0 引言
20世紀80年代以來，面對日益加劇的國際競爭和工程教育的自身不足，國外工程類高等院校開始了“強調工程實踐能力”的高等工程教育改革。美國、英國、德國、澳大利亞、韓國、日本、新加坡以及中國香港、中國臺灣等國家和地區開始實施工程教育認證，作為保證高等工程教育質量、實現教育水平和工程執業資格相互協調的重要措施。1989年，由美國等6個西方發達國家發起和簽署了針對本科高等工程教育的《華盛頓協議》。
我國的工程教育認證工作分別由教育部、原建設部負責牽頭主導。自1992年起，原建設部啟動建築學、城市規劃、土木工程、建築環境與設備工程、給排水科學與工程、建築工程管理6個工科專業的高等教育評估工作。2002年，建築環境與設備工程專業啟動了本科教育評估工作，截止到2017年，通過評估的高等學校共有39所。為了與其他國家相關專業教育相協調，為相互承認同類專業的學歷創造條件，我國於2016年正式加入了《華盛頓協議》，成為該協議的第18個正式成員。按照《華盛頓協議》的要求，我國的專業評估逐漸向專業認證方式過渡。目前，我國高等院校土木工程、給排水科學與工程2個專業的本科教育已經按照《華盛頓協議》由專業評估轉向了專業認證。
建築環境與能源應用工程(原建築環境與設備工程)專業本科教育評估標準對本專業的教學提出了具體的要求，除了加強本專業基礎理論外，還特別強調實踐環節和建立工程概念的重要性。評估(認證)標準對本專業畢業生的要求，總結起來有以下幾點：
做到1個瞭解：瞭解國家註冊公用設備(暖通空調)工程師執業資格制度，以及註冊公用設備(暖通空調)工程師應具備的能力、責任和職業道德。
掌握1個方法：掌握建築環境與能源應用工程的設計程序與有關設計文件編制的內容和方法。
達到6個能力：1) 實踐與應用能力——建築環境與能源應用工程方案制定、設計與應用；2) 解決本專業有關工程技術問題的能力；3) 運維能力——設備與系統安裝、測試、調試、運行管理與操作；4) 表達能力——以書面及口頭的方式清晰、簡練和準確地表達設計意圖及技術觀點；5) 計算機應用能力——運用計算機解決與分析工程實踐問題及計算機設計製圖；6) 集成創新能力——將相關技術在工程中合理集成和創新。
就建築環境與能源應用工程專業而言，從總體上看，《華盛頓協議》的工程教育專業認證標準與目前我國已經實行多年的評估標準在專業基礎理論、專業實踐和能力培養等方面要求基本相同。但兩者對比來看，認證標準具有如下特點：
1) 認證標準分為了“通用標準”和“專業補充標準”。大學本科工程教育的畢業生，在走出學校後面臨的工程問題是多樣化、多專業的。因此認證標準中，從學生、培養目標、畢業要求、持續改進、課程體系、師資隊伍和支持條件等7個方面，對工程教育的“通用標準”作了明確的規定。其中在培養目標和畢業要求中，除了強調適合學校定位和社會發展需求之外，更強調的是畢業生具有問題分析與研究、工程知識與溝通、社會環境與可持續發展認識、管理與終生學習、個人與多學科背景下的團隊協調和使用現代工具等多方面的能力培養。
2) “專業補充標準”針對的是本專業教學的內容。除了相關的基礎理論(如傳熱學、工程熱力學和流體力學等)和專業知識(空調工程、通風、冷熱源、自動控制等)外，更強調了對學生實踐環節的教學，從實驗教學(認知性、驗證性、綜合性和設計性實驗)到課程設計、畢業設計的選題和內容，從師資隊伍的工程背景到實驗條件與實踐基地，都作出了詳細的規定。
3) 在對學校的認證過程中，要求現場專家對被認證學校在“通用標準”和“專業補充標準”方面的執行情況作出細化的評估和回覆，包括標準達成情況和存在問題及關注項。並對每個標準要求採用P(合格)、P/C(合格但有不確定性)、P/W(基本合格)和F(不合格)4個判定來進行評價。
