“雙碳”目標(biāo)下項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)課程群建設(shè)探索

【摘" 要】 “雙碳”目標(biāo)的提出，是我國推動(dòng)綠色低碳發(fā)展的必然要求，這對(duì)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的教學(xué)提出了更高要求。為了順應(yīng)這一趨勢(shì)，文章研究通過課程群建設(shè)，改進(jìn)教學(xué)方法，將項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、線上線下相結(jié)合以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作等環(huán)節(jié)有機(jī)融入整個(gè)課程群的教學(xué)過程中，著重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和問題解決能力，旨在培育出符合“雙碳”目標(biāo)要求、順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的應(yīng)用型人才。

【關(guān)鍵詞】 “雙碳”目標(biāo)；建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程；課程群

《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》是我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的重要指導(dǎo)文件。根據(jù)“雙碳”目標(biāo)協(xié)議，預(yù)計(jì)到2025年，我國將初步構(gòu)建起綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系，主要行業(yè)的能源利用效率將顯著提升。然而，面對(duì)這一宏偉目標(biāo)，我國也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)揭示，2005年至2020年間，我國建筑運(yùn)營能耗增長了5.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年均增長率高達(dá)5.4%；同時(shí)，建筑運(yùn)營碳排放也增長了近10.7億噸二氧化碳，年均增長率為4.7%。尤其在公共建筑領(lǐng)域，過去十年間碳排放增長了51%，總量達(dá)到6.34億噸。這表明，降低公共建筑的能耗已成為我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵所在。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，公共建筑中中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗占比高達(dá)50%～60%，其中風(fēng)機(jī)和水泵設(shè)備的用電量占建筑總用電量的30%～40%，約占建筑動(dòng)力用電的40%～50%。在此背景下，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)（簡稱建環(huán)專業(yè)）作為主導(dǎo)建筑中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及發(fā)展的核心專業(yè)，其教學(xué)改革的緊迫性日益凸顯。

一、“雙碳”背景下建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)教學(xué)改革的挑戰(zhàn)與思路

（一）傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性

當(dāng)前，建環(huán)專業(yè)的教學(xué)課程體系雖已初具規(guī)模，大致劃分為專業(yè)基礎(chǔ)課程群、專業(yè)課群及特色拓展類課程，但在“雙碳”目標(biāo)的新要求下，傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺陷逐漸顯現(xiàn)。具體而言，傳統(tǒng)教學(xué)側(cè)重制冷技術(shù)、供熱工程、通風(fēng)與空調(diào)等基礎(chǔ)課程，過分強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)原理與方法，而對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)則關(guān)注不足。盡管部分課程涉及節(jié)能減排內(nèi)容，但課程間缺乏緊密聯(lián)系，難以形成系統(tǒng)性、整體性的教學(xué)培養(yǎng)體系，難以滿足“雙碳”目標(biāo)對(duì)人才的需求。

（二）核心課程群建設(shè)的實(shí)踐路徑

針對(duì)上述問題，建環(huán)專業(yè)核心課程群的建設(shè)需以“雙碳”目標(biāo)為主線，旨在培養(yǎng)掌握暖通空調(diào)工程、建筑節(jié)能等領(lǐng)域基本理論和專業(yè)技術(shù)，熟悉建筑設(shè)備自動(dòng)化、城市能源管理等相關(guān)理論和技術(shù)，具備營造“智慧低碳”城市基礎(chǔ)知識(shí)體系的應(yīng)用型人才。他們應(yīng)能在本專業(yè)領(lǐng)域從事工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究、施工安裝、工程管理、運(yùn)行調(diào)試等技術(shù)或管理工作，為“智慧低碳城市”的建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

為此，課題組根據(jù)各課程的教學(xué)內(nèi)容及“雙碳”目標(biāo)要求，構(gòu)建了以“城市能源系統(tǒng)”“流體輸配管網(wǎng)”“樓宇自控原理”和“空調(diào)工程”為核心的課程群。其中，“城市能源系統(tǒng)”課程側(cè)重于優(yōu)化建筑工程用能結(jié)構(gòu)，進(jìn)行城市能源系統(tǒng)建模與優(yōu)化，以及建筑能耗模擬分析；“流體輸配管網(wǎng)”課程著重于優(yōu)化水和空氣的輸配系統(tǒng)，利用BIM技術(shù)優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計(jì)，以降低管網(wǎng)能耗；“樓宇自控原理”課程致力于冷熱源系統(tǒng)自控優(yōu)化，流體輸配管網(wǎng)變工況自控方案的耦合與優(yōu)化，以及空調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)變頻控制技術(shù)的研發(fā)；“空調(diào)工程”課程聚焦于負(fù)荷的精確計(jì)算與模擬分析，以及空調(diào)系統(tǒng)方案的技術(shù)分析與低碳性評(píng)估。通過這些核心課程的建設(shè)與優(yōu)化，建環(huán)專業(yè)將更好地服務(wù)于“雙碳”目標(biāo)，培養(yǎng)出更多符合時(shí)代需求的應(yīng)用型人才。

