時(shí)間:2023-12-22 11:23:08
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程,我們?yōu)槟扑]十篇建筑能源與環(huán)境范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
作者簡(jiǎn)介:劉煜(1968-),女,西北工業(yè)大學(xué)力學(xué)與土木建筑學(xué)院教授,博士,主要從事綠色、生態(tài)及可持續(xù)建筑研究,(e-mail)liuyu@nwpu.edu.cn。
摘要:在當(dāng)今能源與環(huán)境問(wèn)題日益加劇的背景下,如何在建筑學(xué)專業(yè)教育教學(xué)中,有效啟發(fā)學(xué)生提出與之相關(guān)的設(shè)計(jì)策略和措施,成為引發(fā)更多關(guān)注的研究課題。文章通過(guò)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)與綠色建筑設(shè)計(jì)特征的比較分析,結(jié)合綠色建筑設(shè)計(jì)課教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),從“觀念”和“方法”教育的角度,對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)課中與“能源”和“環(huán)境”密切相關(guān)的具體問(wèn)題進(jìn)行了探討,旨在對(duì)相關(guān)建筑教育理論及實(shí)踐的發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞:建筑學(xué);綠色建筑;能源;環(huán)境;教育
中圖分類號(hào):g6420文獻(xiàn)標(biāo)志碼:a文章編號(hào):10052909(2013)05013704隨著全球“能源”與“環(huán)境”問(wèn)題的日益加劇,“能源”與“環(huán)境”已經(jīng)成為(包括建筑學(xué)專業(yè)在內(nèi))眾多專業(yè)領(lǐng)域備受關(guān)注的重要議題。研究顯示,建筑的生產(chǎn)和運(yùn)行能耗占各國(guó)總能耗的30%~45%,其排放的污染物占各類污染物總量的10%~20%,因此,建筑對(duì)全球的能源與環(huán)境問(wèn)題負(fù)有不可推卸的重要責(zé)任。自20世紀(jì)90年代以來(lái)快速興起的“綠色建筑”,是建筑領(lǐng)域在此背景下發(fā)展起來(lái)的新方向。
迄今為止,世界各國(guó)對(duì)“綠色建筑”的理論和實(shí)踐探討已經(jīng)取得了大量成果,然而,在高等建筑教育領(lǐng)域,如何將“能源”與“環(huán)境”問(wèn)題與 “建筑設(shè)計(jì)”有機(jī)結(jié)合,仍然是值得深入探討的課題。
一、傳統(tǒng)建筑與綠色建筑設(shè)計(jì)的比較
(一)設(shè)計(jì)內(nèi)容的比較
傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容涉及建筑的尺度、色彩、質(zhì)感、流線等方面,同時(shí)也兼顧與建筑使用者相關(guān)的經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)、心理等因素。其所關(guān)注的重點(diǎn),主要在于建筑的“功能”和“形式”。例如:中國(guó)在20世紀(jì)50~60年代曾提出“適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”的設(shè)計(jì)原則,其中前兩項(xiàng)原則與“功能”直接相關(guān),后一項(xiàng)原則與“形式”直接相關(guān)。西方社會(huì)在現(xiàn)代建筑發(fā)展早期,也出現(xiàn)過(guò)“形式追隨功能”等主要圍繞“功能”與“形式”特征,影響深遠(yuǎn)的設(shè)計(jì)理念。
與傳統(tǒng)建筑相比,當(dāng)代綠色建筑設(shè)計(jì)更加強(qiáng)調(diào)對(duì)“能源”和“環(huán)境”因素的關(guān)注,并且提出“設(shè)計(jì)結(jié)合自然”等更加關(guān)注自然環(huán)境的新的設(shè)計(jì)理念及表達(dá)[1]。根據(jù)中國(guó)2006年出臺(tái)的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》[2] ,所有綠色建筑必須考慮節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)保等方面內(nèi)容。比較而言,在傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)中,是否考慮上述內(nèi)容,以及考慮的程度,主要取決于建筑師的個(gè)人認(rèn)識(shí)、意識(shí)和偏好。
(二) 設(shè)計(jì)過(guò)程的比較
傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程一般由建筑師主導(dǎo)。其主要流程包括方案策劃階段、方案設(shè)計(jì)階段、施工圖初步設(shè)計(jì)階段、擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。設(shè)計(jì)過(guò)程基本上可以描述為單一方向的工作流程。在這個(gè)流程中,雖然項(xiàng)目立項(xiàng)之初就會(huì)組建由建筑、結(jié)構(gòu)、水暖、概預(yù)算等多專業(yè)人員構(gòu)成的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),但只有建筑師的工作自始至終貫穿項(xiàng)目設(shè)計(jì)全過(guò)程,其他領(lǐng)域?qū)I(yè)人員大多直到施工圖階段才會(huì)真正加入設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),展開具體設(shè)計(jì)工作。同時(shí),在線性工作流程下,各專業(yè)領(lǐng)域人員加入設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開展工作的程序、方式和深度都基本固定并可預(yù)期。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