總體來看，認證標準比評估標準更細化，要求更具體。同時，進一步強化了以工程實踐能力為目標的教育培養要求。因此，工程思維是工程教育專業必須培養的，也是從事本專業工程技術人員應具備的能力。
1 科學、技術、工程的活動與思維特點
1.1 本質與特徵
科學、技術與工程，都可以視為人類在不斷探索和進步過程中的一種“社會活動”，都是以人為主體來進行的。它們的共性過程是：發現問題(或現象)—提出需求—研究與行動—找到答案。但由於三者的目標不同，因此三者在思維、活動方法等方面存在本質區別。
科學活動的目標，是對某種客觀的、現存的自然規律的發現。其活動基礎是根據已經存在的各種客觀現象，去尋找這些現象之間存在的千絲萬縷的內部聯繫，從中總結出某一類的規律。牛頓發現萬有引力定律，就是科學活動取得成果的最好例證。
技術活動的目標，是為了創造高效實用的工具(包括硬件和軟件)而形成的發明。在這一活動中，既需要利用已掌握的科學知識與原理，也需要結合當前的能力，通過不斷的試驗才能取得成功。
工程活動的目標，則是完成對預期功能項目的構建和集成。由於項目的種類繁多，構建時的各種支撐條件也千差萬別，因而並不是簡單地將各種技術進行堆砌，而是需要在各種邊界條件(科學、技術、經濟、管理、社會、文化、制度、環境、需求等諸多要素)下，不斷優化，最終使得項目能夠為人的生活、工作等活動提供直接的服務。
1.2 思維模式
思維，是人類對客觀世界的被動與主動反映的總和。它呈現出的是一種通過人腦的分析、綜合、概括、抽象、比較、具體化和系統化等，對感性材料進行加工並轉化為理性認識，同時又利用理性認識的積累去解決問題的能力。
由於科學、技術、工程三者的目標和活動內容的不同，因而分別形成了科學思維、創新思維和工程思維等不同的思維方式。科學家要回答的問題是：客觀世界“是什麼”和“為什麼”(認識世界)；工程師要回答的問題則是“怎麼辦”(改造世界)。
因此科學活動需要的是一種“發散性思維”模式，充分想到每一種可能性。由於存在一定的未知性，因此對於科學活動成果，“失敗”是可以接受的。但工程活動的目標則是為社會創造價值，活動成果“失敗”則是社會不能接受的(或者容忍度非常有限)。因此工程活動需要的是一種“收斂性思維”模式。
由此可見，工程思維與科學思維的區別突出地表現在以下幾個方面：
第一，科學思維是真理定向的思維，而工程思維是價值定向的思維。
第二，科學思維是超越具體對象的共性思維，工程思維則是與具體對象相聯繫的個性思維。任何工程項目都是“唯一對象”或“一次性”的。
第三，從時空維度看，科學思維具有對“具體時空”的“超越性”，而工程思維不可能超越時空，因此具有“實時實地性”。
1.3 三者的關係
從上述三者的目標、活動內容和方法，可以看到它們之間的關係，如圖1所示。
科學研究所發現的基本規律，為技術發明提供了指導性的基本原理。技術發明與創造，為工程項目的構建提供了適宜的工具。工程項目構建的完成，在達到預期的目標之後，不但能夠為人們的活動提供直接的服務，而且能夠反過來為科學研究發現和技術發明創造提供良好的支撐條件。
由此可見，科學研究和發現是一切活動的根基。無論是技術發明與創造活動，還是工程項目的構建活動，科學都是不可或缺的理論基礎，沒有科學理論支撐的工程活動猶如無源之水、無本之木。因此，人們只能自覺地將科學理論用於認識自然、建設和改造世界。工程活動如果不遵循基本科學原理，必然會導致失敗。
在科學與工程中，技術起到的是“橋樑”的作用，通過技術把科學與工程緊緊聯繫到了一起。若干的技術集成，就構成了工程的諸多核心要素。技術是構成生產力諸多要素中的關鍵要素。工程活動的結果反映了所有生產力要素的綜合度和優化度。
