0 引言
20世纪80年代以来，面对日益加剧的国际竞争和工程教育的自身不足，国外工程类高等院校开始了“强调工程实践能力”的高等工程教育改革。美国、英国、德国、澳大利亚、韩国、日本、新加坡以及中国香港、中国台湾等国家和地区开始实施工程教育认证，作为保证高等工程教育质量、实现教育水平和工程执业资格相互协调的重要措施。1989年，由美国等6个西方发达国家发起和签署了针对本科高等工程教育的《华盛顿协议》。
我国的工程教育认证工作分别由教育部、原建设部负责牵头主导。自1992年起，原建设部启动建筑学、城市规划、土木工程、建筑环境与设备工程、给排水科学与工程、建筑工程管理6个工科专业的高等教育评估工作。2002年，建筑环境与设备工程专业启动了本科教育评估工作，截止到2017年，通过评估的高等学校共有39所。为了与其他国家相关专业教育相协调，为相互承认同类专业的学历创造条件，我国于2016年正式加入了《华盛顿协议》，成为该协议的第18个正式成员。按照《华盛顿协议》的要求，我国的专业评估逐渐向专业认证方式过渡。目前，我国高等院校土木工程、给排水科学与工程2个专业的本科教育已经按照《华盛顿协议》由专业评估转向了专业认证。
建筑环境与能源应用工程(原建筑环境与设备工程)专业本科教育评估标准对本专业的教学提出了具体的要求，除了加强本专业基础理论外，还特别强调实践环节和建立工程概念的重要性。评估(认证)标准对本专业毕业生的要求，总结起来有以下几点：
做到1个了解：了解国家注册公用设备(暖通空调)工程师执业资格制度，以及注册公用设备(暖通空调)工程师应具备的能力、责任和职业道德。
掌握1个方法：掌握建筑环境与能源应用工程的设计程序与有关设计文件编制的内容和方法。
达到6个能力：1) 实践与应用能力——建筑环境与能源应用工程方案制定、设计与应用；2) 解决本专业有关工程技术问题的能力；3) 运维能力——设备与系统安装、测试、调试、运行管理与操作；4) 表达能力——以书面及口头的方式清晰、简练和准确地表达设计意图及技术观点；5) 计算机应用能力——运用计算机解决与分析工程实践问题及计算机设计制图；6) 集成创新能力——将相关技术在工程中合理集成和创新。
就建筑环境与能源应用工程专业而言，从总体上看，《华盛顿协议》的工程教育专业认证标准与目前我国已经实行多年的评估标准在专业基础理论、专业实践和能力培养等方面要求基本相同。但两者对比来看，认证标准具有如下特点：
1) 认证标准分为了“通用标准”和“专业补充标准”。大学本科工程教育的毕业生，在走出学校后面临的工程问题是多样化、多专业的。因此认证标准中，从学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件等7个方面，对工程教育的“通用标准”作了明确的规定。其中在培养目标和毕业要求中，除了强调适合学校定位和社会发展需求之外，更强调的是毕业生具有问题分析与研究、工程知识与沟通、社会环境与可持续发展认识、管理与终生学习、个人与多学科背景下的团队协调和使用现代工具等多方面的能力培养。
2) “专业补充标准”针对的是本专业教学的内容。除了相关的基础理论(如传热学、工程热力学和流体力学等)和专业知识(空调工程、通风、冷热源、自动控制等)外，更强调了对学生实践环节的教学，从实验教学(认知性、验证性、综合性和设计性实验)到课程设计、毕业设计的选题和内容，从师资队伍的工程背景到实验条件与实践基地，都作出了详细的规定。
3) 在对学校的认证过程中，要求现场专家对被认证学校在“通用标准”和“专业补充标准”方面的执行情况作出细化的评估和回复，包括标准达成情况和存在问题及关注项。并对每个标准要求采用P(合格)、P/C(合格但有不确定性)、P/W(基本合格)和F(不合格)4个判定来进行评价。
