发布时间:2023-10-24 10:32:33
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中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2017)03-0036-05
2012年9月教育部对建筑环境与设备工程进行调整,并入了建筑智能设施(部分)、建筑节能技术与工程两个专业,更名为“建筑环境与能源应用工程”,主要涉及建筑环境和建筑能源两个主要方向[1]。该专业自成立以来,曾几次更名:从20世纪50年代初期的“供热、供煤气及通风”,到 1987年调整为“供热、供燃气、通风及空调工程”与“城市燃气工程”两个专业,1998年合并为“建筑环境与设备工程”,再到如今的“建筑环境与能源应用工程”。每次更名都与当时国民经济水平与社会发展息息相关,专业名称具有一定的指向性,在一定程度上反映了不同时期国家对专业人才提出的不同战略需求。新名称强调“建筑环境”“能源”方向,符合“十三五”规划中有关全球气候变化及绿色低碳发展的应对要求,与规划中“绿色”“协调”的发展理念不谋而合,对大力推进绿色改革,推动协调发展,加强生态文明建设有着积极意义。从国家战略规划与市场需求的层面看,新专业要以节能减排、发展低碳经济为导向,
应在原有暖通、燃气等专业课程基础上增加建筑节能、绿色建筑、新能源应用等相关内容,以符合当前社会需求,培养专业复合型人才。
此外,中国是能源消耗大国,近20年建筑行业的飞速发展使得建筑能耗在社会总能耗中占比越来越大,这说明中国建筑节能有着广阔的提升空间和社会前景,而降低建筑能耗刻不容缓。在提倡建设资源节约型、环境友好型社会的大环境背景下,建筑节能课程应被更多专业纳入本科教育中,成为土建行业各专业的通识课程。
一、问题的提出
(一)建筑节能技术涉及的多学科性
建筑能技术是一门综合性较强、学科内容高度交叉的课程,它不仅涉及建筑材料、土木工程、建筑学等工科知识,也与社会学、经济学、管理学等人文学科紧密相关。主要包括建筑环境、建筑被动设计、围护结构材料、建筑设备(暖通空调、照明、给排水)、建筑施工、建筑管理等内容。
由于建筑节能课程涉及的学科较多,不同专业教师在讲解时会有不同的侧重点,例如建筑能源与应用工程专业,教师会偏向介绍空调节能方法,建筑学教师会较多关注建筑单体设计与节能,若采用不同专业教师合作讲解建筑节能课程则可避免产生这种情况,但是课时安排的不足、知识体系的庞杂会让学生觉得所学知识深奥晦涩难懂,从而对建筑节能技术的认识只停留在表面。不同专业学生在学习时由于对其他专业领域的知识不太熟悉,更愿意关注自己所学专业部分的节能手段,一定程度上也限制了学生对节能知识的了解。
(二)与新的建筑环境与能源应用工程专业课程体系的衔接与融合
在最新版的建筑环境与能源应用工程专业规范中,课程体系大体沿用原建筑环境与设备工程专业的设置,被并入的专业如建筑节能技术与工程的关键专业知识单元,建筑节能技术、节能建筑计算与仿真等均未包含在内。新规范课程侧重点依旧是传统的暖通与燃气模块,对节能、智能设施领域涉及不深。随着社会的发展,能源消耗量剧增,结合国家对行业人才提出新的战略需求,本专业所涉及建筑能源方向不再仅限于燃气应用,更多地是建筑能源的有效利用,即建筑如何节能。在本科教学中增强对建筑节能重要性的认识,增加建筑节能技术相关课程迫在眉睫。
在此背景下,如何将建筑节能技术与新专业课程体系有效融合,诸如建筑环境学、暖通空调、土木工程材料、绿色建筑设计原理、建筑环境测试技术、低能耗建筑理论与应用,避免和其他专业课程理论教学与实践教学重复显得尤为重要。
(三) 建筑节能方向人才培养存在断层
自工业革命以来的几次经济危机表明,能源利用效率低下极大程度限制了经济的发展,走建设节约型社会、实现可持续发展的道路是必经之路,也是历史的选择。中国当今社会能耗主要集中在工业、交通、建筑三个领域,建筑能耗占社会总能耗的三分之一以上[2],建筑节能具有较大的潜力,是降低中国社会能耗的重要组成部分,社会发展迫切需要建筑节能领域相关人才。
目前,国内研究建筑节能技术主要集中在建筑学专业下的建筑技术方向和土木工程专业下的供热、供燃气、通风及空调工程方向。由于建筑技术方向的学生对数学、传热学、工程流体力学、建筑环境学等基础知识学习不够深入,在建筑节能仿真与能耗模拟、建筑物理环境等方面的知识储备远没有建筑环境与能源应用工程专业的学生丰富,在分析流体、热环境、建筑能耗的实验、模拟数据时,缺少对结果准确的判断力和深入的分析能力,从而在一定程度上阻碍了研究的顺利进行。同时,由于供热、供燃气、通风及空调工程方向的学生本科专业大多为建筑环境与能源应用工程,对建筑设计、建筑构造等建筑知识不够了解,在建筑区域小环境设计、遮阳构件的选择等建筑设计方面缺少经验。因此,在建筑环境与能源应用工程专业本科阶段加入绿色建筑设计原理等相关课程,让学生掌握一定的建筑被动式设计等交叉学科知识,有助于建筑节能领域复合型、创新型人才培养。
二、建设内容
(一)教材建设
目前市面上有关于建筑节能主题的教材虽然多,但是质量参差不齐,内容重叠性强,经典的教材较少,内容更新的速度较慢。此外,现有建筑节能类教材,部分适合建筑学专业的学生,内容偏建筑节能设计;部分适合高职高专学生或工程技术人员,重全面性,偏科普性;部分适合高校研究人员,重理论,缺少工程实例。因此,建筑环境与能源应用专业需要编制适应建筑环境与能源应用工程专业规范要求,强调专业课程间的衔接与融合,注重节能理论性与知识系统性结合、理论与实践相互促进、国际化的建筑节能教材。
