“‘雙碳’目標”背景下土木類專業可持續發展的探索

［摘 要］ 分析了“雙碳”背景下建筑環境與能源應用工程專業教學可持續發展的問題以及人才培養面臨新的挑戰和機遇，討論如何從可持續發展教育創新教學方法、教學改革策略與實踐案例等方面進行改革，并提出了相關的教學改革策略。研究成果可以為“雙碳”背景下有效推進建筑環境與能源應用工程專業的可持續發展的教學改革提供理論和實踐支持。旨在探討基于“‘雙碳’目標”背景下的建環專業教學改革的創新、協作與可持續發展。為基于“雙碳”背景下的建環專業教學改革和實踐提供思路，以促進學生的全面發展。同時，為其他領域的教育改革提供了借鑒和啟示，以推動教育的創新與進步。

［關鍵詞］ “雙碳”目標；建筑環境與能源應用工程；教學改革；可持續發展

［基金項目］ 2024年度北京工業大學教學研究項目“‘雙碳’背景下土木類專業教學改革——以建環專業為例”（ER2024RCB06）； 2022年度北京工業大學教學研究項目“‘雙碳’目標下地方高校產科教融合的新工科人才培養模式構建與實踐”（ER2022RCA03）

［作者簡介］ 李炎鋒（1971—），男，河南新密人，博士，北京工業大學建筑工程學院教授，博士生導師，主要從事建筑通風安全節能研究；蘇枳赫（1998—），男，遼寧營口人，北京工業大學建筑工程學院2021級土木工程專業博士研究生，研究方向為建筑通風安全；王宏燕（1968—），女，河北保定人，博士，北京工業大學建筑工程學院副教授，主要從事建筑環境與節能研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）45-0105-04 ［收稿日期］ 2023-11-10

引言

2020年9月，習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上正式向國際社會做出碳達峰、碳中和承諾。據有關數據，我國建筑行業運行碳排放（含直接碳排放和間接碳排放）約為21億噸CO2，占全國總量的20%左右［1］。如何在不影響人居環境品質的改善和人民群眾的幸福感和獲得感的前提下，實現建筑行業碳排放達峰并實現深度減排是我國應對氣候變化目標中的重要議題［2］。

土木類建筑環境與能源應用工程專業（以下簡稱建環專業）主要研究建筑物理環境、建筑節能、建筑設施智能技術等方面的基本知識和技能，針對空調、供熱、通風、建筑給排水、燃氣供應等公共設施系統進行設計、施工、調試、運行，并對建筑設備的運行進行節能控制，對室內環境的空氣進行凈化調節等。實現建筑的低碳和零碳發展，亟須攻克現有建筑設計、建造、運維在碳中和領域中的技術瓶頸，引領建筑設計“節能—綠色—近零碳—零碳”的范式變革［3］。

一、“‘雙碳’目標”背景下的專業教學需求與挑戰

在“雙碳”背景下，建筑行業須培養具備環境保護意識和可持續發展素養的專業人才，以應對節能減排、綠色建筑和可再生能源等方面的挑戰。學生須了解和掌握先進的建筑環境營造和能源管理技術，以推動可持續建筑和低碳能源的應用［4］。此外，還須培養學生的創新能力和跨學科合作意識，以應對不斷變化的技術進步和社會需求。

“雙碳”背景下專業教學也面臨一系列挑戰。首先，傳統的教學模式注重專業基礎理論和專業知識，教學實踐環節服務于理論知識的掌握，缺少對學生在實踐案例中運用知識的能力培養。學生亟須接觸真實的項目案例和實踐，以提升他們的技能和解決問題的能力。其次，快速發展的人工環境技術和綠色科技要求教師及時更新教學內容和方法，以緊跟行業的發展趨勢。教師須不斷提升自己的專業素養和教學能力，以更好地引導學生適應行業科技的進步。

