时间:2023-03-21 17:18:02
引言:寻求写作上的突破?我们特意为您精选了4篇建筑环境专业论文范文,希望这些范文能够成为您写作时的参考,帮助您的文章更加丰富和深入。
人们对改善居住与工作环境的要求,即健康、舒适越来越迫切和强烈。随之而消耗的能源日益增多,相伴而来的保护环境的压力(温室气体限排、ODS物质替代等)日益增强。急需提高认识,寻求对策。对习惯做法要重新加以审视。
经济全球化是大潮流,我国加入WTO已成定局。这既是机遇,又是挑战。观念、技术、管理、法则等诸方面都会有深刻变化。人才争夺将更为突出。
科教兴国、西部大开发、城市化、可持续发展战略等等将深深影响我们今后的活动。我们要关注、要应付。
二、关注能源结构变化的影响,推进节能
我国能源以煤为主的大局一时还难以改变,但清洁优质能源-天然气在城市中应用的数量会增长,推进以电力为终端能源消费的主体的努力会增强。新能源和可再生能源的研究开发力度会加大。我们如何应付对这方面的变化,在技术与应用上早作准备。传统的集中供热模式在何种条件仍可继续发展,应该如何发展多元化的复合能源技术及工程应用。
电力经营体制会改革,发电输送和分配会分开,用户有优选权利。对于我们专业这种非均衡性负荷的日益增长,供电峰谷平衡难题将凸显。对电力经营体制改革,我们如何更好互动。
终端用户用热(冷)计量收费的实施,已成定局,只是时间早晚和实施方式的问题。这一改革会影响到方方面面。我们要从整体系统地加以思考,寻求各种对策,应对复杂的实际情况。
建筑节能是项系统工程,任务艰巨,我们专业担负着其中十分重要的一环。促进高效节能的设备开发和工程应用,优化专业系统设计,实施和运行管理是我们应尽的职责。提供有效的技术支持及手段是近期的一项迫切任务。
三、关注信息网络技术的发展和应用,站在巨人肩上求更好发展
因特网的影响日益深入到社会的各个方面。利用它在信息掌握与共享上最易做到,不重复,不做虚功,推进智力接力赛,最能体现效益和效率。
利用因特网的特点:传播速度快、无时间与地域限制,开放、互动、双向沟通等,改变我们传统的工作方式,实施异地智力协作与集成,降低工作成本,提高工作效率。还有异地联网调控、电子商务等等都值得关注。
四、技术发展途径的选择
以新技术改造传统设备;
以新技术改造传统系统;
开发新设备、新系统;
【Abstract】As an important part of undergraduate training process graduation design is to impart knowledge to students and cultivate students' innovative ability. Taking the building environment and energy engineering of Xinjiang University as an example, this paper analyzes the present situation of the graduation project and points out the existing problems in the graduation project. Take employment orientation as substance, in order to stimulating students learning motivation and strengthening students' project practice ability, some improvement methods of graduation design projects have been proposed, therefore the better professional engineers will be imported into the society.