教材编撰可从以下三个方面进行优化。
(1)提炼、梳理基本理论与方法。本科专业教材的特性应是系统讲授基本理论、原理与方法,重在教授学生为什么(Why),而不仅仅是传授学生怎么做(How),做什么(What)。因此,在众多有关建筑节能主题的图书资料中,如何脱离科普类特征,遵循建环专业规范的课程体系要求,提炼出基本理论、原理与方法是建筑节能教材编撰的核心问题。
(2)注重理论知识、设计计算与工程案例融合。理论知识内容应与建筑节能相关设计规范标准相适应,以加深理论知识在应用层面的理解,提升学生节能设计与计算技能。另外,工程案例内容不应局限于简单节能技术的介绍,应融合理论知识与设计计算内容,构建各知识点理论、设计与案例的链条式体系。
(3)增加建筑节能研究分析方法与国内外最新技术发展等内容。教材内容需顾及不同层次学生学习能力需求,增加建筑节能研究分析方法与最新技术发展等内容,以拓宽学生的知识面,促进知识应用能力的提升。例如建筑与风环境知识单元可以增加Fluent、EnergyPlus等软件模拟内容,以讲授不同的组团布局对建筑能耗的影响。
(二)理论教学
建筑节能课程的理论框架系统较为固定,包括建筑节能基本知识、建筑节能设计原理、建筑规划设计与节能、建筑单体设计与节能、围护结构节能设计、遮阳设计、采暖节能设计、制冷节能设计、采光与照明节能设计、太阳能利用等单元,但由于建筑节能是一门与时俱进的学科,新技术、新工艺、新材料的出现推动着建筑节能技术的不断革新,很多成果具有一定的时效性,教师应多关注国际先进的建筑节能理念,关注建筑节能领域的最新研究进展,不能一味地照本宣科。
建筑节能课程强调应用性与实践性,教师不能单单只讲授生硬的理论,还应将理论联系实际,多结合工程实例分析节能技术在建筑中的应用。理论给予实践支撑,实践丰富理论内涵。单纯的理论过于枯燥,不利于深化学生对原理的认识,也会使得学生失去学习的兴趣。例如教师可以重点分析当地某一节能建筑的设计原理和途径,探讨当地地域气候和建筑特点对节能设计的影响等。
(三) 课程设计
根据建筑环境与能源应用工程新专业规范,教学课程主要分为理论课与实践课两个类别。知识的输入主要集中在理论课上,帮助学生建立对专业基础知识的了解,以备在日后工程实践中准确运用;知识的输出与检验主要体现在设计实践中,这不仅是对理论原理的巩固,还是对已掌握内容的检验。
近年来,建筑行业的快速发展、建筑环境与建筑能源领域对人才培养的要求变化较大,日益注重建筑节能。如图1所示,在新专业规范体系中增大了建筑节能技术模块比重,强调理论与实践统一,从知识的输入、输出和检验三个方面对课程体系进行重新整合,增加了以设计实践为主的绿色建筑设计、建筑节能等课程,以此形成适合建筑环境与能源应用工程新专业规范的建筑节能课程理论与实践教学特色,体现时代性、体系相容性、专业创新性,既符合当代社会的专业人才培养要求,也展现了科学发展的必然趋势。
三、教学方法改革
建筑节能是一门理论与实践结合紧密的课程,不仅需要教师在课上对基础理论进行系统讲解、对典型案例进行详细分析,而且要求学生在课下积累丰富的相关知识并动手实践。目前老师讲学生听的传统模式很容易让学生产生枯燥感、无法集中精力,从而降低了学习效率与课堂教学质量。此外,课下作业类型单一,课程论文、试卷问答较多,社会调查实践、课程设计类作业较少,无法让学生充分吸收并利用所学进行成果输出。这些因素导致了建筑节能课程流于形式,成了一门科普课,学生既]有深入理解知识,也没有机会亲自实践,无法深刻理解建筑节能的真正意义,从而也失去了开设这门课的意义。
针对这些问题,信息时代提供了一种可有效平衡理论教学与课程实践的教学模式,即 “翻转课堂”。“翻转课堂”是一种利用互联网进行教学的新兴教学方式,学生课前在网上收看授课视频,课堂上在教师指导下完成作业或实践[3]。翻转课堂分为课程、作业、答疑三个模块,根据课程不同的性质可采用不同的组合方式。当课程的知识框架体系短期内不会有太大的革新时,则适合将其理论知识录制成视频,供学生反复观看。相较传统教学方式,“翻转课堂”既节省了教师重复授课的时间与精力,又让学生能较为灵活地安排学习计划,从而留出更多的课堂时间进行有针对性的答疑。
建筑环境与能源应用专业中大量课程均可采用“翻转课堂”进行教学,例如传热学是以理论的讲授为主、作业与答疑为辅的课程,理论内容较为单一,作业通常为计算题,可采用线上基础理论教学与线下作业、答疑相结合的方式。建筑环境与能源系统测试技术课程涉及较多的测量实验,可采用线上视频讲解仪器使用方法与测量原理、线下学生亲自操作仪器进行实地测量的模式。建筑节能课程则是强调理论与实践的结合,理论与实践同等重要,课程理论知识框架比较固定,实践部分中课程设计作业的相关资料与设计规范要求一般比较多,适合网上,故适用于线上教学、布置作业,线下完成作业、答疑的教学模式。“翻转课堂”通过将“预习时间”最大化来完成对教与学时间的延长,其关键之处在于教师需要认真考虑如何利用课堂时间,实现高效率的课堂教学[4]。因此,建筑节能课程的课堂内容和教学形式可多样化:可以是师生面对面交流答疑,例如学生通过PPT、数值模拟等方式来解说自己的设计,教师针对其设计进行面对面点评,学生从教师点评中获取信息来反省自己的设计;可以是建筑节能领域的最新研究成果分享与展示、线上理论视频的补充案例;还可以是实践调研类活动,例如参观当地的节能建筑,调查统计当地民用建筑采用的节能方式等,使学生在实践中探索、理解并运用理论,实现教学目标。
