建筑能源領域碳達峰碳中和項目式教學實踐

【摘" " 要】我國碳達峰碳中和（以下簡稱“雙碳”）目標的提出對高校人才培養提出了新要求。如何對傳統專業進行轉型升級，以適應“雙碳”需求是現階段亟待解決的問題。項目式教學有助于實現“雙碳”背景下傳統專業可持續發展、高質量發展的內在要求。文章以建筑能源相關課程為例，介紹碳達峰碳中和項目式教學實踐，通過緊跟“雙碳”技術發展前沿、不斷更新教學內容、開展線上線下混合式項目式教學，多位一體構建建筑能源相關課程“雙碳”知識體系，不斷提升教學效果。

【關鍵詞】碳達峰碳中和；建筑能源；項目式教學；課程改革

【引用格式】張天虎，梁林，胡建軍.建筑能源領域碳達峰碳中和項目式教學實踐[J].黑龍江教育（理論與實踐），2025，79（3）：49-52.

【中圖分類號】G642.0" " " " " " " " "【文獻標識碼】A" " " " " " " " 【文章編號】1002-4107（2025）03-0049-04

一、引言

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》中首次提出了“節能減排”，明確“十一五”期間能耗和主要污染物排放總量的約束性指標，這是黨和政府對人民的莊嚴承諾。2020年9月，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上鄭重宣布了我國的碳達峰與碳中和目標。“雙碳”目標的制定對我國經濟發展的各個領域均有深遠影響。培養具有“雙碳”思維和知識結構的創新型人才是國家“雙碳”戰略實現的重要保障[1]。為此，教育部印發了《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養體系建設工作方案》《高等學校碳中和科技創新行動計劃》等重要文件，鼓勵推進“雙碳”相關專業的學科建設和人才培養。然而，當前面向“雙碳”戰略的知識體系與人才培養模式尚未建立，難以培養出符合“雙碳”戰略需求的創新型人才，導致我國“雙碳”戰略關鍵核心技術領域對創新型人才的需求與當前人才培養乏力之間的矛盾不斷加深。因此，高等教育必須從“雙碳”戰略的新視角重新審視現有人才培養模式，探索創新型人才培養的新途徑。

根據《2023中國建筑與城市基礎設施碳排放研究報

告》顯示，我國建筑運行階段的碳排放占全國能源相關碳排放總量的21.6%；當考慮基礎設施時，全國建筑業全過程碳排放總量更是占全國能源相關碳排放的47.1%。因此，建筑領域實現“雙碳”目標的壓力巨大，承擔著艱巨的節能減排任務。建筑環境與能源應用工程專業（以下簡稱“建環專業”）與我國節能減排、新能源與可再生能源利用等戰略息息相關，是與“雙碳”關系最為密切的專業[2]。目前，國內各高校的建環專業尚缺乏對建筑能源領域“雙碳”新技術的重視，因此，必須不斷調整和完善建環專業的教學體系，以適應“雙碳”戰略對建環專業人才培養的要求。在“雙碳”背景下，對建環專業人才培養目標、課程體系、教學方法進行綜合改革，不僅順應國家發展戰略的新要求，也是實現建環專業跨越式發展的重要途徑[3]。

建環專業最早起源于建筑供熱，在后續發展過程中逐漸融入了空調、通風、燃氣等內容，與建筑、環境、能源、土木等專業領域密切相關，屬于傳統工科專業。專業課程往往采用灌輸式的教學模式，無法滿足“雙碳”戰略對新知識、新技術的要求。文章依托“空調冷熱源工程”“綠色建筑與建筑節能”等建筑能源相關的專業課程，介紹項目式教學在建環專業“雙碳”人才培養過程中的應用。通過項目式教學，將我國“雙碳”戰略及相關技術融入教學內容；通過線上線下混合式、案例式教學等方式，幫助學生了解我國建筑領域“雙碳”的最新進展，初步學會“雙碳”技術的應用，提高建環專業人才培養與社會需求的適應度。

二、“雙碳”背景下傳統教學模式的局限

（一）教學內容陳舊

“雙碳”戰略旨在加速清潔能源的利用，培養新能源產業人才，促進綠色技術創新[4-5]。實現建筑“雙碳”的重要途徑是大力發展太陽能等清潔能源技術，減少傳統化石能源的使用，構建以新能源為主體的建筑冷熱源系統[6]。然而，新能源在建筑冷熱源中的應用程度遠不及傳統技術，現有“空調冷熱源工程”課程教材的核心內容仍以電動壓縮式制冷、直燃吸收式制冷、燃煤鍋爐、燃氣鍋爐等傳統技術為主，對于新能源技術只是開展科普式講解；“綠色建筑與建筑節能”課程的主要內容是建筑圍護結構設計，雖涉及了少部分新能源相關內容，但對其原理與應用的闡述均不夠詳盡。

