建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)配套課程建設(shè)與效果調(diào)查

周翔等

摘要：為保證畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院針對建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的不足，啟動(dòng)了畢業(yè)設(shè)計(jì)配套課程即工程設(shè)計(jì)方法課程的建設(shè)和教學(xué)工作。該課程設(shè)置“綜合設(shè)計(jì)知識(shí)”“繪圖設(shè)計(jì)知識(shí)”“產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)”三大類教學(xué)模塊，邀請具有工程背景的專業(yè)教師、資深設(shè)計(jì)師和技術(shù)人員開設(shè)講座課，講授與實(shí)際工程設(shè)計(jì)直接相關(guān)的知識(shí)和案例。課后教學(xué)效果調(diào)查結(jié)果表明，該課程在畢業(yè)設(shè)計(jì)中的作用得到學(xué)生高度認(rèn)可，其中“綜合設(shè)計(jì)知識(shí)”教學(xué)模塊最受學(xué)生歡迎。文章對此項(xiàng)課程建設(shè)及其效果進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：畢業(yè)設(shè)計(jì)；課程建設(shè)；工程設(shè)計(jì)方法；教學(xué)效果調(diào)查；網(wǎng)絡(luò)公開課

中圖分類號(hào)：G6420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10052909（2015）01012705

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)（以下簡稱建環(huán)專業(yè)）學(xué)生就業(yè)方向主要面向設(shè)計(jì)研究、工程建設(shè)、設(shè)備制造、運(yùn)營等企事業(yè)單位，從事采暖、通風(fēng)、空調(diào)、凈化、冷熱源、供熱、供燃?xì)獾确矫娴囊?guī)劃設(shè)計(jì)、研發(fā)制造、施工安裝、運(yùn)行管理及系統(tǒng)保障等技術(shù)或管理崗位工作[1]，因此，學(xué)生的工程實(shí)踐能力是用人單位較關(guān)注的重要能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生繼理論學(xué)習(xí)、基本技能訓(xùn)練之后的最后一個(gè)本科工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、鞏固工程設(shè)計(jì)方法和技能、培養(yǎng)良好的職業(yè)道德及事業(yè)心、形成較強(qiáng)的競爭意識(shí)和協(xié)作精神等具有十分重要的意義[2]。筆者所在的同濟(jì)大學(xué)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)近年來積極探索畢業(yè)設(shè)計(jì)的有效方法，在現(xiàn)有教學(xué)模式的基礎(chǔ)上開設(shè)了配套課程工程設(shè)計(jì)方法，以鞏固學(xué)生的工程實(shí)踐能力，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

一、建環(huán)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作現(xiàn)狀與存在問題

（一）畢業(yè)設(shè)計(jì)工作現(xiàn)狀

借助學(xué)校土建類學(xué)科發(fā)展優(yōu)勢，以及專業(yè)長期發(fā)展積累的經(jīng)驗(yàn)，建環(huán)專業(yè)在畢業(yè)設(shè)計(jì)上形成了一套行之有效的教學(xué)模式。一是在選題和審題工作上，嚴(yán)格按照 “一人一題” 的原則執(zhí)行，基本做到畢業(yè)設(shè)計(jì)真題真做、真題習(xí)作，并控制“設(shè)計(jì)類”和“論文類”課題的比例，盡可能讓導(dǎo)師結(jié)合實(shí)際工程布置畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，以使學(xué)生能得到基本的工程訓(xùn)練。自2008年以來，學(xué)生畢業(yè)論文選題中由指導(dǎo)教師科研類課題立題數(shù)略有上升，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文比例基本控制在4∶1左右（見圖1）。二是畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間前置到第7學(xué)期中期啟動(dòng)，先由教師填寫立題申請表，并通過教學(xué)督導(dǎo)審核修改，經(jīng)師生對接雙向選擇后確定選題，再由教師填寫設(shè)計(jì)任務(wù)書，指導(dǎo)學(xué)生開展文獻(xiàn)調(diào)研等相關(guān)工作。學(xué)生可以利用寒假查找相關(guān)資料，為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）做好充分準(zhǔn)備。第8學(xué)期學(xué)生提交開題報(bào)告，并經(jīng)過中期考核、畢業(yè)答辯等環(huán)節(jié)，獲得畢業(yè)設(shè)計(jì)成績。三是部分課題采用校內(nèi)外指導(dǎo)教師聯(lián)合指導(dǎo)方式，參與畢業(yè)設(shè)計(jì)的校外指導(dǎo)教師人數(shù)逐年上升，主要來自各大型建筑設(shè)計(jì)院，以彌補(bǔ)高校教師在設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方面的不足，取得了很好的效果。