四、课程教学思考
(一)教学内容
建筑节能课程对学生的应用能力、创新能力和操作能力要求较高,学生只关注理论知识根本不足以融会贯通,必须辅以一定量的实践课程加以深化。实践是学生认识、完善、运用知识的最佳方式,因此可适当增加实践课的课时。建筑节能理论知识系统庞杂,讲授需要花费大量时间,教师若采用“翻转课堂”教学模式,理论教学以线上视频的方式教授,课堂则留出大量时间分配给实践课,可有效解决课时安排不足的问题。
在践课的所有形式中,课程设计是最为有效的输出方式。设计课程一般为绿色建筑设计,内容可从小体量如小型别墅设计,大体量建筑如小区热环境分析入手。前者可以结合《绿色建筑评价标准》进行建筑节能的设计与运用,后者可侧重模拟软件的使用,计算模拟小区热、风环境。除此之外,在针对不同章节,可增设不同内容的调查课程。例如遮阳设计单元调查当地遮阳形式与热工气候区的关系;建筑节能常用学术名词单元可通过让学生记录在宿舍的活动状况、衣着类型、温度感受等来理解室内热舒适度;围护结构节能设计单元增加实测墙体、门、窗等围护结构的传热系数实验等。通过设计、调查、模拟等多种形式相结合,丰富实践课的内容和形式,让学生有兴趣、有乐趣、有志趣地主动学习。
(二)教学形式
建筑节能课程的传统教学形式为课堂讲解与考试或课堂讲解与课程论文组合的形式,这两种方式忽略了建筑节能课程的实践性,将其当成工程热力学一类的学科理论课程来教学,很大程度上只起到了科普的作用,制约了学生综合能力的深入拓展。
在采用“翻转课堂”教学后,设计实践课占比增大,课堂将成为师生交流互动的平台,拉近了师生之间的距离。考试形式不再仅限于试卷、课程论文,课程设计每个阶段的成果、学生在课堂上的表现等按照一定权重成为学生最终成绩考核的重要依据。
五、结语
根据建设节约型社会、走可持续发展道路的理念要求,实现能源高效利用是当务之急,而随着建筑节能话题日趋受关注,社会对建筑节能领域的复合型人才需求不断增大。在建筑环境与能源应用工程的新专业规范背景下,建筑节能作为一门不可或缺的课程,现实意义重大,实现与新规范专业体系的融合与衔接尤为重要。应从教学内容、形式等多方面进行改革,以满足人才培养的需要。新兴的“翻转课堂”线上视频线下课堂的教学模式恰好满足了建筑节能课程特点的要求,体现了理论与实践的相互融合,相互促进。
参考文献:
[1]高等学校建筑环境与设备学科专业指导委员会. 高等学校建筑环境与能源应用工程本科指导性专业规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.
[2] 王立雄.建筑节能 [M]. 3版.北京:中国建筑工业出版社,2015.
[3] 何克抗. 从“翻转课堂”的本质,看“翻转课堂”在我国的未来发展[J]. 电化教育研究, 2014(7):5-16.
[4] 张金磊,王颖,张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J]. 远程教育杂志, 2012, 30(4):46-51.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)16-0225-02
一、前言
我校的学生培养定位是:“立足内蒙古,面向全国,服务国家基础工业和地方经济建设,培养岗位适应性强、工作作风踏实的应用型人才”[1]。
建筑环境与能源应用工程专业的培养目标是:“适应社会主义现代化建设需要,德智体全面发展,基础扎实、知识面宽、能力强、素质高、具有创新意识和工程实施能力的建筑环境与能源应用工程专业应用型高级技术人才”。毕业生能够从事工业与民用建筑室内环境与暖通空调、通风除尘、采暖供热、燃气供应、建筑给排水等公共设施系统、建筑热能供应系统的设计、安装、调试、运行、管理以及建筑自动化系统的方案制订,并具有初步的应用研究与开发能力,能够在设计研究院、建筑工程单位、物业管理公司及相关的科研、生产和教学等单位从事技术与管理工作。
《流体力学》是建筑环境与能源应用工程专业的一门主要技术基础课,也是我校重点建设课程之一,是该专业工程技术人员必须掌握的知识。同时,该课程也是我校环境工程、热能与动力工程、矿物加工工程、采矿工程、机械设计与自动化等工程专业必须开设的课程。通过本课程的学习,学生应掌握流体力学的基本概念、基本理论以及水力计算的基本方法。流体力学实验是流体力学课程的重要组成部分,流体力学实验是发展流体力学理论,验证流体力学假说,理解流体力学现象,解决流体力学工程问题的一个重要手段,该课程实验教学质量的好坏影响到学生对知识的了解和掌握,以及动手实践能力的培养,甚至影响到他们就业后对专业知识的灵活运用。
二、当前实验教学存在的问题
1.实验教学现状。流体力学实验是《流体力学》课程的重要环节。实验基本目的要求是:使学生观测流动现象,验证所学理论,掌握实验的方法和操作技能,训练学生整理实验资料、编写实验报告的能力,培养学生严格的科学作风。目前我校《流体力学》课程开设的主要实验项目有:雷诺实验、伯努利方程验证实验、圆形管道沿程阻力实验、圆形管道局部阻力实验、一元流动量方程验证实验、气体紊流射流实验等[2],全部是传统的验证型实验,由于实验室房间、实验器材、指导教师人数等方面的条件有限,综合型、设计型实验不能开出。不同专业、不同学时的《流体力学》课程的学生进行完全相同的实验。在实验课堂上,实验指导教师从实验原理、实验目的、实验仪器设备、实验操作步骤、实验注意事项、实验报告格式要求等方面进行讲解,之后学生分组进行实验操作,观察实验现象,采集实验数据,出现问题在指导教师的指导下进行处理,教师根据实验报告的书写完成情况和质量来评定成绩。虽然实验项目开设的比较全面,基本覆盖了课程的主要内容,也有利于增进学生对理论知识的理解,但没有激发学生的积极性,学生做实验的主动性和热情没有体现出来,只是被动的完成了实验教学过程,不能培养学生的创新性。