劉煜,等綠色建筑設(shè)計(jì)課中的能源與環(huán)境教育探討
綠色建筑設(shè)計(jì)過(guò)程與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的相同之處,主要在于通常都是由建筑師主導(dǎo)設(shè)計(jì)過(guò)程。其不同之處主要為以下3個(gè)方面:首先,在設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中,除了建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電、概預(yù)算等專業(yè)人員之外,一般還需要能源工程師、環(huán)境工程師、生態(tài)咨詢師等更多特殊專業(yè)領(lǐng)域?qū)<壹尤朐O(shè)計(jì)咨詢團(tuán)隊(duì);第二,綠色建筑設(shè)計(jì)過(guò)程并非單一方向的線性流程,而是螺旋式推進(jìn)的非線性流程。它是基于多專業(yè)參與的多因素復(fù)雜決策過(guò)程,相比傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)需要更多的檢查、評(píng)價(jià)和決策支持;第三,從綠色建筑設(shè)計(jì)的最初階段開始,就需要多專業(yè)領(lǐng)域人員的密切配合。隨著方案的進(jìn)展,在不同設(shè)計(jì)階段可能需要咨詢不同領(lǐng)域的專家,而所需咨詢的專業(yè)領(lǐng)域,以及不同專業(yè)加入設(shè)計(jì)討論的時(shí)機(jī),可能隨著方案性質(zhì)的不同和具體進(jìn)展情況隨時(shí)發(fā)生變化,并無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和模式可以參考,有時(shí)很難預(yù)期。
二、基于綠色建筑設(shè)計(jì)特征的課程教育
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既然綠色建筑設(shè)計(jì)具有顯著不同于傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)容和過(guò)程,在針對(duì)綠色建筑的教育和教學(xué)中,必然需要探討新的、更加適應(yīng)這些特征的理念和方法。鑒于綠色建筑關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容在于“能源”和“環(huán)境”問(wèn)題,下文從觀念和方法的角度,分別探討如何在綠色建筑設(shè)計(jì)課程中開展能源與環(huán)境教育。
(一)綠色建筑設(shè)計(jì)課中的能源教育
1.關(guān)于“能源”的觀念教育
要做出好的設(shè)計(jì),首先必須具備好的設(shè)計(jì)觀念。關(guān)于綠色建筑,目前在社會(huì)上存在不少錯(cuò)誤的觀念。例如:節(jié)能建筑就是采用了太陽(yáng)能、地源熱泵等新能源技術(shù)的建筑,綠色技術(shù)多的建筑就是好的綠色建筑等。對(duì)于建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生而言,“能源”領(lǐng)域的相關(guān)概念,在其主干專業(yè)課程(建筑設(shè)計(jì))中很少接觸。學(xué)生平時(shí)從網(wǎng)絡(luò)、報(bào)紙、期刊等不同渠道接觸到大量與節(jié)能相關(guān)的概念和信息,對(duì)這些信息如果不加分辨地接受,也有可能形成片面甚至錯(cuò)誤的觀念。
根據(jù)筆者多年主講綠色建筑設(shè)計(jì)課程所積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),在建筑學(xué)專業(yè)的建筑設(shè)計(jì)課中開展與“能源”相關(guān)的教育時(shí),有必要引導(dǎo)學(xué)生從以下3個(gè)方面理清基本觀念。
(1)建筑能耗的基本構(gòu)成。建筑能耗的基本構(gòu)成包括“運(yùn)行能耗”(operation energy)和“隱含能耗”(embodied energy)2個(gè)部分[3]。“隱含能耗”也稱“含能”,在綠色建筑設(shè)計(jì)課教學(xué)中需特別探討的是 “隱含能耗”的概念。將學(xué)生的視野,從建筑建成后的“運(yùn)行能耗”,擴(kuò)展到其建成之前各種建筑材料和部品在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和安裝使用過(guò)程中的能耗以及已經(jīng)造成的環(huán)境污染,使其從節(jié)能環(huán)保角度,具備選擇建筑材料的“獨(dú)到”眼光。 (2)建筑節(jié)能的基本途徑。建筑節(jié)能有“設(shè)計(jì)節(jié)能”和“技術(shù)節(jié)能”兩大基本途徑。在綠色建筑設(shè)計(jì)教學(xué)中,首先,需要強(qiáng)調(diào)“設(shè)計(jì)節(jié)能”的重要價(jià)值和巨大潛力,并將其視為建筑節(jié)能的首選途徑。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)途徑和方法,探索實(shí)現(xiàn)建筑自然通風(fēng)、自然采光和自然調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度等目標(biāo),進(jìn)而達(dá)到經(jīng)濟(jì)節(jié)能的目的。其次,需要使學(xué)生明確,節(jié)能技術(shù)并非越多越好,也不是越新越好,只有適用的才是最好的。此外,鼓勵(lì)學(xué)生在探索設(shè)計(jì)節(jié)能途徑的同時(shí),從集成設(shè)計(jì)的角度對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等可再生能源技術(shù)在建筑中的應(yīng)用進(jìn)行探索。
(3)建筑節(jié)能的全生命周期經(jīng)濟(jì)分析。經(jīng)濟(jì)性無(wú)論何時(shí)都是決定建筑設(shè)計(jì)及技術(shù)應(yīng)用的重要因素,這對(duì)于傳統(tǒng)建筑和當(dāng)代綠色建筑同樣適用。
