新工科背景下建环专业人才培养模式研究与实践

张红英　高蓬辉　张东海　黄建恩　王义江

[摘 要] “新工科”是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的中国工程教育改革方向。中国矿业大学建筑环境与能源应用工程专业教师对新工科背景下的建环专业人才培养模式进行了深入研究与实践，针对大学生实践创新能力培养，建环专业从人才培养特色定位、优化课程体系、高水平教学科研队伍建设、综合特色教学资源平台、拓展学科竞赛、国际化培养等方面进行探索和实践，取得了丰硕成果。

[关键词] 建筑环境与能源应用工程;新工科;人才培养;创新能力

[基金项目] 2020年度中国矿业大学教学研究项目“面向工程认证的建环本科生‘暖通空调综合课程设计’实践教学模式改革与探索”（2020YB09）

[作者简介] 张红英（1975—），女，天津人，硕士，中国矿业大学力学与土木工程学院副教授，主要从事建筑环境及暖通空调新技术领域研究;高蓬辉（1979—），男，山西兴县人，博士，中国矿业大学力学与土木工程学院教授，主要从事能源转化利用与海水淡化技术研究;张东海（1977—），男，江苏徐州人，博士，中国矿业大学力学与土木工程学院教师，主要从事地源热泵理论和技术研究。

[中图分类号] G642.0;TU-4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）04-0119-04 [收稿日期] 2021-05-11

国家实施的创新驱动发展、“互联网+”等重大发展战略及“一带一路”建设，为中国的创新发展提供了新的机遇，注入了新的动力[1]。为支撑快速发展的新经济，培养新型工程创新人才，“新工科”教育理念应运而生，2017年正式推出“新工科计划”[2，3]。

“新工科”建设是我国高等教育的里程碑，确定了新工科专业人才培养的主要内涵，即“以需求为导向，开放办学，培养应用型复合人才”与各类交叉复合型“卓越工程”科技人才[4，5]。

中国矿业大学建筑环境与能源应用工程专业作为新工科专业，对创新型人才培养模式进行了探索，以期能对本专业的教学改革有所增益，利于本专业学生实践能力、科研能力和创新能力的培养，促进人才培养综合素质的提高。

新工科背景下，一个直接相关的问题是建筑环境与能源应用工程专业一流本科创新型人才应该如何培养。为此，本文以中国矿业大学建筑环境与能源应用工程专业建设为例，介绍中国矿业大學新工科背景下建筑环境与能源应用工程专业（以下简称建环专业）创新型人才培养模式的实践探索。

一、建环专业发展背景及人才培养特色

（一）建环专业发展背景

中国矿业大学于1988年设置供热通风与空调工程专科专业。1999年，教育部调整本科目录，设立建筑环境与设备工程专业，在建筑环境、建筑节能、智能建筑、建筑电气等领域延伸和发展。1999年，中国矿业大学开办本科建筑环境与设备工程专业，成为江苏省较早创办该专业的高校之一。2006年，该专业获学科博士学位、硕士学位授予权。2012年，专业更名为建筑环境与能源应用工程专业，专业内涵不断拓新，更加强调能源和环境舒适、可持续发展。2012年，中国矿业大学建环专业遴选为江苏省“十二五”高等学校重点建设专业，2016年确定为江苏省首批中外合作办学高水平示范性建设项目，2014年和2019年先后2次通过住建部本科教育评估工作。2017年，建筑节能和新能源的特色定位适应当前国家节能减排形势对建环专业的迫切要求，为建环专业发展提供了良好的机遇，建环专业进一步被确定为新工科专业。

（二）中国矿业大学建环专业人才培养特色

中国矿业大学“双一流”建设总体依托学院深部地下工程领域的特色资源，立足于建环专业新工科发展方向，科学定位“深部地下空间+能源高效利用+国际化”的人才培养特色，逐步实现专业内涵式发展。

“深部地下空间环境+能源高效利用+国际化”的办学特色，符合学校特色鲜明、国际一流的总体战略定位，实现了新工科与传统优势学科的有机结合，促进了中国矿业大学建环专业的可持续发展。

二、建环专业创新型人才培养模式的探索与实践

（一）注重创新型人才培养模式研究，构建通识和特色融合的专业培养方案

中国矿业大学建环专业，在专业人才培养上，注重通识和特色结合，以通识教育为基础，在宽口径培养的前提下，开设地下工程人工环境、新能源利用技术等特色课程，突出地下空间环境控制、建筑节能以及能源高效综合利用培养特色，并增设专业拓展模块课程，拓宽学生就业方向。针对人才培养模式，在2020年版建环本科培养方案中强化大类培养、学科交叉，彰显建筑节能、新能源开发与利用及人工智能等特色新工科可持续发展，丰富专业内涵建设。

在课程体系建设上，采用纵向优化、横向贯通、模块组合的“三系列、五模块”人才培养课程体系（图1），充分体现以人为本、个性化培养的现代教育观，保证创新型人才的培养。

注重实践能力培养，突出实践教学环节，构建“三层次、六模块”的专业实践教学体系框架（图2），提高学生的工程实践和创新能力，培养具有宽口径专业知识、较强实践能力、彰显地下空间环境控制和能源高效利用培养特色的创新型国际化人才。