技術與工程活動也可能相互滲透甚至交織一體。例如，20世紀著名的“曼哈頓工程”，其成果就是集成了多項技術後得到的產品——原子彈。這也是工程思維模式在技術集成中的典型應用。
2 建築環境與能源應用工程專業的工程思維
我國目前的建築環境與能源應用工程專業是2012年在建築環境與設備工程、建設設施智能技術及建築節能技術調整和有機結合的基礎上形成的、以工程應用為重點的本科專業，其主要目標是培養合格的工程師。因此，本專業學生在學習期間就應以良好的工程思維方式、較強的工程思維能力作為培養方向。結合專業自身的特點，建築環境與能源應用工程專業的工程思維的培養需要注意以下7個方面的關鍵問題。
2.1 基礎理論與工程經驗
建築環境與能源應用工程專業的基本屬性是以建築工程應用為主。由於基礎理論揭示了客觀本質，工程經驗反映了實踐成果，因此在應用過程中，這2點都是不可或缺的。基礎理論是專業最重要的根基，違反基本科學理論的“實踐”必定導致方向錯誤，因此也絕不能稱之為“經驗”。除了基本科學原理外，目前本專業的大部分基礎理論研究都是在特定條件下進行的，這就導致一些工程實踐活動可能是在理論研究條件之外進行的。但所取得的經驗和實踐成果，又可以反過來促進理論研究範圍的擴展。現有基礎理論與實踐出現差距的根本原因，在於工程實踐的應用條件有別於理論研究的限定條件。但無論如何，不能通過實踐驗證(或無法驗證)的研究成果，對於某項具體工程本身來說是無價值的。
2.2 需求擴展與條件制約
建築環境與能源應用工程專業有兩大基本研究任務：一是需求研究，一是供給研究。
需求研究是關於客觀屬性的研究，研究人員和工藝對建築環境的真實和客觀需求，其任務目標是將對建築環境的客觀需求(包括生理和心理需求)轉化為可實現的物理參數，如溫度、相對溼度、新風量、CO2濃度等。從屬性上看，需求研究更多地屬於科學研究的範疇。但是，由於需求與社會、文化、經濟等相關因素有直接的關係，因此在一定情況下，也是工程人員必須思考的重要內容。
供給研究的任務是研究實現需求(創造與保持建築人工環境)所必需的資源供給方式、技術措施、手段、方法。隨著專業的發展，研究範圍不斷拓展，研究內容不斷豐富。雖然在不同的階段，行業關注的問題發生了變化，但目標始終是：用高效的方式追求需求與供應之間的有機平衡與協調，達到但不過量地滿足需求。
暖通空調工程設計與建設，保證的是系統的最大供給能力，而不是實際使用過程中對運行參數的指定，但兩者是有關係的。需求是確定最大供給能力的標準之一，但不是全部；社會資源的承受力(環境要求與能源供給等)、文化認同等，有時會起到決定性作用。在確定工程技術措施時，要注意建築邊界條件與限制條件，結合工程性質及功能、規模、當地條件、施工能力、經濟性和運行管理能力，運用工程思維，優化集成適宜技術，才能真正滿足實際需求。
2.3 遵守規範與創新提升
良好的規則往往是人們基於對客觀事物及人的行為規律的科學總結和對以往實踐經驗的理性概括而形成的，在一定程度上凝聚著群體意志併為群體成員所認同的行為規範，具有確定性、可預期性、可執行性等特點，它是人們對規律的把握和對事物理性期待的體現。既定的規則告訴人們哪些可為，哪些不可為，以及如何行為。工程活動與其他社會活動一樣離不開規則。工程規則表現為各種章程、制度、指南、規程、規範、標準、法規等，是確保工程活動的順利實施與使用、達到預期目標的“底線”，因此也是工程人員必須遵循的。瞭解工程規則中各項條文制定的出發點，深入理解條文的法理並熟悉條文的適用條件，是正確使用各類工程規範、標準的關鍵。