二、“雙碳”背景下可持續發展內容融入建環專業教學的改革

（一）可持續發展內容融入專業教育的必要性

可持續發展是當前全球社會面臨的重要挑戰之一，也是建環領域的關鍵議題。“雙碳”背景下建環專業涉及建筑環境設計、可再生能源利用、能源管理和環境影響等多個方面的可持續發展問題，因此培養學生的環境保護意識和能源資源管理能力至關重要。通過融入可持續發展教育內容，學生可以了解環境保護的重要性，學習如何在建筑環境設計和能源利用與管理中考慮環境友好和資源節約的原則。

首先，學生須具備社會責任意識和道德觀念，關注社會利益和公眾利益。通過可持續發展教育內容的融入，學生可以了解社會責任的重要性，培養其在工程實踐中考慮社會和公眾利益的能力。在經濟發展和創新能力方面，可持續發展追求經濟的可持續發展，鼓勵創新和綠色技術的應用。

其次，可持續發展同樣是全球性的議題，需要與各國和各領域合作。在建環專業的教育中，將可持續發展教育內容融入其中，培養學生的全球意識和跨文化合作能力。學生可以了解全球可持續發展目標，認識自己在可持續發展中的角色和責任，并積極參與全球合作。

最后，人工環境的營造離不開能源資源的消耗，建環專業的工作范疇是建筑能耗的主要區域，是節能減碳的主要陣地，未來更是需要轉變觀念，用可持續發展的理念引領專業發展，打造綠色低碳的建筑環境與能源系統。在專業教育中必須培養學生可持續發展的理念，融入可持續發展教育內容，引導學生關注經濟和行業發展的可持續性。

（二）可持續發展建筑與能源應用管理的教學內容

建環專業在傳統專業課程教學基礎上，培養學生在“雙碳”背景下的創新思維和可持續發展的能力，須將以下幾個方面的知識融入教學內容。

1.可持續綠色低碳建筑的設計原則與技術。了解可持續綠色低碳建筑的基本概念及設計原則，有助于建環專業學生在后續建筑設備系統設計中系統性地體現可持續理念，實現建筑的低碳目標。在教學中，可以開設低碳及綠色建筑技術的選修課程，介紹綠色、低碳建筑的設計，運維原則、策略和技術。學生可以學習如何考慮建筑材料的環境影響、優化建筑能源利用、設計可再生能源系統等。通過實踐項目和案例研究，學生可以應用所學知識開展綠色建筑的低碳性能的評價，提高專業能力。

2.建筑節能與能源管理。節能與能源管理是可持續發展的關鍵領域之一。在教學中，考慮開設不同層面的能源管控、能源規劃選修課，例如“城市能源規劃”課程，將節能與能源管理的概念和方法納入課程內容。學生可以學習能源評估、節能技術應用、建筑能效分析等知識和技能。通過實際案例的分析和模擬實驗的實踐，學生可以掌握節能與能源管理的策略和方法，豐富個人的專業技能。

3.綠色建筑材料與技術。綠色建筑材料和技術是可持續建筑的重要組成部分。在教學中，可以引入綠色建筑材料和技術的相關內容，包括綠色建筑認證體系、可再生材料的應用、環境友好的建筑系統等。學生可以學習如何選擇和應用綠色建筑材料，了解其環境性能和可持續性。同時，可以了解最新的綠色建筑技術和創新，培養學生對綠色建筑的設計和實施的能力。

4.可持續能源系統與智能控制。可持續能源系統和智能控制是實現可持續發展的重要手段。在教學中，可以通過開設“可再生能源利用技術”的專業選修課程，介紹可持續能源系統的原理、設計和應用，包括太陽能、風能、地熱能等可再生能源系統。同時，可以學習智能控制技術在能源管理和建筑自動化方面的應用。通過實踐項目和創新實驗，學生可以掌握可持續能源系統的設計和優化方法，培養其在能源領域的創新能力。

