工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下通風(fēng)工程課程立體式教學(xué)探討

唐蘭 丁云飛 朱赤暉 王歡 鄭志敏

摘? 要：工程教育專業(yè)認(rèn)證是一種對工程教育專業(yè)以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)合格性評價。人才培養(yǎng)的最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)是課程教學(xué)，課程教學(xué)改革是達(dá)成工程教育專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求的關(guān)鍵途徑。通風(fēng)工程是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)學(xué)生從事暖通空調(diào)方面工作與研究必備的課程之一。文章結(jié)合近幾年課題組在該方面的實踐經(jīng)驗，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出了新的思路和方法：改善了教學(xué)內(nèi)容的實用性、實踐性和先進(jìn)性;針對教學(xué)內(nèi)容在課程教學(xué)的不同階段采用不同的教學(xué)方法形成立體式教學(xué)。實踐證明，通過這些教學(xué)改革有效調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生成為了學(xué)習(xí)的主體，反映良好，取得了預(yù)期的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)工程;教學(xué)改革;立體教學(xué)

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）17-0112-04

Abstract： Engineering education professional certification is a kind of qualification evaluation oriented to training goals and graduation requirements for engineering education. Teaching reform is the key way to achieve the graduation requirements of engineering education professional certification. "Ventilation Engineering" is one of the necessary courses for students to work and research in HVAC field. In this paper， we put forward new ideas and methods in terms of teaching content and teaching methods： it improves the practicality， pertinence， and advancement of teaching content; on the other hand， different teaching methods are adopted in different stages of course teaching to form three-dimensional teaching. Practical results have proved that these teaching methods can effectively mobilize the enthusiasm of students to learn independently and make students the main body of learning.

Keywords： Ventilation Engineering; teaching reform; three-dimensional teaching

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，要求培養(yǎng)出的工程人才：除了需要過硬的專業(yè)知識，還要求具有全球視野、工程倫理意識、創(chuàng)新意識、合作意識、發(fā)展意識、服務(wù)意識和跨界創(chuàng)新能力等等[1]。人才培養(yǎng)的最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)是課程教學(xué)，要達(dá)成工程教育專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求，課程教學(xué)改革是關(guān)鍵途徑。

通風(fēng)工程是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)重要的專業(yè)必修課，本文提出按照實用性、實踐性和先進(jìn)性的原則對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)合理的整合，突出應(yīng)用性和實踐性，力求教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系實際工程應(yīng)用與實踐，同時追蹤行業(yè)先進(jìn)技術(shù)。在教學(xué)形式上，針對不同教學(xué)內(nèi)容的性質(zhì)與特點，采用傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合MOOC、雨課堂、工程項目導(dǎo)入、翻轉(zhuǎn)課堂等多種新興的教學(xué)方式與手段，打造立體學(xué)習(xí)氛圍。

一、通風(fēng)工程課程的教學(xué)特點和存在的問題

通風(fēng)工程課程主要講授消除工業(yè)和民用建筑空氣中所含有害物的各種通風(fēng)方法，包括自然通風(fēng)、全面通風(fēng)、局部通風(fēng)、防煙排煙通風(fēng)、空氣凈化原理與設(shè)備、通風(fēng)管道設(shè)計計算、通風(fēng)系統(tǒng)測量調(diào)試等內(nèi)容[2-3]，是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)行業(yè)工程師資格“注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）執(zhí)業(yè)資格考試”中僅有的四門必考專業(yè)課程之一。因此通風(fēng)工程課程作為暖通工程師培養(yǎng)的主要環(huán)節(jié)，具有非常重要的作用與意義。但是，長期以來，在本門課程教學(xué)過程中存在著很多問題：

（一）教學(xué)內(nèi)容存在脫離實際的問題

通風(fēng)工程課程是一門具有很強(qiáng)的實踐性的專業(yè)課程。由于該課程的理論性與經(jīng)典論述較多，并且多以上世紀(jì)我國一些經(jīng)典行業(yè)為背景進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，而涉及目前通風(fēng)工程行業(yè)情況的內(nèi)容較少，學(xué)生通過學(xué)習(xí)課程內(nèi)容后，對比了解到的現(xiàn)實工作與現(xiàn)實情況，兩者具有很大落差，造成一定錯落感，興趣大大減低，更嚴(yán)重的是難于滿足“掌握過硬專業(yè)知識，并能將專業(yè)知識用于解決建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的復(fù)雜工程問題”等工程認(rèn)證要求的畢業(yè)目標(biāo)。