社會總是不斷髮展的。隨著基礎理論研究的不斷深入和工程實踐經驗的積累，人們對工程規範、標準中具體問題的認識也會逐漸得以提升。一些新的工程也可能超越原有經驗的範疇，應用條件不斷擴展與變化。因此，就存在對規範、標準進行創新與優化的需求。值得注意的是，工程規範、標準的突破與創新的目的是追求工程活動結果的優化，而不是為創新而創新。同時，規範、標準的創新必須具有充分的內部條件和外部條件，在厚實的理論依據(及技術能力)、豐富的實踐積累和良好的機制保障措施下，才能在保證程序正義的前提下，追求結果公正。
2.4 專業性和全局
建築工程的建設是一個多專業、多行業相互配合的工作，其目標也是多維的(社會、政治、經濟、技術、生態、審美等)。只有從建築整體考慮，才能塑造一棟完整的建築。就建築工程而言，如果整個建築可以視為一個有生命的人，那麼建築環境與能源應用工程專業系統就相當於一個人的呼吸系統和血液循環系統，其重要性不言而喻。但如果沒有人體的其他系統支撐，也就無法構成完整的人。因此，在建築工程中，必然充滿了權衡利弊、瞻前顧後、價值統攝、兼容幷包、統籌各方的協調權衡性思維藝術，不存在絕對的最優解，只存在實時實地的相對優化解或滿意解。就本專業來說，其完整性體現在熱力環節、水力環節等多環節之間的相互耦合，缺一不可。在工程設計中，從遵循本專業的基礎理論與技術規範的原則出發，充分考慮各環節的限制條件，最大程度地進行協調，追求平衡點，增強建築整體功能合理性，才能實現本專業系統的總體優化，也才能體現出本專業的真正價值。
2.5 完成度與有效性
細節決定成敗。立項研究、設計、建造、運維、拆除是建築工程的5個重要階段和環節，每個環節可能都是由不同的團隊來完成的，每個環節既是上一個環節的用戶，又是下一個環節的輸入和基礎。每個環節的完成度，決定了下一個環節實施的有效性程度並會對最終的整體結果產生影響。完成度在某個方面也反映了各個環節的質量特性和可控性。在建築工程中，“重觀念、輕落實”“重方案、輕施工圖”的浮躁作風，會嚴重影響後續的建造和運維環節的效果。
有效性也是工程實踐需要注意的重點問題，完成度不高、有效性差會影響工程最終的效果。工程最終運維效果與設計、施工密切相關。設計環節的有效性是高質量施工的前提。要想使設計滿足建造要求，所有的設計文件和圖紙必須做到表達規範、清晰明瞭，使施工人員能夠正確應用施工圖進行施工。同樣，任何試圖解決實際問題的先進技術措施，只有在有效地融入設計之中並得以落實而不是隻停留在理念層面，才能發揮最終效益。
2.6 核心價值觀
設計行業，為客戶提供的是產品，因而定位為社會服務行業。按照社會價值理論，服務質量的好與壞必然會體現到社會對服務者本身的價值上來。工程活動是一個目標定位明確、以價值定向為思維特點的活動，其成果就是要產生預期的價值。因此，價值思維居於工程思維結構的核心位置。建築設計行業的核心價值觀就是：成就客戶——在滿足社會要求和法律法規、符合社會群體利益的前提下，為確定的客戶創造最大的價值。只有做到了這一點，建築設計本身的價值才能夠最大化。每個行業也只有在整個社會價值鏈中確立了自身價值的基礎上，才能得以生存和發展。
儘管價格和經濟性只是價值的部分要素而不是全部，但是在建築工程的實踐中我們也時刻會體會到價格和經濟性在價值中的顯著影響，這也是絕大部分客戶所關心的關鍵要素。在這一過程中，特別要提到的是技術的適宜性。除了要從技術層面本身來關注外，由於不同的技術本身存在價值區別，所帶來的技術經濟投入產出比也會有所區別。在這一方面，如果追求投入產出比最小化，往往也會給客戶帶來最大價值的結果。由於建築的使用壽命達數十年甚至上百年，在使用期間仍然需要一定的投入(能源消耗等)，因此，對投入的評價，並不僅僅以初投資作為判斷依據(不排除一些客戶以此為要求)，應該更多地關注建築全壽命期內的投入與產出。這就需要我們不但要掌握專業技術知識，還要熟悉有關的經濟學知識。
