建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)本科教學(xué)改革思考

楊秀峰 于加 倪美琴

[摘 要] 建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)是一個(gè)與國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)的土木類專業(yè)，通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)、考核方法等方面對比明尼蘇達(dá)大學(xué)和揚(yáng)州大學(xué)建環(huán)專業(yè)的課程教學(xué)，發(fā)現(xiàn)美國高校理論課程的知識(shí)廣度和深度均優(yōu)于國內(nèi)高校，且考核方式較豐富，更注重過程評(píng)價(jià);美國高校實(shí)驗(yàn)課程的復(fù)雜性和先進(jìn)性優(yōu)于國內(nèi)高校，且成績評(píng)定方法具體，可操作性強(qiáng)，但國內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)課程的體系更加完整。從工程教育專業(yè)認(rèn)證的角度提出了課程改革思路，指出教師要轉(zhuǎn)變思想、勇于改革，培養(yǎng)目標(biāo)要契合行業(yè)和社會(huì)發(fā)展需求，課程改革要反向設(shè)計(jì)，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，課程評(píng)價(jià)要重視過程評(píng)價(jià)，踐行多元評(píng)價(jià)。

[關(guān)鍵詞] 建環(huán)專業(yè);工程教育專業(yè)認(rèn)證;反向設(shè)計(jì);多元評(píng)價(jià)

[基金項(xiàng)目] 2018年度揚(yáng)州大學(xué)教改項(xiàng)目（創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革專項(xiàng)）“建筑設(shè)備節(jié)能的案例庫建設(shè)與創(chuàng)新實(shí)踐”（YZUCX2018-2B）;2017年度揚(yáng)州大學(xué)教改項(xiàng)目“土建類非設(shè)備專業(yè)建筑設(shè)備類課程的教學(xué)改革研究”（YZUJX2017-53C）

[作者簡介] 楊秀峰（1976—），男，江蘇泰興人，博士，揚(yáng)州大學(xué)電氣與能源動(dòng)力工程學(xué)院副教授，主要從事建筑設(shè)備與能源應(yīng)用研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）39-0084-04? ? [收稿日期] 2021-05-14

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)）作為我國土建領(lǐng)域高級(jí)人才培養(yǎng)和科技發(fā)展的重要支撐，在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用[1] （P5-6）。筆者于2015—2016年在明尼蘇達(dá)大學(xué)（以下簡稱明大）訪學(xué)，該校是美國公立常春藤院校之一，位居泰晤士高等教育世界大學(xué)排行榜前列。訪學(xué)期間，筆者全程參與了明尼蘇達(dá)大學(xué)建環(huán)專業(yè)的理論和實(shí)驗(yàn)課程，發(fā)現(xiàn)國外名校在人才培養(yǎng)模式方面與國內(nèi)高校存有顯著差異。本文將從課程內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)、考核方法等方面進(jìn)行對比分析，并從工程教育專業(yè)認(rèn)證的角度提出課程改革思路，為國內(nèi)高校建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)提供參考。

一、理論課程教學(xué)

（一）課程內(nèi)容

明大“熱環(huán)境工程”（Thermal Environmental Engineering）課程由ASHRAE杰出服務(wù)獎(jiǎng)獲得者Kuehn教授主講，共4學(xué)分56課時(shí)，內(nèi)容包括基礎(chǔ)知識(shí)、空氣處理過程、熱舒適、室內(nèi)空氣質(zhì)量、室內(nèi)得熱與空調(diào)負(fù)荷等，涉及國內(nèi)建環(huán)專業(yè)課程體系中專業(yè)基礎(chǔ)課程（熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、建筑環(huán)境學(xué)）和主干專業(yè)課程（空氣調(diào)節(jié)）的主要內(nèi)容。

（二）知識(shí)點(diǎn)案例（干式除濕，Desiccant Dehumidification）

1.明大課程資料。干式除濕的適用條件和系統(tǒng)特點(diǎn)包括：（1）潛熱負(fù)荷遠(yuǎn)大于顯熱負(fù)荷;（2）運(yùn)行能耗小于水冷系統(tǒng);（3）空氣的露點(diǎn)溫度在冰點(diǎn)以下;（4）沒有滋生微生物的濕表面。干式除濕的空氣處理過程如圖1所示，圖1（a）中的數(shù)字對應(yīng)著圖1（b）中焓濕圖上的空氣狀態(tài)點(diǎn)。室外空氣先經(jīng)過除濕轉(zhuǎn)輪進(jìn)行等焓除濕（1→2），再經(jīng)過熱回收轉(zhuǎn)輪從排風(fēng)氣流中吸收冷量（2→3），最后經(jīng)冷卻盤管再次降溫（3→4）;排風(fēng)氣流經(jīng)熱回收轉(zhuǎn)輪升溫（5→6）后被再次加熱（6→7），最后進(jìn)入除濕轉(zhuǎn)輪吸濕（7→8）。

