“建筑环境与设备工程”专业是1999年新的本科专业目录中由原“供热、供燃气、通风与空调工程”专业重组更名而来的。这个改变并不仅仅意味着专业名称的改变，更重要的是随着国际上本学科科研与技术应用的发展、人们认识的进步带来我们对本专业定位的一个重新明确，从而导致培养目标的调整和整个课程体系的改革。通过近年来的实践探索，我们对此问题有了更进一步的认识，特别是对于专业基础课的设置与课程设计等实践教学环节的改革是本专业改革拓宽的重要环节。在此重点对本专业的实践教学改革做一个总结。
困惑：“通才”还是“专才”?鱼与熊掌可以兼得吗?
这恐怕是很多应用型工程学科都面临的问题。一边是多数大学都要求增加基础课学时，削减专业课学时，另一边是用人单位对近年来毕业生的专业实践能力下降的抱怨。本专业教学改革也面临着这样一个重大矛盾，就是：在削减了专业课学时的条件下，如何同时满足宽口径的“通才”培养要求以及注册公用设备工程师教育评估标准的“专才”要求?会不会让用人单位认为，清华培养出来的学生今后是搞理论的，不适合到设计单位等应用一线工作?通过深入研究，我们认为，这两者其实可以是不矛盾且相辅相成的，即所谓鱼与熊掌是可以兼得的。
所谓“通才”要求的是基础理论知识宽且扎实，所谓“专才”应该是具有灵活解决专业应用问题的能力。尤其是从国际水平的角度看，现代建筑的发展对建筑设备工程师的宽口径能力与在设计中采用先进理论与技术的要求越来越高。尽管日新月异飞速发展的技术是课堂上教不完的，仍然可以发现它们都是从基础理论中不断衍生出来的。但是，强化基础理论教育仅靠增加基础课学时并不能够解决问题，应该让学生在某种应用中反复强化运用才能把基础理论知识真正学到手，而不仅仅是考卷上的高分。那么，专业应用的实践训练就应当是强化基础理论知识的运用的优良载体。如果能够正确运用基础理论知识灵活解决各类专业应用问题，这样的人就应当既是“通才”又是“专才”，有能力去解决他从来没有学过或者遇到过的实际专业问题。而用人单位批评毕业生只会读书不会干活的问题恰恰正是因为基础理论知识没有学扎实，只会脱离实际地背书，不会在专业实践中正确地灵活运用造成的。
解决了这样一个认识定位上的关键矛盾，一切问题就都能够迎刃而解了。
我们的教学计划中，前三个学期的课程都是由其他院系开设的，只有从第四个学期开始有本研究所开设的课程。我们对自己承担任务的教学环节中的教学方法、培养思路进行了革新，特别是从已往注重知识灌输型的教学方法向启发引导式的教学方法转化。而实现这种转化，光依靠教师在课堂上讲课技巧的提高是远远不够的，还必须对课程的组成进行较大的重组改革。
我们可以把专业基础课和专业课分为教师讲授型课程与学生动手型课程两类。前者以教师讲授为主，辅以实验教学，如传统的讲课;后者以学生动手为主，辅以教师引导，如课程设计。这种引导包括适当的讲课和个别辅导。我们在专业基础课和专业课学分中，适当压缩教师讲授型课程的比例，加大学生动手型课程的比例，在教师讲授型课程中也强化了实践教学的作用。例如在培养方案中专业课有29学分，其中必修课11学分，必修的综合课程设计为12学分，任选课为6学分。因此可以说，在专业课的必修学分中，学生自己动手型的课程设计的学分比讲授型课程学分还大。我们把专业课进行了系统化的重组，课堂教学中强调基本概念、原理与宏观的技术分析，把技术细节与具体技巧剔除。因为技巧不是能够靠讲授灌输的，技术细节与技巧问题留待设计课中解决。这样才可能把课堂讲授的学时压缩下来。
此外，我们还在强化暑期实习的实战性方面做了大量的工作。
1、 教师讲授型课程引导学生自主学习
针对教师讲授型课程这种比较传统的教学环节，我们所做的工作是在专业基础课与专业课教学中引入实践教学，引导学生自主学习，提前进入专业实践。采用多样化的教学手段有：
¨ 实践型大作业：学生自己动手做研究