在綠色建筑設(shè)計(jì)課中,有必要使學(xué)生明確,雖然節(jié)能設(shè)計(jì)及節(jié)能技術(shù)都有可能增加建筑的初次投資費(fèi)用(造價(jià)),但同時(shí)也會(huì)減少建筑的運(yùn)行和維持費(fèi)用,因此,從全生命周期的角度分析,其總體費(fèi)用往往更低。也只有從全生命周期的角度分析,才能更加全面地理解綠色建筑的經(jīng)濟(jì)性和合理性。
2.關(guān)于“能源”的方法教育
“節(jié)能”是綠色建筑關(guān)注的重要議題。在傳統(tǒng)建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)課程體系中,除了建筑物理課程的熱工章節(jié)內(nèi)容以外,學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中所接觸到的建筑節(jié)能理論和設(shè)計(jì)計(jì)算都非常有限。根據(jù)筆者的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方法的教育,至少可從以下3方面進(jìn)行引導(dǎo)、加強(qiáng)和拓展。
(1)基于基本原理的邏輯分析方法?!斑壿嫹治觥笔侨魏慰茖W(xué)研究中都不可或缺的重要分析方法之一。在以“形象思維”培養(yǎng)占主導(dǎo)地位的傳統(tǒng)建筑學(xué)教學(xué)中,其重要性往往并未得到充分的重視。教學(xué)實(shí)踐證明,綠色建筑課程教育中,在具備建筑熱工基本原理的基礎(chǔ)上,通過(guò)“理性”和“邏輯”分析的方式,引導(dǎo)學(xué)生自主探討設(shè)計(jì)節(jié)能的各種可能性,相比課堂講授而言,可以更加充分地激發(fā)學(xué)生在設(shè)計(jì)節(jié)能領(lǐng)域深入探索的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性,其設(shè)計(jì)成果往往也具有更多的新意。
(2)建筑能耗的模擬方法。與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)不同,當(dāng)代綠色建筑設(shè)計(jì)中,可以借助軟件分析和能耗模擬,對(duì)設(shè)計(jì)方案的能耗表現(xiàn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。因此,在綠色建筑設(shè)計(jì)課教學(xué)中,有必要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)能耗模擬軟件的積極作用和意義,并鼓勵(lì)其探索和初步掌握簡(jiǎn)單建筑能耗模擬軟件的基本使用方法。
(3)建筑能耗的實(shí)驗(yàn)方法。傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中,建筑師往往借助工作模型,推敲和完善建筑的造型及功能;在當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)中,建筑師應(yīng)用“造型軟件”進(jìn)行造型和空間分析;在當(dāng)代綠色建筑設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)師通過(guò)“模擬軟件”,對(duì)建筑能耗進(jìn)行模擬和分析。然而,現(xiàn)有能耗模擬軟件大多是針
對(duì)工程專業(yè)開發(fā)的,對(duì)于大多數(shù)建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言,要掌握模擬軟件的原理和背景,并熟練應(yīng)用其進(jìn)行能耗模擬分析的難度比較大。
筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生,完全可以基于對(duì)熱工原理的基本理解,通過(guò)工作模型的制作,結(jié)合簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)效果的初步比較和分析。例如:利用電吹風(fēng)、蠟燭、鋸末、碎紙屑等工具完成的簡(jiǎn)單吹風(fēng)實(shí)驗(yàn),就可以在模型中初步驗(yàn)證和比較不同設(shè)計(jì)方案風(fēng)壓通風(fēng)和熱壓通風(fēng)的實(shí)際效果;使用手電筒、紙板、布簾等工具完成的簡(jiǎn)單照明實(shí)驗(yàn),也可以初步驗(yàn)證和比較不同設(shè)計(jì)方案的自然采光效果等。實(shí)驗(yàn)與軟件模擬的結(jié)果,可以互相驗(yàn)證其有效性,并共同為設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)和提高提供有益的參考。
(二)綠色建筑設(shè)計(jì)課中的環(huán)境教育
1.關(guān)于“環(huán)境”的觀念教育
從建筑設(shè)計(jì)的角度看,綠色建筑設(shè)計(jì)與環(huán)境相關(guān)的內(nèi)容,主要為建筑設(shè)計(jì)與“環(huán)境負(fù)擔(dān)”的關(guān)系,以及建筑設(shè)計(jì)與“環(huán)境質(zhì)量“的關(guān)系。在綠色建筑設(shè)計(jì)課的環(huán)境教育中,需要引導(dǎo)學(xué)生在這2方面建立正確的觀念。
(1)建筑設(shè)計(jì)與環(huán)境負(fù)擔(dān)的關(guān)系。傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)一般不涉及“環(huán)境負(fù)擔(dān)”的概念,但在綠色建筑設(shè)計(jì)中,建筑對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響,是一個(gè)必不可少的重要的議題。在綠色建筑教育中,必須使學(xué)生建立并明確“建筑有可能對(duì)自然環(huán)境造成負(fù)擔(dān)或危害”的觀念,并引導(dǎo)其分析建筑在建造、運(yùn)行和拆除的全過(guò)程中,對(duì)環(huán)境造成負(fù)擔(dān)或危害的各種潛在途徑,以及避免和減少環(huán)境負(fù)擔(dān)或危害的各種設(shè)計(jì)策略和技術(shù)方法。