【Key words】Graduation design project; Building environment and energy application engineering;Guidance mode;Innovation ability
0 背景
建筑环境与能源应用工程专业是2012年建筑环境与设备工程专业和建筑节能技术与工程、建筑设施智能技术(部分)合并而成的新专业。建筑环境与能源应用工程专业的任务是以建筑为主要对象,现在充分利用自然能源基础上,采用人工环境与能源利用工程技术去创造适合人类生活与工作的舒适、健康、节能、环保的建筑环境和满足产品生产与科学实验要求的工业环境,以及特殊应用领域的人工环境(如地下工程环境、国防工程环境、运载工具内部空间环境等)[1]。
该专业本科生毕业后就业主要面向设计研究,工程建设,设备运行管理等企事业单位,所从事的工作都为创造舒适的人工环境发挥了重要的作用。随着时展和城市日渐扩大,现代建筑体系形态各异,人们对建筑内部的使用及居住环境要求也提出了更高的要求,因此,迫切需要能适应现代建筑发展的高级工程技术人才。工科专业学习的最终目的是为了应用,因此建筑环境与能源应用工程专业的毕业论文(设计)是该专业在本科人才培养过程中的重要环节。作为大学四年知识的总结,学生应该通过毕业设计环节的学习,掌握本专业工程设计、施工、运行管理等工作内容。
近年来随着民用和工业建筑行业在政策和市场化的调整过程中的逐步理性化,建筑工程类工科毕业生的就业形势严峻。市场对人才的选择空间越来越大,就业率逐年有下降的趋势,尤其是设计建筑设计施工行业,毕业生就业率直接和学生的工程实践能力相关联。作为培养社会实用人才的建筑工程类院校,若想提高毕业生的就业率,除了严抓教学质量,还需在毕业设计环节结合社会实际需求,以目前社会就业导向为主旨确定毕业设计选题,从而更好的激发学生学习的动力,强化学生工程实践能力。
1 毕业设计环节现状分析
目前新疆大学建筑环境与能源应用工程毕业设计主要分为建筑环境方向与建筑能源方向两部分内容。结合新疆严寒气候区的气候特点,建筑环境方向主要分为供暖系统的和空调系统的设计,该方向的毕业设计由毕业指导教师给出建筑图纸和地区基本信息,学生根据基本信息确定技术可行的设计方案,在毕业设计过程中可以掌握供暖系统或空调系统的方案设计原则、负荷计算、设备选择,系统布置、气流组织计算、水力计算等一系列内容,最终绘制系统平面图、系统图、换热站或机房大样图以及冷热源机房平面图。建筑能源方向主要有燃气锅炉房和燃气锅炉房的设计,毕业设计内容为根据指导教师给定的热负荷及煤质资料确定锅炉房总装机容量、单台锅炉容量和燃烧设备的类型,掌握锅炉房最大热负荷及采暖期平均热负荷的计算,掌握锅炉配套辅机及锅炉房主要设备的选型方法,最后根据锅炉房工业要求确定锅炉房整体汽水系统方案及水处理方案并绘制平面图、热力系统图及设备平面剖面图。
2016年起毕业设计结合笔者的科研项目,新增了毕业论文形式的毕业设计内容。主要毕业论文内容根据指导教师的科研项目确定,以本次新增毕业论文题目《传热系数自调节墙体的基础研究》为例,学生首先需要了解毕业论文选题背景及意义,之后根据选题内容进行文献调研和资料查阅工作。由于该选题涉及到利用专业软件FLUENT对不同墙体的热工性能进行模拟,因此在进行文献调研的同时需要学生进行软件学习工作,随后与指导教师不断沟通,对不同结构的墙体结构进行模拟,确定模拟过程无误后完成多工况模拟,最后分析模拟数据并撰写学术论文。
2 毕业设计过程中存在的问题
根据上述毕业现状分析并结合笔者近两年指导毕业设计亲身体会,目前毕业设计教学过程中存在很多不足之处。首先毕业设计的选题确立主要影响到学生的学习积极性,拿到实用性强、贴近自己就业岗位的课题的学生积极性明显高于其他学生。譬如在毕业设计开始前已经确定就业单位为建筑设计院的学生,在毕业设计过程中就积极主动的多,因为他们希望通过毕业前最后的演练尽快掌握专业基本技能,以便毕业后在就业单位能尽快进入角色。而有少部分学生还没有确定就业单位或者已经明确要参考公务员岗位,就会出现对毕业设计选题不感兴趣,在设计学习过程中不能积极投入,仅以完成任务了事的心态完成毕业设计。
