教育教学论文:“建筑节能技术”课程教学方法探讨
张琳邡 姚丽
[摘 要] 基于建筑节能技术在建筑环境与能源应用工程专业中的重要性及本专业的特点,针对“建筑节能技术”课堂特点,从课程体系和教学方法两个方面进行了探讨,不断优化课程体系,保证教学内容的先进性、适用性及整体性;课堂教学与实践教学相结合,激发学生学习的主动性,培养学生知识的应用能力,提高教学质量和教学水平,实施多元化的考核方式,突出学生学习过程和知识应用能力的考核,培养出具备专业基础理论知识和专业技术能力的应用型人才。
[关键词] 建筑节能技术;课程体系;教学方法
[基金项目] 2020年度中国矿业大学徐海学院专业建设与教学改革一般项目“‘建筑节能技术课程建设与教学改革”(YA2041);2020年度江苏省教育厅高等学校自然科学研究面上项目“徐州地区小型蓄能能源站在住宅中应用研究”(20KJD560008)
[作者简介] 张琳邡(1986—),女,山西太原人,硕士,中国矿业大学徐海学院建筑工程系讲师,主要从事建筑节能和能源管理研究;姚 丽(1987—),女,河南信阳人,硕士,中国矿业大学徐海学院建筑工程系讲师,主要从事建筑节能研究。
[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324(2021)21-0149-04 [收稿日期] 2021-01-23
一、引言
随着生活水平的不断提高,人们对居住环境舒适性的要求也越来越高。为了营造一个舒适的室内环境,需消耗大量的能源。據统计,世界平均建筑能耗占总能耗的37%,其中采暖、通风、空调、照明等建筑设备能耗又占建筑能耗的80%以上。在能源供应日趋紧张的情况下,迫切要求在保持室内舒适度的前提下,最大限度地降低建筑设备的能耗,而建筑环境与能源应用工程专业(以下简称“建环”)学习和工作的重点就是耗最低的能源创最佳的环境。因此,建环专业开设“建筑节能技术”课程的重要性不言而喻,但其在教学中存在以下问题[1,2]。
第一,建筑节能技术日新月异,课程教学内容更新不及时,专业教师将课堂教学和实践教学很好地结合,使得课堂教学内容陈旧,学生了解不到行业最新科技,授课内容与行业人才需求联系不紧密。
第二,课堂教学中虽然有多种教学手段,但学生主动参与环节较少,体现不出以学生为主体的教学理念;课堂教学设计欠合理,专业知识点较分散,不能很好地衔接;实践教学环节偏少,教师参与实践教学培训的机会较少,教学模式与产业需求脱节,不能有效锻炼学生的实际工程能力,不能提高学生的综合素质。
因此,教师需针对该门课的特点及存在的问题,不断更新和丰富课程教学内容,做到与时俱进,并探索合适的教学模式,进而培养出具备专业基础理论知识和专业技术能力的应用型人才。
二、课程体系
在“建筑节能技术”课程开设前,相关专业基础课如“工程热力学”“传热学”“暖通空调”“制冷技术”“建筑环境学”等课程都已经学完,而“建筑节能技术”是将已学理论知识付诸实际应用的一门课,在构建课程知识体系时,首先要注意课程之间的衔接,体现出已学课程在本课程中的作用,引导学生构建体系化的知识结构,进而将专业所学的知识融会贯通。其次要根据建筑环境与能源应用工程专业的特点,将供暖系统与空调系统节能技术、供暖系统与空调系统运行调节节能、可再生能源利用等内容作为重点讲授内容,而对建筑围护结构节能设计与建筑规划节能设计等内容,则适当缩短课时。
此外,授课内容不能仅限于以上内容,课程体系还需要有一定的深度和广度,教师需积极关注建筑节能的前沿动态,不断更新和拓展教学内容,将先进的知识、技术融入课堂内容,保证课堂知识体系的先进性、适用性及整体性[3]。
(一)先进性
随着我国建筑科技的飞速发展,建筑节能技术、标准、规范都不断更新,但是传统教材的更新却很缓慢。作为专业教师,要想上好这门课,就要与时俱进,不断地扩充和改变知识体系,及时优化教学体系,了解和掌握建筑节能的新技术、新材料、新成果、新规范等,将具有实用性的教学内容整合到课堂教学中,建立新的课程体系,让学生全面了解、掌握最前沿的建筑节能技术,进而培养创新型工程科技人才。
(二)适用性