2.实验教学效果。近年来伴随着我国教育体制的改革发展和招生规模的扩大,给学校的发展带来了机遇,使学校的发展取得了长足的进步,但不可回避的是学生质量在不同程度上有所下降,基础知识不很扎实,给后续教学工作带来了困难,也是摆在全校师生面前的难题。另外还有相当一部分学生是通过调剂专业而来的,不是他们所钟情和喜爱的专业,因此,学习积极性也不高,疲于应付,学习目的不明确,态度不很认真,缺乏学习的热情和动力,只求考试及格过关了事,流体力学实验课的学习也是如此。
近年来,学校也做了很大努力,在改善实验条件方面投入不少,但由于学生人数众多,实验仪器设备台套数较少,实验小组人数偏多,亲自动手操作的次数不是很多,感性认识不够,尽管实验指导教师想尽一切办法,尽可能多的创造机会,但收效甚微,实验效果不理想,有的甚至连最基本的测试仪器,如毕托管的工作原理、使用及注意事项等都不清楚。另一方面,由于小组人数多,实验测试数据相同,实验报告抄袭现象严重,没有进行数据的处理、分析、结果的讨论,因此对实验的感悟不深,对所学理论知识的理解、体会起不到作用,同时给实验成绩的考核带来了不便。
三、课程实验教学改革内容
1.实验课的地位。实验是《流体力学》课程非常重要的组成部分,但是在教学实践中,往往更多强调的是理论的重要性,而忽视了实验对流体力学理论学习的帮助。因此要充分重视流体力学实验的地位,实验在流体力学教学中和理论课具有同样的重要作用,流体力学实验是验证理论、数值计算结果的唯一途径,是学生获得流体力学感性知识的主要方法,有利于学生对抽象知识的深入理解,促进学生进一步思考,培养他们的扩散思维,调动他们学习的积极性。另外,要树立重视实验教学、热情服务学生的观念。首先要重视实验室建设,无论从政策倾斜还是人力、物力以及资金投入等方面都予以高度重视;其次要尊重实验教师的地位和实验教师的劳动,吸引具有一定操作技能和设计构思能力的教师充实到实验教师队伍中。
2.优化实验教学内容。《流体力学》是建筑环境与能源应用工程专业的技术基础课,其内容贯穿了建筑环境与能源应用工程专业的所有领域,如采暖供热中的热媒介质(水)的流动,空调工程中空气、冷冻水、冷凝水的流动,通风除尘中空气以及粉尘粒子的流动,锅炉中的烟气、水、蒸汽、粉尘粒子的流动等,所有这些流动的参数测试分析类似于流体力学实验,因此流体力学实验应该与工程实践紧密结合。而目前《流体力学》课程开设的实验全部是传统的验证型实验,也是非常经典基础的实验,虽然实验项目开设的比较全面,基本覆盖了课程的主要内容,也有利于增进学生对理论知识的理解,但是,和专业工程实践脱节,联系不密切,学生学习的兴趣和积极性不高[3,4]。
在完成传统经典基础验证型实验的之后,指导组织学生自行完成一次设计研究型实验,把原有单一的实验内容组合到新的设计实验中,如具有一定规模的管网设计实验,并对设计管网系统进行运行调试,分别测定不同工况下的运行参数,如流量、流速、压力等,这样既把流体力学知识和专业课的知识结合在了一起,由于是按照自己的意愿设计的实验,因而增加了学生的学习兴趣,又提高了学生的操作运行技能,同时,在解决出现问题的过程中,使学生学到的知识得到了综合应用。因此笔者以为,传统经典基础验证型实验固然重要,可以使学生所学知识得到加深巩固和理解,综合型设计性实验则是对学生综合能力得到锻炼和提高的有效途径。在实验教学过程中,优化现有实验资源,在完成传统经典验证型实验的同时,加强了设计性实验的开出。
3.教学手段与方法。为了达到应有的实验教学效果,在实验教学过程中,要打破传统的实验指导教师讲解学生听的模式,指导教师与实验学生采取互动的形式,共同探讨实验的目的、意义、背景、对应知识点以及和相关知识的联系、完成实验测定的技术路线等,使学生处于主体地位,积极参与,主动进行。方法可以灵活多样,教学手段可辅助以教学录像、多媒体等,对于实验过程中出现的问题应让学生互相讨论,从中获得答案,指导教师予以补充。实验成绩的考核不拘泥于实验报告,应根据学生对实验目的意义的感悟、对知识联系的理解、实验动手操作、问题分析讨论、实验报告质量等综合评价[3,4]。
四、结语
《流体力学》是建筑环境与能源应用工程专业的一门主要技术基础课,也是我校重点建设课程之一,同时也是环境工程、热能与动力工程等专业必须开设的课程。流体力学实验是该课程非常重要的组成部分,实验不仅可以提高学生的学习兴趣,还可以有意识的培养学生观察事物的能力、分析解决问题的能力和相互协调合作的能力。因此要转变观念,重视流体力学实验教学,整合流体力学实验资源,进一步补充完善实验教学内容,改革流体力学实验教学方法和手段,不断研究流体力学实验发展趋势,不仅要使学生完成经典基础的实验项目,更重要的是要放手让学生开发设计型、研究型实验,突出学生的主体性,提高学生学习的主动性和创新性,使每一个完成流体力学实验的学生从中得到锻炼和提高,为培养综合型建筑环境与能源应用工程专业人才奠定扎实的基础。
参考文献:
[1]内蒙古科技大学教务处组.内蒙古科技大学本科专业培养方案(2014版)[Z].