其次是有部分毕业设计内容与实际工程应用脱节,学生的实践能力以及上岗能力没有提高,譬如有一些毕业后将到南方地区工作的学生,在毕业设计时恰巧分在了建筑能源系统设计的锅炉房设计组中,由于南方地区目前还没有大范围推广冬季供暖,因此在毕业设计过程中选用的技术,设备以及所用的应用设计软件与其未来就业的实际工作有所差距,因此存在这部分学生工作后无法很快进入工作角色的问题。
再次毕业设计指导教师的工程实践背景有所差异,有一部分教师有设计院工作经验,新进青年教师以学术研究为主,工程实际经验有所欠缺,指导教师的背景差别也在一定程度上影响了学生毕业设计的质量。
3 以就业为导向的毕业设计改革措施
工科专业大学本科的毕业设计作为学生工作上岗前的最后一次实战演练,如果不能够有效提高学生专业技能,造成“高学历低能力”的现象将直接影响到毕业生的就业。针对目前毕业设计中存在的种种问题,着眼于社会需求,以就业为导向激发学生在毕业设计中的积极性,应该对毕业设计做出以下几条改革措施。
1)以市场导向和学生签约行业为主要依据,允许已签订就业单位的学生根据就业性质选择毕业设计内容。
目前毕业设计内容较适合从事设计工作的学生,但毕业设计题目还存在一定的局限性。建议扩展毕业设计面,增加毕业设计选题范围,譬如结合新疆地区目前大力推广的建筑节能措施,增加电采暖技术设计、污水源热泵系统设计以及太阳能供暖系统设计等可再生能源和清洁能源建筑应用方面的设计内容。如此一来就可以让已经签订就业单位的学生可根据就业方向选择适合其自身需求的毕业设计内容。
2)基于培养学生综合能力的原则,尽可能的设计综合性强甚至是跨学科的毕业设计题目。
对于没有签订就业单位的学生,为了让学生了解国内外建筑环境与能源应用工程的最新发展动态以及相关研究成果,应该重新构建适应市场需求的毕业设计参考资料库、学生选题库。毕业之后学生就业选择方向很广,目前的毕业设计内容一般为单一方向的设内容,对此指导教师可以在毕业设计初始选择小一些的项目,但要求学生多做几项内容,让学生对各方面的设计内容都了解一些,以便提高学生的综合能力。
3)增加毕业论文在毕业设计阶段的比例,让已取得研究生录取通知书的学生参加毕业论文的内容,使其能尽早的对科研过程有所了解,从而更好的进行研究生阶段的学习。
将工程应用与指导教师的科研相结合,以科研项目为支撑,将实际工程项目融入毕业设计,真题真做,培养学生的科研能力以及应用科学理论解决工程实际问题的能力。
4 结论
结合目前高校毕业设计教学质量的现状,着手社会需求,本文探讨了以市场导向和学生签约行业为主要依据,科学合理的对毕业设计进行改革的几点措施。
中图分类号:TU8;C961文献标志码:A文章编号:10052909(2012)06002304重庆大学1956年开始招收供热通风与空调工程专业本科生,是中国最早开办该专业的8所高校之一。1978年增设城市燃气工程本科专业,1995年增设设备工程与设备管理专业。1999年,供热通风与空调工程、城市燃气工程、设备工程与设备管理专业整合扩充为建筑环境与设备工程专业。拥有完善的本科生、硕士研究生、博士生、博士后培养体制,属于国家“211工程”重点学科,依托“985”研究平台和教育部重点实验室的支持,成为了国内领先的品牌专业。经过56年的办学历程,累计为国家培养了约1.3万名本科毕业生,1 000名余研究生,其中包括中国建筑设计研究院在内的各大设计院总工10余人。特别注重适应西部大开发的人才需求,并为东部沿海经济发达地区的建设输送了大量人才,毕业生在行业的影响较大。