总体来看，认证标准比评估标准更细化，要求更具体。同时，进一步强化了以工程实践能力为目标的教育培养要求。因此，工程思维是工程教育专业必须培养的，也是从事本专业工程技术人员应具备的能力。
1 科学、技术、工程的活动与思维特点
1.1 本质与特征
科学、技术与工程，都可以视为人类在不断探索和进步过程中的一种“社会活动”，都是以人为主体来进行的。它们的共性过程是：发现问题(或现象)—提出需求—研究与行动—找到答案。但由于三者的目标不同，因此三者在思维、活动方法等方面存在本质区别。
科学活动的目标，是对某种客观的、现存的自然规律的发现。其活动基础是根据已经存在的各种客观现象，去寻找这些现象之间存在的千丝万缕的内部联系，从中总结出某一类的规律。牛顿发现万有引力定律，就是科学活动取得成果的最好例证。
技术活动的目标，是为了创造高效实用的工具(包括硬件和软件)而形成的发明。在这一活动中，既需要利用已掌握的科学知识与原理，也需要结合当前的能力，通过不断的试验才能取得成功。
工程活动的目标，则是完成对预期功能项目的构建和集成。由于项目的种类繁多，构建时的各种支撑条件也千差万别，因而并不是简单地将各种技术进行堆砌，而是需要在各种边界条件(科学、技术、经济、管理、社会、文化、制度、环境、需求等诸多要素)下，不断优化，最终使得项目能够为人的生活、工作等活动提供直接的服务。
1.2 思维模式
思维，是人类对客观世界的被动与主动反映的总和。它呈现出的是一种通过人脑的分析、综合、概括、抽象、比较、具体化和系统化等，对感性材料进行加工并转化为理性认识，同时又利用理性认识的积累去解决问题的能力。
由于科学、技术、工程三者的目标和活动内容的不同，因而分别形成了科学思维、创新思维和工程思维等不同的思维方式。科学家要回答的问题是：客观世界“是什么”和“为什么”(认识世界)；工程师要回答的问题则是“怎么办”(改造世界)。
因此科学活动需要的是一种“发散性思维”模式，充分想到每一种可能性。由于存在一定的未知性，因此对于科学活动成果，“失败”是可以接受的。但工程活动的目标则是为社会创造价值，活动成果“失败”则是社会不能接受的(或者容忍度非常有限)。因此工程活动需要的是一种“收敛性思维”模式。
由此可见，工程思维与科学思维的区别突出地表现在以下几个方面：
第一，科学思维是真理定向的思维，而工程思维是价值定向的思维。
第二，科学思维是超越具体对象的共性思维，工程思维则是与具体对象相联系的个性思维。任何工程项目都是“唯一对象”或“一次性”的。
第三，从时空维度看，科学思维具有对“具体时空”的“超越性”，而工程思维不可能超越时空，因此具有“实时实地性”。
1.3 三者的关系
从上述三者的目标、活动内容和方法，可以看到它们之间的关系，如图1所示。
科学研究所发现的基本规律，为技术发明提供了指导性的基本原理。技术发明与创造，为工程项目的构建提供了适宜的工具。工程项目构建的完成，在达到预期的目标之后，不但能够为人们的活动提供直接的服务，而且能够反过来为科学研究发现和技术发明创造提供良好的支撑条件。
由此可见，科学研究和发现是一切活动的根基。无论是技术发明与创造活动，还是工程项目的构建活动，科学都是不可或缺的理论基础，没有科学理论支撑的工程活动犹如无源之水、无本之木。因此，人们只能自觉地将科学理论用于认识自然、建设和改造世界。工程活动如果不遵循基本科学原理，必然会导致失败。