（二）傳統(tǒng)的教學(xué)方式制約了對學(xué)生工程能力的培養(yǎng)

通風(fēng)工程課程多與工程實踐相關(guān)，如何培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，學(xué)會通風(fēng)工程理論與工程實踐相聯(lián)系是該課程教學(xué)的一大重點。由于學(xué)生沒有相關(guān)工程體會，對實際項目接觸較少，缺乏直接的感性認(rèn)識，學(xué)生沒有主動學(xué)習(xí)及實踐的機(jī)會，所以難以深刻領(lǐng)會在教師講授知識的背后反映出的解決問題的能力和科學(xué)方法，對學(xué)生工程能力的培養(yǎng)作用有限，也難以培養(yǎng)出“具有全球視野、創(chuàng)新思維和工程意識”的滿足工程專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求的合格畢業(yè)生。

二、通風(fēng)工程課程教學(xué)內(nèi)容和改革措施

涉及通風(fēng)工程的內(nèi)容很多，教材中關(guān)于通風(fēng)工程理論內(nèi)容與經(jīng)典論述是課程學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上，課題組補(bǔ)充了兩方面內(nèi)容作為對課程的補(bǔ)充教學(xué)，從而達(dá)到教學(xué)內(nèi)容與目前實際行業(yè)實踐基本一致，同時使學(xué)生了解行業(yè)先進(jìn)性。

首先，通過引入通風(fēng)工程課程相關(guān)的建設(shè)工程標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范規(guī)程的學(xué)習(xí)有利于強(qiáng)化實踐性內(nèi)容學(xué)習(xí)，并使課程學(xué)習(xí)與工程實踐應(yīng)用基本保持一致，工程類課程是要與本國的工程設(shè)計規(guī)范密切結(jié)合的。我國自2000年以來，建設(shè)主管部門陸續(xù)出臺了一系列新的工程建設(shè)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，設(shè)計、施工、工程管理、科技研發(fā)發(fā)生了深刻的變化，住建部不斷修訂舊標(biāo)準(zhǔn)、制定新標(biāo)準(zhǔn)，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系更加完善?？梢哉f，這些最新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范既是目前的工程實踐中的準(zhǔn)則，也反映了目前的行業(yè)中普遍進(jìn)行的工程實踐。作為一門實踐性較強(qiáng)的課程，通風(fēng)工程涉及的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)規(guī)范較多，通過引入這些通風(fēng)工程課程相關(guān)的最新規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)有利于強(qiáng)化實踐性內(nèi)容學(xué)習(xí)。

其次，通過最新的國內(nèi)外通風(fēng)行業(yè)的綜述論文查閱學(xué)習(xí)，了解國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，追蹤國內(nèi)外技術(shù)前沿。綜述反映出某一專題、某一領(lǐng)域在一定時期內(nèi)的研究工作進(jìn)展情況?？梢园言搶ｎ}、該領(lǐng)域及其分支學(xué)科最新的進(jìn)展、發(fā)現(xiàn)、趨勢、水平、原理和技術(shù)等等比較全面地介紹給讀者，使讀者尤其從事該專題、該領(lǐng)域研究工作的讀者獲益匪淺。因此，綜述是教學(xué)、科研以及生產(chǎn)的重要參考資料。通過查閱學(xué)習(xí)行業(yè)最新的綜述文獻(xiàn)了解行業(yè)最新進(jìn)展、熟悉尖端技術(shù)，對學(xué)生而言，有助于開闊學(xué)生思路、提高自身的創(chuàng)新意識及實踐精神;對教師而言，非常有助于教師個人魅力的樹立，也有助于豐富教學(xué)內(nèi)容、活躍課堂氣氛，對教學(xué)質(zhì)量的提升是非常有益處的。

三、通風(fēng)工程課程教學(xué)形式和改革措施

由于通風(fēng)工程課程課時有限，如果將上述內(nèi)容納入課堂學(xué)習(xí)的話，首先沒有足夠的時間，另外也難以達(dá)到較好的教學(xué)效果。在目前多種教學(xué)手段異彩紛呈，便捷易用的情況下，課題組將教學(xué)過程分成課前、課中及課后三個階段，在不同階段學(xué)習(xí)不同學(xué)習(xí)內(nèi)容，并采用相應(yīng)的教學(xué)方式進(jìn)行改革嘗試。

