項(xiàng)目管理》、《數(shù)字孿生》、《綠色建筑》等專業(yè)選修課，開闊學(xué)生視野，引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新發(fā)展。

3.2.2 鼓勵(lì)教師采用項(xiàng)目教學(xué)法，加強(qiáng)學(xué)生工程體驗(yàn)感

項(xiàng)目教學(xué)法是通過將知識體系與具有現(xiàn)實(shí)意義的工作情境相融合并設(shè)計(jì)出完整的項(xiàng)目，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生作為主體，圍繞著項(xiàng)目主題從計(jì)劃、實(shí)施到評價(jià)的一種教學(xué)方法[7]。通過讓學(xué)生參與到項(xiàng)目活動(dòng)中，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知思維能力和創(chuàng)新能力、跨學(xué)科知識整合能力、人際溝通和團(tuán)隊(duì)合作能力[8]。

建環(huán)專業(yè)各課程之間互有關(guān)聯(lián)，實(shí)踐性強(qiáng)，不僅一節(jié)課、一門課程可以采用項(xiàng)目教學(xué)法，甚至課程群都可以嘗試項(xiàng)目教學(xué)法。例如，在上《建筑環(huán)境學(xué)》時(shí)，就可以將學(xué)生分為幾個(gè)學(xué)習(xí)小組，分配不同使用功能的建筑圖紙，在此基礎(chǔ)上研究室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和冷熱負(fù)荷；在上《空調(diào)工程》的時(shí)候，可以接著前面的負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行空調(diào)方案論證；在上《制冷工程》及《供熱工程》等冷熱源設(shè)備的時(shí)候，進(jìn)行冷熱源方案的論證；之后，還可以對完成的設(shè)計(jì)做概預(yù)算和施工方案。這樣通過課程群之間的合作，完成一個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目，讓學(xué)生在“做中學(xué)”，既明白各門課各知識點(diǎn)的作用和因果關(guān)系，形成一個(gè)有機(jī)的專業(yè)知識鏈，又通過合作、交流，鍛煉了工程表達(dá)、團(tuán)隊(duì)合作和解決工程問題的能力。

3.2.3 重視設(shè)計(jì)類實(shí)踐課程，加強(qiáng)校企深度合作

設(shè)計(jì)類的實(shí)踐課程主要指課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)類的實(shí)踐課程可以將工程知識轉(zhuǎn)化為工程能力和工程思維。

課程設(shè)計(jì)是學(xué)生鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，利用專業(yè)基本原理解決實(shí)際工程問題的一個(gè)過程。在課程設(shè)計(jì)中重點(diǎn)鍛煉學(xué)生的工程能力[9]，如冷熱負(fù)荷計(jì)算、水力計(jì)算、空調(diào)設(shè)備選型和冷熱源設(shè)備選型等工程設(shè)計(jì)計(jì)算分析能力，使用CAD、BIM 等的制圖能力和工程規(guī)范的理解應(yīng)用能力。因此，建議建環(huán)專業(yè)的課程設(shè)計(jì)以綜合課程設(shè)計(jì)為主，使各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)有序銜接。例如《空調(diào)工程》和《制冷技術(shù)》的課程設(shè)計(jì)組合成《空調(diào)與制冷綜合課程設(shè)計(jì)》，《供熱工程》和《鍋爐與鍋爐房設(shè)計(jì)》的課程設(shè)計(jì)組合成《供熱與鍋爐綜合課程設(shè)計(jì)》。

畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完成畢業(yè)實(shí)習(xí)后進(jìn)行的最后一次綜合性演練。畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)系統(tǒng)性、綜合性和創(chuàng)新性的特點(diǎn)，重點(diǎn)鍛煉學(xué)生的工程思維[10,11]，如從技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的角度論證各種冷熱源或者空調(diào)末端方案的可行性并做出選擇等。通過鍛煉，學(xué)生應(yīng)能將成熟的技術(shù)用于合適的地方，體現(xiàn)一定的創(chuàng)新意識，并用圖紙、文字、圖表規(guī)范地表達(dá)出來。

在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，有如下幾點(diǎn)建議：注意專業(yè)規(guī)范的融入和BIM 等工具技術(shù)的使用；鼓勵(lì)專業(yè)教師積極與企業(yè)合作，開展橫向科研課題和工程技術(shù)服務(wù)工作，提升師生的工程意識和實(shí)踐能力；根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)度邀請?jiān)O(shè)計(jì)院工程師為師生舉辦培訓(xùn)講座，使師生掌握最新的設(shè)計(jì)規(guī)范，了解最新的設(shè)計(jì)技術(shù)；邀請?jiān)O(shè)計(jì)院工程師參與指導(dǎo)和答辯學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)。

3.2.4 鼓勵(lì)學(xué)生參加各類設(shè)計(jì)競賽，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

鼓勵(lì)學(xué)生積極參加國家級和行業(yè)內(nèi)的知名賽事，并將畢業(yè)設(shè)計(jì)與之相結(jié)合，全方位訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐能力。通過參加CAR-ASHRAE 學(xué)生設(shè)計(jì)競賽、MDV 中央空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)用大賽、海爾綠色設(shè)計(jì)與節(jié)能運(yùn)營大賽、全國高等院校“綠色建筑設(shè)計(jì)”節(jié)能大賽等設(shè)計(jì)競賽，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的工程思維能力，特別是創(chuàng)新能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作、決策能力也將得到提升。

4 結(jié)語

由于綠色建筑、裝配式建筑、智能建筑以及既有建筑改造提升等技術(shù)的出現(xiàn)，建環(huán)專業(yè)在新形勢下大有可為，同時(shí)也對設(shè)計(jì)人才能力提出了新要求。因此，建環(huán)專業(yè)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)應(yīng)緊跟時(shí)代科技的發(fā)展和社會(huì)需求的步伐，從培養(yǎng)新型設(shè)計(jì)人才出發(fā)，優(yōu)化課程體系，改善教學(xué)方法、加強(qiáng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的工程能力和工程思維的培養(yǎng)。