（二）存在不足

一是教師的工程實(shí)踐背景存在較大差異。在現(xiàn)有專業(yè)師資隊(duì)伍中，部分教師曾有設(shè)計(jì)院工作經(jīng)歷，或具備注冊公用設(shè)備工程師執(zhí)業(yè)資格，工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富；也有部分教師以學(xué)術(shù)研究為主，特別是新進(jìn)校青年教師大多僅接受過國內(nèi)外研究生學(xué)歷教育，缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。教師背景的差異導(dǎo)致學(xué)生所接受的指導(dǎo)水平差別較大，一定程度上影響了畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。二是專業(yè)課教學(xué)與畢業(yè)設(shè)計(jì)銜接存在斷層。專業(yè)課教學(xué)往往僅依托教材，以致學(xué)生對手冊、規(guī)范和產(chǎn)品樣本的使用并不熟悉。學(xué)生也習(xí)慣以課本的常識(shí)性介紹作為系統(tǒng)選型的依據(jù)，缺乏使用能耗、經(jīng)濟(jì)性分析的方法確定最優(yōu)方案的意識(shí)。此外，專業(yè)課上課時(shí)間與畢業(yè)設(shè)計(jì)之間的間隔較長，培養(yǎng)計(jì)劃中缺乏能串聯(lián)各門專業(yè)課知識(shí)點(diǎn)的后續(xù)課程，造成學(xué)生對前后知識(shí)的連貫性認(rèn)識(shí)不足。三是學(xué)生工程設(shè)計(jì)表達(dá)能力欠缺。使用圖紙語言表達(dá)設(shè)計(jì)方案、撰寫設(shè)計(jì)說明、與多專業(yè)工種協(xié)作配合是工程師必須掌握的基本素質(zhì)[3]。但從目前學(xué)生完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品質(zhì)量來看，其工程設(shè)計(jì)表達(dá)效果不佳是較普遍的現(xiàn)象，如水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)、冷凍機(jī)房各組成部件的連接方式和繪制方法不標(biāo)準(zhǔn)，線型、標(biāo)注可讀性差，未考慮其他專業(yè)工種配合進(jìn)行管路設(shè)備空間布局等等。在缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)教師所指導(dǎo)的學(xué)生作品中，以上問題表現(xiàn)得尤為突出。

二、工程設(shè)計(jì)方法配套課程建設(shè)

針對畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的以上問題，同濟(jì)大學(xué)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)在2014年度畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，開設(shè)畢業(yè)設(shè)計(jì)配套課程工程設(shè)計(jì)方法。該課程為選修課，2學(xué)分32學(xué)時(shí)，開設(shè)于第7學(xué)期（大四上學(xué)期），與第7-8學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。設(shè)立該課程的目的是指導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)整合所學(xué)專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)思維和能力。該課程采取由任課教師主持，邀請?jiān)O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富的外聘教師、工程師、研發(fā)人員舉辦講座課的形式，講授與實(shí)際工程設(shè)計(jì)直接相關(guān)的知識(shí)、方法和案例等。

（一）課程模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的知識(shí)點(diǎn)，工程設(shè)計(jì)方法課程設(shè)置了綜合設(shè)計(jì)知識(shí)、繪圖設(shè)計(jì)知識(shí)、產(chǎn)品性能知識(shí)三個(gè)大類的課程模塊（見圖2）。

