“雙碳”背景下地方高?！敖ㄖh(huán)境學(xué)”教學(xué)改革與實(shí)踐研究＊

張祖敬，田旭松，楊江紅，毛瑞勇

（貴州大學(xué)土木工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

1 研究背景

中國(guó)提出“力爭(zhēng)2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)承諾[1]，該目標(biāo)的提出賦予了相關(guān)能源應(yīng)用學(xué)科更高的歷史使命?！吨袊?guó)建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2021》數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)社會(huì)總能耗中建筑運(yùn)行能耗占比為22%[2]，且呈增加趨勢(shì)，要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，降低能源消耗，勢(shì)必要求對(duì)“建筑環(huán)境學(xué)”這門(mén)課程中的理論知識(shí)和工程應(yīng)用有充分的理解和認(rèn)識(shí)。

“建筑環(huán)境學(xué)”是高等院校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一[3]，其內(nèi)容包括室內(nèi)氣流與熱濕環(huán)境、室內(nèi)空氣品質(zhì)、建筑光環(huán)境、建筑聲環(huán)境等方面，是一門(mén)反映“建筑—人—自然環(huán)境”三者關(guān)系的學(xué)科。目前，“建筑環(huán)境學(xué)”課程在教學(xué)方法上，主要采用面面俱到的灌輸式教學(xué)方法，學(xué)生普遍為被動(dòng)式接受教育，不能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，不利于學(xué)生掌握該課程的理論知識(shí)，同時(shí)，缺少實(shí)際案例教學(xué)，致使學(xué)生缺乏實(shí)際工程應(yīng)用能力。學(xué)生掌握理論知識(shí)的目的是更好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，并從實(shí)際中得到更高的反饋和認(rèn)識(shí)，使得所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用融會(huì)貫通，相輔相成，若學(xué)生對(duì)相關(guān)學(xué)科知識(shí)的理解僅停留在理論層面，將會(huì)對(duì)其開(kāi)拓創(chuàng)新思維形成極大阻礙。

因此，結(jié)合“雙碳”目標(biāo)積極開(kāi)展“建筑環(huán)境學(xué)”課程教學(xué)改革，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，改進(jìn)教學(xué)效果，培養(yǎng)既深刻掌握該課程理論知識(shí)又懂得融入實(shí)際工程應(yīng)用的人才，以此提高中國(guó)暖通行業(yè)整體水平，成為我們當(dāng)前急需研究和加以解決的課題。

2 教學(xué)改革現(xiàn)狀分析

“建筑環(huán)境學(xué)”作為暖通等相關(guān)專(zhuān)業(yè)必修的基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)課，包含了聲、熱、建筑、光、生理、材料、心理等多方面內(nèi)容，學(xué)習(xí)該課程可以加深學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)的宏觀理解，明確自身使命，因此，提高“建筑環(huán)境學(xué)”的授課質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，使學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)合起來(lái)是“建筑環(huán)境學(xué)”教學(xué)改革的重點(diǎn)。

