項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法在暖通空調(diào)課程教學(xué)中的應(yīng)用

周西文 王 林 李修真 王占偉

（河南科技大學(xué)土木工程學(xué)院 洛陽 471023）

0 教學(xué)現(xiàn)狀分析

暖通空調(diào)課程是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)主干專業(yè)課程之一，該課程內(nèi)容涉及建筑設(shè)備工程中的空調(diào)、供暖和通風(fēng)技術(shù)，通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，掌握暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，掌握暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)方法，與其他專業(yè)課程結(jié)合，使學(xué)生初步具備暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力和運(yùn)行調(diào)節(jié)能力[1]。因此，該課程是一門知識綜合性的專業(yè)課程，課程內(nèi)容與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系。

目前國內(nèi)高校該課程的教學(xué)多采用多媒體形式授課，在COVID-19 疫情后，許多高校開展了線上教學(xué)，清華大學(xué)建設(shè)了慕課和國家精品在線課程，采用翻轉(zhuǎn)課堂混合式教學(xué)[2]，提高了教學(xué)質(zhì)量。對于地方高校，學(xué)生時間學(xué)習(xí)不充分和自制力差則成為制約慕課學(xué)習(xí)的主要原因[3]。為了提升教學(xué)效果，項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法等得多了一定的應(yīng)用[4-6]，從實(shí)際應(yīng)用情況看，暖通空調(diào)課程涉及的知識點(diǎn)較多，項(xiàng)目則需要覆蓋課程的主要內(nèi)容，并且要與實(shí)際工程問題、熱點(diǎn)技術(shù)等相聯(lián)系，項(xiàng)目的設(shè)置具有一定的挑戰(zhàn)性[7-9]，這也是制約項(xiàng)目驅(qū)動法教學(xué)的主要原因。

作者所在學(xué)校的暖通空調(diào)課程采用傳統(tǒng)的多媒體+板書形式授課，在授課過程中引入大量的工程設(shè)計(jì)內(nèi)容及相關(guān)案例，通過多年的教學(xué)情況看，學(xué)生完成理論課程學(xué)習(xí)后，在后期的空調(diào)工程課程設(shè)計(jì)過程中，對實(shí)際工程的設(shè)計(jì)掌握欠缺，理解不深刻，對后期的畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度和效果造成了一定的影響，其原因是學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中未能對該課程和實(shí)際工程設(shè)計(jì)之間的關(guān)系形成系統(tǒng)的理解，大多數(shù)學(xué)生拘泥于課程基本知識點(diǎn)，很難把課程內(nèi)容和應(yīng)用融會貫通。因此，近年來作者將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成一個具體的任務(wù)，對暖通空調(diào)課程采用項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法[10]教學(xué)，從2017 年建環(huán)專業(yè)2015級學(xué)生持續(xù)開展至今，將后期的空調(diào)工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)作為暖通空調(diào)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)任務(wù)提前引入到課程教學(xué)過程中，利用課程設(shè)計(jì)所涉及的暖通空調(diào)工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，將一個完整的設(shè)計(jì)項(xiàng)目和其必須遵守的設(shè)計(jì)規(guī)范貫穿于課程理論教學(xué)過程中，在理論知識講解前明確各個知識點(diǎn)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中起到的作用以及知識點(diǎn)所涉及的國家規(guī)范要求，通過該方式使學(xué)生系統(tǒng)地理解課程理論知識點(diǎn)、實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容及理論知識點(diǎn)和實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)之間的關(guān)系。

1 項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法實(shí)施過程

項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法將暖通空調(diào)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)任務(wù)引入課程教學(xué)過程中，一方面提高學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣，另一方面使學(xué)生充分的了解暖通空調(diào)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的各個步驟以及課程各個知識點(diǎn)在暖通空調(diào)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中起到的作用，加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，便于學(xué)生對課程知識點(diǎn)的綜合掌握。具體實(shí)施過程包括四個方面的內(nèi)容，下面以課程知識點(diǎn)“冬季建筑的熱負(fù)荷”為例，說明任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)的實(shí)施過程，該知識點(diǎn)的教學(xué)流程如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法教學(xué)流程示例圖Fig.1 Teaching process example diagram of project-driven teaching method