中图分类号:G642.0;TU85 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2017)03-0018-05
中原工学院建筑环境与能源应用工程专业(原建筑环境与设备工程专业)始建于1982年,2000年以来,该专业进入加速发展阶段。2003年该专业所对应的供热、供燃气、通风及空调工程方向获得硕士学位授权点,2004年该学科被批准为河南省重点学科,2006年获准设立河南省特聘教授岗位,同年通过国家住房和城乡建设部组织的专业评估,2007年被批准为河南省特色专业建设点,2008年获准成立河南省高校空调节能工程技术研究中心,2009年被批准建设河南省重点学科供热空调开放实验室,同年获批为国家特色专业建设点,并获准立项建设河南省实验教学示范中心:建筑环境与设备实验中心,2010年获批河南省教学团队,2011年通过国家住房和城乡建设部组织的专业复评估,该校成为全国通过该专业评估的29所高校之一,2012年获准立项建设空调制冷节能河南省工程实验室,2014年立项建设河南省热泵空调工程技术研究中心,同年获批建筑环境与能源应用工程河南省专业综合改革试点,2016年通过住建部建筑环境与能源应用工程专业复评估。
经过30余年的建设和发展,中原工学院建筑环境与能源应用工程专业已成为特色鲜明、优势突出、省内领先、国内具有重要影响力的地方高校优势本科专业。
但在当前形势下,要建设创新型国家,加快转变经济发展方式,赢得发展先机和主动权,最根本的是要靠科技的力量,最关键的是要大幅提高自主创新能力[1]。而作为人才培养主体的高等学校则需主动适应经济社会发展对人才的多样化需求,合理定位,克服同质化倾向,形成独具特色的办学理念和风格[2]。尤其要着力培养大学生的创新能力,积极推动大学发展[3],培养多层次、专业化的创新型工程技术人才[4]。
正是在上述形势下,中原工学院建筑环境与能源应用工程专业作为地方高校优势特色专业,基于外部需求和内生动力,遵循 “知识、能力、素质协调发展”的人才培养理念,从人才培养方案优化、教学团队建设、课程与教学资源建设、教学方式方法改革、实践创新能力培养、教学管理改革等方面,积极探索专业综合改革思路与方案,努力培养具有创新意识和创新能力的优秀人才,以服务于创新型国家建设需求及区域经济发展需要。
一、人才培养方案优化
顺应建筑环境与能源应用工程专业教育规范化、办学特色化的发展趋势,适应创新型国家建设需求和中原经济区建设需要,优化专业知识体系,加强内涵建设,改革人才培养模式,完善专业培养方案,强调工程教育回归工程实践[5],充分体现“知识、能力、素质协调发展”人才培养理念,实现培养“具有较强的工程实践能力、创新能力和节能环保意识,知识、能力、素质协调发展的建筑环境与能源应用工程领域的高级应用型工程技术人才”的目标,为教学团队建设、课程与教学资源建设、教学方式方法改革、实践创新能力培养、教学管理改革等明确改革方向和建设目标。
具体操作方面,修订人才培养方案,以适应高等教育改革和满足社会对人才的需求,兼顾专才教育与通才教育,兼顾人文教育与科学教育,促进学生全面发展。优化课程体系,加强基础教育,拓宽专业口径。同时加强科学与人文精神的教育,重视学生实践能力的培养,探索将教育任务、人才培养及生产实践统一于一个过程的人才培养模式[6],培养学生的创造性,鼓励学生的个性发展。
依据国家有关建筑节能方面的文件精神和中原经济区建设实施意见,学校调研国内外相关专业建设状况,进一步明确该专业服务区域经济建设的定位,优化建筑环境与能源应用工程专业的培养方案,加强基础课教育,突出综合素质和能力的培养。
二、高水平教学团队建设
教学团队建设方面,以提高教师教学水平为重点,加强教师培训力度,创新教师培训模式,积极开展教师培训、教学改革、研究交流、质量评估、咨询服务等各项工作,满足教师个性化专业化发展的需要。加大投入,加强管理,完善服务,营建一个能吸引人才、留住人才和激励人才的良好环境,保障专业教学团队的持续发展与提升。重点建设一支规模适中,结构合理,兼顾学术背景和实践经验,具有国际化视野教学科研与工程实践能力协调发展的年富力强的教学团队。
具体操作上,以学校、学院的发展规划和该专业的人才培养需要为依据,制定专业师资队伍建设规划并加以实施;以教育背景、职业背景、年龄结构等为依据,调整师资入职标准,建设一支规模适中,生师比合理的年富力强,具有国际化视野的教学团队;同时聘任一批具有良好教育背景和丰富实践经验的业界人士担任兼职教师。
制定教师教学能力提升计划,通过研讨会、教学督导、国内外培训及学习交流等方式,定期或不定期组织教师研讨专业教学的发展趋势、存在问题和解决方法,不断提升师资团队的教学能力。
以提高教学质量,促进教学、科研和社会服务相结合为中心,改革教师业绩评价制度,建设一支人才培养与科学研究、工程实践紧密结合,理论教学、实践教学与科研训练紧密结合,学术水平与教学水平兼备的师资队伍[7]。同时,完善服务,营建一个吸引人才、留住人才和激励人才的良好环境,保障专业教学团队的可持续发展与提升。
在实际操作上,按照课程的属性,将教W团队分成专业基础课和专业课两个大组,进行分类建设,专业基础课教师组要求以高职称、高学历的教师为主,骨干力量是教授和博士,在基础理论、研究水平上提高要求,突出人才培养过程中的“强基”目的。专业课教师组以具备“双师型”素质为目标,强化工程经验,提高具有注册公用设备师、建造师资格教师比例,突出人才培养过程中“重用”的目的。
三、课程与教学资源建设
根据完善后的专业培养目标,系统梳理课程学习目标、教学大纲和教学内容,建设结构合理、层次清晰、内容充实、理论与实践相结合的模块化课程体系。重点构建以专业基础课程、主干专业课程、专业选修课程三大课程模块为基础的优质专业课程体系,加强国际合作交流,吸纳国内外先进教材,开发数字化教学资源,不断充实课程教学的内容。加强精品资源共享课程建设,开发提高学生学习兴趣和教学效果的多媒体课件。