“建筑環(huán)境學(xué)”的教學(xué)改革一直是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)及相關(guān)學(xué)科眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)課程之一。郭鐵明[4]將“建筑環(huán)境學(xué)”中的理論教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合進(jìn)行討論，為改善教學(xué)現(xiàn)狀提出了修改意見(jiàn)。張東亮等[5]分析了高?！敖ㄖh(huán)境學(xué)”的課程特點(diǎn)和發(fā)展歷程，介紹了“建筑環(huán)境學(xué)”課程建設(shè)對(duì)策，確保了“建筑環(huán)境學(xué)”課程建設(shè)的順利進(jìn)行。張敏慧等[6]結(jié)合自身多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與教學(xué)方法總結(jié)了對(duì)“建筑環(huán)境學(xué)”及相關(guān)課程的教授技巧與方法。杜傳梅等[7]對(duì)“建筑環(huán)境學(xué)”開(kāi)展了MOOC 建設(shè)，以期為其他課程的MOOC 建設(shè)作出指導(dǎo)。王艷等[8]從實(shí)踐教學(xué)、課程安排、新型教學(xué)方式和教師自身能力等4個(gè)方面對(duì)“建筑環(huán)境學(xué)”的教學(xué)提出了改進(jìn)措施，并指出無(wú)論采取何種教學(xué)方法，應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)，符合本校學(xué)生特點(diǎn)。簡(jiǎn)毅文等[9]從教學(xué)形式、教學(xué)內(nèi)容等方面分析了“建筑環(huán)境學(xué)”課程的教學(xué)特點(diǎn)及現(xiàn)存問(wèn)題，提出了對(duì)“建筑環(huán)境學(xué)”課程開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)的探索和思考。李志偉等[10]提出在“建筑環(huán)境學(xué)”教學(xué)中加入實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)制定相應(yīng)的考核制度，有效利用學(xué)生的課余學(xué)習(xí)時(shí)間，起到理論聯(lián)系實(shí)踐的效果。趙穎杰等[11]將“新工科”教學(xué)理念融入“建筑環(huán)境學(xué)”課程的教學(xué)改革中，加強(qiáng)校企合作，推行頂崗實(shí)習(xí)，摒棄“一考定終身”的傳統(tǒng)模式，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)效果的評(píng)估，構(gòu)建全新的綜合評(píng)價(jià)體系。江燕濤[12]提出從“建筑環(huán)境學(xué)”課程的性質(zhì)和特點(diǎn)出發(fā)，強(qiáng)化實(shí)踐活動(dòng)的多元化教學(xué)模式，并對(duì)該課程模式的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。白雪蓮等[13]提出應(yīng)從該課程的特點(diǎn)和性質(zhì)出發(fā)，充分考慮不同學(xué)校課程安排、學(xué)生人數(shù)和培養(yǎng)目標(biāo)上的差異，探索合適的教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。楊晚生等[14]提出了建筑環(huán)境學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置的主要內(nèi)容和基本方式，同時(shí)結(jié)合教學(xué)實(shí)踐提出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)。李翠等[15]利用BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)的超前引領(lǐng)性，結(jié)合智能化、信息化、可視化、數(shù)字化技術(shù)，把“建筑環(huán)境學(xué)”各方面內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，建立綜合虛擬教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)，有效提升了“建筑環(huán)境學(xué)”的教學(xué)效果。

以上研究都是從理論出發(fā)結(jié)合少量實(shí)踐教學(xué)探究“建筑環(huán)境學(xué)”的教學(xué)改革方案，極少?gòu)穆?lián)系國(guó)家戰(zhàn)略方針，以實(shí)際工程應(yīng)用指導(dǎo)教學(xué)這一角度思考“建筑環(huán)境學(xué)”的教學(xué)改革。工科專(zhuān)業(yè)的教學(xué)更應(yīng)注重理論知識(shí)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，因此，結(jié)合目前“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)，對(duì)“建筑環(huán)境學(xué)”的教學(xué)作出實(shí)際應(yīng)用性改革，對(duì)于建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生更好地投入到今后的就業(yè)和科研工作中大有裨益。

3 “雙碳”背景下的教改探索

結(jié)合中國(guó)提出的“雙碳”目標(biāo)和貴州省社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀、自然資源條件、能源稟賦情況，進(jìn)行“建筑環(huán)境學(xué)”課程體系改革，改進(jìn)教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、考核體系，增強(qiáng)學(xué)生的各方面能力，培養(yǎng)高度掌握理論、全面聯(lián)系實(shí)際、緊跟實(shí)時(shí)政策、不斷開(kāi)拓創(chuàng)新的復(fù)合型人才，為“雙碳”目標(biāo)的圓滿(mǎn)實(shí)現(xiàn)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