2.國內(nèi)教學(xué)資料。《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊》[2]（P20 ）給出了干式除濕（轉(zhuǎn)輪除濕）的工作

原理、優(yōu)缺點(diǎn)等（見表2）。對比國內(nèi)外高校的課程資料可以發(fā)現(xiàn)，《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊》中僅介紹了轉(zhuǎn)輪除濕的原理和特點(diǎn)，明大課程將轉(zhuǎn)輪除濕與排風(fēng)熱回收結(jié)合起來，并利用焓濕圖詳細(xì)介紹了新風(fēng)和排風(fēng)的空氣處理過程，拓展了知識(shí)的廣度和深度。

（三）課程成績評(píng)定

明大“熱環(huán)境工程”課程的成績評(píng)定體系包括作業(yè)、平時(shí)測試和期末考試，分別占比20%、40%和40%。作業(yè)成績的70%取決于正確率，30%與寫作有關(guān)（整潔度、語言組織等）。平時(shí)測試和期末考試均為開卷考試，平時(shí)測試的時(shí)長為1小時(shí)，內(nèi)容是3個(gè)實(shí)際問題;期末考試的時(shí)長為2小時(shí)，內(nèi)容是5個(gè)實(shí)際問題+幾道小問答題。揚(yáng)州大學(xué)“空氣調(diào)節(jié)”2018版課程大綱要求考試成績占70%，平時(shí)成績30%;“建筑環(huán)境學(xué)”2018版課程大綱要求考試成績占60%，平時(shí)成績40%。對比可知，明大課程的平時(shí)成績和期末成績分別占60%和40%，體現(xiàn)了平時(shí)學(xué)習(xí)過程的重要性;而國內(nèi)高校課程成績評(píng)定的主要環(huán)節(jié)是期末考試，平時(shí)測試較少甚至沒有。近年來，國內(nèi)高校逐步倡導(dǎo)“加強(qiáng)平時(shí)考核，弱化期末考核”，但期末考核在總成績中的比例依然較高，課程改革的步伐較慢。

二、實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)

（一）課程內(nèi)容

明大“熱環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)”（Thermal Environmental Engineering Laboratory）課程包括13個(gè)實(shí)驗(yàn)（見表3），每個(gè)實(shí)驗(yàn)包括主題講座和實(shí)驗(yàn)測試兩部分。主題講座在教室進(jìn)行，由教授主講，時(shí)長50分鐘，內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)相關(guān)，并進(jìn)行適當(dāng)拓展。實(shí)驗(yàn)測試部分由博士生助教指導(dǎo)，學(xué)生分組進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)開始前先進(jìn)行預(yù)習(xí)測試，題目是與實(shí)驗(yàn)原理、目標(biāo)和方法有關(guān)的簡答題。測驗(yàn)結(jié)束后助教詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、儀器使用方法、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)，此后學(xué)生輪流實(shí)驗(yàn)，助教從旁指導(dǎo)。

實(shí)驗(yàn)完成后學(xué)生利用一周的時(shí)間撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告分為正式報(bào)告、非正式報(bào)告和數(shù)據(jù)紙三類，每類報(bào)告均有明確的格式和要求。實(shí)驗(yàn)報(bào)告由學(xué)生獨(dú)立完成，嚴(yán)禁抄襲，助教批改后提出修改意見。

揚(yáng)州大學(xué)也開設(shè)了類似的實(shí)驗(yàn)課程，如“建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)”，共包括18個(gè)實(shí)驗(yàn)（見表4）。教師課前布置學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)時(shí)講解實(shí)驗(yàn)基本操作，介紹實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)儀器使用方法及實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，提醒實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。

對比表3和表4可以發(fā)現(xiàn)，明大“熱環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)”和揚(yáng)大“建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)”在內(nèi)容上有相似之處，但前者實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性和先進(jìn)性優(yōu)于后者，后者的實(shí)驗(yàn)體系更加完整。兩門實(shí)驗(yàn)課程差異的根本原因在于國內(nèi)外教育理念的差異，國內(nèi)高?？粗刂R(shí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和完整性，國外高校關(guān)注學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。此外，國外實(shí)驗(yàn)課程的流程更加嚴(yán)謹(jǐn)。主題講座在實(shí)驗(yàn)前幾天進(jìn)行，內(nèi)容翔實(shí)深入;實(shí)驗(yàn)階段利用預(yù)習(xí)測驗(yàn)環(huán)節(jié)檢查學(xué)生的準(zhǔn)備情況;實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容、深度、格式的要求較高，杜絕抄襲現(xiàn)象，助教對實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，常常會(huì)要求學(xué)生修改甚至重做。