根据专业培养标准,按照年度调整、三年修改的原则,定期修订专业培养目标和培养方案。以专业系部为单位,建立健全并严格执行课程审核制度,促使教师根据社会经济发展需要,定期梳理和调整课程学习目标、教学大纲和教学内容,完善课程档案,不断充实和优化模块化课程体系。
进一步更新和优化课程体系与教学内容,由各课程负责人牵头,对重要的专业基础课程和专业主干课进行改革,并结合工程实际组织教学,更新教学内容,反映专业发展新技术。同时,在教学中结合目前工程实际内容进行教学,实行探讨式、工程案例式教学,循序渐进地提高学生的基本能力,引导求知中激发学生探索兴趣,成果转化及应用中强化学生实践体验[8]。
以完成国家、省级教学质量项目为契机,深入探索优质教学资源建设新途径,进一步加强精品资源共享课程、校级精品课程以及优秀课程的建设,加强和完善网络课程、考试系统和习题库、多媒体教学课件等优质教学资源的建设,优化更新专业教学资源。
在进一步优化课程体系的基础上,结合本科教学质量工程建设要求,以省级精品课程传热学建设为核心,带动工程热力学、流体力学、建筑环境学、热质交换原理与设备、流体输配管网等专业基础和技术基础课程建设;以省级精品课程空调用制冷技术建设为核心,带动暖通空调、工I通风、锅炉与锅炉房工艺、建筑节能技术等专业课程的建设。
加强重点课程多媒体课件的建设,对传热学、工程热力学、流体力学、建筑环境学、热质交换原理与设备、流体输配管网、空调用制冷技术、暖通空调、工业通风、锅炉与锅炉房工艺、建筑节能技术等重要课程的核心内容进行多媒体课件建设,引导专业教师积极参加全国多媒体课件大赛。
加强网络互动专业交流平台建设(微博、QQ群),依托校园网建立专门的师生交流互动平台,定期实现教师与学生之间的学习交流,建立有问题可以随时提问,教师可以及时解答的良好机制。
图书资料方面要加大投入,根据专业的发展,更新和购置专业必需的专业书刊、国家标准规范和图集等,以更好地服务学生的专业课程学习、课程设计和毕业设计等环节的需要。
四、 教学方式方法的改革
采取有力措施,应用和推广以思维能力培养为导向的教学方法,顺应信息化时代学生接受知识的特点,整合多元化的课堂教学方式,不断提升教学理念,优化教学方法,改善课堂教学效果。学校以“知识、能力、素质协调发展”人才培养理念为引导,系统开展教学方式方法改革,快速推进数字化教学手段的应用,建设专业网络交流平台,强化以学生为中心,促进“教”“学”互动,重点提高教师教育创新和教育实践能力,及时将教学成果应用于教学实践,力争取得一批具有专业鲜明特色教学的改革成果。
以工程实践为导向,以项目驱动为手段,以创新能力培养为目标[9],通过在专业课程教学中引入案例教学、体验式教学、项目嵌入式教学等教学手段,促进课堂教学方式多元化,改善课堂教学效果。同时,以实践教学基地为依托,以个人项目、团队项目和“人环奖”等专业竞赛项目为载体,建立系统的实践教学体系和实施制度,激发学生的创新思维,提升其学以致用的应用技能和动手能力,促进 “教”“学”互动,坚持以学生为中心的教学导向。
课堂教学方面,重要专业基础课程教学以问题学习为导向;专业课程以项目或案例教学为主要的教学方式,实现教学方式的根本转变。在专业基础课程传热学、工程热力学和流体力学中实行问题学习的教学方式。在暖通空调、通风工程、建筑设备自动化、暖通空调工程设计方法与系统分析、建筑设备工程施工组织与经济等专业课程中,强化以工程项目为主的案例式教学,从工程实际中引出问题,帮助学生理解技术规范措施的内容和应用,以及规范产生的背景,按照注册公用设备工程师、建造师知识结构和能力要求培养人才。建设专业交流平台进行师生互动,提高教学效果。
五、实践创新能力的培养
培养创新型人才是高等学校的根本任务,也是衡量一所学校教育教学质量高低的重要标准。创新教育的基础是实践。在实践创新能力培养方面,以实践教学为重点,整合各类实验实践教学资源,促进成果共享,发挥示范引领作用。以社会需求为导向,构建以学生创新创业意识与能力培养为目标的实践教学体系[10-12]。采取高校与科研院所、行业、企业合作共建方式,建设高水平的校外实践教育基地,推动教学与科研紧密结合,学校与社会密切合作,促进大学生在科学研究中学习、在社会实践中学习,培养大学生创新创业能力。学校依托河南省建筑环境与设备实验教学示范中心,重点加强基础实验―综合实验―创新实验三位一体的实验教学体系建设,构建产、学、研一体化的实践教学体系,增加自主创新型实验项目。
同时,学校还依托河南省建筑环境与设备实验示范教学中心,强化实践教学。充分利用河南省高校空调节能工程技术研究中心、河南省高等学校供热空调重点学科开放实验室及空调制冷节能河南省工程实验中心,大力加强综合实验与创新实验平台建设,构建较为完整的“基础实验―综合实验―创新实验”三位一体的实验教学体系。围绕卓越工程计划建立“校企联合工程实践教育中心”,进一步整合校内外优质资源,构建较为完整的“产、学、研”一体化的实践教学体系,促进学生知识、能力、素质全面协调的发展。
着眼行业特点,构建更加科学合理的实践性教学体系,重视校内生产性实训基地建设,加大校外实习基地的建设力度,改善实习教学模式。将科研成果及时转化为优质教学资源,形成可持续的实践教学模式[13-15]。同时在专业课实验中提高设计性、综合性实验比例,特别是针对实际工程项目或案例为学生提供必要的实践条件。
在课程设计、毕业设计环节,加大学生计算机应用能力的训练,包括:空调冷热负荷计算、专业绘图软件应用、工程概预算软件应用、建筑物空调运行能耗分析DEST等。