3.1 改革教學(xué)方式

傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師為主，學(xué)生為輔，采用講演法進(jìn)行教學(xué)，即教師在進(jìn)行知識(shí)講授的同時(shí)輔以PPT 或黑板板書(shū)進(jìn)行演示。這種教學(xué)方式教師占主導(dǎo)，忽略了學(xué)生的主體學(xué)習(xí)地位，學(xué)生一味地跟著教師的思路去走，思考問(wèn)題時(shí)思維單一，理解淺薄，使課堂缺乏活躍氣息，造成學(xué)生主觀能動(dòng)性缺失，大大降低了其創(chuàng)新思維能力。由此，將講授法、實(shí)驗(yàn)法、課堂討論法等教學(xué)方法進(jìn)行結(jié)合，對(duì)以往單一的教學(xué)方式進(jìn)行改革。采用講授法并輔以相關(guān)案例分析，增強(qiáng)學(xué)生理論知識(shí)的同時(shí)使其對(duì)實(shí)際應(yīng)用有一個(gè)相對(duì)的了解；采用實(shí)驗(yàn)法使學(xué)生直觀感受到理論知識(shí)在實(shí)際中的具體體現(xiàn)與應(yīng)用，并讓學(xué)生主動(dòng)動(dòng)手參與到其中；采用課堂討論法活躍課堂氛圍，集思廣益，開(kāi)拓學(xué)生思維，增強(qiáng)教師與同學(xué)之間的溝通和學(xué)生的學(xué)習(xí)趣味性。近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)建筑環(huán)境產(chǎn)生了巨大影響，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)將網(wǎng)絡(luò)、人工智能、數(shù)字化等多項(xiàng)技術(shù)融為一體的綜合性信息技術(shù)[16]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在“建筑環(huán)境學(xué)”等相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，可實(shí)現(xiàn)建筑光環(huán)境、建筑熱濕環(huán)境等多方面的虛擬。因此，建議在建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)高等學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)指導(dǎo)下?lián)駜?yōu)推廣一批與“建筑環(huán)境學(xué)”課程相關(guān)的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)模塊，各地方高?？山Y(jié)合當(dāng)?shù)啬甓葰夂驓庀?、建筑輻射量、工業(yè)建筑環(huán)境相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展特色等因素選擇地方適用性較強(qiáng)的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景推廣教學(xué)，具備條件的高校還可結(jié)合地方特色開(kāi)發(fā)適用于地方主要產(chǎn)業(yè)相關(guān)的建筑環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)模塊，如在貴州，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，可考慮開(kāi)發(fā)與數(shù)據(jù)中心冷卻節(jié)能技術(shù)相關(guān)的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)模塊，有效將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和“建筑環(huán)境學(xué)”結(jié)合。除此之外，還可以將虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)與物理教學(xué)相結(jié)合，如在人體熱舒適性方面，可在一些特殊場(chǎng)景的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)中，增加人體對(duì)熱、濕與聲、光的物理感受。讓學(xué)生有更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，想象力和創(chuàng)造力，使學(xué)生可以靈活應(yīng)用該課程中的理論知識(shí)解決實(shí)際生活中的問(wèn)題[17]。

3.2 教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

目前，在“建筑環(huán)境學(xué)”這一課程的教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)是教材中的理論知識(shí)，教師對(duì)教材中的具體公式與相應(yīng)定理進(jìn)行具體的推導(dǎo)與驗(yàn)證，好處是可以使學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解與認(rèn)識(shí)，弊端是學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握僅停留在理論層面，不懂得如何將其應(yīng)用到實(shí)際工程中。對(duì)于工科專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，更注重的是實(shí)際應(yīng)用，因此，對(duì)以培養(yǎng)服務(wù)地方專(zhuān)業(yè)人才的高校來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)在教學(xué)內(nèi)容中，結(jié)合地方建筑環(huán)境、氣候特征、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等特點(diǎn)，適當(dāng)融入一些實(shí)際工程應(yīng)用方面的教學(xué)。以貴州地區(qū)為例，近年來(lái)貴州在數(shù)據(jù)中心建設(shè)、地?zé)崮?、太?yáng)能以及風(fēng)能開(kāi)發(fā)應(yīng)用等方面快速發(fā)展。因此，在“建筑環(huán)境學(xué)”教學(xué)過(guò)程中，可適當(dāng)融入一些地?zé)崮?、太?yáng)能、風(fēng)能等新能源技術(shù)在建筑環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用、數(shù)據(jù)中心節(jié)能降溫技術(shù)前沿以及建筑碳排放計(jì)算等相關(guān)內(nèi)容，盡可能在教學(xué)過(guò)程中，增加學(xué)生在地方特色產(chǎn)業(yè)或新興產(chǎn)業(yè)的實(shí)踐認(rèn)知教學(xué)環(huán)節(jié)。開(kāi)展理論聯(lián)系實(shí)際、兼具地方特色、緊跟國(guó)家戰(zhàn)略的創(chuàng)新型教學(xué)，豐富學(xué)生的視野，拓寬學(xué)生的思想，使學(xué)生在從業(yè)后有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和實(shí)際應(yīng)對(duì)能力。