“雙碳”相關技術的發展及更新速度快，且具有很強的學科交叉性，使其無法取代傳統技術在特定專業教材中的地位，而且教材的更新速度也遠遠低于技術迭代的速度，這些原因共同導致了在當前的教學過程中無法充分體現“雙碳”技術相關內容。對于與“雙碳”密切相關的建環專業學生來說，除了要掌握教材中的相關基礎理論外，還應主動了解教材以外的知識，并進行多學科知識與理念的交叉思考，將所學知識應用于解決實際問題，不斷提高專業素養，這樣才能滿足國家、社會對“雙碳”人才的要求[7]。

（二）學生實踐能力不足

在傳統灌輸式教學模式下，學生往往只注重基礎理論知識的學習，養成了死記硬背的習慣，雖然能學到很多知識，但卻不知道如何應用于實際生產環節。在“雙碳”背景下，相關企業面臨轉型的巨大壓力，往往要求畢業生具備一定的實踐能力，能夠在不同場景中選擇適宜的“雙碳”技術，且能迅速參與生產與社會服務活動，縮短學校與社會間的過渡期。因此，在開展理論教學時，有必要安排與理論知識相配套的實踐環節，讓學生能夠學以致用，這樣不僅有利于學生掌握專業知識，也有利于提升學生的實踐能力。

（三）考核方式單一

傳統工科教學模式下，學生的學習效果主要通過考試成績認定，這種評定方式忽略了學習過程中對學生思維和創新能力的培養[8]。根據國際工程教育理念，培養學生的目的不僅僅是使其掌握知識，還應包括對知識的運用及綜合能力的提升。考試結果只能考查學生對知識點的掌握情況，無法評價學生綜合能力的達成情況，也不能完全覆蓋工程教育對學生的培養要求。同時，建筑能源領域“雙碳”相關技術是不斷發展的，對于很多問題的解決并不存在準確或唯一的答案，因而無法通過考試結果考核學生的學習情況。因此，課程必須開展多樣化的考核以評價“雙碳”人才培養目標的達成情況。

三、項目式教學在“雙碳”人才培養中的作用

項目式教學的出發點是以學生為中心，通過布置具有一定難度的項目任務，引導學生積極探索，在解決實際問題的過程中主動獲取知識。在項目實施過程中，學生同時進行知識學習和項目實踐，從課堂中學習支撐實踐的理論知識，在實踐中對理論知識有更深入了解[9]。

項目式教學在“雙碳”人才培養中的作用是使學生在學習過程中養成自主學習的能力，因而，在學生了解傳統建筑冷熱源系統原理的基礎上可引導學生對新技術、新能源相關信息進行查閱與對比分析，對學生的專業能力、學習能力、思考能力、創新能力、溝通能力等多方面進行全面訓練。為達到項目式教學的目的，學生需要分析現有建筑能源系統存在的問題，并提出創新性解決方案以減少碳排放并實現“雙碳”目標，培養自身的綜合素養和解決問題的能力；任課教師需要緊跟建筑能源領域“雙碳”技術發展前沿，不斷更新教學內容，通過多種教學方式，多位一體地構建建筑能源領域“雙碳”知識體系，多種教學手段并用，實時了解項目開展進度，并及時給予指導。

四、基于“雙碳”人才培養的項目式教學實踐

（一）項目式教學設計

項目設計是項目式教學的關鍵環節，整個教學過程需圍繞項目的組織實施而開展，項目設計決定著項目式教學的成敗及最終效果。因此，設計項目內容時要充分考慮學生的知識背景與能力特點；同時，需要與科技前沿或工程實踐相結合，兼具一定的前瞻性、創新性和挑戰性[10]。“空調冷熱源工程”課程的主要內容為建筑冷源與熱源的工作原理與基本設備等；“綠色建筑與建筑節能”課程的主要內容為建筑本體、建筑供能系統與用能末端的節能技術等。2門課程均與建筑能源系統密切相關，且課堂教學重點內容為基礎理論部分，要求學生掌握建筑制冷、供熱原理與理論技術。項目式教學的目的是將理論知識與實際應用相結合，引導學生將課堂學到的知識用于解決實際問題，為學生提供更加全面、深入的學習體驗。