充分发挥校内外实习基地的作用,加大实践环节学时比例,将工程实践训练贯穿教学的全过程,建立专业内容更加丰富、过程进行更加灵活的实践环节,有利于学生把专业理论与工程实际紧密结合,有利于学生个性发展和创新能力的培养。
通过设立奖励基金,并制定相应的管理办法,对积极参与各类学科竞赛的指导教师和学生给予奖励,通过各级各类学科竞赛,提高学生应用所学知识解决问题的能力。
六、教学管理改革
以培养目标为导向,以教学质量为中心,更新管理理念,创新管理制度,完善组织结构,改革管理手段,提高教学管理水平。以目标为动力,强化过程管理,提高教学工作和教学管理的效率和效果,推进科学管理制度的建立和机制的形成。充分发挥教学质量管理的监督、调控、引导、激励等功能,对教学工作进行有效调控,保障教学质量的持续改进和不断提高。遵循PDCA(Plan,Do,Check,Action)的管理原则,依托专业年报制度,建立包含各方利益相关者的定期专业评估制度,促进专业教育的持续改善,强化院、系、专业联动的质量保障机制,优化、整合毕业设计和课程设计的审核流程,努力构建不断改进、持续提升的校、院、系三级教学质量管理体系。
加强制度建设,建立健全校、院、专业三个层次相互衔接、权责分明的质量管理制度,完善专业设计与审批、专业评估、教学过程跟踪监测、课程考试、教学效果评估、学位授予等关键环节的管理流程。
改革教学评估制度,在学生评教、同行评议等现行制度的基础上,试行课程教学的外部评审制度;以专业培养目标和课程学习目标为依据,建立科学的专业教育效果和学生学习效果的评估制度;整合各种评估制度,形成有效的教学评估体系。
建立健全校内外导师制度,对学生进行学业规划和职业规划辅导,通过个性化的教学管理改善学生的学习体验,拓展其个人发展空间。
建立专业年报的常规机制,全面反映专业建设的进展,并针对存在问题,提出持续改善方案。
七、结语
在国家实施创新驱动发展战略,建设创新型国家的背景下,创新创业成为新常态。着力培养大学生的创新意识与创新能力,是高等学校发展的首要任务,也是高校各专业面临的外部要求。作为地方高校优势特色专业的中原工学院建筑环境与能源应用工程专业,遵循 “知识、能力、素质协调发展”的人才培养理念,按照“突出重点、改革创新、继承发展、引领示范”的原则,围绕优化人才培养方案、教学团队建设、课程与教学资源建设、教学方式方法改革、实践创新能力培养、教学管理改革等方面,探索构建与区域产业链、创新链紧密联系的新型专业体系,实现人才培养模式的转型,着力培养具备创新意识与创新能力的高素质应用型人才,提升服务于创新型国家建设与中原经济区建设的专业核心竞争力。
在人才培养方案优化方面:以建筑环境与能源应用工程专业“卓越工程师培养计划”为依托,优化专业知识体系结构,加强内涵建设,改革人才培养模式,顺应建筑环境与能源应用工程专业教育规范化、办学特色化的发展趋势,主动适应创新型国家建设需求和中原经济区建设需要,培养具有节能环保意识、工程经济意识及创新意识的高级应用型工程技术人才。
在高水平教学团队建设方面:以提高教师教学能力为重点,满足教师个性化专业化发展的需要。以分类建设为手段,重视工程经验的积累,突出培养过程中“强基”“重用”的目的。建设一支规模适中,结构合理,兼顾学术背景和实践经验,具有国际化视野的年富力强的教学团队。
在实践创新能力培养方面:着眼行业特点,以实践教学为重点,整合各类实验实践教学资源,促进成果共享,发挥示范引领作用。以建筑环境与设备工程河南省实验教学示范中心为依托,采取高校与科研院所、行业、企业合作共建方式,建设高水平的校外实践教育基地,推动教学与科研紧密结合、学校与社会密切合作,促进大学生在科学研究中学习、在社会实践中学习,培养大学生创新创业能力。
在教学管理方面:建立专业年报的常规机制,全面反映专业建设的进展,并针对存在问题,提出持续改善方案。
参考文献:
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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)06-0087-02
一、引言
建筑环境与能源应用工程专业培养目标是培养具备室内环境设备系统及建筑公共设施系统的设计、安装调试、运行管理以及建筑自动化的方案制定,并具有初步的建筑环境设备系统的应用研究和开发能力,很显然这个专业是工程性非常强的专业,那么对于该专业课程体系的建设以及课程的内容应该体现工程的系统性和整体性。
二、建筑环境与能源应用工程专业核心课程现状与存在的问题
改革开放以来,我国从计划经济转向市场经济,原供热通风专业考虑的主要是建筑物单纯的供热和空调,缺少建筑物内热、湿、声、光及空气质量等的综合考虑,尤其对创造人工建筑环境的重要性认识不足。所以1998年国家专业调整后,建筑环境与能源应用工程专业又增设了《建筑环境学》、《流体输配管网》和《热质交换原理与设备》等三门专业基础课。在修完共六门专业基础课后,至少要陆续修图1所示的专业课程[1]。
但是新增设的三门专业基础课与图1所示的专业课程内容重复、衔接性差,如《建筑环境学》定位为专业平台课程起主导作用,虽与后续专业课有内容重复之处,但经过实践证明却是起到主导的作用[2],但是《流体输配管网》和《热质交换原理与设备》却没有起到明显的专业基础平台的作用,内容反而像专业课程共性的提炼和升华,对于未接触过专业知识的人而言过于深奥且难懂。新增设的三门专业基础课必须要开设,学生学时增加,但是效果却不显著,尤其是后两门在这样的定位下显得可有可无。由于内容的重复,教师在授课过程中尽管互相沟通却仍存在内容衔接不合理导致内容重复或重点遗漏等问题。
