對標工程認證基本要求的畢業生設計選題探索

摘要：畢業設計是本科教育的最后關鍵環節，對學生就業創業能力的形成有重要作用。以重慶大學建筑環境與能源應用工程專業某畢業設計選題為例，基于該選題的背景與目的，對該畢業設計的關鍵內容、任務要求與傳統畢業設計進行對比，并對其不同點進行剖析。以該畢業設計工作內容為基礎，對標中國工程教育認證通用標準中的12項基本要求，對該畢業設計的各重要環節進行了對應解析，分析了各環節相關工作以及能力提升與基本要求之間的關系。基于過程分析結果，構建了畢業設計能力培養與工程認證基本要求的關系圖譜。以期通過建環專業畢業設計的工作內容，對標工程認證的基本要求，為相關專業畢業生能力提升提供思路與途徑。

關鍵詞：工程教育認證；畢業設計；建筑環境與能源應用工程；對標；能力

中圖分類號：G642.477 """""文獻標志碼：A """""文章編號：1005-2909（2024）01-0036-08

工程認證既是工程教育水平評估的基本手段，也是工程師資格國際互認的重要基礎^［1］。從開展工程教育專業認證工作以來，我國已有近2 000個專業點通過了認證^［2］。《工程教育認證通用標準解讀及使用指南》（以下簡稱《指南》）對畢業設計要求指標點進行了明確規定：“指標點是經過選擇的，能夠反映畢業要求內涵，且易于衡量的考查點。通過畢業要求指標點可以判斷專業對于通用標準12項基本要求的內涵是否真正理解，可以判斷專業建立的畢業要求達成評價機制是否具有可操作性和可靠性，也可以判斷專業是否根據培養目標設計自身的畢業要求”。工程認證是中國工程教育國際實質等效的有效途徑。中國與其他國家的教育理念不同^［3］，國內對工程認證的利弊性差異也有相關的討論^［2，4］。但是，作為《指南》的基本要求，是中國針對《華盛頓協議》基本框架的細化，應該具備一定的可操作性和可實施性。

從2020年開始，建環專業評估正式轉為工程認證^［1］。近年來，建環專業基于工程認證基本要求在專業教學與人才培養質量提升等方面做了大量工作。吳小舟等^［5］對工程教育認證背景下建環專業創新創業人才培養多層次、模塊化創新創業教育課程體系及其實踐做了探討；王松慶^［6］等對工程認證背景下的指標點分解與課程體系的各權重關系進行了達成度分析；王宏燕等^［7］從如何培養學生解決復雜工程問題能力著手對開展工程教育認證工作及推進新工科建設進行了探索。目前，對畢業設計工程能力提升與工程認證的相互關系的研究相對較少，大多從教學方法^［8］、校企合作^［9］、技術應用^［10］、管理現狀^［11］等方面探索如何提高畢業設計質量，缺乏畢業設計與工程認證有效結合的探索與研究。

因此，基于工程認證的基本要求，通過畢業設計的全過程管理實現畢業生綜合能力的提升是一個值得探討的課題。本文擬通過重慶大學建筑環境與能源應用工程專業（以下簡稱建環專業）某畢業設計選題工作，對標工程認證要求，進行12項基本要求的理解與探討，以期通過相互關系的展現為畢業生能力提升提供思路與途徑。

一、重慶大學建環專業某畢業設計選題介紹

（一）"設置該畢業設計選題的背景與目的

畢業設計的目的是培養學生綜合應用所學知識解決專業復雜工程問題的能力，該選題工作應有一個論證過程。大部分傳統畢業設計對標施工圖設計，缺乏相應的合理性論證，但是，無論如何選擇畢業設計課題，在人才培養方面畢業設計選題應滿足如下要求。

（1）指導教師和學生都要了解中國國情，具有家國情懷，應面向國家“雙碳”目標和健康中國的重大需求；有利于畢業生在國家和社會發展需求的領域創新創業就業，在研究生階段繼續深造。