¨ 讨论课：以学生为主体，学生进行自己教育
¨ 考核改革：大作业答辩、开卷考试
例一、建筑环境学
专业基础课“建筑环境学”获得了20__年国家级精品课称号。尽管本课程是最能代表学科本质特点的重要专业基础课，但只有32学时、2学分，而学生却感到在这门课上花费的时间最多，而且通过本课程，对专业的特点和意义有了飞跃的认识，成为本科生进入研究室参与专业实践的起步点。
本课程面向的是大二下学期的本科生。由于本课程课内学时少，内容多，教师的讲授不可能面面俱到，而应该讲主线和要点、难点，起到学生学习教材与参考书的“导读”作用，同时在各堂课后必须辅以大量要求分析思考的作业题，帮助学生在读教材的时候深入理解理论内容，搞清那些容易混淆或者容易错误理解的概念和原理。批改好每一本作业以及在网络论坛上答疑成为帮助学生学习的非常重要的途径，当然给助教也带来很重的压力，正所谓“讲一、练二、考三”。
除了课后的作业题(小作业)以外，我们还要求学生做大作业，内容至少包括一个实验型大作业和一个论文，内容可以是文献综述、观点论证等。考核方式是：学生可以选择其中一个大作业做口头报告，占40%;另一篇书面报告占20%;期末开卷考试占20%，平时小作业占20%。以往我们要求学生做3个大作业，但后来发现跟大作业内容有关的概念学生搞得非常清楚，但大作业没有涉及到的内容学生掌握得就不够。因此从今年开始减少一个大作业，以一个期末开卷考试来替代，促进学生对基本概念的全面掌握。
为了避免学生在选题上没有思路，我们提出了一些建议性题目，如：墙体对室外气象参数的热响应、挂窗帘的影响、不同朝向房间的自然室温的区别、攀藤植物对墙体热过程的影响、不同下垫面对微气候的影响、不同小区布局对小区风场的影响、交通噪声对不同楼层的影响等等。除了这些题目以外，学生可以根据自己的喜好自拟题目，教师和助教帮助他们确定具体内容和技术路线，联系熟悉该方面研究内容的研究生，安排实验设备。研究生也可以在网络论坛上发布他们希望本科生帮助做的实验课题，由本科生选择。
学生们对做大作业非常踊跃，拟定题目、查找文献、找研究生咨询，都非常主动。有的同学对校内不同教室、宿舍的室内空气品质、热舒适水平、照明水平等进行了测试分析;有的对校内不同区域的热岛情况进行了测试分析;有的对附近住宅小区的交通噪声水平和风场进行了测试;还有同学自己推出不同朝向房间的自然室温模型，跑回河北农村家中测试没有采暖影响的不同朝向房间的自然室温来进行验证;有的同学总结中西古今建筑的不同生态策略，提出自己对“生态建筑”发展的看法;有的同学则分析了“风水学”合理的和糟粕的内容……。
学生普遍反映实践型大作业对他们的学习方法影响很大，反映在：了解了专业，并大大提高了兴趣;从被动学习转变为主动学习，学会不依赖课堂和教材、利用参考书和查阅文献;第一次做研究型的实验，了解什么叫做研究;从二年级开始迈出了进入实验室工作的第一步;第一次学写学术论文和做学术报告;成绩依赖于平时的积累，与临场发挥等偶然因素关系不大。
由于实验类的课题大部分都是在研究生指导下完成的，其成果都是研究生在课题中需要的基础数据，特别是需要历年积累的实验数据，同时也锻炼了研究生的科研组织能力。所以研究生对指导本科生做大作业表现非常积极，达到了“双赢”的效果。
例二、建筑自动化
专业课“建筑自动化”是江亿院士主讲的课程，48学时3学分，面向大三下学期本科生，采用的是英文教材。该课程由于采用讨论课的教学方法，学生主动参与、自己教学，积极性非常高，受到学生的欢迎，在教学评估中多次在建筑学院名列前茅。
本课程除48个课内学时以外，还有20个实验和参观的课外学时，共有6个实验和1个现场参观。除此以外，整个课程分不同阶段有4～5个大作业，内容是为某种类型的建筑设备系统设计楼宇自控系统(BAS)方案，以学生3～4人的小组为单位来完成作业。不同阶段有多次讨论课，各小组派代表做大作业口头报告，其他小组和教师进行质疑。一个学期下来，每个同学至少有一次机会进行口头报告。期末成绩主要根据几次大作业与口头报告的成绩来综合给出。