1.1 問題引入，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

通過問題引入，回顧已學(xué)習(xí)過的基本概念，通過隨堂提問、討論或隨堂練習(xí)等方式，了解學(xué)生對已學(xué)知識點(diǎn)的掌握情況，在此基礎(chǔ)上，又提出新問題，這些問題可能是教材不涉及的問題，如“室外平均溫度與室內(nèi)溫度差較小時，熱負(fù)荷該如何計(jì)算？”，以此激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生帶著問題出發(fā)，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動學(xué)習(xí)的意識，加深對知識點(diǎn)的理解和應(yīng)用。

1.2 項(xiàng)目導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生問題討論

通過工程項(xiàng)目圖紙的引入，提出工程問題，如“利用傳熱學(xué)知識分析冬季房間熱量損失的途徑？熱負(fù)荷的組成有哪些？”等，任課教師在教學(xué)過程中避免填鴨式的知識滿堂灌，教師的角色由灌輸者、說教者、支配者向引導(dǎo)者、支持者、幫助者轉(zhuǎn)變，改變以往教師主動、學(xué)生被動的情況。

1.3 項(xiàng)目驅(qū)動，促進(jìn)學(xué)生知識理解

通過對工程問題的分析，教師講解理論知識點(diǎn)，但在講解的過程中，教師應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合工程項(xiàng)目，思考理論知識的應(yīng)用條件、適用范圍等，如“結(jié)合圖紙，溫差修正系數(shù)如何取值？供暖系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算時，室內(nèi)外計(jì)算溫度的取值標(biāo)準(zhǔn)有何不同？地面地帶的劃分方法？”等，這樣可以避免孤立的講解理論知識點(diǎn)，將工程設(shè)計(jì)圖紙或設(shè)計(jì)任務(wù)引入課堂教學(xué)過程中，“以學(xué)生為本”，采用項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法，成果導(dǎo)向性教育理念，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)和學(xué)習(xí)的需求是什么。

1.4 知識延伸，強(qiáng)化學(xué)生工程思維

通過實(shí)際工程問題，結(jié)合國家設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對理論知識進(jìn)行拓展，使學(xué)生理解不同的系統(tǒng)、不同的建筑物、不同的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，熱負(fù)荷計(jì)算存在差別，如“如何計(jì)算內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量？規(guī)范對內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量計(jì)算有何要求？住宅建筑分戶熱計(jì)量供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算內(nèi)容？規(guī)范有何要求？地面耗熱量如何計(jì)算？”等，這些知識點(diǎn)在教材中并沒有體現(xiàn)，但這些問題在規(guī)范中都有相應(yīng)的說明，學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識時，應(yīng)注意理論聯(lián)系實(shí)際，理解工程設(shè)計(jì)規(guī)范的重要作用。教師通過帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)工程設(shè)計(jì)規(guī)范知識，強(qiáng)化理論知識的應(yīng)用條件，培養(yǎng)了學(xué)生一定的工程思維能力。

2 實(shí)施效果

采用項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生逐步養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，重視對基本概念和理論知識點(diǎn)的掌握，明確課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容和目標(biāo)，學(xué)會利用網(wǎng)絡(luò)資源，查閱相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，如現(xiàn)行的國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)圖集、暖通空調(diào)工程施工圖紙、設(shè)備樣本資料、工程設(shè)計(jì)論文等，做到課前預(yù)習(xí)，課中認(rèn)真聽課，積極思考，積極師生互動討論、練習(xí)畫圖等，課后認(rèn)真復(fù)習(xí)，完成課后作業(yè)和工程設(shè)計(jì)作業(yè)，充分利用線上線下學(xué)習(xí)資料，主動學(xué)習(xí)，鞏固章節(jié)知識點(diǎn)，系統(tǒng)地分析和思考各章節(jié)知識點(diǎn)在暖通空調(diào)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中起到的作用，形成初步的工程思維能力。

課程考核采用過程考核和期末考核相結(jié)合，過程考核包括平時表現(xiàn)及考勤、課后作業(yè)、工程設(shè)計(jì)作業(yè)、實(shí)驗(yàn)。其中平時表現(xiàn)主要考查學(xué)生課堂回答問題、練習(xí)畫焓濕圖情況、完成線上隨堂作業(yè)以及參與討論學(xué)習(xí)情況，平時表現(xiàn)成績占總評分的5%。工程設(shè)計(jì)作業(yè)主要考核學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料，對工程項(xiàng)目的分析和方案設(shè)計(jì)能力，以及工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)計(jì)算方法和過程，工程設(shè)計(jì)作業(yè)成績占總評成績的10%。課后作業(yè)成績占總評成績的10%，實(shí)驗(yàn)成績占總評成績的10%，期末考試成績占總評成績的65%。