（2）能夠培養學生制定和評估本專業工程領域規劃、設計、施工、調試與運行等能力，或能夠培養發現、分析和解決本專業工程問題的能力。

（3）畢業設計選題以本專業領域內的工程綜合訓練類課題為主，以解決本專業工程領域內的主要、緊要工程問題為導向。

（4）學生已經具備完成選題所需的基礎知識，指導教師已經掌握或通過試做能夠掌握完成選題所需的基本方法。

國家“雙碳”目標、國務院及各中央政府部門的頂層規劃，已經明確提出了對建筑能源應用的“雙碳”要求。畢業設計選題——重慶大學虎溪校區太陽能冷熱源規劃方案設計（簡稱規劃方案設計），要求將建筑冷熱能源的需求側和供給側關聯起來進行工程分析，需求側的分析重點是重慶大學虎溪校區的冷熱需求變化規律（包括建筑環境營造、生活熱水、實驗研究工藝等的冷熱需求），供給側的分析重點是重慶大學虎溪校區太陽能冷熱源供給能力變化規律，希望通過這兩個變化規律的關聯分析，制定適應這兩個規律的合理規劃方案。

“規劃方案設計”需要解決的工程問題多，復雜性、綜合性很強，能力培育訓練強度大。基于以上的選題背景，以方案設計作為畢業設計選題是一個探索。其主要目的有：（1）方案設計是冷熱源選擇中最重要的環節。傳統的畢業設計題目由于時間限制，大量的時間集中在繪圖上，導致對冷熱源選擇過程中所表現出的綜合能力提升訓練不足；因此，需要將畢業設計中的關鍵環節做集中訓練；（2）工程認證的一個重要環節是評價學生畢業后的專業能力。通過契合國家發展方向以及社會需求的畢業設計過程的訓練，不僅能保證畢業生在就業或升學（研究生學習）階段的高起點，而且還能提高畢業生對專業熱點的適應能力。但是，由于該畢業設計選題相對難度較大，針對目前畢業生的能力現狀，對參加該選題的畢業生有較高的能力要求，這可作為畢業生創新培養的舉措之一；（3）以重慶大學虎溪校區作為設計對象，實題實做，更能夠提升畢業生的實戰能力。以最熟悉的校園為設計對象，學生對各種約束條件、能源現狀等均有深刻的認識，其畢業設計的成果能夠做到落地。

（二）"該畢業設計與傳統設計的不同點

該畢業設計的整體框架如圖1所示。傳統的畢業設計通常以某建筑為對象，主要進行負荷計算、冷熱源分析、空調處理過程、氣流組織計算、水力計算、消聲減震與自控等設計計算，然后進行相關的圖紙繪制，完成施工圖的設計。規劃方案設計的畢業設計課題與其他傳統畢業設計的主要不同點如下。

1.負荷計算的層次不同

傳統畢業設計的負荷計算有負荷估算與負荷詳細計算兩個基本內容。對于負荷估算主要用于冷熱源初步選擇，而負荷詳細計算目的是設備選型，基本按照冷負荷系數法或諧波反應法進行設計計算。而規劃方案設計處于規劃階段，建筑圖紙達不到施工圖程度，無法進行詳細計算。到目前為止，尚未有針對能源規劃階段的準確負荷估算方法^［12］。本畢業設計需要通過軟件（如DeST、EnergyPlus等）進行8 760小時的建模計算，通過體型系數、圍護結構、建筑功能等多參數比較，獲得估算負荷方法與真實負荷的相對關系；因此，該負荷計算方法的獲得，已經完全超越了傳統畢業設計負荷計算的層次。

