赤峰學院建環(huán)專業(yè)“課程大作業(yè)+集中實踐”教學模式的探索與實踐

趙佳美，王春林，魏麗麗，黃春輝

（赤峰學院 資源環(huán)境與建筑工程學院，內蒙古 赤峰 024000）

1 引言

赤峰學院是一所地方普通本科高校，學校的發(fā)展目標和辦學定位是應用型綜合大學，辦學理念是“融入赤峰、服務地方、突出特色、轉型發(fā)展”，突出培養(yǎng)“應用型、復合型、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才”的人才培養(yǎng)模式，讓人才培養(yǎng)緊扣社會需要、服務于地方[1]。建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)（簡稱：建環(huán)專業(yè)）在這個辦學定位和理念的指導下，2015年開始將該專業(yè)確定為供熱、供燃氣方向，目標為北方供熱企業(yè)培養(yǎng)專業(yè)人才。供熱供燃氣行業(yè)人才缺口大，國內該專業(yè)多以培養(yǎng)制冷方向人才為主，學生畢業(yè)后進入供熱供燃氣行業(yè)較少，另學生就業(yè)后實踐能力不足，不能很快勝任工作，為解決這一系列問題，我校該專業(yè)進行了系列課程體系和教學模式的改革，重點培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識，取得了較好的效果。

2 課程體系

目前我國高校建環(huán)專業(yè)課程體系多為供熱、通風、制冷、給排水、工程預算、電氣自動化等構成，課程設計主要為這些課程對應的課程設計，每一個課程設計的時間一般為2～3周[2]。各門課程之間聯(lián)系不夠緊密。而現(xiàn)有的實踐教學體系仍普遍存在以下問題：1.各實踐環(huán)節(jié)之間知識相對孤立，缺乏有機聯(lián)系和整體協(xié)調，不能形成科學完整的實踐教學體系。2.實踐教學程式化內容多，問題導向環(huán)節(jié)少，缺乏前后連貫的綜合性實踐環(huán)節(jié)[3]。

我校建環(huán)專業(yè)將課程體系分為四部分：基礎課程、專業(yè)課程、典型創(chuàng)新課程、綜合訓練課程。各專業(yè)課程以供熱工程、能源規(guī)劃為主線，設置聯(lián)系密切的其他專業(yè)課程，各專業(yè)課程深度逐漸遞進，通過課程設計大作業(yè)匯報的形式鞏固學生所學理論知識。課程體系中，每學期寒暑假均設有集中實踐的典型創(chuàng)新課程，實踐主要內容通常對應與本學期前后課程內容。專業(yè)課程體系圖見圖1。

圖1 專業(yè)課程體系圖

2.1 課程大作業(yè)模式

課程大作業(yè)是指在理論課授課過程中，穿插布置設計類大作業(yè)，學生應用所學知識以分組的形式完成。

課程大作業(yè)內容緊貼工程實際，很多是工程實際中可能遇到的問題。授課教師基于各專業(yè)課程自身內容、集中實踐常見問題、學術熱點方向等設計大作業(yè)題目，學生以分組形式團隊協(xié)作，構建方案，得出結論，對結果進行分析，完成課程大作業(yè)。

我校建環(huán)專業(yè)本科課程體系共27門專業(yè)課程，13門課程設置了大作業(yè)，占比為48%，各年級課程大作業(yè)數(shù)量占比見圖2。

圖2 各年級課程大作業(yè)數(shù)量比例

學生完成每次大作業(yè)后，主要以匯報答辯的形式進行展示，教師對其進行評價，這一環(huán)節(jié)占有一定課時。圖3為課程大作業(yè)匯報課時占該課程總課時比例。其中生物質能應用、能源環(huán)境概論、吸收式熱泵技術和城市能源系統(tǒng)為專業(yè)核心課程、特色課程，課程大作業(yè)匯報課時占該課總課時比例也最大，其教學目標是要求學生能夠靈活應用基本理論知識、綜合創(chuàng)新，解決實際工程問題。Matlab工程應用、單片機、電工電子技術等課程為專業(yè)基礎課程，要求學生掌握基礎知識，能夠進行數(shù)據處理，為專業(yè)核心課奠定一定的基礎，這幾門課程大作業(yè)一般要求學生課下完成，不做集中匯報答辯。

圖3 課程大作業(yè)匯報課時占該課程總課時比例

圖4是課程大作業(yè)匯報次數(shù)占比，可知《工業(yè)余熱利用》占比最大為18%，城市能源系統(tǒng)、能源環(huán)境概論、吸收式熱泵技術、生物質能應用次之。