在科学与工程中，技术起到的是“桥梁”的作用，通过技术把科学与工程紧紧联系到了一起。若干的技术集成，就构成了工程的诸多核心要素。技术是构成生产力诸多要素中的关键要素。工程活动的结果反映了所有生产力要素的综合度和优化度。
技术与工程活动也可能相互渗透甚至交织一体。例如，20世纪著名的“曼哈顿工程”，其成果就是集成了多项技术后得到的产品——原子弹。这也是工程思维模式在技术集成中的典型应用。
2 建筑环境与能源应用工程专业的工程思维
我国目前的建筑环境与能源应用工程专业是2012年在建筑环境与设备工程、建设设施智能技术及建筑节能技术调整和有机结合的基础上形成的、以工程应用为重点的本科专业，其主要目标是培养合格的工程师。因此，本专业学生在学习期间就应以良好的工程思维方式、较强的工程思维能力作为培养方向。结合专业自身的特点，建筑环境与能源应用工程专业的工程思维的培养需要注意以下7个方面的关键问题。
2.1 基础理论与工程经验
建筑环境与能源应用工程专业的基本属性是以建筑工程应用为主。由于基础理论揭示了客观本质，工程经验反映了实践成果，因此在应用过程中，这2点都是不可或缺的。基础理论是专业最重要的根基，违反基本科学理论的“实践”必定导致方向错误，因此也绝不能称之为“经验”。除了基本科学原理外，目前本专业的大部分基础理论研究都是在特定条件下进行的，这就导致一些工程实践活动可能是在理论研究条件之外进行的。但所取得的经验和实践成果，又可以反过来促进理论研究范围的扩展。现有基础理论与实践出现差距的根本原因，在于工程实践的应用条件有别于理论研究的限定条件。但无论如何，不能通过实践验证(或无法验证)的研究成果，对于某项具体工程本身来说是无价值的。
2.2 需求扩展与条件制约
建筑环境与能源应用工程专业有两大基本研究任务：一是需求研究，一是供给研究。
需求研究是关于客观属性的研究，研究人员和工艺对建筑环境的真实和客观需求，其任务目标是将对建筑环境的客观需求(包括生理和心理需求)转化为可实现的物理参数，如温度、相对湿度、新风量、CO2浓度等。从属性上看，需求研究更多地属于科学研究的范畴。但是，由于需求与社会、文化、经济等相关因素有直接的关系，因此在一定情况下，也是工程人员必须思考的重要内容。
供给研究的任务是研究实现需求(创造与保持建筑人工环境)所必需的资源供给方式、技术措施、手段、方法。随着专业的发展，研究范围不断拓展，研究内容不断丰富。虽然在不同的阶段，行业关注的问题发生了变化，但目标始终是：用高效的方式追求需求与供应之间的有机平衡与协调，达到但不过量地满足需求。
暖通空调工程设计与建设，保证的是系统的最大供给能力，而不是实际使用过程中对运行参数的指定，但两者是有关系的。需求是确定最大供给能力的标准之一，但不是全部；社会资源的承受力(环境要求与能源供给等)、文化认同等，有时会起到决定性作用。在确定工程技术措施时，要注意建筑边界条件与限制条件，结合工程性质及功能、规模、当地条件、施工能力、经济性和运行管理能力，运用工程思维，优化集成适宜技术，才能真正满足实际需求。
2.3 遵守规范与创新提升
良好的规则往往是人们基于对客观事物及人的行为规律的科学总结和对以往实践经验的理性概括而形成的，在一定程度上凝聚着群体意志并为群体成员所认同的行为规范，具有确定性、可预期性、可执行性等特点，它是人们对规律的把握和对事物理性期待的体现。既定的规则告诉人们哪些可为，哪些不可为，以及如何行为。工程活动与其他社会活动一样离不开规则。工程规则表现为各种章程、制度、指南、规程、规范、标准、法规等，是确保工程活动的顺利实施与使用、达到预期目标的“底线”，因此也是工程人员必须遵循的。了解工程规则中各项条文制定的出发点，深入理解条文的法理并熟悉条文的适用条件，是正确使用各类工程规范、标准的关键。