(2)建筑設(shè)計(jì)與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系。傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)與當(dāng)代綠色建筑設(shè)計(jì)都涉及“環(huán)境質(zhì)量“的概念。前者主要從定性角度,分析建筑設(shè)計(jì)與室內(nèi)外空間的功能利用、流線組織、視覺(jué)表現(xiàn)等環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系;而后者則從定量角度,強(qiáng)調(diào)建筑設(shè)計(jì)與室內(nèi)外“空氣質(zhì)量”“熱舒適度”等物質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的相互關(guān)系,包括建筑設(shè)計(jì)與全球“溫室氣體排放”等大范圍環(huán)境質(zhì)量的相互關(guān)系。
可以說(shuō),建立從宏觀(全球環(huán)境)到微觀(建筑內(nèi)環(huán)境)綜合全面的環(huán)境觀念,并從定性和定量的角度,正確理解建筑設(shè)計(jì)與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系,是當(dāng)代綠色建筑設(shè)計(jì)課程中環(huán)境教育必不可少的重要內(nèi)容。
2.關(guān)于“環(huán)境”的方法教育
在綠色建筑設(shè)計(jì)中,“環(huán)境”質(zhì)量是與“節(jié)能”同等重要的問(wèn)題。在綠色建筑設(shè)計(jì)課教學(xué)中,提高環(huán)境質(zhì)量的方法教育,主要涉及以下3個(gè)方面。
(1)環(huán)境分析方法。與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)相比,綠色建筑更加強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)初期的多學(xué)科環(huán)境分析,包括從場(chǎng)地環(huán)境的氣候、地形、地貌、動(dòng)植物群落、土地資源、水資源等角度,分析其與建筑設(shè)計(jì)的相互關(guān)系,包括潛在的相互影響和利用的可能性等。對(duì)不同環(huán)境的分析,既可以采用基于邏輯推理的一般方法,也可以采用相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的特殊方法。在建筑設(shè)計(jì)課的環(huán)境教育中,應(yīng)通過(guò)多種方式和渠道,鼓勵(lì)、引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)并探索多種不同的環(huán)境分析方法。
(2)環(huán)境模擬方法。在綠色建筑設(shè)計(jì)中,常常需要利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案的熱環(huán)境、光環(huán)境、風(fēng)環(huán)境等進(jìn)行模擬。和能耗模擬一樣,環(huán)境模擬已成為常見(jiàn)的設(shè)計(jì)輔助方法,因此,在綠色建筑教學(xué)中,同樣有必要引導(dǎo)學(xué)生掌握常見(jiàn)環(huán)境模擬軟件的操作和使用方法,以及模擬結(jié)果的比較和分析方法。 (3)環(huán)境評(píng)價(jià)方法。隨著綠色建筑的發(fā)展,從20世紀(jì)90年代開始,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)建立一批綠色建筑的環(huán)境評(píng)價(jià)體系或工具。其中包括breeam(英國(guó))[4]、leed(美國(guó))[5]、casbee(日本)[6]、綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(中國(guó))[2],以及被稱為第二代綠色建筑評(píng)價(jià)體系的dgnb(德國(guó))[7]。這些體系或工具中的評(píng)價(jià)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)重,對(duì)了解“綠色建筑”概念、內(nèi)涵以及環(huán)境與能源問(wèn)題重要性等國(guó)際建筑界的共識(shí)問(wèn)題具有重要參考價(jià)值。因此,在綠色建筑設(shè)計(jì)課的環(huán)境教育中,有必要向?qū)W生介紹現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外主要環(huán)境性能評(píng)價(jià)體系,引導(dǎo)其在設(shè)計(jì)中正確理解并科學(xué)參考和應(yīng)用這些評(píng)價(jià)體系或工具。
三、結(jié)語(yǔ)
“能源”與“環(huán)境”是綠色建筑設(shè)計(jì)中需要面對(duì)的兩大主題。文章結(jié)合筆者多年相關(guān)建筑設(shè)計(jì)課程教學(xué)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),從觀念和方法的角度,對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)課中“能源”和“環(huán)境”主題下需要特別關(guān)注的具體問(wèn)題進(jìn)行了初步的總結(jié)和探討。
值得注意的是,在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,由于多學(xué)科教學(xué)的授課水平、多學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)組建能力,以及多學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)管理機(jī)
等方面因素的制約,綠色建筑教育所倡導(dǎo)的多學(xué)科集成化設(shè)計(jì)模式,在具體操作中面臨諸多困難。如何突破限制,使綠色建筑在“能源”與“環(huán)境”等多學(xué)科領(lǐng)域的教育主題中得到更加充分的體現(xiàn),還需要在今后的綠色建筑教學(xué)實(shí)踐和理論研究中作進(jìn)一步的探索。
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energy and environment education in the green building design course
liu yu, li jing, liu jinghua