此次規劃設計區別于傳統的單棟建筑設計，而是一個建筑群，有圖書館、教室、學生宿舍、自習室、辦公樓、食堂、運動場館、實驗樓等不同功能需求的多種建筑體，即使在同一建筑功能區域也存在不同時段的負荷分布特點。如：學生宿舍，白天呈現為低密度人員空間，而夜晚呈現出高密度人員空間的特征；對于圖書館和辦公樓等，白天為高密度空間，而夜間為低密度人員空間；對于食堂，則呈現出更鮮明的時段性。另一方面，學校有相應的管理制度，各建筑功能區域的開放時間均有相應的規定，其負荷計算中也必須予以考慮。工作日與周末休息日也會呈現出完全不同的狀況，而且鑒于各學校資源以及排課的不同，周末可能也有部分課程安排；因此，多種因素決定了校區負荷分析的復雜性。要準確分析負荷分布，需要開展大量的調研以及尋找合適的分析方法。

2.可再生資源利用的程度分析

傳統的畢業設計在冷熱源方案比較階段，會考慮部分可再生能源的利用問題，但是，這種考慮往往是基于概念性的。由于沒有足夠的時間進行實地調查與分析，基本按照假設條件進行，而規劃方案設計是真題真做。

結合自己所在學校的自然資源分析，已不同于傳統畢業設計的題目。即使指導教師給出實際工程題目，也很難有條件到現場做實際調研。但是，校區的自然資源是學生最熟悉的校園，有足夠的條件去分析自然資源。四年的本科生活，大部分學生可能都沒有完全審視自己學校的自然資源分布，而此次畢業設計需要學生沉下心來重新考察、分析所在學校的資源分布優勢，如所在城市校區的太陽能資源分布情況、氣候區特點，地熱能利用的具體優勢、各種地表水分布情況、各種資源的容量等。這些自然資源的分布特點決定了如何合理利用好可再生能源。此次畢業設計聚焦太陽能冷熱源，從廣義的角度出發，所有的可再生能源，包括空氣、地表水、巖土等冷熱源品位均是由太陽能決定的；因此，結合本次畢業設計的目標，各種可再生資源均需要學生做全面實際的分析，才能獲得方案設計的合理性。

3.冷熱源技術分析的不確定性

傳統的畢業設計在冷熱源分析中，由于設計對象是單體建筑，其冷熱源的分析結果通常指導教師就可作定性判斷。規劃方案設計涉及可再生能源利用，需要進行計算分析，無法直接獲得相應的比較結果。該畢業設計對比的冷熱源方案不僅涉及太陽能、地熱能等方面復雜的計算分析，對環境的影響，還需要通過CFD的水溫計算才能獲得方案的可行性，如利用湖水作為地表水地源熱泵的低位冷熱源，其計算結果需滿足地表水溫度變化的要求；因此，其結果是不確定的。

由于各種原因，尚未有校區能源規劃案例（部分學校本身處于區域供冷供熱的供能范圍的除外）。校區大多數建筑采用分散式供冷或供熱（北方城市集中供熱除外），僅少量的綜合樓、圖書館等采用集中空調；因此，結合校區特點進行太陽能冷熱源規劃畢業設計為一個全新的課題，沒有明確的技術路線可以參照，在過程設計中也沒有公認的計算方法，需要重新制定校區太陽能冷熱源規劃的技術路線和關鍵參數。

4.學生能力的要求

基于以上分析，該畢業設計選題對學生能力、素養要求較高，并不適合所有的本科畢業生參加。對于畢業設計的指導教師，需要做好畢業設計任務分解與串接工作，給多數的學生設計好必做的訓練要點，同時給少數優秀的學生提供拔尖創新人才培養的機會。這對于個性化的培養以及創新人才培養均是一種有益的嘗試。

二、工程認證標準的12項基本要求與該畢業設計的內在對標關系

（一）"對標分析

中國工程教育認證通用標準中的12項基本要求，如表1所示。

基于該畢業設計選題，通過過程分析進行12項基本要求的對標分析。

（1）工程知識。對于此次畢業設計，基于前述難點，畢業設計成果本身就解決了一個復雜工程問題。而方案的選擇過程，必須要利用建環專業的工程基礎和專業知識。在負荷分析中，需通過自然科學的方法建立相關的氣象模型，才能獲得負荷分析結果；因此，基于該畢業設計內容，通過學生的過程培養獲得解決復雜工程問題的能力。