该专业教育始终秉承重庆大学“研究学术、造就人才、佑启乡邦、振导社会”的办学宗旨,以人才培养为根本,在全国率先进行专业教育改革,遵循教育规律,创新专业教育体系,教学与科学研究、工程实践相结合,建成了具有鲜明特色的研究型本科教育,并在高校中起到了示范作用。2002年,与清华大学、哈尔滨工业大学等4所高校一起,在由建设部组织的首次本科专业评估中取得了优异成绩,被视察小组评价为“西部高校建筑环境与设备工程专业的领先学科”。英国建筑工程服务注册协会(CIBSE)评估委员会主席M.Farrell先生也给了充分肯定,认为该专业与欧洲的高水平专业教育水平相当。2007年国家公用设备注册工程师专业教育评估委员会对学校进行复评,再次对该专业教育教学改革给予高度评价。2010年,该专业被批准为国家级特色专业建设点。建筑环境与设备工程为人类提供生存和发展必需的建筑环境。随着人类对建筑环境质量的要求越来越高、越来越复杂,保障建筑环境质量的设备工程系统也变得越来越综合化、复杂化。当前人类面临着严峻的能源环境形势,建筑环境与设备工程在发挥上述价值的同时,消耗的能源占社会总能耗的1/3左右。因此,对建筑环境与设备工程专业人才培养的要求也越来越高。
一、对特色专业建设内涵的理解
高等学校的根本任务是培养人才。深化教育教学改革的根本目标是加强大学生的素质和能力培养。因此,本科特色专业是指能培养出有特色人才的专业,其最终体现是人才的特色。《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020)》指出:“人才是指具有一定的专业知识或专门技能,进行创造性劳动并对社会作出贡献的人,是人力资源中能力和素质较高的劳动者。”[1]故而特色人才的基本内涵应该是人才的“能力”特色,特色专业建设的核心任务是形成培养特色人才的能力。
二、建筑环境与设备工程专业人才特色及其特征分析
建筑环境与设备工程专业人才应该具有哪些能力特色?经过对学校毕业生调研分析,结合学校的办学传统、师资特点、科研与工程实践优势与积累,以及学校所在的地理区位特点,笔者认为:工程实践能力是该专业毕业生的主要能力,主要包含以下4个层次。
第一,处理常规工程问题的基本能力。
第二,处理复杂工程问题的综合能力。
12高等建筑教育2012年第21卷第6期
肖益民,等建筑环境与设备工程特色专业建设实践
第三,应用先进的理念和技术,创造性地解决工程问题的创新能力。
第四,适应职业拓展与转型的通识能力。
学校培养的建筑环境与设备工程专业特色人才应具有以下3个基本特征[2]。
第一,具有宽厚的理论基础,以建筑环境与设备工程学为主体,沟通土木建筑、热能动力、环境、机械、经济和管理相关学科。
第二,具有良好的工程师素质,融合贯通暖通、燃气、建筑电气、建筑给排水和建筑消防等专业的核心技术,满足建筑与交通工具内的环控工程、工农业生产环境控制工程、建筑与市政公用设施工程和城市与工厂热能动力供应等领域的要求,经过国家规定年限的工程实践锻炼,取得国家注册设备工程师资格。
第三,适应社会发展变化,能够自我学习提高、改造重构知识和能力,变换自己的角色,从事其他社会活动。
三、目标定位、主要建设内容与建设方案
(一)目标定位
总体建设目标为依托学科建设,深化教育教学改革,优化专业人才培养方案,强化资源配置,打造一支素质优良、结构合理、基础雄厚和具有创新精神的高水平学术带头人为骨干的教师队伍,建成符合中国及国际社会经济发展需要的、高水平的、有国际影响的研究型本科教育教学改革示范专业与推广基地。
(二)主要建设内容
1师资队伍建设
互不关联的教师群体,不益于帮助学生建立清晰的专业理论体系和完整的专业能力。特色教学团队是特色人才培养的灵魂,是特色专业建设最关键的内容。特色教学团队的教师应了解专业全局和本专业人才培养模式与规格要求,对专业课程体系及各门课程、各实践环节在特色人才培养方面的作用认识清楚,掌握所承担的课程与其他课程或教学环节的衔接关系;具有丰富的工程实践经验,理解工程实践对人才能力的需求;具有新思想,新观念,了解学科前沿和发展动态,具有工程新技术研发经历和能力。
