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建筑節能原理與技術教學改革

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建筑節能原理與技術教學改革

摘要:本文結合課程教學實踐,以培養工程科技人才的工程教育理念為指導,對桂林航天工業學院建筑節能原理技術課程的教學現狀進行了思考,深入分析了課程在內容配置和培養創新型技術人才模式等方面存在的問題,提出了重構教學內容、培育高效課堂、加強工程實踐等切實可行的改革措施,將工程實踐能力的提升貫徹于課程教學的全過程,對學生綜合素質與創新能力的培養具有參考意義。

關鍵詞:建筑節能原理與技術;教學改革;工程教育;創新能力

一、課程教學現狀分析

建筑節能原理與技術涉及土木、環境、材料、設備、熱能、機電等工程學科的專業知識,是一門綜合性技術課程。在教育部發起首批新工科教育教學研究與實踐和大力培養應用型技術人才的背景下,課程教學要適應教育重任和形勢發展,就得解決目前教學中存在的問題。

(一)課程內容配置不盡合理

工程是科學與技術的應用和歸宿,持續深化工程教育改革,對培養適應行業發展的工程科技人才提出了更高的要求。大學本科課程結構和課程內容配置上,應更加適應和符合產業需求。相較于日新月異的建筑節能科技,課程目前的教學內容沒能及時得到拓展和更新,新知識、新技術還沒有及時地體現在課程教學之中。專業教師在工作中,學術研究與教育教學不能得到合理的結合與平衡,這也是課程內容相對陳舊、授課與行業科技及產業需求聯系不夠緊密的根本原因。

(二)缺乏培養創新型工程科技人才的有效模式

我國應屆畢業生面臨的最大求職障礙就是工程經驗欠缺,而且即使是在崗的工程師,能夠符合跨國公司要求的比例也很低,遠不及發達國家。究其原因,主要是教學模式與工程教育及產業需求存在相對脫節的現象,學生的工程能力難以得到培養,綜合素質不能得到有效提高。對于課程教學,一方面,在課堂授課方式上,雖然結合了多種教學手段,但是學生在學習中的主體地位仍得不到充分體現,教學效果沒能獲得突破性的提高,主要存在課堂教學設計不夠合理、教學過程學生主動參與較少、學生專業知識記憶分散等問題;另一方面,對工程實踐環節重視不足,不僅僅體現在實踐課時偏少,而且對實驗、實訓場地及設備的投入相對不足,從事實踐教學的教師獲得的培訓機會較少,學生的工程能力得不到有效鍛煉。

二、課程改革具體措施

(一)重構教學內容

應用型本科教育的課程設置須體現高級應用型人才的培養規格,工程教育理念下的課程內容選擇與組織也應遵循這一規律,課程內容應與行業科技相適應。結合學生的特點和需求,為保證具備系統性和實用性的教學內容,采用了中國建筑工業出版社出版的由天津大學王立雄、黨睿編著的《建筑節能》一書作為教材。根據建筑環境與能源應用工程專業的特點,教學中選定熱泵技術在建筑中的應用、制冷節能設計、采暖節能設計、既有建筑節能改造、太陽能利用等章節作為重點講授內容,并適當增加課時。同時縮減了圍護結構節能設計、建筑規劃設計與節能等章節內容。因講授課時有限,課程中關于遮陽設計、采光與照明節能設計等內容由學生通過自學來完成,相應減少考核要求。同時,為使課程知識具有一定的廣度和深度,教學內容不限于教材,適度將行業科技新成果與新技術引入教學,及時更新和拓展教學內容,豐富了課程知識的內涵。近些年來,我國建筑科技和建筑設備工程技術有了較大發展,比如空氣能熱泵熱水工程和水源熱泵工程。隨著相關技術的不斷進步和配套設備的完善,它們在生產和生活中的應用越來越廣,其重要原因就是具備節能環保的優勢。講授行業新成果、新技術能使專業教學及時跟上科技發展態勢,將先進的知識、工藝合理地融合在課程內容當中。

(二)培育高效課堂

教學方式要為學生的學習方式服務,課堂是教學的主陣地,培育高效課堂就成為課程改革的重要環節。建筑節能原理與技術這門課程不僅要求任課教師在有限時間內完成教學目標,更要注重培養學生應用建筑節能設計相關的基本理論、方法分析和解決工程問題的能力。實踐中,為有效緩減任務重而時間緊的矛盾,本著提高課堂教學質量與效率的目的,積極改進并嘗試案例教學法、任務驅動法等更為有效的授課方式。為打造高效課堂,使教學的實施更為有效,主要從優化課堂教學過程、培養高效學習方式以及促進知識體系構建等方面進行了突破。

1.優化課堂教學過程

課堂教學是由專任教師來主導設計的,教師的教學理念和方式決定了課堂的特點。首先,針對學生特點確立明確的教學目標,從新課導入、演示講解到總結,精心設計整個教學過程。由于概念多、理論多,課程以掌握基本概念及基本理論、強化實踐應用為主線,適度淡化復雜公式理論推導,側重工程能力培養。重視新課導入,以綱要的形式提煉主要內容,引導學生建立清晰的思路和層次感。其次,在課堂授課當中,選擇合理的教學形式和方法。比如課堂教學的具體組織上,可以以班級教學為基礎,結合面向小組、面向個別的交流形式。可以針對不同的知識環節靈活采用不同的教學方式,尤其重視采用案例教學法、任務驅動法等更為先進有效的方式。此外,在課堂結束之前做好小結,實時地了解學生對課程內容的掌握情況,查漏補缺,以提高授課效果。課后進行反思,針對課堂教學的效果評價及信息反饋及時整改和完善教案,進一步明確課堂教學改進的努力方向和具體措施。課堂教學改革尤其要重視課后備課,因為教學反思會將專業教師的傳道授業與自我學習統一起來,有利于教師的技能提高與專業成熟,有助于教師練就一套能夠出色駕馭課堂教學的、能夠及時應對教學變化的過硬本領。與傳統的課堂教學不同,教師不僅要講解教材知識,還要注重其他理論和實踐知識與教材知識的互相充實、相輔相成。課堂上專任教師更多的是發揮組織、引導教學活動的作用,以學生為中心的教學理念要貫徹在課堂始終,切實打造現代課堂,使課堂煥發出應有的生機和活力。