為實現培養“雙碳”人才的目的，任課教師在“空調冷熱源工程”與“綠色建筑與建筑節能”2門課程中均設置了與建筑能源領域“雙碳”技術相關的項目任務，要求學生通過自學、教師指導和線上教學資源，了解建筑冷熱源系統效率的改進技術、被動式超低能耗建筑與零能耗建筑技術、新能源與可再生能源的利用技術，認識到“雙碳”技術在建筑能源領域應用的迫切性，并能夠將其應用于校園建筑的節能改造。項目式教學的任務需要分組完成，根據學生意愿提供2類項目，一類為調研性課題，一類為實踐性課題。調研性課題要求學生學會使用學校圖書館的文獻數據庫，查閱最新相關文獻，了解最新的建筑能源領域“雙碳”技術及其工程應用，并能夠對其經濟性、優缺點進行分析，闡明其在未來建筑能源領域“雙碳”中的應用前景。實踐性課題要求學生以校園內的特定建筑（宿舍、教學樓、圖書館）為研究對象，通過實地測試、調研分析、模擬計算等方式，分析所研究建筑節能減排的潛力，提出節能改造措施，并對改造前后建筑的碳排放、運行能耗等指標進行對比分析。項目式教學設計既考慮了不同學生的特點，起到因材施教的作用，又涵蓋了建筑能源領域“雙碳”前沿技術與工程實踐，能夠使學生多方面的能力得到鍛煉。

（二）項目式教學方法

1.線上線下混合式教學

項目式教學的開展需要為學生提供大量的課外學習資源，使學生充分了解建筑能源領域“雙碳”新技術及與其相關的工程實踐，但又不能占用太多理論課學時。因此，在授課過程中，2門課程均開展了線上線下混合式教學，利用線上優質教學資源對學生的思維進行引導與啟發。在項目式教學過程中，任課教師利用學堂在線平臺為學生提供了國家精品線上課程“綠色建筑與可持續發展”與“建筑冷熱源”。線上學習部分有江億院士講解中國建筑領域實現碳中和的途徑、林波榮教授介紹山東交通學院圖書館等國內外建筑節能典范、石文星教授介紹各種節能的冷熱源設備、朱穎心教授介紹集中供冷等新型冷熱源形式。學生可以根據線上學習內容利用超星學習通、雨課堂等線上教學平臺開展討論，課堂上任課教師也會針對線上學習內容開展討論與考核，檢驗線上學習效果。

2.案例式教學

對于工科專業的人才培養，除了要求學生掌握技術的基本原理外，還需要其掌握相關技術的應用。與教材中刻板的文字內容相比，圖文并茂的工程實例及視頻講解顯然更具吸引力。為提高學生的知識應用能力，任課教師基于多年教學實踐積累的大量實際工程案例制作了視頻案例庫，在課堂上介紹知識點的同時播放與之相關的案例，為學生完成項目任務提供借鑒。學生通過專題片《大國工匠》了解世界最高的抽水蓄能電站大壩——江蘇句容

抽水蓄能電站項目、中國建設工程魯班獎——天府人文藝術圖書館的種植屋面技術，通過近年來我國舉辦的冬奧會、亞運會，了解大型體育場館的節能設計。這些實際工程案例不僅讓學生了解到我國建筑能源領域“雙碳”技術的發展與實際應用，也將課程教學與思想政治教育有機結合，使學生深刻了解我國向世界展示出的綠色發展理念；同時，培養學生的大國工匠精神，使學生切實了解本專業畢業生對國家發展的重要作用，培養學生成長為有理想、敢擔當、能吃苦、肯奮斗的新時代專業人才。

3.項目指導

由于布置的項目任務具有一定難度，很難由學生獨立完成，因此，項目式教學鼓勵師生之間開展密切的互動與交流，促進知識共享與技術創新。任課教師在項目中擔任指導者和引導者等角色，給予學生必要的支持與指導。不同于課堂集中指導，項目式教學過程中的指導采用“集中+分散”的形式。在項目開始階段、中期階段及結題階段，任課教師會利用課堂時間開展答疑、答辯和交流。在項目開展過程中，項目負責人可以隨時聯系任課教師，就與項目相關的資料、設備等問題進行咨詢。任課教師時刻關注項目開展情況，并在課堂教學中不斷提供項目指導

及相關案例，培養學生的創新思維。同時，項目式教學也鼓勵各小組之間相互借鑒經驗、分享成果，形成良好的交流合作氛圍。

（三）項目式教學評價

由于項目任務由小組共同完成，因此，項目式教學評價也由任課教師的單一主體改為任課教師+學生互評，評價內容包含項目式教學成果的完成情況、項目匯報情況，以及學生的態度責任、團隊協作能力等[8]。