圖4 課程大作業(yè)匯報次數(shù)占比

《工業(yè)余熱利用》課程是能源綜合應用領域中的一項重要技術，是本校建環(huán)專業(yè)特色課程之一。教學目標是掌握建立低品位工業(yè)余熱信息統(tǒng)計的方法體系，利用建立的理論方法與工具，定性描述低品位工業(yè)余熱應用于城鎮(zhèn)集中供暖各關鍵問題的優(yōu)化目標，定量提出各關鍵問題的優(yōu)化方法，從而指導系統(tǒng)全局及局部環(huán)節(jié)的設計與優(yōu)化。其課程大作業(yè)具體內容包括：分析工業(yè)余熱的供暖過程、選擇最優(yōu)取熱流程、設計適合低品位工業(yè)余熱供暖系統(tǒng)的運行調節(jié)方法。為畢業(yè)設計中的能源綜合利用提供一個技術選擇路徑。對應畢業(yè)要求為“將傳統(tǒng)的建筑環(huán)境控制技術與自動控制技術、建筑電氣、電子技術等現(xiàn)代技術相結合，解決較復雜的工程問題。”

城市能源系統(tǒng)匯報次數(shù)占比為12%。如今，能源清潔低碳轉型是全球能源發(fā)展的必然趨勢。為改善能源結構問題以及供熱行業(yè)由傳統(tǒng)能源向新能源轉化問題，課程主要介紹新能源如風能、太陽能、地熱能等多種能源的特性，掌握燃煤熱電聯(lián)產工藝流程計算方法，對燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產系統(tǒng)、風電資源利用系統(tǒng)進行分析，最終進行可再生能源如電力等系統(tǒng)的方案設計；集中供熱的規(guī)劃、區(qū)域綜合能源規(guī)劃。其課程大作業(yè)具體內容包括：燃煤熱電聯(lián)產方案設計、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)、熱電聯(lián)產系統(tǒng)分析；風電資源利用的系統(tǒng)設計、發(fā)展可再生電力的方案、不同流量下降低回水溫度的途徑、燃氣熱電冷三聯(lián)供的分析、蒸汽系統(tǒng)熱電冷三聯(lián)供、熱電協(xié)同方案設計；某市集中供熱規(guī)劃、某區(qū)中心能源規(guī)劃、某區(qū)區(qū)域綜合能源規(guī)劃等。

由圖4可知匯報次數(shù)占比10%以下的主要為專業(yè)基礎課，注重掌握基礎及應用，而占比10%以上的為專業(yè)特色課，要求靈活運用、有創(chuàng)新性思維，對既有供熱方面技術的分析總結、凝練和提升，是重要考核內容，要求每階段進行匯報，采取過程性考核加期末考試的考核方式。

課程大作業(yè)匯報出現(xiàn)高頻詞匯占總匯報次數(shù)比例見圖5。出現(xiàn)的高頻詞匯有“供暖設計”“清潔供熱改造”“流程優(yōu)化”“清潔能源調研”“供熱規(guī)劃分析”“采暖季運行情況”“熱電聯(lián)產”“長輸管網”“熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)”，這些高頻詞匯均與供暖一線工作密切相關，能夠使學生在校期間對專業(yè)知識增加感性認識，畢業(yè)后短時間內進入工作狀態(tài)，已畢業(yè)的學生，在工作實踐積累經驗，并能踐行所學，用專業(yè)知識解決各種工作難題。

圖5 高頻詞匯出現(xiàn)次數(shù)占總匯報次數(shù)比例

大作業(yè)的評價由授課教師團隊組成評價小組，從學生對基本概念掌握、專業(yè)知識應用、設計方案可行性、技術創(chuàng)新性等方面進行成績評定。評價等級共分四個層次，這有個空格90分及以上優(yōu)秀，80-89分為良好，70-79分為中等，60-69分為合格。有大作業(yè)匯報課程學生參與度高，每位同學都需積極參與課程設計且都有不同任務，能夠更好激發(fā)學生自主學習性。故課程成績優(yōu)秀和良好占比較大，平均成績偏高，成績差距相對較小，見圖6為有大作業(yè)課程成績分布。圖7為無大作業(yè)基礎課程成績分布，其每階段分布相對更均勻。

圖6 大作業(yè)課程成績分布

圖7 無大作業(yè)基礎課程成績分布

2.2 寒暑假集中實踐課程模式

本校建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)堅持從社會需要和企業(yè)需求出發(fā)，深入分析課程目標來源，準確定位課程目標，不斷完善實踐教學內容，加強各實踐教學環(huán)節(jié)的內在聯(lián)系，改進實踐教學方法。針對不同的實踐教學環(huán)節(jié)，綜合技術與非技術因素，探索合理有效的教學效果評價方法及教學內容[4]。集中實踐教學貫穿于大一至大四四學年，共八個學期，均設有實習環(huán)節(jié)，主要在供熱、供燃氣企業(yè)進行。集中實踐具體安排見表1。