（二）组建课程群，建构学科融合的优秀教学团队

对专业课程建设进行全面探索和实践，以优势学科教授为课程负责人，构建了岩土传热传质、深部地下空间环境、建筑节能与新能源利用三个学科融合的教学团队，形成了矿井降温与热能利用、建筑节能与新能源技术、土壤传热传质等研究方向，出版了《太阳能与地热能的耦合利用》等多部特色教材。近年来，承担各级教改项目35项，发表教改论文23篇，获各级教学成果奖30项。

（三）注重大学生的科研训练，实施产学研一体化

针对大学生实践能力的培养，中国矿业大学建环专业实施各级“大学生创新训练计划”，培养学生的创新实践能力。同时，教师开展高层次、有特色的科学研究，将最新研究成果引入教学环节，以科研推动教学、反哺教学。

通过大学生科研训练项目，学生与教师共同设计研发了具有行业特色的“矿井降温综合模拟装置”“太阳能与地热能耦合系统”等多套具有开放性、设计性、研究性的综合实验装置，不断完善科研创新实验教学。近五年，学生积极申请国家级、省级、校级等大创项目71项，申请专利16项，发表论文38篇，极大地提高了大学生的综合素质和创新能力。建环教师研发了深部地下空间环控虚拟仿真实验教学系统，学生可以在计算机或手机上分别实现实习场景的漫游。

为了提高学生的实践能力，学校坚持扩大校内、校企、校际的教学科研交流，建成国家、省和市校三级33个校内外特色实践平台、基地，为实践教学开展提供了强有力的支撑。

（四）以学科竞赛推进新工科与新型工程教育

学科竞赛是地方高校推进“新工科”实践创新平台建设的有效手段。通过学科竞赛，可以切实提高学生的创新精神、创业意识和创新能力。

以科技竞赛和科技创新为引领，实现以赛促教、以创促学，不断提升学生的创新能力、团队意识及实践能力。教师积极组织学生参加和开展国家、省、学校数学建模及国家“人环杯”等竞赛，扩大参加竞赛学生的覆盖面，并将学科竞赛纳入人才培养方案。

建环专业学生参加全国大学生人工环境工程学科竞赛、CAR-ASHRAE学生设计大赛、中国制冷空调行业大学生科技竞赛、全国英语竞赛等国家级及省级竞赛，均取得佳绩。

（五）注重对外合作及国际化人才的培养

针对对外合作及国际化人才培养目标，建环教师中，有9人次赴英国、新加坡等国家进行学术交流，并定期邀请国内外知名专家学者来校交流，教师参加学术会议交流百余次。

中国矿业大学建环专业深入开展与英国诺丁汉大学土木工程“3+1”的联合培养，与澳大利亚皇家墨尔本理工大学合作举办建环专业本科项目，目前已有四届学生共计60余人在海外学习，为建环专业学生的国际化培养进一步奠定了坚实的基础。

三、创新型人才培养模式的推广应用效果

（一）大学生的科研创新能力增强

学生主动参与到教师的相关课题中，结合大学生科研训练计划，设计开发研制了多套行业特色创新综合实验装置，获得教育部高等学校实验室建设指导委员会优秀奖2项、校自制设备二等奖2项、江苏省制冷学会创新创业大赛二等奖2项。承担大学生创新实践训练计划项目71项，其中国家级8项、省级16项。学生发表论文38篇，获得国家专利16项。

（二）大学生的竞赛成果显著

建环专业学生获全国大学生人工环境工程学科竞赛一等奖1项、二等奖8项。2019年，建环团队因本科毕业设计获江苏省优秀毕业设计团队。2010—2019年，建环本科生获得中国制冷空调行业大学生科技竞赛三等奖30人次。学生不断加强英语学习，获得全国英语竞赛一等奖2人次、二等奖10余人次，扩大了中国矿业大学建环专业的影响力。

同时，获得“CAR-ASHRAE学生设计竞赛”二等奖1项，优秀奖多项。此外，获得其他国家级及省级竞赛获奖70余项，其他校级奖励百余项。在各类学科竞赛中，建环学生均取得了优异成绩，培养了学生的创新精神和实践能力。

（三）推动了教师的成长

团队教师的教学研究能力明显提高，奠定了创新型人才培養的坚实基础。建环教师研制了深部地下空间热湿调控虚拟仿真实验系统，学生可以在计算机或手机上分别实现实习场景的漫游，提升了学习效率。

团队教师发表教学论文23篇，获得各类教学奖35项，承担各级教改项目35项，出版教材和专著12部。教师教学科研水平得到全面提升，奠定了创新型人才培养的坚实基础。

（四）加强师生国际化交流，开拓师生国际视野

师生国际交流为建环学生的国际化培养进一步奠定了坚实的基础。根据中国矿业大学2017—2019届合作办学建环专业毕业生去向统计，其中53.6%的毕业生赴英国伦敦大学学院、哥伦比亚大学等国外知名高校继续深造。中国矿业大学建环专业教学质量得到广泛认可，提升了学生的国际视野和竞争力。

（五）建环专业社会服务及影响力不断扩大

2012年，中国矿业大学建环专业获批江苏省“十二五”高等学校重点建设专业;2016年，确定为江苏省首批中外合作办学高水平示范性建设项目;2014年和2019年，通过教育部的专业评估工作。

中国矿业大学建环专业以“新工科”建设为契机，基于学校传统优势学科和特色资源以及建环专业现状，对建环专业人才培养特色进行科学准确的定位，并在特色定位的引领下对专业人才培养模式进行了系统化改革和实践，开创了一条多学科交叉融合的创新型人才培养模式发展和办学之路，专业影响力和知名度显著提升。