圖2工程設(shè)計(jì)方法課程模塊設(shè)計(jì) 綜合設(shè)計(jì)知識(shí)主要包括：在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)如何使用常用專業(yè)規(guī)范、手冊、技術(shù)措施，如何理解規(guī)范用詞、強(qiáng)制性條文等知識(shí)；如何選擇空調(diào)冷熱源，如何確定水、風(fēng)系統(tǒng)形式，不同冷熱源、水、風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及工程適用條件；暖通空調(diào)方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段的特點(diǎn)及相關(guān)設(shè)計(jì)文件編制要求，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工種特點(diǎn)，暖通專業(yè)與建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣專業(yè)的協(xié)作關(guān)系、材料清單與配合時(shí)間節(jié)點(diǎn)等。

繪圖設(shè)計(jì)知識(shí)包括：CAD圖紙繪制時(shí)所涉及到的風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)、機(jī)房制圖的常見問題，如風(fēng)、水系統(tǒng)分區(qū)與消防、排煙分區(qū)的配合；風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)口、回風(fēng)口布置常見做法，消聲、隔震、防火防煙閥門等組件的設(shè)置和繪制方法；水系統(tǒng)過濾器、壓力表、溫度計(jì)等組件的設(shè)置原則；制冷機(jī)房中水泵、冷機(jī)、定壓裝置、分集水器的常見連接方式等；還包括當(dāng)前土建類設(shè)計(jì)行業(yè)前沿的BIM（建筑信息模型）設(shè)計(jì)方法以及軟件應(yīng)用課程。

產(chǎn)品性能知識(shí)包括：暖通空調(diào)主要功能部件的性能、適用場合；如水泵、風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)、曲線和選型方法；不同風(fēng)口末端的適用場合及風(fēng)口射程、衰減風(fēng)速、噪聲計(jì)算；冷水機(jī)組的部分負(fù)荷性能及配置等。主要目的是教會(huì)學(xué)生通過何種渠道去獲取具體的產(chǎn)品信息，搜集設(shè)備性能參數(shù)、價(jià)格等設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（二）課程安排

工程設(shè)計(jì)方法課程開設(shè)在大四上學(xué)期，與畢業(yè)設(shè)計(jì)主體工作時(shí)間同步或前后交叉。當(dāng)前畢業(yè)設(shè)計(jì)工作安排通常是：第7學(xué)期中期開題和開展文獻(xiàn)調(diào)研，第8學(xué)期第1-3周負(fù)荷計(jì)算，第4-5周冷熱源、末端設(shè)備選型，第6-7周水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算，第8周通風(fēng)、防排煙系統(tǒng)計(jì)算，第9-12周完成設(shè)計(jì)說明書和設(shè)計(jì)圖紙。該課程的知識(shí)點(diǎn)與畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)相對應(yīng)，學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中往往帶著設(shè)計(jì)過程所遇到的問題，因此對該課程的學(xué)習(xí)興趣濃厚，一些學(xué)生下課后還會(huì)通過郵件等方式繼續(xù)向任課教師請教問題。此外，該課程聘請的任課教師均為非在編教師，綜合設(shè)計(jì)知識(shí)由工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富的退休教師主講，目的是將學(xué)生分散的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行整合，幫助學(xué)生初步形成較為完整的設(shè)計(jì)思維；繪圖設(shè)計(jì)知識(shí)由設(shè)計(jì)院資深工程師主講，講解一線設(shè)計(jì)工作中常用的方法和工具，并準(zhǔn)確解答學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的具體設(shè)計(jì)問題；主講產(chǎn)品性能知識(shí)的教師由行業(yè)具有代表性的企業(yè)派出，多為企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品培訓(xùn)崗位的研究人員或技術(shù)部門領(lǐng)導(dǎo)，熟悉相對應(yīng)的產(chǎn)品體系的性能參數(shù)及適用場合，并能為學(xué)生解答產(chǎn)品選型上的具體問題。

