空氣調(diào)節(jié)教學(xué)改革及課程思政體系建設(shè)

公緒金 楊曉莊 孫穎 李偉光

摘要：以哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源動力類主干課程空氣調(diào)節(jié)為代表，開展了新工科背景下多層面內(nèi)涵式教育教學(xué)改革與實踐，主要包括理論知識體系的多維交叉融合與創(chuàng)新、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)新性與探索性提升、全新版教材建設(shè)與大綱修訂、教學(xué)手段及考核方式的改革等。同時開展了 “精準(zhǔn)思政融合”體系構(gòu)建與創(chuàng)新，重在增強學(xué)生的綜合素養(yǎng)。歷經(jīng)3年的教學(xué)改革與探索，創(chuàng)新空氣調(diào)節(jié)課程體系，促進(jìn)了能源與動力工程專業(yè)高素質(zhì)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革與實踐；課程思政；空氣調(diào)節(jié)；能源與動力工程；學(xué)科交叉融合

中圖分類號：G642.3；TU831? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ?文章編號：1005-2909（2023）03-0139-07

在深化產(chǎn)教融合、推進(jìn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展的背景下，哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與動力工程教研室以低溫及制冷工程學(xué)科的主干課程空氣調(diào)節(jié)為例，提出“產(chǎn)業(yè)需求引導(dǎo)、多維交叉融合、創(chuàng)新思維培育、實踐能力提升、精準(zhǔn)思政融合”的教學(xué)改革原則，探討教育教學(xué)改革路徑[1-2]。

一、理論課程體系的教學(xué)改革及實踐

空氣調(diào)節(jié)課程共100學(xué)時，理論課48學(xué)時、實驗課12學(xué)時、課程設(shè)計40學(xué)時。教師團隊包括主講教師2名、實驗教師2名、課程設(shè)計指導(dǎo)教師4名，以及多名校外指導(dǎo)教師。教學(xué)改革覆蓋2016—2018級本科生，共354人。

（一）理論知識體系的多維交叉融合與創(chuàng)新

依據(jù)產(chǎn)業(yè)重大需求及《制冷及低溫工程學(xué)科發(fā)展報告》（2018—2019），開展理論知識體系的多維交叉融合與創(chuàng)新。

（1）系統(tǒng)梳理常規(guī)空氣調(diào)節(jié)基本原理與設(shè)備知識體系[3]，探索新型制冷技術(shù)、超低溫制冷、低溫超導(dǎo)、低溫生物醫(yī)學(xué)等知識體系的交叉融合。通過基礎(chǔ)理論層面的交叉、融合與創(chuàng)新，有助于本科生了解新興研究方向，提高本科生參與科研課題的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

（2）在“常規(guī)空調(diào)負(fù)荷計算方法”的基礎(chǔ)上，融合空調(diào)建筑熱環(huán)境營造技術(shù)、綠色建筑技術(shù)、能源環(huán)保發(fā)展趨勢等研究熱點。該層面的融合創(chuàng)新有助于提升本科生對建筑能耗、建筑余熱回收、新能源利用、綠色制冷空調(diào)技術(shù)等熱點領(lǐng)域的關(guān)注度。

（3）在“常規(guī)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)與設(shè)備”核心知識層面，融合新型非電式空調(diào)系統(tǒng)、熱濕獨立控制、太陽能吸附/吸收式制冷、熱泵驅(qū)動溶液除濕、地?zé)峒坝酂峄厥諢岜玫戎评淇照{(diào)研究熱點。該層面的知識融合可促進(jìn)本科生從更寬廣的領(lǐng)域中對比分析制冷空調(diào)關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展趨勢，對于進(jìn)一步提升本科生的科學(xué)素養(yǎng)及創(chuàng)新思維能力有較好的幫助。

（4）對疫情防控背景下潔凈空調(diào)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行梳理。以火神山和雷神山醫(yī)院的潔凈空調(diào)系統(tǒng)為例，結(jié)合任課教師科研團隊自主研發(fā)的采用冷鏈物流倉儲消殺集成裝置實現(xiàn)的消殺方法（CN 202011499584.3）[4]，將工程實例與潔凈空調(diào)關(guān)鍵技術(shù)、新冠病毒滅殺技術(shù)和空氣質(zhì)量控制技術(shù)相融合。該層面的知識體系融合與創(chuàng)新，對于增強學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和使命感具有很好的促進(jìn)和激勵作用。