2人才培养模式与培养方案修改与调整
人才培养模式与培养方案是特色人才培养的纲要。
3专业理论与实践环节课程体系改革
专业理论与实践环节课程体系是特色能力形成的必由之路。
(三)建设方案
1特色教学团队建设
一是,团队负责人的选拔。负责人要具有把握专业全局的能力,对特色专业内涵有深刻理解、组织能力,是特色教学团队的组织者和引导者。二是,一个了解专业全局,能相互沟通、理解和配合的教师群体。按照特色教学团队教师能力要求,通过学术学历培养,督促和帮助教师取得科学研究、技术研发和工程实践,创造机会到国内外一流高校进修等方式提高教师科研能力和教学水平。
2人才培养方案修改与调整
探讨工程学科专业研究型本科教育的内涵与人才培养模式,针对中国当前的经济、社会发展的需要,研究和制定新的人才培养方案,积极推进研究型教学,培养和提高大学生的创新精神和科研能力,全面推进基于学生参与研究的教与学,对本科生进行工程技术研发与应用的素质教育,将能力训练作为教育教学体系的重要内容。
3教学内容与课程体系改革
开展适应特色专业发展的课程体系建设。一是进行建筑环境与设备工程专业核心系列课程建设,形成新型特色专业的理论与技术核心体系,包括建筑环境与设备工程导论、建筑环境学、流体输配管网、热质交换原理与设备、暖通空调、冷热源工程、燃气输配、建筑节能等核心课程,重点进行教学内容与教学方法的革新。二是建设新生研讨课与大学生创新研究训练项目。三是建设适应特色专业发展模式的实践教学环节,重点建设工程技术研发和应用实习基地,基地的类型、开放时间、方式应符合认知规律和能力素质培养的要求,认识实习、生产实习到毕业实习,逐步实现“教师带着学”到“学生独立学”的转变。通过实习,了解专业有关设备开发、系统设计安装方法和工程建设与运行的实况,强调锻炼学生的独立工作能力,特别是社会交际能力。
四、建设成效
(一)特色专业教学团队
建筑环境与设备工程专业教学团队现有教师41名,其中教授12名,副教授18名,博士导师7名。实验室专职实验教学人员13人。45岁以下中青年教师90%以上取得博士学位,11人取得国家注册公用设备工程师资格。团队教师都具有承担建环工程项目策划与可行性研究、工程方案优化与评价、工程设计、工程技术标准规范的编制与实施的等实践经历。
教学团队督促和帮助教师取得科学研究、技术研发和工程实践经验。通过国家级科研项目、国际合作项目、派出交流等方式,中青年教师都有承担国家科研项目和国外访学的经历,使其了解学科前沿和专业发展动态。绝大多数教师以长期参加工程实践取得的丰富科研与工程实践经验为支撑,形成了鲜明的教学风格。教学团队每周开展半天教学研讨,每学期举行学期教学研讨会,组织教师参与新培养方案的编制和新的课程体系建设研讨。目前,团队正探索将以教师工程实践能力与经历、科研能力与学科视野为主的培养方式转移到基于社会发展与进步、人才培养新需求、教育规律与教学方法新变化的培养模式上,实现教育理念的与时俱进,并付诸教学实践。
(二)人才培养模式与方案的不断完善
以培养通识型的建筑环境与设备工程师为基本目标。目标定位在培养建筑环境科学与工程、城市公用设施等领域从事设计、经营与管理等工作的高素质、创新型工程技术与科学技术人才,部分毕业生进入高一层次学位教育。
将基础素质教育与国家注册工程师专业教育相结合,形成了开放式人才培养模式。以学科理论发展为指导,行业技术发展为背景;以工程理论为基础,工程设计为主线,科学基础教育与专业技术教育并重。重视基础教育,重视计算机、外语、制图等通识能力训练,重视工程师素质(设计、施工、运行管理)培养。
实行优异生培养制度、学业导师制度、主辅修制、弹性学制和第二学位制,充分调动学生学习的主动性和积极性,激发学生的创造潜能,促进学生的个性发展,培养复合型人才。本科生在第三学期按照年级1~2%的比例选拔优异生,各学院教学院长聘任责任心强,教学和科研经验丰富,有科研课题,并具有指导研究生资格的教师作为优异生的导师,负责优异生个人培养计划的制定和落实。优异生和导师实行双向选择。学校为优异生组织各种专题讲座和集体活动,鼓励优异生参加各种学科竞赛和科研工作。学校不定期举办“优异生学术交流报告会”,对优异生的科研成果或论文根据其水平给予适当奖励。专业教学团队在新生入学后,为每5位学生安排1位学业导师,对学生选课、学业规划、参加创新科研项目给予指导。