（2）問題分析。調研能力分為兩類，即文獻調研能力和現場調研能力。此次畢業設計不僅需要學生通過文獻調研獲得各種可再生能源利用的基本技術路線，而且需要調研當地的能源結構和價格，通過現場調研收集既有校區能源消耗情況與特點，并進行有效分析。在大量的數據調研樣本基礎上，通過一定的方法，如聚類分析方法、回歸分析方法等對既有數據進行有效識別與表達；因此，該過程中獲得的有效成果，既體現了畢業設計的階段性成果，又鍛煉和提高了學生的調研分析能力。

（3）設計/開發解決方案。該畢業設計的目標本身是利用最小的能源消耗來保證校區師生員工的健康與舒適。太陽能冷熱規劃不僅符合社會、文化的發展要求，而且也符合環保基本路線，更是《中華人民共和國可再生能源法》等法律的保障內容。由于太陽能資源的不確定性，該畢業設計要引入極端氣象災害模型，以保證各種天氣條件下冷熱供能的安全性，從而達到環境控制要求；因此，畢業設計內容本身就具備了創新的內容。

（4）研究。該畢業設計需要獲得各種以太陽能資源為基礎的可再生能源利用數據作為分析基礎，如太陽輻射強度分布、極端氣候分析、地熱能與地表水分布情況等參數；因此，這些基礎數據的獲得不僅需要調研，更需要進行一定的實際測試。在畢業設計過程中，必然涉及實驗測試與數據分析，而大量數據信息還需要一定的分析方法才能獲得有效的結論。這對于培養學生采用科學方法解決復雜工程問題的能力大有裨益。

（5）使用現代工具。規劃階段，傳統施工圖負荷計算方法已經不適用；因此，需要尋找一種合理、可實施的規劃負荷方法。在此過程中，會涉及模型建立、軟件選擇與使用、能耗分解方法、各階段負荷預測等各類問題，從而建立適用的規劃負荷方法。同理，在方案階段的太陽能資源分析過程中，也涉及計算方法的研究，從而清晰認識目前技術工具的局限性，來提高完善技術方法。

（6）工程與社會。該畢業設計課題來自各校區真實的工程背景，在方案設計中尚有很多問題需要探索，需要利用各種方法、工具等來解決。此外，該畢業設計的主要成果，就是要滿足社會、健康、安全、法律以及文化的要求。為此，需要不斷協調，其過程本身就以責任為后果來理解上述問題的解決方法。

（7）環境和可持續發展。正如工程認證基本要求6的內容，該畢業設計課題本身就是復雜工程問題的工程實踐。同時，課題聚焦可再生能源的利用，工程實踐成果就是保護環境，減少碳排放，從而保證社會的可持續發展。在此基礎上，通過需求評價方法來不斷獲得該問題的認知能力。

（8）職業規范。該畢業課題出發點著眼于國家的能源發展方向，實現國家的“雙碳”目標，其課題本身就具備社會責任感。在設計過程中，各類設備的安裝位置（如光伏板、集熱器、熱泵等），是否對景觀造成影響，是否符合師生員工審美觀點，均需要設計人員去了解和理解工程職業道德和規范所涉及的一系列問題。

（9）個人和團隊。數據的調研、分析，實驗測試，設計內容的分工與組合等工作是畢業設計的基本要求。而相關的工作一個人是無法完成的，需要小組協作。小組中的每一個學生均有明確的責任與分工，即使在同一個階段性目標中（如調研景觀、規劃等對能源設施的影響問題），仍然需要分工完成，而且還需要相關專業的輔助（如設施的美化問題）才能滿足整體設計各階段的時間節點要求；因此，畢業設計整個過程都體現了個人和團隊的責任關系。