根據(jù)住建部建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)[11]，結(jié)合我校暖通空調(diào)課程教學(xué)大綱，暖通空調(diào)課程支撐了專業(yè)認(rèn)證要求培養(yǎng)學(xué)生的3 項(xiàng)能力中的3 個子項(xiàng)能力，近三年課程目標(biāo)達(dá)成情況如表1 所示。

表1 近3 年暖通空調(diào)課程目標(biāo)及達(dá)成情況表Table 1 Course goals and their achievement table of HVAC in the past 3 years

由表1 可知：各年級課程目標(biāo)達(dá)成情況均有所差異，課程目標(biāo)2 達(dá)成情況較好，課程目標(biāo)1 和課程目標(biāo)2 達(dá)成情況稍差。分析其原因，主要有三方面：①學(xué)生對課程所涉及的工程基礎(chǔ)知識訓(xùn)練不充分導(dǎo)致其對工程基礎(chǔ)知識的理解不深刻、應(yīng)用能力不夠高；②教師引導(dǎo)學(xué)生對暖通空調(diào)工程基礎(chǔ)的歸納和總結(jié)不夠充分；③學(xué)生對暖通空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范條文的理解不夠深入，綜合應(yīng)用能力不夠高。

針對上述問題，教師在教學(xué)過程中采取了持續(xù)改進(jìn)措施，主要包括：①進(jìn)一步完善項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法，加強(qiáng)課程知識點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)，使課程知識點(diǎn)與工程設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)一步融合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；②加強(qiáng)對暖通空調(diào)工程基礎(chǔ)知識的講解和分析，注重和工程應(yīng)用的聯(lián)系，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，采用線上線下結(jié)合的模式在課前課后補(bǔ)充課程的基礎(chǔ)知識，提高學(xué)生對工程基礎(chǔ)知識掌握的熟練度和準(zhǔn)確度；③布置綜合性設(shè)計(jì)計(jì)算作業(yè)，適當(dāng)提高作業(yè)的難度，特別是增加焓濕圖的訓(xùn)練和應(yīng)用分析，加強(qiáng)學(xué)生對設(shè)計(jì)計(jì)算方法、計(jì)算過程和計(jì)算內(nèi)容的訓(xùn)練；④歸納和總結(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范條文，分析其在設(shè)計(jì)中的要求，注重暖通空調(diào)系統(tǒng)工程案例方案的分析和評價，培養(yǎng)學(xué)生方案論證分析和評價的能力。

通過持續(xù)改進(jìn)措施，各項(xiàng)課程目標(biāo)達(dá)成情況均有所改善，客觀反映出項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法的良好教學(xué)效果?？傮w上來說，學(xué)生學(xué)習(xí)暖通空調(diào)課程的興趣較高，特別是引入了工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目后，學(xué)生理解了學(xué)習(xí)各知識點(diǎn)的重要作用，掌握了具體的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)方法。

3 結(jié)語

采用項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)法，將暖通空調(diào)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)任務(wù)引入課程教學(xué)過程中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生充分了解暖通空調(diào)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的各個步驟以及課程各個知識點(diǎn)在暖通空調(diào)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中起到的作用，加深學(xué)生對課程內(nèi)容的綜合理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力。

通過作者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)實(shí)施過程中，還應(yīng)注意以下兩方面的問題：

（1）項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)過程中，對工程案例的分析、討論互動、實(shí)施效果反饋評價等占用了一定的理論課時，目前采取的措施是每次課程提前5-10分鐘講課，今后需重點(diǎn)解決理論知識點(diǎn)講解與工程問題分析的時間分配問題，或?qū)で笃渌耐緩健?/p>

（2）項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)過程中，為了培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力，除正常的課程小作業(yè)外，還布置了多次工程設(shè)計(jì)大作業(yè)，教師占用大量的時間批改、講解反饋、評價等，學(xué)生也占用一定的理論課時接收反饋信息，今后將進(jìn)一步發(fā)揮課程團(tuán)隊(duì)的作用和充分利用課余時間，形成學(xué)生課程學(xué)習(xí)興趣小組。