在讨论课中，不仅发言的同学参与感非常强，听报告的同学也有强烈的参与感。因为大家都做过BAS方案，所以对他人的方案都很感兴趣，质疑、讨论均很踊跃，大家争相发言表达自己的看法。通过这样的讨论，同学们把老师课堂上没有讲过的问题或者在自己的方案中没有想过的问题都搞清楚了。在20__年建设部学科评估中，该课程课堂的活跃程度令听课的视察组专家印象深刻并给予了很高的评价。
除了上述两个例子以外，其他专业基础课和专业课都不同程度地采用新的课堂教学方法和考核方法，起到了促进学生主动自己学习的作用。
2、 学生动手型课程仿真型课程设计
专业课程设计的改革方式是(1)综合化(2)实战仿真。目前的专业课程设计是12学分，课内192学时，课外不限，贯穿整个学期。
专业课程设计是在专业课与运行实习完成后的第七学期进行的。改革的方法是不仅把原有的跟在各门专业课后的5个1～3周的小课程设计合并成一个综合课程设计，而且通过压缩专业课学时来获得课程设计总学时的增加。
课程设计综合化的原因是原有的多个小课程设计存在着明显的局限，只训练了学生做子系统(如空调系统、通风系统、采暖系统、冷源、热源)的设计，缺乏对暖通空调系统整体的概念，更缺乏对总体方案的宏观把握、优化能力，因为实际工程中采用什么样的子系统与整个大系统方案有关，例如用热泵做热源就不能用高温采暖，又如辐射板系统是空调与采暖兼用的。原有的方法没有体现训练学生综合运用各种专业技术来解决实际问题的特点，而仅仅是把子系统设计的步骤一二三、怎么定某系数、怎么查表、该用哪个公式过一遍，结果只是训练了学生听从指挥做查表机器和计算器的能力，没有学到技术的精髓，更不可能培养学生的创新能力。
除了把课程设计内容综合化以外，还引入了跨专业合作的内容，让本专业的学生为建筑学同学所设计的3～4万平方米的星级宾馆配合设计暖通空调系统、冷热源系统以及全年运行与自动控制方案。设计分小组进行，每组3～4人，选出设计组长，各成员分工配合完成整个设计。指导小组有教师5人，助教1人，建筑设计院工程师1人，合作指导。进度包括4周的方案论证阶段，6周的初步设计阶段和6周的施工图阶段。其中方案与初步设计阶段的工作包括与建筑师商讨围护结构热工性能确定、遮阳的设置、被动式节能方法的采用、机房与管井的安排、防火分区的划分等，锻炼了学生的跨专业合作的能力。
为了模拟真实的设计过程，在阶段末安排有方案评审答辩、初步设计评审答辩与最终设计项目验收评审答辩，指导教师组模拟评审专家组。按学生三次答辩的成绩和期末提交的作业(设计说明书、图纸和电子文档)给出总成绩。在评定成绩中对学生设计的创新性和方案的难度有所倾斜，保护和鼓励创新性思维。
通过上述训练过程，使学生进一步消化各基础课与专业课知识，学习如何入手处理较复杂的工程问题，学习工程设计方法与过程，了解标准、规范、法律、法规的运用，同时训练三个能力：(1) 组织与合作能力，包括与其它专业合作的能力和与同组人员合作的能力，设计组长的组织能力(2)应用基础知识处理非常规问题的能力，包括应用调查和产品调查、对策的可行性论证等(3)表达能力，包括文字表达、口头表达和绘图表达能力。学有余力的学生还可以在课程设计中学会使用一些设计与计算分析软件。
通过毕业班座谈，学生反映该环节对学生的综合能力培养有着重要的推动作用。
3、 实战型运行实习，解决实际工程问题
在所有的实践环节中，运行实习(原称生产实习)是我们重点建设的实践环节。实习时间为5周，5学分。任务内容一般外单位委托的实际工程项目，即到存在问题的公共建筑现场去进行暖通空调系统的初调节、故障检测与诊断、能耗分析、性能评价和改进，或对楼宇自动化系统(BAS)进行检测、调试。成果的形式是向委托方提交测试分析、运行改进或系统改造的方案报告。如果能够在现场进行调节改进的，就在现场解决问题。