表1 集中實踐安排

第一學期寒假：供熱系統(tǒng)認識實習

為認知性集中實踐。實習地點主要為新城富龍燃氣公司、富龍熱電廠、市區(qū)內不同的小區(qū)換熱站、赤峰富龍熱力綜合服務大廳等。通過實習，加強了學生的安全教育，使學生初步認識換熱站，了解供熱系統(tǒng)的運行情況；進行燃氣管道巡檢，了解燃氣輸配的原理，形成對行業(yè)的初步認識。

第二學期暑假：工人實習

為技能性集中實踐。實習內容有供熱管道施工安全教育、了解供熱管道施工過程中加工工藝、電焊工藝、金屬切割、管件連接等基本工藝，并能動手操作；參觀換熱站，了解停暖期供熱系統(tǒng)的工作。

第三學期寒假：庭院管網認識實習

分組走訪赤峰富龍熱力綜合服務大廳、赤峰市供熱具有代表性小區(qū)的換熱站、庭院管網，運用專業(yè)知識，對赤峰市不同小區(qū)的二次網實際運行情況進行測量，下管道井、進換熱站測量數(shù)據。

第四學期暑假：燃氣運行實習+管道施工實習

實習地點為新城富龍燃氣公司、富龍市政中心、眾聯(lián)廣場地下?lián)Q熱站。通過管道工程設計與施工課程的學習，了解加氣站的運行流程，在實際市政工程中了解城市供熱管道敷設的過程原理；參觀不同種類的換熱站，如分區(qū)供熱換熱站、混水供熱換熱站等，加深學生對專業(yè)基礎知識的認知。

第五學期寒假：熱網運行調節(jié)實習

該學期已具備一定的專業(yè)知識素養(yǎng)，通過對專業(yè)課程的學習及課程大作業(yè)的完成各專業(yè)課程大作業(yè)過程性考核，學生們可以獨立完成管網測試、數(shù)據采集、方案設計分析、技術評價。

以2018級學生為例，學生分為兩組，實習地點分別為赤峰、呼和浩特。赤峰組集中實踐對象為赤峰學院、紅山區(qū)二十一小。實習任務為：①測量赤峰學院二次網供暖季庭院管網運行情況及室內負荷并進行分析；②測量紅山區(qū)二十一小庭院管網運行情況及室內負荷并進行分析。呼和浩特組集中實踐對象為：呼和浩特市富泰熱力有限公司。實習任務為：①對于呼和浩特市部分運行中存在問題的換熱站進行調節(jié)，記錄問題等；②測量某小區(qū)庭院管網運行情況及室內負荷并進行分析。

第六學期暑假：供熱調研實習

調研供熱行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，清潔供熱改造規(guī)劃，并做出前瞻性分析。

以2018級學生為例，分組開展工作，第一組：深入到內蒙古自治區(qū)的赤峰各旗縣、巴彥淖爾、呼和浩特等地方農牧區(qū)供熱情況進行調研，包括建筑形式、能耗情況等。第二組：對赤峰市的換熱站進行現(xiàn)場調研考察，分析站內空間、運輸通道，是否可以更換吸收式換熱器，以及如何將吸收式換熱器運輸進換熱站內。同時還對垃圾處理廠，以及污水處理廠進行了相關調研，明確其地理概況，以及它所能達到的熱量可及為多少。第三組走訪東北、華北、西北等區(qū)域，如長春、蘭州、長治、淄博、青島、鄭州等城市的供熱公司，進行供熱調研，將供熱公司上一采暖季的運行情況進行分析，分析熱源、換熱站以及熱用戶的水耗、電耗等狀況，并進行對比，找出問題，并及時反饋給當?shù)毓峁?。第四組實習地點為：煙臺、黑龍江、長春、鞍山、鐵嶺、錦州等城市，實習任務：對當?shù)馗黝惪捎糜诠岬墓I(yè)企業(yè)運行現(xiàn)狀進行調研，包括各單位供熱區(qū)域熱源機組型號及出力情況、各工業(yè)企業(yè)可利用的余熱資源情況，對數(shù)據進行整體分析，為當?shù)靥峁┮粋€簡單的清潔供熱規(guī)劃方案。實習結束后，并將相應成果提交到清華大學建筑節(jié)能研究中心整理，提交給相關部門作為技術參考。