(school of mechanics, civil engineering and architecture, northwestern
polytechnical university, xi’an 710072, p. r. china)
中圖分類號(hào):G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1005-2909(2017)03-0036-05
2012年9月教育部對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程進(jìn)行調(diào)整,并入了建筑智能設(shè)施(部分)、建筑節(jié)能技術(shù)與工程兩個(gè)專業(yè),更名為“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”,主要涉及建筑環(huán)境和建筑能源兩個(gè)主要方向[1]。該專業(yè)自成立以來(lái),曾幾次更名:從20世紀(jì)50年代初期的“供熱、供煤氣及通風(fēng)”,到 1987年調(diào)整為“供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)及空調(diào)工程”與“城市燃?xì)夤こ獭眱蓚€(gè)專業(yè),1998年合并為“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”,再到如今的“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”。每次更名都與當(dāng)時(shí)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平與社會(huì)發(fā)展息息相關(guān),專業(yè)名稱具有一定的指向性,在一定程度上反映了不同時(shí)期國(guó)家對(duì)專業(yè)人才提出的不同戰(zhàn)略需求。新名稱強(qiáng)調(diào)“建筑環(huán)境”“能源”方向,符合“十三五”規(guī)劃中有關(guān)全球氣候變化及綠色低碳發(fā)展的應(yīng)對(duì)要求,與規(guī)劃中“綠色”“協(xié)調(diào)”的發(fā)展理念不謀而合,對(duì)大力推進(jìn)綠色改革,推動(dòng)協(xié)調(diào)發(fā)展,加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)有著積極意義。從國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃與市場(chǎng)需求的層面看,新專業(yè)要以節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)為導(dǎo)向,
應(yīng)在原有暖通、燃?xì)獾葘I(yè)課程基礎(chǔ)上增加建筑節(jié)能、綠色建筑、新能源應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容,以符合當(dāng)前社會(huì)需求,培養(yǎng)專業(yè)復(fù)合型人才。
此外,中國(guó)是能源消耗大國(guó),近20年建筑行業(yè)的飛速發(fā)展使得建筑能耗在社會(huì)總能耗中占比越來(lái)越大,這說(shuō)明中國(guó)建筑節(jié)能有著廣闊的提升空間和社會(huì)前景,而降低建筑能耗刻不容緩。在提倡建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的大環(huán)境背景下,建筑節(jié)能課程應(yīng)被更多專業(yè)納入本科教育中,成為土建行業(yè)各專業(yè)的通識(shí)課程。
一、問(wèn)題的提出
(一)建筑節(jié)能技術(shù)涉及的多學(xué)科性
建筑能技術(shù)是一門綜合性較強(qiáng)、學(xué)科內(nèi)容高度交叉的課程,它不僅涉及建筑材料、土木工程、建筑學(xué)等工科知識(shí),也與社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)等人文學(xué)科緊密相關(guān)。主要包括建筑環(huán)境、建筑被動(dòng)設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料、建筑設(shè)備(暖通空調(diào)、照明、給排水)、建筑施工、建筑管理等內(nèi)容。
由于建筑節(jié)能課程涉及的學(xué)科較多,不同專業(yè)教師在講解時(shí)會(huì)有不同的側(cè)重點(diǎn),例如建筑能源與應(yīng)用工程專業(yè),教師會(huì)偏向介紹空調(diào)節(jié)能方法,建筑學(xué)教師會(huì)較多關(guān)注建筑單體設(shè)計(jì)與節(jié)能,若采用不同專業(yè)教師合作講解建筑節(jié)能課程則可避免產(chǎn)生這種情況,但是課時(shí)安排的不足、知識(shí)體系的龐雜會(huì)讓學(xué)生覺(jué)得所學(xué)知識(shí)深?yuàn)W晦澀難懂,從而對(duì)建筑節(jié)能技術(shù)的認(rèn)識(shí)只停留在表面。不同專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)由于對(duì)其他專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)不太熟悉,更愿意關(guān)注自己所學(xué)專業(yè)部分的節(jié)能手段,一定程度上也限制了學(xué)生對(duì)節(jié)能知識(shí)的了解。
(二)與新的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)課程體系的銜接與融合
在最新版的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)規(guī)范中,課程體系大體沿用原建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的設(shè)置,被并入的專業(yè)如建筑節(jié)能技術(shù)與工程的關(guān)鍵專業(yè)知識(shí)單元,建筑節(jié)能技術(shù)、節(jié)能建筑計(jì)算與仿真等均未包含在內(nèi)。新規(guī)范課程側(cè)重點(diǎn)依舊是傳統(tǒng)的暖通與燃?xì)饽K,對(duì)節(jié)能、智能設(shè)施領(lǐng)域涉及不深。隨著社會(huì)的發(fā)展,能源消耗量劇增,結(jié)合國(guó)家對(duì)行業(yè)人才提出新的戰(zhàn)略需求,本專業(yè)所涉及建筑能源方向不再僅限于燃?xì)鈶?yīng)用,更多地是建筑能源的有效利用,即建筑如何節(jié)能。在本科教學(xué)中增強(qiáng)對(duì)建筑節(jié)能重要性的認(rèn)識(shí),增加建筑節(jié)能技術(shù)相關(guān)課程迫在眉睫。