（5）空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能與運行調(diào)節(jié)層面的知識融合與創(chuàng)新。新增空調(diào)系統(tǒng)末端裝置冷/熱側(cè)節(jié)能技術(shù)和冷/熱源節(jié)能措施，融合分布式熱電冷三聯(lián)供技術(shù)、數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)、近零能耗建筑技術(shù)與系統(tǒng)、區(qū)域供冷等關(guān)鍵核心技術(shù)。該層面的知識體系融合與創(chuàng)新，對于本科生掌握空氣調(diào)節(jié)關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)、增強節(jié)能環(huán)保意識具有較好的指導(dǎo)作用。

（二）理論課程教學(xué)方式的融合探索

1.科研反哺教學(xué)，將學(xué)術(shù)講座引入課堂教學(xué)

陳舊的教學(xué)內(nèi)容是新工科教學(xué)改革需要破除的第一壁壘。教學(xué)改革基于教學(xué)團隊的研究成果，通過專題講座、學(xué)術(shù)講座等形式對空氣調(diào)節(jié)相關(guān)技術(shù)的內(nèi)涵與外延進(jìn)行拓展性教學(xué)。例如，在講述潔凈空調(diào)相關(guān)技術(shù)時，引入教學(xué)團隊獲得的國家發(fā)明專利“AC-MEPO微波增強光催化氧化凈化空調(diào)機組”[5]的相關(guān)基礎(chǔ)理論和工程實踐，開展專題講座。

2.線上同步拓展教學(xué)，及時傳遞關(guān)鍵技術(shù)及行業(yè)需求

通過微信公眾平臺（制冷空調(diào)微課）、智慧樹翻轉(zhuǎn)課堂等線上教學(xué)形式拓展教學(xué)，主要集中在空氣調(diào)節(jié)學(xué)術(shù)研究熱點、產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大需求等層面。

二、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)新性與探索性提升

空氣調(diào)節(jié)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革與實踐主要分為課程實驗與課程設(shè)計兩部分。

（一）實驗課程改革與創(chuàng)新

實驗教學(xué)是培育和提升學(xué)生的實操能力、創(chuàng)新能力和問題分析能力等綜合素質(zhì)的重要載體[6]。對原實驗教學(xué)體系的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對以觀摩和簡單測試為主的實驗課程的學(xué)習(xí)興趣不高，缺乏自主學(xué)習(xí)能力。

通過多輪實驗教學(xué)探索，教學(xué)團隊逐漸完善了表1所示的實驗項目開展方式。修訂后的實驗課程體系將空調(diào)系統(tǒng)運行實操、關(guān)鍵設(shè)備拆裝與測試、創(chuàng)新實驗設(shè)計、實驗數(shù)據(jù)分析等4個方面有機融合，形成了知識體系更加完善、實驗項目難度提升、創(chuàng)新性及探索性比重增加的實驗課教學(xué)新模式，依托具體空調(diào)工程、焓差實驗室和科研團隊的實驗設(shè)備進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)團隊在虛擬仿真實驗教學(xué)方面也正在開展積極的探索與實踐。

（二）課程設(shè)計改革與創(chuàng)新

傳統(tǒng)的模擬工程式設(shè)計存在內(nèi)容陳舊、創(chuàng)新性不足等顯著問題，因此，此次教學(xué)改革主要探索并實踐了以下三方面措施。

1.多途徑相融合的培養(yǎng)模式

人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向之間的良好銜接是高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量提升的關(guān)鍵[7]。在完善青年教師工程素質(zhì)培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，主動開展契合行業(yè)發(fā)展需求的引領(lǐng)式實踐教學(xué)探索。通過提升企業(yè)參與本科生實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的廣度和深度，構(gòu)建“企業(yè)—學(xué)生—教師”互動教學(xué)模式，積極探索了自主實踐訓(xùn)練、設(shè)計院/企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)、創(chuàng)新實踐基地建設(shè)等多途徑相融合的實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)模式。依托的設(shè)計院/企業(yè)主要為哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計院、哈爾濱空調(diào)股份有限公司、大連冷凍設(shè)備制造有限責(zé)任公司、煙臺冰輪股份有限公司等。該層面的改革突出了行業(yè)需求導(dǎo)向性教學(xué)，可提升本科生的實踐創(chuàng)新能力和未來職場適應(yīng)能力。

2. 基于科研成果轉(zhuǎn)化的培養(yǎng)模式

鼓勵并引導(dǎo)本科生通過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、科研課題、發(fā)明專利模擬轉(zhuǎn)化等形式開展課程設(shè)計、發(fā)明創(chuàng)造或運行管理方案等實踐探索。為配合該培養(yǎng)模式，實踐教學(xué)團隊由承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、黑龍江省自然科學(xué)基金和獲得哈爾濱商業(yè)大學(xué)青年學(xué)術(shù)骨干支持計劃的教師組建，博士化率100%。研究方向涵蓋制冷換熱設(shè)備、制冷空調(diào)節(jié)能、汽車熱管理、吸附制冷、蓄冷蓄熱材料、建筑環(huán)境熱回收等。