第七學期寒假：熱源實習，為綜合性、拓展性實習

以對供熱企業(yè)熱源技術優(yōu)化、多熱源調節(jié)、不同熱源類型的匹配為重點，先后對呼和浩特、大慶、濟南、青島、赤峰等城市進行供熱調研。

第八學期：畢業(yè)設計綜合訓練課程

學生經過前三年的基礎課程理論學習→認知實習→課程大作業(yè)匯報→供熱調研→綜合實踐實習”分層遞進的立體化實習實訓課程的學習，由熱力企業(yè)技術專家和清華教師指導，進行專題研究，確定畢業(yè)設計(論文)選題，著手資料收集、文獻閱讀、方案設計、數(shù)據整理等工作，并形成合格的畢業(yè)設計(論文)[4]。優(yōu)秀的畢業(yè)設計成果向中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會推薦，參加一年一度的“中國供熱學術年會”。

3 課程體系的制度保障

3.1 學業(yè)導師制

我校建環(huán)專業(yè)成立時間較短，校內教師年輕化，實踐經歷少，為了專業(yè)教師能夠深入參與到實踐教學中，更加深層次的輔導學生集中實踐等環(huán)節(jié)，采取培養(yǎng)與引進并舉，將校內教師送到企業(yè)或高校進修，把校外的優(yōu)秀工程師引進來，優(yōu)化師資隊伍。在供熱行業(yè)專家、企業(yè)工程師的指導下，校內教師逐步確定科研方向，建立科研項目，并在學生入學初，由學生提交申請，經教師選擇，建立學生學業(yè)導師制?！皩W生學業(yè)導師制”的建立，提高了學生學習主動性，學業(yè)導師帶領學生在低年級開展科研訓練，開拓學生思維，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。在后續(xù)課程大作業(yè)和集中實踐中導師擔任課程主要負責人，能有針對性的對學生進行指導、因材施教，對學生的學術研究和職業(yè)規(guī)劃都起到一定作用。

同時為了專業(yè)教師能夠深入參與到實踐教學中，更加深層次的輔導學生集中實踐等環(huán)節(jié)，采取培養(yǎng)與引進并舉，將校內教師送出去，把校外的優(yōu)秀工程師引進來，從而優(yōu)化師資隊伍。對于校內教師提出每位教師入職初期除進行課堂理論教學培訓要求外，還須在相關行業(yè)見習學習半年以上。并且，80%以上教師在清華大學進行為期一學期以上的訪學或課程進修，通過專家考核評課后，方可參與到相關課程教學工作和獨立指導學生寒暑假集中實踐等工作。引導教師在專注理論教學的同時投入到工程實踐中，提升能力與水平。在學校大力支持下，引進校外專家學者，特別是清華大學建筑節(jié)能研究中心江億院士領銜的教學科研團隊，聘請國內知名供熱企業(yè)，如：赤峰富龍公用(集團)有限責任公司、大連海心信息工程有限公司、上海昱真水處理科技有限公司等單位的教授、工程師承擔多門專業(yè)課程。在此基礎上，組建成一支數(shù)量充足、結構合理、高水平、素質優(yōu)良的多元一體化的實踐教學團隊。

3.2 校企合作制

我校建環(huán)專業(yè)于2019年被列為內蒙古自治區(qū)一流建設專業(yè)，依托于我國北方供熱、供燃氣行業(yè)，積極加強集中實踐平臺建設，一直與赤峰富龍公用(集團)有限責任公司、呼和浩特富泰熱力有限公司、大慶市熱力集團有限公司、濟南熱力集團有限公司等企業(yè)保持穩(wěn)定的合作辦學關系，集中實踐教學活動全部深入企業(yè)，學校與用人單位一改傳統(tǒng)的合作方式，探索出定向委托培養(yǎng)、校企聯(lián)合培養(yǎng)、校企深度融合的辦學機制，加強產學研合作。

通過一系列教學改革，我校建環(huán)專業(yè)連續(xù)三年榮獲校級優(yōu)秀畢業(yè)設計的比例高達50%。在課程大作業(yè)模式和寒暑假集中實踐課程模式下，學生們始終關注理論和工程實際的關系，在學業(yè)導師制的保障下，參與科研活動，并取得許多優(yōu)異成績。2018年至今，學生在全國供熱學術大會上共獲得優(yōu)秀論文20余篇，其中7位同學獲得熱力新秀獎，2名畢業(yè)生獲優(yōu)秀論文金獎。

4 結語

（1）課程大作業(yè)分組匯報能夠加強學生對專業(yè)理論知識的理解和掌握，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作精神，建立良好的團隊合作關系。分組匯報前自由競爭組長，提升學生的領導力、組織協(xié)調能力和創(chuàng)新思維，對于學生的綜合素質能力培養(yǎng)、工程能力提升有很大幫助。

（2）與課程對應的寒暑假集中實踐，拓寬了實踐教學途徑，改進了實踐教學方法，提升了學生的專業(yè)實踐能力，更加符合學校應用型、復合型人才培養(yǎng)目標。