2.培養自主學習能力

課堂是為學生而建構的,學生才是課堂真正的核心。高效課堂要求學生適應角色,變被動為主動,充分體現主體性。學生不是單純地聽課及死記硬背,更多的是理解與思考,提升學習的自主性和有效性。學習效率反映了一個學生的綜合學習能力,學習能力、學習興趣以及學習效率三者之間是相互促進、相互統一的。要提高學生的學習效率,尤其是要提高課堂學習的聽課效率。首先,教學中要促使學生學習內在動機的激發,這是學生能夠主動參與課堂教學、成為主體角色的前提。學生對課程有了興趣,就會自覺地主動學習,學習效率自然也會得到相應提高。例如在課程導入和教學中結合案例,適時強調課程在建筑設計、施工和使用維護中的實用價值,從整個專業的角度讓學生認識體會到該課程的重要地位,使學生的求知欲望和學習熱情得到激發。其次,要培養學生的思維能力,教育的本質和目的就是傳承人類的智慧。傳統的課堂往往被看作是教師的領地,而學生只是授課對象,聽課和思考相對脫節,學生一味被動地學習而缺少主動參與。教師應該擯棄和抵制這種單向交流的方式,建立師生之間通暢的雙相溝通。教學中,任課教師可以創設學生比較感興趣的情境與主題,引導學生主動探究,并耐心指導和悉心點撥。自主學習、獨立思考、合作交流等多種模式均能使學生的思維能力得到培養和鍛煉,綜合能力得到提高。

3.促進知識體系構建

真正的學習,應當是一個自主構建和完善知識體系的過程。一門課程是由諸多概念、理論等所構成的,這些知識點之間是彼此關聯、互為支撐的。課堂上教師要積極引導學生勤于思考,促進學生對知識的有效吸收與整合,幫助學生形成對專業知識的高效記憶,并在解決實際工程問題時能夠加以靈活應用。在學習建筑節能原理與技術課程之前,學生已完成工程熱力學、建筑概論、流體力學泵與風機、建筑環境學、建筑冷熱源等課程的學習任務,對于功與能量之間的轉換、熱力學定律的內涵以及建筑通風空調工程冷熱源設備的換熱機理等都有了一定程度的掌握,具備更深入學習這些專業理論在工程中應用的基礎。課堂講授緒論部分進行課程導入時,應首先介紹課程的主要內容和知識架構,再介紹先修課程如建筑冷熱源、建筑環境學等相關知識在本課程中的作用,并引出該課程與后續課程如綠色建筑與可持續發展、建筑能源評估技術之間的關系。課堂教學當中,任課教師應適時簡要地回顧前期課程的相關知識內容,引導學生建立知識點之間的相互聯系,構造體系化的知識結構,形成對專業知識的融會貫通。

(三)加強工程實踐

工程實踐可進一步加強理論教學與工程應用的接軌,是培養學生掌握科學方法并提升應用能力的重要平臺,是培養高素質工程科技人才的關鍵過程。傳統的課程教學是“重理論、輕實踐”,工程教育理念缺失,課堂教學的比重遠遠大于工程實踐。而且有些實踐環節多是現場觀摩或者是教師示范教學,學生得到實際操作和訓練的機會較少。針對這一課程現狀,一方面,要繼續加強工程實踐投入力度,建筑節能技術相關實驗、實習、實訓等教學環節要與工程應用進一步緊密融合,體現針對性與實用性,使學生在實踐教學中樹立工程意識,培養工程思維,提高工程素養;另一方面,可依托學生項目和學科競賽,與課程實踐相結合,構建大學生課外科技活動平臺,使得建筑節能技術相關工程知識能夠有一方用武之地。近年來,相關專業學生在中國制冷空調行業大學生科技競賽、大學生創新設計與制作大賽以及大學生BIM應用技能大賽中多次獲獎,優秀畢業設計的數量也明顯增多,但深化工程實踐依然任重道遠。面向應用型本科學生的工程教育,更應當與日益發展的現代科技相適應,包括與現代工業制造水平相適應的產品開發、工程設計和生產管理等方面的能力訓練,以及與社會經濟發展相適應的安全意識、質量意識、節能環保意識和團隊協作意識的培養。

三、結語

基于我國經濟轉型升級的迫切需求,在地方普通本科高校向應用型本科高校轉型發展的過程當中,培養具有創新精神的工程科技人才具有非常重要的現實意義。工程素質培養的涉及面很廣,工程能力的提升也不能拔苗助長、一蹴而就,而是需要在長期的實踐過程中循序漸進。專業教師應能研善教、勇于開拓,促進課程內容與行業需求良好對接,促使學生以主體地位參與高效課堂和工程實踐當中,逐步形成學生工程素質與綜合能力的提升。

作者:畢明華 王斌武 龍鵬 陳洪杰 單位:桂林航天工業學院 南京航空航天大學

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