（三）環境保護倫理與社會責任教育

環境保護倫理是指在人類與自然環境相互作用中涉及道德和價值觀的規范［5］。建環專業的工作內容與室內外環境密切相關。在專業教學中引入環境倫理的概念和原則，探討人類與自然環境的關系、資源的公平分配以及生態系統的保護等議題，培養學生的環境保護倫理意識，助力學生在面對復雜的建環專業工程問題時能夠提出體現可持續發展理念的解決方案。

社會責任是指個體和組織對社會和環境承擔的義務和責任。在專業課程的教學中，可以通過思政案例引入社會責任的概念和實踐，探討企業社會責任、可持續發展目標等內容，幫助學生了解企業在環境保護、社會公益和經濟可持續發展方面的責任，培養其在建環實踐中考慮社會利益和可持續發展的能力。

三、“雙碳”背景下可持續發展的專業教學改革案例

教學改革的目標是培養具備可持續發展意識和能力的建環專業人才。在制定教學改革策略時，需要明確培養目標，如知識與技能的全面發展、創新能力的培養、實踐能力的提升等。同時，還需要遵循教學改革的原則，如注重學生主體性、強調實踐與應用、促進跨學科合作等，以確保教學改革的有效性和可持續性。

教學改革策略的實施是關鍵環節，需要系統的組織和配套的支持措施。教師在教學中應積極運用創新的教學方法和教學技術，如案例研究、項目實踐、合作學習等，以提高學生的參與度和學習效果。同時，還需要建立有效的評估體系，通過課堂評估、項目評估、學生反饋等方式，及時了解教學改革的效果和問題，為進一步改進提供依據。

制定教學改革策略需要經過系統的規劃和策劃過程。首先，需要進行教育需求分析，了解學生、行業和社會對建環專業人才的需求。其次，根據需求分析結果，制定教學改革的具體目標和內容，并確定相應的教學方法和評估方式。最后，制訂實施計劃，包括教師培訓、資源配置、實施階段的監測與評估等，確保教學改革策略的順利實施。

“雙碳”背景下，在建環專業教育中從課程體系、課程內容到實踐環節，全方位融入可持續發展理念，打造新的專業范式，提高學生解決復雜工程問題的能力。

（一）打造綠色低碳技術課程模塊，著力培養學生解決復雜專業工程問題的能力

課程體系是專業改革的頂層設計。北京工業大學建環專業在培養方案的修訂執行過程中，圍繞國家的“雙碳”目標，將培養學生低碳建筑環境營造能力和可持續的能源管控能力作為重要目標，先后開設了“綠色建筑技術”“可再生能源利用技術”“城市能源規劃”“互聯網與物聯網”“數據挖掘方法在建筑能源中的應用”“建筑能耗模擬及BIM技術”等理論課程，將最新的低碳建筑技術、綠色健康室內環境營造技術、可再生能源多能互補技術等融入傳統專業教育，同時把數字技術納入專業教育體系，全面培養學生在“雙碳”背景下解決復雜工程問題的能力。

（二）搭建綜合型創新實踐平臺，培養學生應用知識的能力

密切結合國家可再生能源及數字經濟發展的重大戰略，開展了“低碳多能互補能源系統創新實驗平臺”及“綠色大數據實踐教學平臺”建設。大數據時代已經到來，為響應“‘雙碳’目標”，本項目在建環系現有實驗平臺的基礎上，整合硬件資源，結合大數據監測及分析的要求，建立了上述兩個綜合性創新實踐平臺，用于對室內供冷、供暖、通風等耗能及太陽能等可再生能源進行實時數據收發和監控，同時達到智能化節能減排的目的。上述平臺用于學生的專業實踐教學及創新實踐教學，發揮了不可替代的作用，提高了學生運用知識的能力。