課前針對引入的各類建設(shè)工程標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范規(guī)程的學(xué)習(xí)，于即將開始學(xué)習(xí)某個《通風(fēng)工程》教材章節(jié)之前，利用MOOC資源使學(xué)生對這一專題有所了解，借鑒注冊公用設(shè)備工程師資格考試專業(yè)考試基礎(chǔ)試題中的關(guān)于工程標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范規(guī)程的試題，將涉及本專題內(nèi)容的以選擇題形式通過雨課堂向同學(xué)發(fā)布課前測試，學(xué)生通過查詢規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中的條文進(jìn)行解題，從而首先達(dá)到熟悉該專題工程標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范規(guī)程的要求。

課中研究表明，效率最高的學(xué)習(xí)方式，仍然是教師主導(dǎo)的課堂，而不是“以學(xué)生為主”的“探究學(xué)習(xí)”等等。因此，本門課程的基礎(chǔ)理論和經(jīng)典論述等重點內(nèi)容，作者認(rèn)為還是應(yīng)該采用在課堂由教師進(jìn)行推導(dǎo)演繹和講解的方式。但是可以根據(jù)通風(fēng)工程課程授課內(nèi)容，實現(xiàn)不同環(huán)節(jié)內(nèi)容的動態(tài)描述，如通過思維導(dǎo)圖等方法，促進(jìn)學(xué)生全面認(rèn)識課程內(nèi)容體系;結(jié)合仿真軟件介紹工作原理，如排風(fēng)罩工作原理、凈化裝置工作原理;借助CFD數(shù)值模擬技術(shù)實現(xiàn)通風(fēng)過程的動態(tài)描述，防排煙通風(fēng)系統(tǒng)等，從而引起學(xué)生興趣并且培養(yǎng)其工程實踐的基本思想。

涉及課前學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行熟悉和了解的規(guī)范相關(guān)條款的地方，對規(guī)范的主要條款（尤其是新規(guī)范中修改條款）作了解釋性闡述，對使用中應(yīng)注意的問題作了有針對性的論述和探討，使學(xué)生能夠準(zhǔn)確理解規(guī)范的原意、正確運用新規(guī)范進(jìn)行通風(fēng)工程設(shè)計，使學(xué)生不僅知其然而且知其所以然。

此外，對于這些基礎(chǔ)知識以及涉及到的工程標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范規(guī)程，如果希望激發(fā)學(xué)生進(jìn)行深入思考以及學(xué)會在目前實際的工業(yè)實踐中應(yīng)用，可采用引導(dǎo)式、案例式以及項目式等教學(xué)方式引入實際工程案例，讓學(xué)生在解決問題時自覺查詢規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，將起到事半功倍的功效，而且能夠提升學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，滿足社會對人才培養(yǎng)各方面能力的需要。

課后關(guān)于行業(yè)綜述文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)，可利用MOOC資源使學(xué)生了解文獻(xiàn)檢索的一般方法、途徑、重要的數(shù)據(jù)庫資源等等。根據(jù)通風(fēng)工程課程章節(jié)內(nèi)容，按照專題形式，各學(xué)習(xí)小組合作檢索最新的行業(yè)綜述性論文進(jìn)行閱讀及整理，采用翻轉(zhuǎn)課堂模式分享于課堂。這將有助于培養(yǎng)學(xué)生的合作意識及全球化視野。

四、教學(xué)效果學(xué)生反饋

作者在2018-2019學(xué)年第二學(xué)期本專業(yè)“通風(fēng)工

程”課程中，已經(jīng)初步進(jìn)行了上述教改嘗試，完成了立體教學(xué)方式在通風(fēng)工程教學(xué)上的一次初步嘗試。課程結(jié)束后通過無記名調(diào)查問卷，收集同學(xué)們對教學(xué)效果的綜合評價及反饋信息，初步總結(jié)了一些相關(guān)通風(fēng)工程教改經(jīng)驗。表1、表2匯總了2019年通風(fēng)工程課程立體教學(xué)教學(xué)效果、學(xué)生問卷客觀調(diào)查結(jié)果及具體的意見建議。