（三）課程教學(xué)效果調(diào)查

工程設(shè)計(jì)方法課程結(jié)束后，對參與課程的2014屆畢業(yè)生進(jìn)行了教學(xué)效果調(diào)查，以了解該課程對畢業(yè)設(shè)計(jì)所起的作用。本次調(diào)查采用不記名問卷調(diào)查形式，有效問卷數(shù)31份，畢業(yè)設(shè)計(jì)總?cè)藬?shù)39人，受訪者占總?cè)藬?shù)的79%?！敖ㄖh(huán)境與設(shè)備工程實(shí)踐教學(xué)效果問卷調(diào)查表”[4]內(nèi)容包括工程師素質(zhì)培養(yǎng)、建立工程概念、求實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)等共21項(xiàng)指標(biāo)，此外，問卷還包含該課程對畢業(yè)設(shè)計(jì)的輔助效果，以及學(xué)生對三類課程模塊的認(rèn)可程度等問題。各項(xiàng)指標(biāo)采用5分制，5分認(rèn)可度最高，1分最低。圖3為學(xué)生對該課程實(shí)踐教學(xué)效果的認(rèn)可程度。

圖3學(xué)生對工程設(shè)計(jì)方法課程實(shí)踐教學(xué)效果的認(rèn)可程度 從圖3可見21項(xiàng)指標(biāo)整體認(rèn)可度均在4分以上，學(xué)生對該課程的整體評價(jià)較高。在各項(xiàng)指標(biāo)中，“建立工程概念”“養(yǎng)成工程師素質(zhì)”“設(shè)備選型與系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的認(rèn)可度位列前三位，說明學(xué)生肯定了該課程在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中對培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力和掌握設(shè)計(jì)方法上的作用；“口頭表述與論證”“社會(huì)交往能力”“施工組織能力”位列倒數(shù)三位，一定程度上說明該課程采用講座課的教學(xué)形式，在引導(dǎo)學(xué)生參與課堂討論、交流互動(dòng)和培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力方面還存在不足，授課教師滿堂灌、學(xué)生課后對知識(shí)點(diǎn)印象不深的問題仍然存在，在課程后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)及時(shí)予以改進(jìn)。

圖4為整體課程及各課程模塊對畢業(yè)設(shè)計(jì)的參考作用。調(diào)查結(jié)果表明，學(xué)生認(rèn)為整體課程對畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的開展有積極作用。其中綜合設(shè)計(jì)知識(shí)模塊認(rèn)可度最高，一方面反映了掌握綜合設(shè)計(jì)知識(shí)對于畢業(yè)設(shè)計(jì)工作開展的重要性，如學(xué)習(xí)規(guī)范、手冊、技術(shù)措施和產(chǎn)品樣本使用，掌握系統(tǒng)選型、設(shè)計(jì)程序和工種協(xié)作等；另一方面也說明了當(dāng)前本科專業(yè)課教學(xué)中，對學(xué)生進(jìn)行此類技能培養(yǎng)環(huán)節(jié)的缺失。產(chǎn)品性能知識(shí)模塊認(rèn)可度較低，這和部分企業(yè)選派教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足有一定關(guān)系，同時(shí)一些企業(yè)主講人員授課時(shí)進(jìn)行過度的商業(yè)宣傳，與工程設(shè)計(jì)方法課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)合得不夠，影響學(xué)生對該部分課程的認(rèn)可程度。

三、網(wǎng)絡(luò)公開課與后續(xù)課程的建設(shè)

（一） 網(wǎng)絡(luò)資源公開、共享

網(wǎng)絡(luò)公開課OC（Online Course）是目前廣泛流行的以知識(shí)共享為目的教學(xué)方法。TED、哈佛、耶魯、北京大學(xué)、清華大學(xué)等教育機(jī)構(gòu)和高校錄制經(jīng)典演講或授課視頻后，利用網(wǎng)絡(luò)傳播媒介發(fā)布，公眾可以點(diǎn)擊觀看和學(xué)習(xí)。隨著中國城鎮(zhèn)建設(shè)、工業(yè)建設(shè)的快速發(fā)展，對建筑環(huán)境與能源方向的人才需求銳增，截止到2011年底，開設(shè)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)方向的高校達(dá)到181所，分布在26個(gè)省、直轄市和自治區(qū)，新開設(shè)該專業(yè)的高校占相當(dāng)比例[1]。筆者在與院校同行交流時(shí)，較多來自中西部地區(qū)、二三線城市的高校教師反映，專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在如指導(dǎo)教師與學(xué)生比例低，擁有工程實(shí)踐經(jīng)歷的專業(yè)教師數(shù)量不足，當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)院、相關(guān)企業(yè)實(shí)踐教育資源匱乏等問題。這些問題限制了工程實(shí)踐教學(xué)工作的開展，特別是對畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作影響較大。本專業(yè)在開展工程設(shè)計(jì)方法課程教學(xué)過程中按照網(wǎng)絡(luò)公開課方式建設(shè)，即上課時(shí)同步錄像，課后將教師簡介、課件、視頻、參考資料及時(shí)上載，一方面可供其他兄弟院校在開展實(shí)踐教育時(shí)參考；另一方面，也可以供我校本專業(yè)其他年級(jí)學(xué)生課后學(xué)習(xí)。