社会总是不断发展的。随着基础理论研究的不断深入和工程实践经验的积累，人们对工程规范、标准中具体问题的认识也会逐渐得以提升。一些新的工程也可能超越原有经验的范畴，应用条件不断扩展与变化。因此，就存在对规范、标准进行创新与优化的需求。值得注意的是，工程规范、标准的突破与创新的目的是追求工程活动结果的优化，而不是为创新而创新。同时，规范、标准的创新必须具有充分的内部条件和外部条件，在厚实的理论依据(及技术能力)、丰富的实践积累和良好的机制保障措施下，才能在保证程序正义的前提下，追求结果公正。
2.4 专业性和全局
建筑工程的建设是一个多专业、多行业相互配合的工作，其目标也是多维的(社会、政治、经济、技术、生态、审美等)。只有从建筑整体考虑，才能塑造一栋完整的建筑。就建筑工程而言，如果整个建筑可以视为一个有生命的人，那么建筑环境与能源应用工程专业系统就相当于一个人的呼吸系统和血液循环系统，其重要性不言而喻。但如果没有人体的其他系统支撑，也就无法构成完整的人。因此，在建筑工程中，必然充满了权衡利弊、瞻前顾后、价值统摄、兼容并包、统筹各方的协调权衡性思维艺术，不存在绝对的最优解，只存在实时实地的相对优化解或满意解。就本专业来说，其完整性体现在热力环节、水力环节等多环节之间的相互耦合，缺一不可。在工程设计中，从遵循本专业的基础理论与技术规范的原则出发，充分考虑各环节的限制条件，最大程度地进行协调，追求平衡点，增强建筑整体功能合理性，才能实现本专业系统的总体优化，也才能体现出本专业的真正价值。
2.5 完成度与有效性
细节决定成败。立项研究、设计、建造、运维、拆除是建筑工程的5个重要阶段和环节，每个环节可能都是由不同的团队来完成的，每个环节既是上一个环节的用户，又是下一个环节的输入和基础。每个环节的完成度，决定了下一个环节实施的有效性程度并会对最终的整体结果产生影响。完成度在某个方面也反映了各个环节的质量特性和可控性。在建筑工程中，“重观念、轻落实”“重方案、轻施工图”的浮躁作风，会严重影响后续的建造和运维环节的效果。
有效性也是工程实践需要注意的重点问题，完成度不高、有效性差会影响工程最终的效果。工程最终运维效果与设计、施工密切相关。设计环节的有效性是高质量施工的前提。要想使设计满足建造要求，所有的设计文件和图纸必须做到表达规范、清晰明了，使施工人员能够正确应用施工图进行施工。同样，任何试图解决实际问题的先进技术措施，只有在有效地融入设计之中并得以落实而不是只停留在理念层面，才能发挥最终效益。
2.6 核心价值观
设计行业，为客户提供的是产品，因而定位为社会服务行业。按照社会价值理论，服务质量的好与坏必然会体现到社会对服务者本身的价值上来。工程活动是一个目标定位明确、以价值定向为思维特点的活动，其成果就是要产生预期的价值。因此，价值思维居于工程思维结构的核心位置。建筑设计行业的核心价值观就是：成就客户——在满足社会要求和法律法规、符合社会群体利益的前提下，为确定的客户创造最大的价值。只有做到了这一点，建筑设计本身的价值才能够最大化。每个行业也只有在整个社会价值链中确立了自身价值的基础上，才能得以生存和发展。
尽管价格和经济性只是价值的部分要素而不是全部，但是在建筑工程的实践中我们也时刻会体会到价格和经济性在价值中的显著影响，这也是绝大部分客户所关心的关键要素。在这一过程中，特别要提到的是技术的适宜性。除了要从技术层面本身来关注外，由于不同的技术本身存在价值区别，所带来的技术经济投入产出比也会有所区别。在这一方面，如果追求投入产出比最小化，往往也会给客户带来最大价值的结果。由于建筑的使用寿命达数十年甚至上百年，在使用期间仍然需要一定的投入(能源消耗等)，因此，对投入的评价，并不仅仅以初投资作为判断依据(不排除一些客户以此为要求)，应该更多地关注建筑全寿命期内的投入与产出。这就需要我们不但要掌握专业技术知识，还要熟悉有关的经济学知识。