在此背景下,如何將建筑節(jié)能技術(shù)與新專業(yè)課程體系有效融合,諸如建筑環(huán)境學(xué)、暖通空調(diào)、土木工程材料、綠色建筑設(shè)計(jì)原理、建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)、低能耗建筑理論與應(yīng)用,避免和其他專業(yè)課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)重復(fù)顯得尤為重要。
(三) 建筑節(jié)能方向人才培養(yǎng)存在斷層
自工業(yè)革命以來(lái)的幾次經(jīng)濟(jì)危機(jī)表明,能源利用效率低下極大程度限制了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,走建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的道路是必經(jīng)之路,也是歷史的選擇。中國(guó)當(dāng)今社會(huì)能耗主要集中在工業(yè)、交通、建筑三個(gè)領(lǐng)域,建筑能耗占社會(huì)總能耗的三分之一以上[2],建筑節(jié)能具有較大的潛力,是降低中國(guó)社會(huì)能耗的重要組成部分,社會(huì)發(fā)展迫切需要建筑節(jié)能領(lǐng)域相關(guān)人才。
目前,國(guó)內(nèi)研究建筑節(jié)能技術(shù)主要集中在建筑學(xué)專業(yè)下的建筑技術(shù)方向和土木工程專業(yè)下的供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)及空調(diào)工程方向。由于建筑技術(shù)方向的學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)、傳熱學(xué)、工程流體力學(xué)、建筑環(huán)境學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)不夠深入,在建筑節(jié)能仿真與能耗模擬、建筑物理環(huán)境等方面的知識(shí)儲(chǔ)備遠(yuǎn)沒(méi)有建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的學(xué)生豐富,在分析流體、熱環(huán)境、建筑能耗的實(shí)驗(yàn)、模擬數(shù)據(jù)時(shí),缺少對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確的判斷力和深入的分析能力,從而在一定程度上阻礙了研究的順利進(jìn)行。同時(shí),由于供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)及空調(diào)工程方向的學(xué)生本科專業(yè)大多為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程,對(duì)建筑設(shè)計(jì)、建筑構(gòu)造等建筑知識(shí)不夠了解,在建筑區(qū)域小環(huán)境設(shè)計(jì)、遮陽(yáng)構(gòu)件的選擇等建筑設(shè)計(jì)方面缺少經(jīng)驗(yàn)。因此,在建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)本科階段加入綠色建筑設(shè)計(jì)原理等相關(guān)課程,讓學(xué)生掌握一定的建筑被動(dòng)式設(shè)計(jì)等交叉學(xué)科知識(shí),有助于建筑節(jié)能領(lǐng)域復(fù)合型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。
二、建設(shè)內(nèi)容
(一)教材建設(shè)
目前市面上有關(guān)于建筑節(jié)能主題的教材雖然多,但是質(zhì)量參差不齊,內(nèi)容重疊性強(qiáng),經(jīng)典的教材較少,內(nèi)容更新的速度較慢。此外,現(xiàn)有建筑節(jié)能類教材,部分適合建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生,內(nèi)容偏建筑節(jié)能設(shè)計(jì);部分適合高職高專學(xué)生或工程技術(shù)人員,重全面性,偏科普性;部分適合高校研究人員,重理論,缺少工程實(shí)例。因此,建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)需要編制適應(yīng)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)規(guī)范要求,強(qiáng)調(diào)專業(yè)課程間的銜接與融合,注重節(jié)能理論性與知識(shí)系統(tǒng)性結(jié)合、理論與實(shí)踐相互促進(jìn)、國(guó)際化的建筑節(jié)能教材。
教材編撰可從以下三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化。
(1)提煉、梳理基本理論與方法。本科專業(yè)教材的特性應(yīng)是系統(tǒng)講授基本理論、原理與方法,重在教授學(xué)生為什么(Why),而不僅僅是傳授學(xué)生怎么做(How),做什么(What)。因此,在眾多有關(guān)建筑節(jié)能主題的圖書資料中,如何脫離科普類特征,遵循建環(huán)專業(yè)規(guī)范的課程體系要求,提煉出基本理論、原理與方法是建筑節(jié)能教材編撰的核心問(wèn)題。
(2)注重理論知識(shí)、設(shè)計(jì)計(jì)算與工程案例融合。理論知識(shí)內(nèi)容應(yīng)與建筑節(jié)能相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng),以加深理論知識(shí)在應(yīng)用層面的理解,提升學(xué)生節(jié)能設(shè)計(jì)與計(jì)算技能。另外,工程案例內(nèi)容不應(yīng)局限于簡(jiǎn)單節(jié)能技術(shù)的介紹,應(yīng)融合理論知識(shí)與設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容,構(gòu)建各知識(shí)點(diǎn)理論、設(shè)計(jì)與案例的鏈條式體系。