“建筑节能技术”课程涉及内容和知识较广泛,且从事建筑节能的专业人员数量有限,任课教师大多数时间都在从事教学和科研工作,不能深刻把握当前实际工程需要哪些专业知识。这就要求教师要及时了解和掌握市场需求,进行校企合作,到企业寻求实际工程实例,也可邀请有经验的工程师和教师混合教学,结合已有的实际问题探讨其解决方案,总结出与技术相关的重要内容,进而让学生学到重要的专业知识,培养出工程技术人才。
(三)整体性
建筑节能技术是一门跨学科、跨行业,综合性和应用性很强,涉及热能、设备、机电、建筑学、城乡规划、土木、材料、电子、信息、生态等多学科的综合交叉课程。在教学过程中,要从整体上把握,抓住重点和难点,根据不同专业的特点,统筹安排教学内容,突出各个专业的特色,且保证教学内容的整体性,提高学生具体操作能力。
三、教学方法
“建筑节能技术”以基本概念和原理为主,没有复杂的公式、烦琐的推理过程,课程体系之间既相互联系,又自成体系,这样有利于开展“学生为主,教师为辅”的教学模式。此外,“建筑节能技术”侧重于工程实践,在教学过程中需要有工程案例分析、实习、实训等教学环节。可依托学生项目和学科竞赛,使建筑节能技术融入工程项目,进一步培养学生的建筑节能意识、建筑节能思维,提高其工程素养[4,5]。
(一)课堂教学
课堂教学中,教师需要精心设计知识体系结构、前后内容衔接、逻辑表达形式等整个教学过程,针对“建筑节能技术”课程的特点,理论教学部分适当压缩,案例教学环节适当增加,引入国内外典型的建筑节能的案例进行分析,如清华大学超低能耗示范楼、世博中国馆、德州太阳谷微排大厦、IKAROS House等,以及与学校特色相关联的某矿井回风的热利用、矿井降温等,还有学生在实习中参观过的当地某些节能建筑和节能改造项目。通过案例教学,将理论、实践及应用结合起来,使学生进一步提高对专业知识的掌握程度,并且通过节能建筑与传统建筑的对比,真切感受到建筑节能技术的意义所在,也在一定程度上提升了解决实际工程问题的能力。
课堂教学过程中,教师还需引导学生注意前后知识点的衔接,使知识结构体系化,进而对专业知识融会贯通。此外,本课程还需培养学生自主学习能力,不是单纯地听教师讲授,而是变被动为主动,激发学生的兴趣,进一步培养学生分析问题、解决问题的能力,提高其工程能力。在讲新的节能技术前,设置专题讲述环节,让学生以个人、小组的形式,课前查阅资料,观察生活中的实例,制作PPT,教师在课堂上随机抽取学生上讲台讲述,其他学生可以针对所讲内容提出疑问或补充自己的观点,最后教师对所讲内容进行归纳总结,查缺补漏,起到穿针引线的作用。这样不仅节约了课堂教学时间,而且培养了学生的自学能力、团队合作能力及语言表达能力,在一定程度上也激发了学生的学习热情,提高了学习的主动性。
(二)实践教学
实践教学是理论教学与工程应用之间的桥梁,能提升学生理论知识的应用能力、动手能力,进而培养出高素质工程应用型人才。但目前有些实践环节多是现场观摩,学生实际动手操作的机会较少,需要进一步加强工程实践教学。一方面充分利用大学期间实习、实验、实训等教学环节;另一方面依托学生项目和学科竞赛,使学生在实践教学中加强理论知识的应用,培养工程意识,提高工程素养。
1.实习、实验、实训。“建筑节能技术”在大三第二学期开设,而生产实习也是大三第二学期开设,教师可以合理安排开课时间,将生产实习融入“建筑节能技术”实践教学中,教师联系实际施工现场,获得进入施工现场的资格后,做好安全措施,在不影响施工正常工作的情況下,实地讲授相关知识,将教学与生产实际相结合,理论和实践相联系,学生在实践教学中获得本专业的相关知识,巩固和加深所学专业理论,培养学生分析解决现场生产实际问题的能力。
大学期间实验课大多是针对某一门专业课而设置相关的实验内容,通过实验学生能更好地理解掌握某一门专业课知识点,但对于不同专业课之间的知识点很难融会贯通及综合应用,因此,需要增设融合几门课程知识的综合实验。综合实验应从建筑供能技术和建筑节能技术两方面出发,选择合作紧密的企业共建符合社会需求和时代发展的综合实验室,进而丰富学生实验和实践的内容,也为企业和社会培养了最佳的复合型专业人才。
综合实训是我校应用型人才培养方案中重要的实践教学环节,实训过程以学生自学为主,教师仅起到引导、保障、监督的作用。教师可以充分利用综合实训围绕专业知识安排不同的实训任务,让学生综合运用所学的理论知识和操作技能,将不同的知识技能进行融合与提升,形成一个完整的知识技能体系,提高分析问题、解决问题的能力,为就业奠定基础。