（二） 后續(xù)課程的建設(shè)

從教學(xué)效果調(diào)查結(jié)果看，該課程目前存在的問題，一是講座課主講教師不固定，對學(xué)生的約束有限。除了考勤外，較難開展一些教學(xué)活動(dòng)，如布置作業(yè)、開展討論和組織考試等。因此對學(xué)生來說，課程學(xué)習(xí)的參與度難以保證，存在所學(xué)知識(shí)點(diǎn)容易遺忘的情況。二是產(chǎn)品性能知識(shí)模塊的教學(xué)效果相對不理想，部分來自企業(yè)的主講人員所講授內(nèi)容不能和畢業(yè)設(shè)計(jì)緊密關(guān)聯(lián)，沒有教會(huì)學(xué)生如何在設(shè)計(jì)中使用產(chǎn)品性能參數(shù)、價(jià)格、運(yùn)行能耗和費(fèi)用等數(shù)據(jù)完成設(shè)計(jì)方案。在后續(xù)課程建設(shè)中，擬作如下改進(jìn)：一是開展MOOC（Massive Open Online Course大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程）建設(shè)工作。該課程通過網(wǎng)絡(luò)公開課建設(shè)目前已經(jīng)積累了部分課件、視頻資料，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)成MOOC課程。要求學(xué)生課前學(xué)習(xí)視頻，上課時(shí)開展討論，自己介紹講解畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中所遇到的問題和解決方案，教師可作引導(dǎo)、答疑。此外，還可以建立網(wǎng)上討論組，讓教師、設(shè)計(jì)師、研發(fā)人員與學(xué)生線上互動(dòng)，對工程設(shè)計(jì)中所遇到的問題進(jìn)行交流、探討。在課程考核時(shí)，要求學(xué)生提交相關(guān)的設(shè)計(jì)大作業(yè)，或最后結(jié)業(yè)考試，以提高學(xué)生對課程的參與程度，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的緊迫感，從而保證教學(xué)效果。二是可增加綜合設(shè)計(jì)知識(shí)模塊和繪圖設(shè)計(jì)知識(shí)模塊的學(xué)時(shí)和教學(xué)內(nèi)容，適度減少產(chǎn)品性能模塊的課時(shí)，或?qū)a(chǎn)品性能模塊調(diào)整為在線學(xué)習(xí)方式。三是開展該課程輔助教材的編寫工作，匯編教學(xué)輔導(dǎo)講義，待條件成熟后，作為教材出版。

四、結(jié)語

工程設(shè)計(jì)方法課程的開設(shè)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)專業(yè)課程知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)之間的斷層。一方面，通過該課程系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)，能夠保證學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，同步得到工程設(shè)計(jì)能力方面的訓(xùn)練，并在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中學(xué)以致用，從而提高專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。另一方面，課程主講教師都是高校、設(shè)計(jì)院、企業(yè)具有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的資深教師、設(shè)計(jì)師和研發(fā)人員，課程內(nèi)容與畢業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)系密切，對學(xué)生了解實(shí)際工程前沿信息和職業(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)十分有益，學(xué)生聽課積極性也高。從教學(xué)效果調(diào)查結(jié)果看，學(xué)生對該課程的認(rèn)可度較高。

參考文獻(xiàn)：

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