(3)增加建筑節(jié)能研究分析方法與國(guó)內(nèi)外最新技術(shù)發(fā)展等內(nèi)容。教材內(nèi)容需顧及不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)能力需求,增加建筑節(jié)能研究分析方法與最新技術(shù)發(fā)展等內(nèi)容,以拓寬學(xué)生的知識(shí)面,促進(jìn)知識(shí)應(yīng)用能力的提升。例如建筑與風(fēng)環(huán)境知識(shí)單元可以增加Fluent、EnergyPlus等軟件模擬內(nèi)容,以講授不同的組團(tuán)布局對(duì)建筑能耗的影響。
(二)理論教學(xué)
建筑節(jié)能課程的理論框架系統(tǒng)較為固定,包括建筑節(jié)能基本知識(shí)、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理、建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)與節(jié)能、建筑單體設(shè)計(jì)與節(jié)能、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)、遮陽(yáng)設(shè)計(jì)、采暖節(jié)能設(shè)計(jì)、制冷節(jié)能設(shè)計(jì)、采光與照明節(jié)能設(shè)計(jì)、太陽(yáng)能利用等單元,但由于建筑節(jié)能是一門與時(shí)俱進(jìn)的學(xué)科,新技術(shù)、新工藝、新材料的出現(xiàn)推動(dòng)著建筑節(jié)能技術(shù)的不斷革新,很多成果具有一定的時(shí)效性,教師應(yīng)多關(guān)注國(guó)際先進(jìn)的建筑節(jié)能理念,關(guān)注建筑節(jié)能領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展,不能一味地照本宣科。
建筑節(jié)能課程強(qiáng)調(diào)應(yīng)用性與實(shí)踐性,教師不能單單只講授生硬的理論,還應(yīng)將理論聯(lián)系實(shí)際,多結(jié)合工程實(shí)例分析節(jié)能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用。理論給予實(shí)踐支撐,實(shí)踐豐富理論內(nèi)涵。單純的理論過(guò)于枯燥,不利于深化學(xué)生對(duì)原理的認(rèn)識(shí),也會(huì)使得學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣。例如教師可以重點(diǎn)分析當(dāng)?shù)啬骋还?jié)能建筑的設(shè)計(jì)原理和途徑,探討當(dāng)?shù)氐赜驓夂蚝徒ㄖ攸c(diǎn)對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的影響等。
(三) 課程設(shè)計(jì)
根據(jù)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程新專業(yè)規(guī)范,教學(xué)課程主要分為理論課與實(shí)踐課兩個(gè)類別。知識(shí)的輸入主要集中在理論課上,幫助學(xué)生建立對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的了解,以備在日后工程實(shí)踐中準(zhǔn)確運(yùn)用;知識(shí)的輸出與檢驗(yàn)主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中,這不僅是對(duì)理論原理的鞏固,還是對(duì)已掌握內(nèi)容的檢驗(yàn)。
近年來(lái),建筑行業(yè)的快速發(fā)展、建筑環(huán)境與建筑能源領(lǐng)域?qū)θ瞬排囵B(yǎng)的要求變化較大,日益注重建筑節(jié)能。如圖1所示,在新專業(yè)規(guī)范體系中增大了建筑節(jié)能技術(shù)模塊比重,強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐統(tǒng)一,從知識(shí)的輸入、輸出和檢驗(yàn)三個(gè)方面對(duì)課程體系進(jìn)行重新整合,增加了以設(shè)計(jì)實(shí)踐為主的綠色建筑設(shè)計(jì)、建筑節(jié)能等課程,以此形成適合建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程新專業(yè)規(guī)范的建筑節(jié)能課程理論與實(shí)踐教學(xué)特色,體現(xiàn)時(shí)代性、體系相容性、專業(yè)創(chuàng)新性,既符合當(dāng)代社會(huì)的專業(yè)人才培養(yǎng)要求,也展現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
三、教學(xué)方法改革
建筑節(jié)能是一門理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的課程,不僅需要教師在課上對(duì)基礎(chǔ)理論進(jìn)行系統(tǒng)講解、對(duì)典型案例進(jìn)行詳細(xì)分析,而且要求學(xué)生在課下積累豐富的相關(guān)知識(shí)并動(dòng)手實(shí)踐。目前老師講學(xué)生聽的傳統(tǒng)模式很容易讓學(xué)生產(chǎn)生枯燥感、無(wú)法集中精力,從而降低了學(xué)習(xí)效率與課堂教學(xué)質(zhì)量。此外,課下作業(yè)類型單一,課程論文、試卷問(wèn)答較多,社會(huì)調(diào)查實(shí)踐、課程設(shè)計(jì)類作業(yè)較少,無(wú)法讓學(xué)生充分吸收并利用所學(xué)進(jìn)行成果輸出。這些因素導(dǎo)致了建筑節(jié)能課程流于形式,成了一門科普課,學(xué)生既]有深入理解知識(shí),也沒(méi)有機(jī)會(huì)親自實(shí)踐,無(wú)法深刻理解建筑節(jié)能的真正意義,從而也失去了開設(shè)這門課的意義。