2.学生项目、学科比赛。鼓励学生积极参加CAR-ASHRAE学生设计竞赛、全国高等院校绿色建筑设计技能大赛及大学生创新创业训练计划项目等,依托学生项目和学科竞赛,让建筑节能技术融入学生的课外科技活动,构建大学生课外科技平台,进而成为“建筑节能技术”实践教学的另一种方式。通过实践教学,理论和实际工程完美结合,学生掌握知识更直观、更透彻,提高了学生的学习兴趣。
CAR-ASHRAE学生设计竞赛是中国制冷学会(CAR)、住房和城乡建设部高等学校建筑环境与设备工程学科专业指导委员会及美国供热制冷空调工程师学会(ASHRAE)共同举办的,面向我国建筑环境与能源应用工程及相关专业的大学四年级本科生,与本科生毕业设计紧密结合。学生根据所给建筑类型、功能及地区环境特点,结合空调运行的可靠性、经济性、节能及环保效果,对不同设计方案进行比较和优选,最终确定最佳方案。该竞赛不仅能培养学生的工程设计能力、理论知识应用能力,而且能增强其团队协作意识、创新精神,也能推动我国高等院校建筑环境与能源应用工程学科的教学改革,发现和培养未来的暖通空调工程师,促进国际交流。
全国高等院校绿色建筑设计技能大赛是中国建设教育协会、中国城市科学研究会绿色建筑与节能专业委员会共同举办的,建筑环境与能源应用工程专业大学三年级以上的学生可报名参加。学生的参赛作品采用实际地形地貌,配套已有建筑现状,基于项目所在气候区,因地制宜开展绿建设计,运用相关模拟软件对不同方案进行风环境、光环境、热环境和声环境等分析与计算,获得最佳设计方案。通过比赛,学生所学知识得到了深化和升华,学生的综合素质、科学研究能力和实践能力得以全面提高。
大学生创新创业计划项目面向本科生,包括创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目三类。创新训练项目是在导师的指导下,学生以个人或团队的形式自主完成研究项目设计、研究条件准备、项目实施、研究报告撰写、成果交流等工作。创业训练项目是在导师的指导下,学生组建团队,在项目实施过程中每位学生扮演不同的角色,并开展编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、参加企业实践、撰写创业报告等工作。创业实践项目是在学校导师和企业导师的共同指导下,团队采用前期创新训练项目的成果,提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务。通过参加大学生创新创业计划项目,不仅培养了学生综合运用所学基础理论、专业知识和基本技能的能力,而且提高了其分析和解决问题的能力,以及从事科学研究的能力,使学生受到了较为系统的实践和科研训练,培养了适应创新型国家建设需要的高水平创新人才。
(三)考核方式
经过32个学时的学习,学生掌握知识的情况需要通过平时成绩和考试成绩进行综合考核,由于“建筑节能技术”是一门综合性和应用性很强的课程,要注重实践能力的培养,因此,在考核时,平时成绩占40%,考试成绩占60%。
平时成绩主要包括课堂互动、习题作业、专题研讨和实践活动。课堂互动是对课堂提问环节中学生回答的积极性和正确性进行打分。虽然课堂互动占总成绩的比例不高,但学生上课的专注力和参与度会得到一定的提高。习题作业主要包括课堂小论文和课堂大作业,课堂小论文可以培养学生查阅文献、撰写论文及科学研究的能力;课堂大作业可以拓展和加深学生对知识点的理解掌握。专题研讨是学生通过习题作业,在专题研讨环节中利用语言、文字、图表、动画等方式展示课下自学的成果。实践活动主要包括撰写实习报告、科研训练和参加学科竞赛等方面。
雖然考试成绩仍然依靠卷面考试的形式,但出题时要侧重知识应用能力的测试,重点考核学生分析问题、解决问题的能力,试卷中概念型题目所占比重低,案例分析题、论述题所占比重高。如针对某一案例,分析该案例中应用了哪些建筑节能技术,是否合理,如不合理,提出改造措施;进行不同方案之间的对比,评价其优缺点,等等。通过多方面的考核,不仅检验了学生对所学知识的掌握程度,而且学生的专业综合能力也得到了提高。