1.課程考核方式

在“空調冷熱源工程”“綠色建筑與建筑節能”2門課程考核中，項目式教學成績在課程總成績中的占比均為30%。項目式教學成績包括2部分：小組成績與組內成績。小組成績占比為20%，各小組通過集中答辯的形式參加項目考核，任課教師根據項目成果給出成績。組內成績占比為10%，由各項目小組自行確定，組長組織組內學生相互打分，主要依據組內各成員對項目成果的貢獻度。

2.教學效果評價

及時反饋教學效果并進行持續改進是提升人才培養質量的關鍵環節。項目式教學結束后，任課教師利用燕山大學金智教務系統向所有學生發放了調查問卷，對項目式教學效果進行評價。問卷結果顯示，100%的學生認識到了建筑節能減排對我國“雙碳”戰略的重要意義，超過90%的學生通過項目式教學主動學習了多種建筑能源領域“雙碳”相關技術，并了解了部分建筑能源領域“雙碳”技術的應用，超過80%的學生認為項目式教學的效果優于傳統教學模式。同時，學生也對項目式教學提出了意見，如組織測試儀器培訓、校外項目參觀等，以提高實踐能力。

通過項目式教學，學生充分認識到了“雙碳”相關技術在建筑能源領域應用的迫切性，并能夠將其應用于校園建筑的節能改造中。學生提出了大量校園建筑節能改造措施，包括圍護結構節能改造、供熱系統改造、太陽能等新能源的應用等，有很多措施在近幾年的校園節能改造中得到了應用，學生也通過校園的變化更直觀地感受到了所學課程、專業的實際意義。

五、結束語

碳達峰碳中和是近年來建環專業的熱點問題，與學生的未來職業發展密切相關。為培養建筑能源領域“雙碳”人才，燕山大學在“空調冷熱源工程”“綠色建筑與建筑節能”2門專業課程中開展了“雙碳”項目式教學實踐探索，使學生了解了建筑能源領域“雙碳”的最新進展及前沿技術，并能將其應用于建筑冷熱源系統的節能方案設計中。通過教學內容的不斷更新、教學手段的不斷豐富，課程建設水平得到了提升，學生也掌握了建筑能源系統“雙碳”技術的應用，并對專業內涵有了更深刻的認知；同時，提升了人才培養質量，也為其他“雙碳”相關專業的課程建設提供了借鑒。

【參" "考" "文" "獻】

[1]" 魏劍，張昊，張軍戰，等.面向“碳達峰 碳中和”戰略的新材料人才培養模式研究與實踐[J].科技風，2024（7）：155-157.

[2]" 周勃，孫成才，楊忠華，等.面向碳達峰、碳中和的建筑能源專業跨學科課程體系設計[J].高教學刊，2023，9（25）：13-16.

[3]" 杜芳莉，楊亞萍，申慧淵.“雙碳”背景下建環專業綜合改革探析[J].制冷與空調，2022，36（5）：777-781.

[4]" 錢劍峰，白天，楊曉莊.“雙碳”戰略背景下能源類專業的發展探究[J].黑龍江教育（理論與實踐），2023，77（12）：71-73.

[5]" 薛海波，莊偉卿，鄭素芳.“雙碳”目標下清潔能源人才“六位一體”培養體系研究[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2023，77（11）：5-10.

[6]" 張帆，李方俊，賀建蕓.“雙碳”目標下機械制造技術課程教學改革探索[J].中國現代教育裝備，2023（23）：126-128.

[7]" 東曉虎，劉慧卿，黃世軍，等.碳中和背景下高校能源類專業教學改革思考：以石油工程專業為例[J].教育教學論壇，2022（10）：51-54.

[8]" 田園園，高芳，金巍，等.“雙碳”目標下新能源材料與器件專業項目式教學模式的創新與實踐[J].科教導刊，2023（35）：62-65.

[9]" 陳旭玲，陸鳳霞，鮑和云.新工科背景下工程圖學項目式教學改革探索[J].黑龍江教育（理論與實踐），2024，78（3）：29-32.

[10]" 王旦，陳蔚芳.《直升機傳動系統中的傳熱學》項目" 式課程教學改革實踐[J].科技風，2024（7）： 124-126.

編輯∕王力

【收稿日期】2024-04-23" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 【修回日期】2024-05-07

【作者簡介】張天虎，男，副教授，博士，研究方向為建筑節能技術；梁林，男，講師，博士，研究方向為儲能技術；胡建軍，男，教授，博士，研究方向為太陽能利用。

【基金項目】河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“基于學生抬頭率指標的課堂教學評價與提高機制研究”（2022GJJG076）；燕山大學教學研究與改革項目“建筑能源領域‘碳達峰碳中和’項目式教學質量提升實踐”（2023XJJG079）、“新能源領域產科教融合的新工科人才培養模式構建與實踐”（JGPY2024ZD103）