本实习目的在于在学习专业课后，通过让学生直接参与实际工程的测试、分析与调节，让其逐渐深入接触、学习专业知识并积累工程实践经验。通过这个实习，锻炼和培养学生各方面的综合能力如基础知识和专业知识的应用、分析问题、解决问题的能力以及表述能力等。考核内容包括学生在实习过程中表现出的分析问题、解决问题的能力以及提交的实习报告的质量。
由于是实战型任务，要对委托方负责而非同儿戏，指导教师是至关重要的，是保证学校的声誉和教学质量的需要。因此，实习分小组进行，一般由一位教授，一位讲师，两位研究生，带4～6名本科生，指导者与学生的比例达到1：2～1：1。参加的研究生一般受过类似训练，可以协助教师指导学生。没有经过这种训练的外校考来的研究生必须一起参加实习。因此，每个暑假学期，本研究所全体13名教师除带认识实习的教师以外全部都要参与带运行实习。
学生在实习中意识到委托方是把他们作为解决问题的专家来要求的，因此责任心得到了大大的强化。在实习中往往会遇到很复杂棘手的问题，超出了本科生的知识水平，还是要依靠教师和研究生来解决问题，但本科生必须参与问题与解决方案的研讨，调动他们的基础知识，了解他们自己的工作在整个解决问题的链条中起什么作用，观察教师和研究生解决问题的思路和方法，是一个很好的学习机会。
在提交成果和考核方面，要求本科生分工执笔向委托方提交的报告，研究生修改，教师最后把关。在向委托方提交书面报告和口头汇报前，尽管向委托方的正式汇报往往是由研究生来做，但事先仍然须在学校做模拟汇报，让每个本科生有发言的锻炼机会，并作为实习报告答辩。包括研究生在内的指导小组根据学生的平时表现和报告的水平给出最终成绩。
近年来，我们的运行实习为中央电视台、解放军总医院、建国门饭店、长富宫饭店、亮马河大厦、国际饭店、北京西客站、首都机场、双安商场、北京发展大厦、广州世贸大厦、上海金贸大厦、广州地铁、北京地铁等全国各地几十座大型公共建筑与交通枢纽的暖通空调系统进行了全面测试、故障诊断、现场调试和节能改造方案论证。由于每次都能有效地解决问题，获得了很好的社会声誉，因此每年委托我们的实习任务不断。有的业主还和我们建立了长期的合作关系，为我们提供稳定的实习基地。在实习经费方面，一般由委托方提供路费、住宿费、餐费等，我们提供各种测试分析仪表和人力，也有部分项目的委托方付一定的咨询费。这样不仅解决了实习经费问题，还使学生在实践中得到很好的锻炼。
这种对实际系统的分析调研，对教师和学生来说都是很好的能力锻炼，要求对专业知识和基础理论的充分掌握、灵活运用，而且还需要大量书本上学不到的相关知识，例如运行维护的水平、居住者使用习惯、施工安装的问题等等都可能影响系统的性能。在实习中发现的问题，往往成为我们在专业课与随后的课程设计中的反面教材，提醒学生什么是好的设计，什么是不合理的设计。
通过多年的教学实践，我们解决了普遍存在的困扰工科专业的“实习难”问题。尽管我们有本科生少、研究生多的优势，但这个问题的解决仍然要求研究所全体教师投入很大的努力。多年来，为了保证运行实习的教学质量，研究所全体13名教师都投入了实习环节，老中青教师、科研和社会活动繁忙的院士都不能例外，对于青年教师则更是上岗必须的锻炼环节，因此带实习的工作量是非常大的。
综上所述，建筑环境与设备工程专业的教学改革是成功的，除课程体系改革以外，实践教学的改革在其中也发挥了很重要的作用，达到了“通才”培养与“专才”培养兼顾的目的。与实践教学相关的内容已有三篇论文发表在正式刊物上。
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