通过开展“学生为主,教师为辅”的教学模式,激发了学生的学习热情,提高了学生学习的积极性,学生对课程的理解更深刻,工程素养与综合能力得以提升,且增加了师生之间的互动,教师能更好地掌握学生的学习情况,更利于实时调整课程编排,取得更好的教学效果。
四、结语
在严峻的能源危机大环境下,“建筑节能技术”课程的开设尤为重要。该门课实践性较强,课程体系与教学方法需契合建筑环境与能源应用工程专业的特点,不仅能让学生学习现有的节能技术,还有助于培养具有节能意识、工程素养,以及发现问题、解决问题能力的真正为我国的节能事业做出贡献的应用型人才。
参考文献
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[3]毕明华,王斌武,方贤德,等.工程教育理念下建筑节能原理与技术教学改革探讨[J].亚太教育,2019(7):51-53.
[4]范梦婷,彭靖,陈丽州.基于BIM技术的《建筑节能技术》课程改革研究[J].建材与装饰,2020(11):181-182.
[5]林道光,黎娇,严中俊.“建筑节能技术”课程教学改革探讨[J].科技资讯,2015,13(32):134-135.
Discussion on Teaching Methods of “Building Energy-saving Technology” Course
ZHANG Lin-fang, YAO Li
(Department of Architecture and Civil Engineering, Xuhai College, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China)
Abstract: Based on the importance of building energy-saving technology in the major of building environment and energy application engineering and the characteristics of the major, according to the classroom characteristics of the “Building Energy-saving Technology” course, this paper discusses the course system and teaching methods. It is proposed to continuously optimize the course system to ensure the progressiveness, applicability and integrity of the teaching content. Classroom teaching should be combined with practical teaching in order to stimulate students learning initiative, cultivate students ability to apply knowledge, and improve the quality and level of teaching. Diversified assessment methods should be adopted to highlight students learning process and knowledge application ability assessment so as to cultivate applied talents with professional basic theoretical knowledge and professional technical ability.
Key words: Building Energy-saving Technology; course system; teaching method
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