2.7 工程師的社會責任
建築工程的建設是百年大計，原則上只許成功，不許失敗，建築工程涉及的任一環節都應圍繞這個方針開展工作。建築工程的根本屬性是滿足預期的功能需求，因此它是不能作為試驗品的(這也是工程與技術之間的區別之一)。即使是某些示範項目，其功能要求也永遠是第一位的，否則失去了示範的意義。就一般情況而言，有科學理論支撐、有經驗驗證的成熟技術，是大部分工程應用時的首選，這與科學研究的思路是完全不同的。
工程師是屬於全社會的。在當前我國城鎮化背景下，隨著人民生活水平的不斷改善，建築環境的舒適性要求也在逐步提升，並由此給我們的能源、資源和自然環境保護帶來了更大的壓力。建築環境與能源應用工程專業的設計師和學生(未來的設計師)，更應該以積極的心態去關注舒適性的需求和對待資源、環保等問題(前者是客觀需求，後者是進行工程活動的邊界條件)，承擔起相應的社會責任。也應該以公平的心態去應對建築市場的問題，為建立和維護一個誠信市場做出自身的努力。
3 對本專業學生培養的思考
學生是行業的未來。
在建築環境與能源應用工程專業的本科高等教育中，除了應按照相關的培養要求完成對學生的培養教育之外，為了使本專業的畢業生在走上工作崗位之後能夠更有效地融入社會、明確職責和責任、取得更好的成就和發展，筆者認為在以下方面還可以適當加強相關的培養與教育工作。
1) 強化基礎教育。紮實的專業基本理論知識，是專業技術能力的根本保證，也是從事本行業的立足點。
2) 加強責任感教育。本專業所在的建築行業，人數眾多，幾乎覆蓋了社會的每個角落。而本專業的畢業生，作為行業的“精英隊伍”的一員，要有為行業發展承擔其相應責任的心理準備。
3) 培養團隊意識。建築工程的活動，首先是一個以團隊為基礎開展的活動。因此，個人的特點和專長只能在融入了團隊目標之後，才能得到更好的發揮。這時應該處理好的是兩大關係：一是職業與事業的關係，如果能夠將事業融入自己的職業之中，必將取得事半功倍的效果；二是能力與利益的關係，在團隊共同目標下發揮出自己的能力，才能真正體現出自身的價值，也才能為自身帶來更多的利益。
4) 再學習能力的培養。由於工程的唯一性，在我們一生的職業過程中，都會不斷遇到新的問題，這些問題大多是大學中沒有提到的，需要從業者通過學習來自其他渠道的知識，並結合實際深入研究，才有可能解決。因此再學習能力將是評價一個職業工程師發展潛力的重要指標，也是畢業生開啟從學生到工程師角色轉變之門的“金鑰匙”。
5) 誠信與質量意識教育。誠信是社會的立足之本，質量是個人誠信的表現形式之一。無論是學習還是在今後的職業生涯中，學習與工作的質量和誠信，最終都會在團隊與社會認可度上得到反映。
6) 學習與工作作風。不盲目輕信，要學會用所學的知識來判斷；不輕易否定，對於不瞭解的事物，要通過新知識的學習來認識；勇於自我否定，這是自己不斷提升的最重要的“金手指”。
4 結語
工程人才有別於科學人才與單一的技術人才，有其特徵和成長規律。在整個本科教學環節中，理論學習是基礎，工程能力是培養目標，工程思維能力則是工程能力的核心。建築環境與能源應用工程專業本科教育的目標是培養合格的工程人才，教會學生建立工程概念，培養工程思維，掌握解決本專業工程技術問題的方法，這是本專業本科教育的關鍵，也是今後高等工程教育的主要方向。
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