3.學(xué)生實踐協(xié)同合作團隊培養(yǎng)模式

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出“難度賦值，團隊協(xié)作”的培養(yǎng)模式，旨在提升學(xué)生團隊意識與自主學(xué)習(xí)能力。“難度賦值”是指對每一個課程設(shè)計題目附加了難度系數(shù)。對于設(shè)計的難度系數(shù)大、復(fù)雜性高、設(shè)計任務(wù)繁重的工程項目設(shè)計，采用了組建學(xué)生實踐團隊，進(jìn)行“團隊協(xié)作”的課程設(shè)計模式。難度系數(shù)高的題目包括冷熱源系統(tǒng)、制冷空調(diào)工藝設(shè)計、自動控制系統(tǒng)及安裝工程概預(yù)算等環(huán)節(jié)。

“團隊協(xié)作”理念貫穿于課程教學(xué)改革全過程，包括綜合計算能力、實驗設(shè)計分析能力、工程問題分析能力的考核層面。經(jīng)過三輪實踐表明，6人團隊具有較好的推廣借鑒價值。

據(jù)統(tǒng)計，2016—2018級能源與動力工程專業(yè)本科生參與常規(guī)課程設(shè)計的學(xué)生比例從56%降低至27%。參與企業(yè)/設(shè)計院具體工程項目再設(shè)計的學(xué)生比例增速最為顯著，從6%增加至20%。參與實踐實習(xí)基地培養(yǎng)的學(xué)生比例從10%增加至15%。參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、團隊協(xié)同和科研項目的學(xué)生分別穩(wěn)定在10%、15%和13%。

三、精準(zhǔn)思政融合體系構(gòu)建與創(chuàng)新

（一）課程思政育人目標(biāo)

在傳授專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生將知識和技能轉(zhuǎn)化為內(nèi)在德性和素養(yǎng)，注重將學(xué)生個人發(fā)展與社會發(fā)展、國家發(fā)展相結(jié)合，倡導(dǎo)社會主義核心價值觀，激發(fā)其為國家學(xué)習(xí)、為民族學(xué)習(xí)的熱情和動力，幫助學(xué)生在創(chuàng)造社會價值過程中明確自身價值和社會定位[8]。

（二）思政教育融合實施思路

教學(xué)改革實施中逐漸構(gòu)建并完善了圍繞科學(xué)精神、愛國熱情、節(jié)能環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展理念、中國制造與大國崛起、攜手抗疫共克時艱、愛黨愛校等層面的課程思政架構(gòu)，旨在將思政教育潤物無聲地融入專業(yè)教學(xué)。

同時嘗試打破學(xué)科壁壘，推進(jìn)思政教學(xué)和專業(yè)教學(xué)、跨學(xué)科教學(xué)的有機融合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和獲得感。

（三）課程思政精準(zhǔn)融合的主要領(lǐng)域

表2為空氣調(diào)節(jié)課程思政教育內(nèi)容與專業(yè)知識內(nèi)容有機融合的主要領(lǐng)域?？諝庹{(diào)節(jié)課程共11個教學(xué)周，每周開展相應(yīng)主題的“精準(zhǔn)思政融合”教育。

四、新版教材建設(shè)與教學(xué)大綱修訂

為深入融合空氣調(diào)節(jié)理論、實驗課程、課程設(shè)計及課程思政等方面的教育教學(xué)改革，哈爾濱商業(yè)大學(xué)能源與動力工程教研室組織編寫了新版高等學(xué)校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程/能源與動力工程專業(yè)推薦教材《民用建筑空氣調(diào)節(jié)》（中國建筑工業(yè)出版社）[10]。新版教材以專業(yè)傳承及教學(xué)改革實踐為基礎(chǔ)，融合前述課程教學(xué)改革的主要內(nèi)容，并注重主流價值觀引領(lǐng)。結(jié)合后續(xù)開展的課程思政建設(shè)，修訂并完善了空氣調(diào)節(jié)課程大綱，將思政教育落實到教學(xué)各環(huán)節(jié)。