(三)课程体系改革
合理的课程体系是特色能力形成的必由之路。改革后的课程体系构成见表1。其中,学科大类基础课包括画法几何、工程制图与计算机绘图、工程热力学、流体力学、传热学等课程。专业主干课包括建筑环境与设备工程概论、建筑环境学、流体输配管网、燃料与燃烧、供暖通风与空气调节、燃气输配、冷热源工程、建筑电工学等课程。
实践教学环节是学生能力形成的关键。培养方案安排实践教学环节课内36周,课外4周,共计40周,计27.5学分。其中,认识实习、生产实习、课程设计、毕业设计(论文)等实践环节共集中安排31周,计21学分。专业基础综合实验和专业综合实验等共5周,计2.5学分,在相应学期分组集中进行。
表1课程体系的构成及学分学时分配课程类别12学时/周数12学分12学时比例/%必修12通识教育基础128881255.51237.科大类基础121601210.012 6.8专业主干125761236.01224.6集中实践环节12 401227.512-选修12文化素质1219212 6.012 8.2通识教育基础12 8812 5.512 3.8学科大类基础1213612 8.512 5.8专业选修123041219.01213.0最低毕业学分12168根据学校建筑环境与设备工程专业人才能力特色定位,特别重视工程设计环节的教学。课程设计的主要目的是形成基本工程实践能力,综合课程设计的主要目的是形成综合工程实践能力,毕业设计的主要目的是培养“综合+创新”工程实践能力,毕业论文主要针对研究型人才培养。
(1)课程设计,主要专业课安排必修规定题目的课程设计。通过课程设计,掌握工程设计原理和基本方法,学会独立分析和解决一般工程技术问题。
(2)综合课程设计,4周。通过规定题目的综合课程设计,使学生综合运用多门专业课知识,进行工程方案分析和设计,解决不同工种与设计在协调、配合中出现的问题,培养学生专业综合素质和解决问题的能力。
(3)毕业设计或论文,自选题目,18周。指导教师从实际科研、工程设计项目中提炼选题,由学生结合实际自行选择。毕业设计是综合运用课程知识解决实际工程问题的实践性环节,在毕业设计注重工程实践、创新能力的训练和工程师素养的培养。
(四)教材与精品课程建设
根据“宽口径”的专业教学要求,教学团队对主要专业基础课程、部分专业课程教材进行了重点建设,组织编写出版了“建筑环境与设备工程系列教材”16种,并全部完成了修订工作,其中6部入选“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”;另主编全国专业指导委员会推荐教材、“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”1部,土建类学科指导委员会推荐、部级优秀教材1部,参编“普通高校‘十一五’国家级规划教材”1部。
流体输配管网、流体力学课程已建设成重庆市精品课程,流体输配管网课程被全国高校土建学科指导委员会、重庆市推荐申报国家级精品课程。供暖通风与空气调节、燃气输配、传热学等课程被评为重庆大学精品课程。2001年,“建筑环境与设备工程面向21世纪教学内容、课程体系改革研究与实践”获建设部优秀教学成果二等奖;2002年,“拓宽专业,增强适应性——建筑环境与设备工程专业教育教学改革”获重庆市教学成果二等奖;2009年,“建筑环境与设备工程通识型专业人才培养模式与教学体系创新与实践”获重庆市教学成果二等奖。
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.