二、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)課程群教學(xué)改革與實(shí)施策略

（一）革新課程群教學(xué)內(nèi)容

以往的專業(yè)課程體系往往過于側(cè)重功能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，節(jié)能僅被視為滿足設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的附加要求，這導(dǎo)致學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)踐中對(duì)節(jié)能問題的關(guān)注嚴(yán)重不足，難以適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)對(duì)人才的需求。為了扭轉(zhuǎn)這一局面，課題組在實(shí)施核心課程群建設(shè)的過程中，緊密圍繞“雙碳”主線，對(duì)各課程的教學(xué)方案和內(nèi)容進(jìn)行了全面調(diào)整。

具體而言，合理增加并調(diào)整了節(jié)能教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)各課程的特性和銜接方式，巧妙地將節(jié)能知識(shí)體系融入課程群中，特別強(qiáng)調(diào)建筑運(yùn)營的節(jié)能性。通過系統(tǒng)、全面的節(jié)能教育，學(xué)生逐漸形成了節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的工程思維。同時(shí)，大幅強(qiáng)化了實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，為學(xué)生提供參與綠色建筑、節(jié)能減排實(shí)際工程項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，從而有效提升他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。此外，還要及時(shí)更新教材和教學(xué)資源，引入最新的節(jié)能技術(shù)和綠色建筑理念，確保學(xué)生能夠掌握行業(yè)前沿的知識(shí)和技術(shù)。

（二）構(gòu)建核心課程群教學(xué)主線，改革教學(xué)模式

以往的教學(xué)過程中，專業(yè)課程體系缺乏明確的教學(xué)主線，各課程獨(dú)立授課，導(dǎo)致課程間聯(lián)系松散，教學(xué)內(nèi)容重復(fù)交叉，整體性和系統(tǒng)性不足。同時(shí)，理論與實(shí)踐脫節(jié)也是教學(xué)中的一大難題。針對(duì)這些問題，課題組經(jīng)過深入討論，決定采取以下措施改進(jìn)教學(xué)現(xiàn)狀。

首先，確立了教學(xué)主線，以提高核心課程群的教學(xué)系統(tǒng)性和整體性。經(jīng)過慎重考慮，選擇了學(xué)校的體育館建筑中央空調(diào)系統(tǒng)項(xiàng)目作為課程群的教學(xué)主線。這一選擇不僅因?yàn)轶w育館建筑形體雖大但內(nèi)部布局簡單，中央空調(diào)系統(tǒng)相對(duì)易于理解和掌握，而且因?yàn)樵摻ㄖ挥趯W(xué)生生活區(qū)附近，便于學(xué)生隨時(shí)觀摩考察。圍繞這一主線，明確各課程之間的聯(lián)系和教學(xué)內(nèi)容的邏輯關(guān)系，有效避免了教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)和脫節(jié)。

其次，對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了全面改革。課程采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，讓學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目中學(xué)習(xí)知識(shí)、提高能力。根據(jù)主線任務(wù)的不同階段，將各課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為若干個(gè)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)主線任務(wù)的一個(gè)具體階段，如冷熱源方案、節(jié)能措施、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、系統(tǒng)自控與調(diào)試等。這樣，每門課程的教學(xué)內(nèi)容都與主線任務(wù)緊密相連，成為主線上的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)每門課程而言，還需要根據(jù)其具體內(nèi)容，進(jìn)一步將主節(jié)點(diǎn)細(xì)分為若干個(gè)分節(jié)點(diǎn)，確保每個(gè)階段的知識(shí)點(diǎn)和實(shí)踐技能都能得到全面覆蓋。以“流體輸配管網(wǎng)”課程為例，課題組將其教學(xué)內(nèi)容劃分為管網(wǎng)總體方案、水力計(jì)算、動(dòng)力設(shè)備選型與匹配、水力工況調(diào)節(jié)等階段，讓每個(gè)階段都對(duì)應(yīng)一個(gè)分節(jié)點(diǎn)，以便于學(xué)生有針對(duì)性地學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識(shí)和技能。