五、空氣調(diào)節(jié)課程考核方式改革與實踐

原考核方式雖然兼顧了平時成績和卷面成績，但仍存在知識點覆蓋率低、學(xué)科熱點問題融合度不足、工程問題考核不深入、實驗設(shè)計分析能力考核欠缺等問題。在結(jié)合歷年用人單位對畢業(yè)生就業(yè)質(zhì)量反饋意見的基礎(chǔ)上，提出“提升課程考核的廣度、深度和難度”的考核方式改革思路。在教學(xué)改革探索期間，逐步完善了課程考核方式（表3）。

改革后的課程考核難度提高，且知識點覆蓋率達(dá)到95%以上，重在考核知識體系融會貫通與問題分析解決能力。跟蹤調(diào)查2016—2018級能源與動力工程專業(yè)學(xué)生對考核方式改革的反饋，95%的學(xué)生認(rèn)為改革后的考核難度大幅提升，需要付出更多的時間開展學(xué)科研究熱點的文獻(xiàn)調(diào)研、學(xué)科交叉融合與復(fù)雜工程問題的計算分析。經(jīng)過三輪考核方式改革實踐，2018級學(xué)生的平均成績提升到87.21±8.09分。新的考核方式顯著提升了學(xué)生知識體系的融合能力和創(chuàng)新思維能力，有效提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。

六、教學(xué)改革問卷調(diào)查分析

采用問卷調(diào)查（315份）開展課程教學(xué)改革的效果評價與反饋研究。

（1）理論課程知識體系融合創(chuàng)新。學(xué)生重點關(guān)注且滿意度大于90%的改革內(nèi)容主要集中于學(xué)科前沿與熱點融合（96.55%±2.23%）、行業(yè)重大需求融合（95.64%±2.54%）、所在學(xué)科主要研究方向融合（93.35%±4.26%）。在交叉學(xué)科知識體系方面仍需要進(jìn)一步提升融合及拓展的程度（88.64%±3.15%）。

（2）實驗及課程設(shè)計實踐教學(xué)改革。學(xué)生對組織開展團隊協(xié)同合作的滿意度最高（97.14%±2.09%），參與企業(yè)/設(shè)計院聯(lián)合培養(yǎng)、科研項目或大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練的滿意度也達(dá)到90%以上。

（3）全新版教材規(guī)劃。學(xué)生對新增內(nèi)容與行業(yè)學(xué)科發(fā)展趨勢的緊密度、復(fù)雜工程問題的分析與技術(shù)拓展度、典型工程圖紙舉例與分析等層面的滿意度均大于90%。

（4）科研反哺教學(xué)。科研成果與學(xué)術(shù)報告/講座的開展激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣（95.67%±3.11%），但需要提高引導(dǎo)學(xué)生參與科研項目的程度。

（5）課程思政建設(shè)。課程思政教學(xué)得到了較好的效果反饋，增強課程思政的實踐性與體驗性教學(xué)活動是今后教學(xué)改革的重點方向。

（6）考核方式。學(xué)生對于教學(xué)改革后的考試難度、知識體系覆蓋程度、考核形式變化等均給出了較高的滿意度（＞96%），線上教學(xué)及在線平臺的知識拓展也受到學(xué)生的歡迎。

七、結(jié)語

根據(jù)產(chǎn)業(yè)需求引導(dǎo)、多維交叉融合、創(chuàng)新思維培育、實踐能力提升、精準(zhǔn)思政融合的原則，在專業(yè)教育層面積極構(gòu)建創(chuàng)新性課程教學(xué)模式，重點培育本科生的自主學(xué)習(xí)能力、復(fù)雜工程問題分析與解決能力、實驗實操能力。在思政教育層面深入挖掘思政元素，并與專業(yè)知識深度融合。通過多層面的教學(xué)改革與探索，空氣調(diào)節(jié)課程體系逐漸完善其內(nèi)涵，體現(xiàn)了教學(xué)思維和知識體系的創(chuàng)新性與時代性，對于提升能源與動力工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract：

Under the background of new engineering construction， the multi-level connotative education reform and practice is conducted， represented by the course of air conditioning， which is the core course of energy and power engineering in Harbin University of Commerce. The main contents of the reform include multi-dimensional interdisciplinary integration of theoretical course system， innovation and exploration improvement of practice teaching system， the construction of teaching materials and the revision of the syllabus， and the reform of teaching skills and examination methods. Construction of curriculum-based accurate ideological and political education is carried out， focusing on enhancing students comprehensive quality. After three years of teaching reform and exploration， the course system of air conditioning has been innovated， and the cultivation quality of high-quality talents has been significantly promoted for energy and power engineering major.

Key words： educational reform and practice; curriculum-based ideological and political education; air conditioning; energy and power engineering; interdisciplinary integration

（責(zé)任編輯 周 沫）