建筑环境与能源应用工程专业培养目标是高级工程技术应用性人才,既然他们以后要面对的是具体工程,那么应该强化他们工程的概念,并尽量让他们了解整体性和系统性是工程项目必备的特性。根据对本专业毕业生的调查和回访可知,根据专业课程的学习绝大部分毕业生掌握了本专业主要的技术,但是却严重缺乏系统性和整体性的工程概念。
三、建筑环境与设备工程专业系统化核心课程群的建立
在深入研究和掌握新增设的专业基础课和专业课的定位和内容后,确定课程群的元素,即哪几门课成为群的一员;在明确课程群内部各课程关系的基础上,确定课程的先后开设顺序;在掌握课程群内各课程的内容后,优化教学内容、整合理论与实践的教学环节,提升教学实效性。
在明确学生的培养目标后,教师在教学过程中一定要让学生知道:在可持续发展的今天建筑环境与能源应用工程专业的任务,要完成此任务应该采取哪些技术和手段,掌握此技术和手段的方式就是理论与实践相结合,而且让学生知道我们是工科专业,以后接触的都是具体工程,工程的最大特点就是整体性和系统性。课题组成员根据多年来教学经验,根据目前主要课程之间存在的问题,从系统化的角度,将讲述调控和创造建筑环境技术手段的主要相关课程拟定为课程群,具体包括:《建筑环境学》、《供热工程》、《空调工程》、《工业通风》、《建筑给排水》、《流体输配管网》,其中《建筑环境学》是专业基础平台,起到让学生明确专业任务的目的,相当于抛砖引玉的作用;《供热工程》、《空调工程》、《工业通风》、《建筑给排水》是对创造建筑内部环境的技术和手段的讲解和介绍;《流体输配管网》是所有技术和手段共性的提炼和总结。课程群内课程的定位和开设顺序如图2所示[3]。
四、完善核心课程群的必备条件
1.科学设置课程群。课程群是以项目的形式,综合相关几门核心课程的内容,完成从构思-设计-实施到运作的过程,不仅巩固基础知识,还提高了工程应用技能及强化了工程系统性和整体性概念。课程群项目内容涵盖若干门核心课程的内容,具有丰富的题材和实践空间,通过研究和试验,完善项目的合理设置及指导性方法。
2.建立课程群教育模式的高素质的教师队伍。教师是教学过程的设计者和控制者,他的角色应该是导演。从以教师为中心转向以学生为中心,引导学生主动学习,引导学生思考研讨,增加主动学习和动手实践,强调分析问题和解决问题的能力,增强概念学习。如何从简单的知识二传手向教学过程导演的转换,提高教师本身的认识和素质以适应高级应用型人才培养模式,是核心课程群建设成功的关键之一。
3.以总―分―总系统化思路定位群内元素及其开设顺序,最后的“总”其目的是提炼和升华各技术手段的共性和特性,强化学生工程系统化概念,这个过程的教与学是需要花心思设计的,同时也是核心课程群建设的难点所在。
五、结论
建筑环境与能源应用工程专业系统化核心课程群建设首先是以专业基础课程――《建筑环境学》为平台进行建设的,是建筑环境与能源应用工程专业特色;其次从工程系统性角度建立专业核心课程群,从系统化角度建立群的元素;最后以总―分―总系统化思路定位群内元素及其开设顺序。通过建筑环境与能源应用工程专业系统化核心课程群建设和实施,同时完善和优化培养方案和教学大纲,使本专业的同学建立工程系统性和整体性的概念,进而达到本专业的培养目标。
参考文献:
1 概述
我国一般的本科专业都开设有专业英语的课程。专业外语的设置目的是在大学英语的基础上进行实践应用,掌握科技英语技能,使学生能够熟练阅读国外相关的专业文献,以掌握本专业发展的最新动态,对学生的全面素质教育具有十分重要的作用。
建筑环境与能源应用工程专业(以下简称建环专业)是建筑类工程应用型专业,近年来就业率高,因此,国内很多高校新开设了该专业。专业英语是专业教学的一项重要内容,但是,传统的专业英语教学过于教科书化,缺少对学生实际应用能力的培养。
在专业英语课程之前,学生普遍没有看外文文献的习惯,从而限制了信息获得的渠道。在课堂教学方式上,多采用教师或学生统一口头翻译教材的教学形式。专业英语的教材一般是从国外英文教材或者书籍中截取的片段,专业性强,难度较大。由于教材的局限,学生学习积极性普遍不高,不同英语程度的同学感受相差较大,再加上上课时师生的互动很少,因此,专业英语的学习效果非常一般。
建环专业英语课程一般在三年级第一学期开设。此时,专业课学习刚刚开始,学生专业知识面较窄。因此,此时若让同学去读大部头的《ASHRAE handbook》,同学肯定是无比头疼的。而国内很多高校的专业英语教材偏偏是选用的从《ASHRAE handbook》中截取的材料,因此,造成了同学学习困难,却达不到良好的学习效果。
针对这种情况,笔者在专业英语教学中进行尝试,将工程中应用较多的英语表达方式和词汇在课堂进行讲授和联系,同时,将本专业的主要国际组织机构、工程现状等用英语呈现给同学,从而引起了同学的学习兴趣,达到较好的学习效果。
2 与实践结合的专业英语教学方法
建环专业的主要国际组织有ASHRAE,CIBSE等,近年来兴起的绿色建筑组织有USGBC等。在课堂上将这些主要的国际组织及其网站介绍给同学,可以增加其对专业信息的了解渠道,认识到行业工作的重要性。同时,通过网站上的丰富的信息,可以刺激同学去查找、了解各种专业名词和概念,从而达到提高同学专业水平的目的。
建环专业与建筑节能技术在近年来是密不可分的,在介绍艰深的原理性材料之前,将活泼、生动的建筑节能技术案例、流程等,以图片、视频、文字的形式介绍给同学们,可以充分调动其学习积极性。在这类的教学过程中,除了课堂讲解之外,还可以采用互动的形式,让同学们分组进行调研和查询,通过论文阅读、现场调研等方式,在课堂上讲出一种建筑节能技术,并由教师进行点评和分析。这种教学方法可以有效的调动同学的学习积极性,同时,练习其协调配合能力。并且,由教师在课堂上当面进行点评时,同学可以通过问答的形式,解答在阅读和调研中的困惑。
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