（三）組建學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生往往處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)。為了改變這一狀況，課題組在課程群教學(xué)開始之前，就著手組建學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)興趣、學(xué)習(xí)背景及能力等因素，自主結(jié)成4～6人的小組，確保每個(gè)小組都具備多樣性和互補(bǔ)性。隨后，課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教師根據(jù)小組的特點(diǎn)和需求，組建相應(yīng)的指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，每個(gè)教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)兩到三個(gè)小組，以便更深入地了解各小組的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和需求，為他們提供個(gè)性化、針對(duì)性的指導(dǎo)。在教學(xué)階段結(jié)束后，指導(dǎo)教師會(huì)綜合小組的整體表現(xiàn)及個(gè)體學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，給出具體、詳盡的評(píng)價(jià)與反饋。這不僅有助于學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)自己的學(xué)習(xí)狀況和不足，還能及時(shí)引導(dǎo)他們調(diào)整學(xué)習(xí)策略和方法，從而更有效地提升學(xué)習(xí)效果。

（四）實(shí)施線上線下混合式團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式

在每個(gè)根據(jù)主線劃分的教學(xué)階段開始之前，教師會(huì)利用雨課堂等線上平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)上一階段的設(shè)計(jì)成果，并預(yù)習(xí)本階段的教學(xué)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，每位學(xué)生都會(huì)提出下一階段的技術(shù)路線和設(shè)計(jì)方法，在小組內(nèi)部進(jìn)行充分的討論和比較，最終確定一個(gè)最優(yōu)方案，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)布到線上平臺(tái)。這種線上平臺(tái)的同步性，使教師能夠迅速了解各小組的技術(shù)路線和設(shè)計(jì)方案，對(duì)其合理性和可行性進(jìn)行及時(shí)指導(dǎo)，幫助學(xué)生糾正不合理或不可行的部分。同時(shí)，通過線上平臺(tái)，教師還能準(zhǔn)確掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和遇到的問題，從而在線下課堂教學(xué)中做出有針對(duì)性的調(diào)整，更加精準(zhǔn)地講解相關(guān)內(nèi)容。

在線下課堂教學(xué)中，學(xué)生帶著設(shè)計(jì)思路和具體問題參與教學(xué)，自然而然地成了課堂的主體。教師的角色也相應(yīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并嘗試解決問題的指導(dǎo)者。課堂上，教師通過檢測(cè)預(yù)習(xí)情況、解答疑問、講解難點(diǎn)、設(shè)置討論情境等互動(dòng)方式，有效培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新思維習(xí)慣。

課堂教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成本節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)工作，并將設(shè)計(jì)成果提交到線上平臺(tái)進(jìn)行展示。這不僅方便了教師和其他學(xué)生進(jìn)行交流和討論，還使教師能夠針對(duì)每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)成果提出具體的修改建議。學(xué)生則根據(jù)這些建議及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行檢查和修改。在雨課堂、微信等線上平臺(tái)的支持下，學(xué)生可以隨時(shí)與教師或其他同學(xué)進(jìn)行溝通交流，共同解決問題。

三、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)課程群建設(shè)成效

線上線下混合式團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式，其核心在于強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與深度思考能力。在這一模式下，學(xué)生需對(duì)每個(gè)階段的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行細(xì)致分析，不僅要找出已完成任務(wù)中存在的問題與不足，以便在下一階段進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，還要根據(jù)工程設(shè)計(jì)的內(nèi)在邏輯，主動(dòng)思考接下來需解決的問題及其解決方案。這種帶著明確問題去學(xué)習(xí)的方式，無疑極大地提升了學(xué)習(xí)效果。

課程群教學(xué)結(jié)束后，進(jìn)入“空調(diào)工程課程設(shè)計(jì)”課程階段，學(xué)生的主要任務(wù)是將課程群中各節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行整合與完善，形成一個(gè)完整、協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)方案。在這一過程中，學(xué)生需特別關(guān)注各設(shè)計(jì)成果之間的銜接與協(xié)調(diào)性，確保整個(gè)設(shè)計(jì)方案的統(tǒng)一性和可行性。每屆學(xué)生都能針對(duì)項(xiàng)目提供多達(dá)二十幾種不同的設(shè)計(jì)方案，充分展示了他們的創(chuàng)新思維和問題解決能力。這些方案在運(yùn)營節(jié)能指標(biāo)上均表現(xiàn)良好，充分體現(xiàn)了綠色、低碳、高效的“雙碳”理念。