（10）溝通。區別于傳統畢業設計，溝通在此次畢業設計中展現了非常重要的作用。由于畢業設計內容涉及數據調研和人文調研，其過程均需要與各類師生員工進行溝通。溝通過程分為兩類，即語言溝通和文字溝通。語言溝通在現場調研中是必須的。而在文字溝通中，涉及調查問卷的問題設置，不僅要通過合理的設計讓非專業人員清晰了解和正確選擇答案，而且又要夠保證設計人能夠方便提取相關信息數據。當然，在目前的條件下，國際視野的培養僅能通過國外相關網站以及文獻去了解，若條件允許，可通過參與相關國際會議的形式來彌補。

（11）項目管理。該畢業設計成果同時也是實施“雙碳校園”的開創性成果，要具備落地性。其規劃結果不僅涉及經濟性，而且規劃的合理性以及基建工作的可操作性也至關重要；因此，在整體規劃中就需要掌握工程管理原理與經濟決策方法。這對于學生畢業后，在實際工程中運用工程管理與經濟決策相關理論和方法進行項目管理大有裨益。

（12）終身學習。由于該畢業設計課題具備挑戰性，較多的指標需要重新梳理和建立，不僅僅是學生本身，就指導教師而言，也是一個學習的過程。將此次畢業設計的對象擴展到其他社區，其技術路線與評價指標也就有了相應的變化；因此，通過此次畢業設計的訓練，培養學生終身學習、自主學習的理念和解決問題的方法，而不僅僅是追求問題的答案。通過以上分析可以看出，該畢業設計選題和執行能夠充分對標工程認證的基本要求，訓練學生的工程能力。

（二）"畢業設計選題內容與畢業生能力培養的關系分析

完成該選題的任務，需要學生在教師的指導下，全面、綜合運用所學知識，尤其是將建環專業的兩大專業知識板塊——“建筑環境營造”和“建筑能源應用”融會貫通。本專業工程分為規劃、設計、建造、運維四大階段，一個具體的選題不可能包含四個階段，但也不宜局限于工程設計一個具體階段。為了拓寬建環專業人才培養的領域，畢業設計的基本要求宜通過實踐某一個階段的實施步驟和內容來理解實施本專業工程項目的基本步驟和內容。通過畢業設計訓練，幫助學生理清解決工程問題的思路和方法，強化學生自主學習和終身學習的能力。

通過以上分析，可以獲得該畢業設計能力培養的關系譜圖，如圖2所示。通過調研和數據分析，不僅提高了學生的溝通和分析能力，而且其成果還可支撐該畢業設計的基礎數據。以可再生能源利用的社會、文化認知能力，通過專業分析以及研究的基本方法完成方案的選擇分析，基于設計過程中的團隊協作能力，以及應用工具與方法的能力共同支撐畢業設計內容。通過工程應用能力與管理能力強化可實施的設計成果。在畢業生從事工作或繼續深造后，面對“社區太陽能冷熱源規劃”“社區雙碳能源規劃”“社區雙碳能源咨詢”等類似項目可靈活應用相關工程方法，這實際也起到了終身學習的目的；因此，通過認證指標以及培養過程所需的各種能力，基于畢業生的過程訓練，不僅使學生理解與應用相關的設計方法，而且全面提升了畢業生的素養和能力。

三、結語

（1）合理的畢業設計選題不僅要體現工程認證的基本要求，而且還要滿足國家和社會的需求，這對于與“雙碳”目標實現直接相關的“建環”專業尤其重要。

（2）通過對重慶大學虎溪校區太陽能冷熱源規劃方案設計的實題實做，學生能把握社區冷熱源規劃咨詢的步驟和內容，從而理解本專業工程方案設計的基本要素，為工作中類似項目的把握奠定基礎。

（3）從人才培養的角度，畢業設計選題應該從規劃、設計、建造、運維四大階段中合理選擇某一個階段來實施本專業工程項目的基本步驟和內容，不能僅局限于施工圖的傳統設計。

（4）通過對畢業設計過程的分解，在過程中去理解、對標工程認證的基本要求，這對于提高畢業生的專業能力有直接作用。文中提到的畢業設計選題，對畢業生本身的綜合能力要求較高，有一定的挑戰性，但對于拔尖創新人才的培養，是一種有益的嘗試。

（5）工程認證的基本要求需要在具體的畢業設計選題實施中去理解和深化。本文以建環專業為例所開展實踐與思考，對于其他專業的適用性還有待進一步驗證。

參考文獻：

［1］"楊晚生，劉琳，高云飛，等.基于工程認證標準要求的課程權重系數計算方法分析［J］．高等建筑教育，2021，30（1）：161-166.