2.7 工程师的社会责任
建筑工程的建设是百年大计，原则上只许成功，不许失败，建筑工程涉及的任一环节都应围绕这个方针开展工作。建筑工程的根本属性是满足预期的功能需求，因此它是不能作为试验品的(这也是工程与技术之间的区别之一)。即使是某些示范项目，其功能要求也永远是第一位的，否则失去了示范的意义。就一般情况而言，有科学理论支撑、有经验验证的成熟技术，是大部分工程应用时的首选，这与科学研究的思路是完全不同的。
工程师是属于全社会的。在当前我国城镇化背景下，随着人民生活水平的不断改善，建筑环境的舒适性要求也在逐步提升，并由此给我们的能源、资源和自然环境保护带来了更大的压力。建筑环境与能源应用工程专业的设计师和学生(未来的设计师)，更应该以积极的心态去关注舒适性的需求和对待资源、环保等问题(前者是客观需求，后者是进行工程活动的边界条件)，承担起相应的社会责任。也应该以公平的心态去应对建筑市场的问题，为建立和维护一个诚信市场做出自身的努力。
3 对本专业学生培养的思考
学生是行业的未来。
在建筑环境与能源应用工程专业的本科高等教育中，除了应按照相关的培养要求完成对学生的培养教育之外，为了使本专业的毕业生在走上工作岗位之后能够更有效地融入社会、明确职责和责任、取得更好的成就和发展，笔者认为在以下方面还可以适当加强相关的培养与教育工作。
1) 强化基础教育。扎实的专业基本理论知识，是专业技术能力的根本保证，也是从事本行业的立足点。
2) 加强责任感教育。本专业所在的建筑行业，人数众多，几乎覆盖了社会的每个角落。而本专业的毕业生，作为行业的“精英队伍”的一员，要有为行业发展承担其相应责任的心理准备。
3) 培养团队意识。建筑工程的活动，首先是一个以团队为基础开展的活动。因此，个人的特点和专长只能在融入了团队目标之后，才能得到更好的发挥。这时应该处理好的是两大关系：一是职业与事业的关系，如果能够将事业融入自己的职业之中，必将取得事半功倍的效果；二是能力与利益的关系，在团队共同目标下发挥出自己的能力，才能真正体现出自身的价值，也才能为自身带来更多的利益。
4) 再学习能力的培养。由于工程的唯一性，在我们一生的职业过程中，都会不断遇到新的问题，这些问题大多是大学中没有提到的，需要从业者通过学习来自其他渠道的知识，并结合实际深入研究，才有可能解决。因此再学习能力将是评价一个职业工程师发展潜力的重要指标，也是毕业生开启从学生到工程师角色转变之门的“金钥匙”。
5) 诚信与质量意识教育。诚信是社会的立足之本，质量是个人诚信的表现形式之一。无论是学习还是在今后的职业生涯中，学习与工作的质量和诚信，最终都会在团队与社会认可度上得到反映。
6) 学习与工作作风。不盲目轻信，要学会用所学的知识来判断；不轻易否定，对于不了解的事物，要通过新知识的学习来认识；勇于自我否定，这是自己不断提升的最重要的“金手指”。
4 结语
工程人才有别于科学人才与单一的技术人才，有其特征和成长规律。在整个本科教学环节中，理论学习是基础，工程能力是培养目标，工程思维能力则是工程能力的核心。建筑环境与能源应用工程专业本科教育的目标是培养合格的工程人才，教会学生建立工程概念，培养工程思维，掌握解决本专业工程技术问题的方法，这是本专业本科教育的关键，也是今后高等工程教育的主要方向。
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