在課程設(shè)計(jì)總結(jié)階段，教師精心組織討論環(huán)節(jié)，為學(xué)生提供相互學(xué)習(xí)、交流設(shè)計(jì)思路和方法的平臺(tái)。這不僅有助于學(xué)生更深入地理解各種設(shè)計(jì)背后的邏輯與思考過程，還能進(jìn)一步激發(fā)他們的創(chuàng)新思維。在這種以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式下，學(xué)生能夠自主總結(jié)分析每個(gè)階段的理論教學(xué)內(nèi)容，并將其靈活應(yīng)用于工程項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與工程實(shí)踐的有機(jī)融合。

與以往相比，線上線下混合式團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)模式顯著提升了課程群的教學(xué)效果。學(xué)生不僅學(xué)習(xí)興趣盎然，還養(yǎng)成了良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。更重要的是，通過學(xué)習(xí)與實(shí)踐中頻繁的頭腦風(fēng)暴和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，學(xué)生鍛煉了與同伴交流配合的能力，為未來的職場(chǎng)生涯奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這種教學(xué)模式不僅提升了學(xué)生的自信心，更為他們的個(gè)人發(fā)展提供了廣闊的空間和無限的可能。

四、結(jié)語

本課程群則以學(xué)校體育館中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為實(shí)際工程背景，將完成這一工程設(shè)計(jì)作為貫穿整個(gè)課程群的教學(xué)主線。通過精心的教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)階段與工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段緊密相連，使學(xué)生在邏輯上能夠清晰地認(rèn)識(shí)到，在不同的學(xué)習(xí)階段，自己應(yīng)當(dāng)完成哪些設(shè)計(jì)任務(wù)，以及接下來需要解決哪些問題。這種教學(xué)模式讓學(xué)生既能夠體驗(yàn)到完成工程分段設(shè)計(jì)的成就感，又能夠保持對(duì)未知領(lǐng)域的探索欲望。學(xué)生勤于思考、勇于實(shí)踐，懷揣著強(qiáng)烈的求知欲，全情投入每一堂課的學(xué)習(xí)中。這一轉(zhuǎn)變徹底顛覆了以往以教師為主導(dǎo)、過度講授的教學(xué)模式，解放了學(xué)生的手腳，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)活力。

課程群教學(xué)改革實(shí)施后，課題組通過調(diào)研了解到，學(xué)生之所以在學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出如此高的積極性和活躍度，是因?yàn)樗麄冇X得每個(gè)學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)都充滿了未知性和挑戰(zhàn)性。每完成一個(gè)學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)，就像在網(wǎng)絡(luò)游戲中通關(guān)一樣，既讓他們感受到緊張后的輕松，又讓他們體會(huì)到成功后的喜悅和成就感。核心課程群建設(shè)的教學(xué)改革實(shí)施后，首批學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)展現(xiàn)出了非凡的風(fēng)采。他們不僅設(shè)計(jì)出了優(yōu)秀的作品，還展現(xiàn)出了強(qiáng)烈的節(jié)能意識(shí)，并在答辯過程中表現(xiàn)出了高度的自信，這讓所有教師都感到驚喜。此外，學(xué)生在課余時(shí)間也積極參與各類學(xué)科競(jìng)賽，并在由建環(huán)專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)與清華同方股份有限公司共同設(shè)立的“人環(huán)獎(jiǎng)”學(xué)科競(jìng)賽中，有多位同學(xué)榮獲二、三等獎(jiǎng)。對(duì)地方二本院校的學(xué)生而言，這一成績實(shí)屬難能可貴，不僅充分證明了他們?cè)诒緦I(yè)領(lǐng)域的卓越實(shí)力，也彰顯了他們?cè)趯W(xué)術(shù)研究和實(shí)踐應(yīng)用方面的出色能力。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的出色表現(xiàn)以及在學(xué)科競(jìng)賽中的優(yōu)異成績，充分說明基于“雙碳”目標(biāo)以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的課程群建設(shè)探索已經(jīng)取得了預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 清華大學(xué)建筑節(jié)能中心. 中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2020［M］. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2020.

［2］ 中國建筑能耗研究報(bào)告2020［J］. 建筑節(jié)能：中英文，2021，49（02）：1-6.

［3］ 王利霞. 應(yīng)用型建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)課程內(nèi)容建設(shè)研究［J］. 西部素質(zhì)教育，2018，4（14）：173+175.