從表1可以看出，學(xué)生對課前的在線MOOC和小測試教學(xué)效果非?？隙?，分別有87%和78%的同學(xué)表示非常有效。通過查閱學(xué)習(xí)課前學(xué)習(xí)記錄，大部分學(xué)生重視在線內(nèi)容，并以多種不同方式使用了該內(nèi)容。但部分同學(xué)認(rèn)為課前視頻的時間過長（每個大約25-30分鐘）。很多研究對在線學(xué)習(xí)和混合學(xué)習(xí)以及在線視頻時長的研究提供了支持。Zappe 等人建議視頻時長不超過20分鐘[4]。另外，較短的視頻被認(rèn)為更具吸引力，并回答更多的視頻后測試評估問題[5]。每周的課前在線小測試被認(rèn)為對學(xué)生學(xué)習(xí)非常有效（大約87%），并且被學(xué)生認(rèn)為是他們在期末課程考核中概念化方面及工程實踐應(yīng)用方面表現(xiàn)更好的原因之一。由于了解了注冊設(shè)備工程師的考察內(nèi)容，也更有助于他們在今后的工作中參加注冊設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）考試。

對于課中的教學(xué)活動，從學(xué)生的角度來看，91%的同學(xué)認(rèn)為對經(jīng)典理論及工程應(yīng)用例題的講解清晰明了，對學(xué)習(xí)效果非常有效。課程中使用的動畫，數(shù)值模擬演示等動態(tài)示例問題講解對他們的學(xué)習(xí)效果更是優(yōu)于指定的課堂講解，評價其非常有效的人數(shù)達(dá)到96%。此外，絕大多數(shù)的學(xué)生（87%）認(rèn)為，課中對于課前課后學(xué)習(xí)中重要內(nèi)容的精講有助于增強(qiáng)對在線內(nèi)容進(jìn)一步理解。很多學(xué)生表示，進(jìn)行了在線測試的講解后對規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等有了更為深入的了解，更為有效地利用了在線內(nèi)容。

課后教學(xué)活動中項目驅(qū)動大作業(yè)中有78%的同學(xué)認(rèn)為非常有效而且認(rèn)為各方面能力得到了鍛煉。可見通過課程設(shè)計的訓(xùn)練，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的同時培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。但值得改進(jìn)的地方是對目前行業(yè)實踐中典型工程案例進(jìn)行精心的挑選。在各項學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)效果評價中，行業(yè)綜述文獻(xiàn)閱讀的有效性評價較低，大部分同學(xué)認(rèn)為對提高通風(fēng)工程課程的學(xué)習(xí)效果有限，甚至30%的同學(xué)認(rèn)為無效或需要改進(jìn)。部分原因可能是行業(yè)綜述論文數(shù)量眾多，如何指導(dǎo)學(xué)生挑選與課程每部分內(nèi)容最為貼合的文獻(xiàn)進(jìn)行重點學(xué)習(xí)是今后繼續(xù)進(jìn)行該項教改需要解決的關(guān)鍵問題。

五、結(jié)束語

本教改通過在教學(xué)內(nèi)容中引入通風(fēng)工程課程相關(guān)的工程設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合目前行業(yè)實踐中的工程案例進(jìn)行學(xué)習(xí)與應(yīng)用，一定程度上改善目前課程與實際應(yīng)用實踐嚴(yán)重脫節(jié)的問題。通過國內(nèi)外行業(yè)綜述的查閱學(xué)習(xí)調(diào)研行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識及全球化視野。

通過多種教學(xué)手段的聯(lián)合，從而形成立體教學(xué)模式與氛圍，達(dá)到對每部分內(nèi)容最佳的教學(xué)效果，從整體上提高本門課程的教學(xué)質(zhì)量，最終使學(xué)生達(dá)到工程認(rèn)證規(guī)定的畢業(yè)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]林健.工程教育認(rèn)證與工程教育改革和發(fā)展[J].高等工程教育研究，2015（2）：10-19.

[2]孫一堅，沈恒根.工業(yè)通風(fēng)（第四版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]王漢青.通風(fēng)工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[4]Zappe S， Leicht R， Messner J， Litzinger T， Lee HW：Flipping the classroom to explore active learning in a large under-graduate course[J]. American Society for Engineering Education，2009：45.

[5]Guo P J， Kim J， Rubin R. How video production affects student engagement： An empirical study of mooc videos[J]. Proceedings of the first ACM conference on Learning@ scale conference： 2014： ACM; 2014：41-50.