（三）引入案例教學，提高學生的可持續設計能力

借助校外產學研實踐教學基地，開展低碳建筑運行的案例教學。通過帶領學生到低碳和零碳建筑實地參觀，開展現場數據監測，在基地工程師指導下完成建筑低碳性能分析等，讓學生親身體驗建環的實際情況，加深對理論知識的理解和應用。案例分析和評估可以評估學生在實地考察和實驗實踐中的觀察能力、數據分析能力以及問題解決能力。

實踐項目是建環專業教學改革中的重要組成部分。通過設計和實施實踐項目，學生可以將所學知識應用于實際項目，提高他們的問題解決能力和實踐能力。實踐項目包括實地調研、設計方案的制訂、模型搭建和實驗測試等環節，讓學生親身參與真實的工程實踐。同時，項目可以與企業、社區或相關機構進行合作，促進學生與實際工作環境的接觸和交流。

案例研究是一種有效的教學方法，通過分析和討論真實的建環專業工程實踐案例，學生可以深入了解相關領域的實踐經驗和問題解決方法。教師可以選取具有代表性的案例，涵蓋不同類型的建筑和能源應用，引導學生分析案例的優勢、挑戰和解決方案。通過案例研究，學生可以培養批判性思維和分析能力，將理論知識與實踐經驗相結合，為日后的工作做好準備。

為激發學生的創新精神和創造力，建環專業可以設立學生參與的創新項目。這些項目可以是學生自主發起的，也可以與企業、研究機構或社會組織合作開展。學生可以提出創新的建筑設計方案、能源管理策略或技術解決方案，并通過實踐驗證其可行性和效果。

結論

“雙碳”背景下建環專業教育需要引入可持續發展的理念和相關內容，以低碳建筑環境營造和綠色智慧建筑能源管控能力作為抓手，培養學生的專業能力。將可持續發展引入專業教學體系、課程教學內容，打造綜合型創新實踐平臺，并將典型案例引入教學，能夠全方位提升建環專業學生在“‘雙碳’目標”背景下解決復雜工程問題的能力和創新能力。

參考文獻

［1］林波榮.建筑行業碳中和挑戰與實現路徑探討［J］.可持續發展經濟導刊，2021（Z1）：23-25.

［2］龍惟定，梁浩.我國城市建筑碳達峰與碳中和路徑探討［J］.暖通空調，2021，51（4）：1-17.

［3］莊惟敏，劉加平，王建國，等.建筑碳中和的關鍵前沿基礎科學問題［J］.中國科學基金，2023，37（2）：348-352.

［4］于翔，劉永杰.“雙碳”時代高校環境類專業創新創業人才的培養與實踐探析：以Z大學為例［J］.中國大學生就業，2022（13）：43-48.

［5］呂石磊，王冉.“30·60”雙碳目標下建環專業的教學改革與思考［J］.高教學刊，2021，7（30）：62-65+69.

Exploration on the Sustainable Development of Building Environment and Energy Application Engineering Specialty under the Background of “Double Carbon Target”

LI Yan-feng， SU Zhi-he， WANG Hong-yan

（The College of Architecture and Civil Engineering， Beijing University of Technology，

Beijing 100124， China）

Abstract： This paper analyses the sustainable development， the new challenges and opportunities for talent training of the building environment and energy application engineering specialty under the background of “double carbon” target. The main issues including the innovative teaching methods， teaching reform strategies and practical cases of sustainable development education are discussed and the relevant teaching reform strategies are put forward. The research can provide theoretical and practical support for how to effectively promote the teaching reform for the sustainable development of building environment and energy application engineering specialty under the background of double carbon. This paper aims to explore the innovation， collaboration and sustainable development of the teaching reform under the background of “double-carbon” target. The research will provide ideas for the teaching reform and practice of environmental majors based on the double-carbon background， so as to promote the comprehensive development of students. At the same time， this study also provides reference and inspiration for the educational reform in other fields to promote the innovation and progress of education.

Key words： “double carbon” target; building environment and energy application engineering; teaching reform; sustainable development