3.3 改進(jìn)課程考核

目前的考核方式雖然結(jié)合了平時(shí)表現(xiàn)和期末試卷成績(jī)，但平時(shí)表現(xiàn)占比較小，總體來(lái)講，考核方式還是以期末考試為主。然而，學(xué)習(xí)是系統(tǒng)性的，應(yīng)參考過(guò)程及期終進(jìn)行全面綜合評(píng)價(jià)。單以期末考試為主進(jìn)行評(píng)價(jià)，存在較大局限性，不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)過(guò)程，甚至影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。并且，對(duì)于工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，平時(shí)表現(xiàn)和期末成績(jī)均不能很好地反映出學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工程的能力，由此，采取“平時(shí)課堂表現(xiàn)+單元測(cè)試+期中測(cè)試+實(shí)踐報(bào)告+期末測(cè)試”這種“五法合一”的分階段考核辦法，對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握情況與實(shí)際應(yīng)用能力進(jìn)行全過(guò)程、全方面綜合評(píng)價(jià)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.4 提升創(chuàng)新能力

“雙碳”目標(biāo)的提出給本專(zhuān)業(yè)帶來(lái)了更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，體現(xiàn)了社會(huì)和國(guó)家對(duì)創(chuàng)新型人才的需求，創(chuàng)新能力是民族進(jìn)步的靈魂、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的核心，當(dāng)今社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)，與其說(shuō)是人才的競(jìng)爭(zhēng)，不如說(shuō)是人的創(chuàng)造力的競(jìng)爭(zhēng)。以往的教學(xué)更加注重學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)，而如今缺少的是具有創(chuàng)新意識(shí)的人才，因此，在課堂上要積極傳授與本課程相關(guān)的實(shí)時(shí)政策，使學(xué)生養(yǎng)成關(guān)注時(shí)政的習(xí)慣，同時(shí)，組織學(xué)生參加與“建筑環(huán)境學(xué)”這一課程相關(guān)的創(chuàng)新型競(jìng)賽，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)新軟件，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)建新模型，支持學(xué)生提出新思想，挖掘每一個(gè)學(xué)生的創(chuàng)新潛力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造積極性。

4 結(jié)束語(yǔ)

教學(xué)改革的目標(biāo)是培養(yǎng)更好的學(xué)生，不論何種教學(xué)改革都應(yīng)符合這一目標(biāo)，適應(yīng)本校學(xué)生特點(diǎn)。本研究緊跟中國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略方針，結(jié)合“雙碳”目標(biāo)、貴州省經(jīng)濟(jì)狀況及自然資源條件，進(jìn)行“建筑環(huán)境學(xué)”教學(xué)體系全面改革，培養(yǎng)學(xué)生的時(shí)政觀、大局觀，開(kāi)發(fā)與社會(huì)發(fā)展前沿相結(jié)合的課程教學(xué)體系，在教與學(xué)中不斷促進(jìn)互相的進(jìn)步。

當(dāng)今社會(huì)，實(shí)際應(yīng)用能力十分重要，由此，應(yīng)當(dāng)改進(jìn)教學(xué)模式和教學(xué)體系，在教授理論知識(shí)的同時(shí)，注重提升學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，使學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性和課堂教學(xué)時(shí)的活躍性，為以后學(xué)生走上相關(guān)就業(yè)和科研崗位打下扎實(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)、實(shí)際應(yīng)用能力、開(kāi)拓創(chuàng)新意識(shí)的復(fù)合型人才。