［2］"戴先中.工程教育專業認證中畢業要求分解指標點的利弊［J］.高等工程教育研究，2022（3）：60-66.

［3］"楊秀峰，于加，倪美琴.建筑環境與能源應用工程專業本科教學改革思考——基于中美高校建環專業教學比較和工程教育專業認證理念［J］.教育教學論壇，2021（39）：84-87.

［4］"項聰，郭雅蘭.工程教育認證的內在邏輯及自我超越［J］.高等工程教育研究，2022（4）：65-69.

［5］"吳小舟，王樹剛，王繼紅，等.工程教育認證背景下建環專業創新創業人才培養探討［J］.高等建筑教育，2020，29（6）：61-66．

［6］"王松慶，賀士晶，劉曙光，等.工程教育認證背景下建筑環境與能源應用工程專業畢業要求達成度評價研究［J］.安徽建筑，2021（2）：123-125.

［7］"王宏燕，張曉靜，陳超，等.工程認證背景下復雜工程問題驅動的新工科人才培養模式探究［J］.高等建筑教育，2022，31（5）：15-22.

［8］"劉麗孺，劉琳，鄭瑞蕓，等.基于項目驅動教學法的建環專業的專業設計及專業課程優化探索［J］.制冷與空調，2020，20（10）：10-13.

［9］"余曉平，殷利.基于工程能力培養的建筑環境與能源應用專業畢業設計教學思考［J］.高等建筑教育，2017，26（3）：101-105．

［10］"印紅梅，賈春輝，黃紫旭.BIM技術在建筑環境與能源應用工程專業畢業設計中的應用［J］.制冷與空調，2020，34（6）：739-743.

［11］"程潔，吳強.“雙一流”背景下研究型高校畢業設計（論文）管理現狀探究［J］.高等教育學報，2020，43（2）：88-94.

［12］"龍惟定，潘毅群，王皙.碳中和城市建筑能源系統（3）：負荷篇［J］.暖通空調，2022，52（9）：1-14.

Exploration on the topic selection of graduation design for the basic requirements of engineering certification

WANG Yong^a，"LIU Meng^a，"CHEN Jinhua^a，"XIAO Yimin^a，"LIU Yong^a，"FU Xiangzhao^b

（a.College of Civil Engineering; b.College of Environment and Ecology， Chongqing University， Chongqing 400045， P.R.China）

Abstract： Graduation design is the last key link of undergraduate education， which plays an important role in the formation of students’"employment and entrepreneurial ability. Taking a graduation design topic of the building environment and energy application engineering major of Chongqing University （hereinafter referred to as building environment major） as an example， based on the background and purpose of the topic， the key content and task of the graduation design are compared with the traditional graduation design. According to the 12 basic requirements in the general standard of China engineering education certification， the important links of the graduation design are analyzed including the relationship between related work of each link and ability improvement and the basic requirements. Through process analysis， the relationship map between graduation design ability training and basic requirements of engineering certification is proposed. Through the graduation design of building environment major based on the requirements of engineering certification， it is to provide ideas and ways for the cultivation of graduates of related majors to improve their abilities .

Key words： engineering education accreditation; graduation design; building environment and energy application engineering; benchmarking; capacity

（責任編輯""梁遠華）

修回日期：2022-05-15

基金項目：重慶市教育教改項目“‘雙碳’目標下建筑環境與能源應用工程專業課程思政體系建設與實踐”（223017）

作者簡介：王勇（1971—），男，重慶大學土木工程學院教授，博士，主要從事清潔能源與暖通空調技術研究，（E-mail）cqwangyong@cqu.edu.cn。