針對(duì)這些問(wèn)題,信息時(shí)代提供了一種可有效平衡理論教學(xué)與課程實(shí)踐的教學(xué)模式,即 “翻轉(zhuǎn)課堂”?!胺D(zhuǎn)課堂”是一種利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行教學(xué)的新興教學(xué)方式,學(xué)生課前在網(wǎng)上收看授課視頻,課堂上在教師指導(dǎo)下完成作業(yè)或?qū)嵺`[3]。翻轉(zhuǎn)課堂分為課程、作業(yè)、答疑三個(gè)模塊,根據(jù)課程不同的性質(zhì)可采用不同的組合方式。當(dāng)課程的知識(shí)框架體系短期內(nèi)不會(huì)有太大的革新時(shí),則適合將其理論知識(shí)錄制成視頻,供學(xué)生反復(fù)觀看。相較傳統(tǒng)教學(xué)方式,“翻轉(zhuǎn)課堂”既節(jié)省了教師重復(fù)授課的時(shí)間與精力,又讓學(xué)生能較為靈活地安排學(xué)習(xí)計(jì)劃,從而留出更多的課堂時(shí)間進(jìn)行有針對(duì)性的答疑。
建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)中大量課程均可采用“翻轉(zhuǎn)課堂”進(jìn)行教學(xué),例如傳熱學(xué)是以理論的講授為主、作業(yè)與答疑為輔的課程,理論內(nèi)容較為單一,作業(yè)通常為計(jì)算題,可采用線上基礎(chǔ)理論教學(xué)與線下作業(yè)、答疑相結(jié)合的方式。建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)課程涉及較多的測(cè)量實(shí)驗(yàn),可采用線上視頻講解儀器使用方法與測(cè)量原理、線下學(xué)生親自操作儀器進(jìn)行實(shí)地測(cè)量的模式。建筑節(jié)能課程則是強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合,理論與實(shí)踐同等重要,課程理論知識(shí)框架比較固定,實(shí)踐部分中課程設(shè)計(jì)作業(yè)的相關(guān)資料與設(shè)計(jì)規(guī)范要求一般比較多,適合網(wǎng)上,故適用于線上教學(xué)、布置作業(yè),線下完成作業(yè)、答疑的教學(xué)模式。“翻轉(zhuǎn)課堂”通過(guò)將“預(yù)習(xí)時(shí)間”最大化來(lái)完成對(duì)教與學(xué)時(shí)間的延長(zhǎng),其關(guān)鍵之處在于教師需要認(rèn)真考慮如何利用課堂時(shí)間,實(shí)現(xiàn)高效率的課堂教學(xué)[4]。因此,建筑節(jié)能課程的課堂內(nèi)容和教學(xué)形式可多樣化:可以是師生面對(duì)面交流答疑,例如學(xué)生通過(guò)PPT、數(shù)值模擬等方式來(lái)解說(shuō)自己的設(shè)計(jì),教師針對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行面對(duì)面點(diǎn)評(píng),學(xué)生從教師點(diǎn)評(píng)中獲取信息來(lái)反省自己的設(shè)計(jì);可以是建筑節(jié)能領(lǐng)域的最新研究成果分享與展示、線上理論視頻的補(bǔ)充案例;還可以是實(shí)踐調(diào)研類活動(dòng),例如參觀當(dāng)?shù)氐墓?jié)能建筑,調(diào)查統(tǒng)計(jì)當(dāng)?shù)孛裼媒ㄖ捎玫墓?jié)能方式等,使學(xué)生在實(shí)踐中探索、理解并運(yùn)用理論,實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。
四、課程教學(xué)思考
(一)教學(xué)內(nèi)容
建筑節(jié)能課程對(duì)學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和操作能力要求較高,學(xué)生只關(guān)注理論知識(shí)根本不足以融會(huì)貫通,必須輔以一定量的實(shí)踐課程加以深化。實(shí)踐是學(xué)生認(rèn)識(shí)、完善、運(yùn)用知識(shí)的最佳方式,因此可適當(dāng)增加實(shí)踐課的課時(shí)。建筑節(jié)能理論知識(shí)系統(tǒng)龐雜,講授需要花費(fèi)大量時(shí)間,教師若采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式,理論教學(xué)以線上視頻的方式教授,課堂則留出大量時(shí)間分配給實(shí)踐課,可有效解決課時(shí)安排不足的問(wèn)題。
在踐課的所有形式中,課程設(shè)計(jì)是最為有效的輸出方式。設(shè)計(jì)課程一般為綠色建筑設(shè)計(jì),內(nèi)容可從小體量如小型別墅設(shè)計(jì),大體量建筑如小區(qū)熱環(huán)境分析入手。前者可以結(jié)合《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)與運(yùn)用,后者可側(cè)重模擬軟件的使用,計(jì)算模擬小區(qū)熱、風(fēng)環(huán)境。除此之外,在針對(duì)不同章節(jié),可增設(shè)不同內(nèi)容的調(diào)查課程。例如遮陽(yáng)設(shè)計(jì)單元調(diào)查當(dāng)?shù)卣陉?yáng)形式與熱工氣候區(qū)的關(guān)系;建筑節(jié)能常用學(xué)術(shù)名詞單元可通過(guò)讓學(xué)生記錄在宿舍的活動(dòng)狀況、衣著類型、溫度感受等來(lái)理解室內(nèi)熱舒適度;圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)單元增加實(shí)測(cè)墻體、門、窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)等。通過(guò)設(shè)計(jì)、調(diào)查、模擬等多種形式相結(jié)合,豐富實(shí)踐課的內(nèi)容和形式,讓學(xué)生有興趣、有樂(lè)趣、有志趣地主動(dòng)學(xué)習(xí)。
(二)教學(xué)形式
建筑節(jié)能課程的傳統(tǒng)教學(xué)形式為課堂講解與考試或課堂講解與課程論文組合的形式,這兩種方式忽略了建筑節(jié)能課程的實(shí)踐性,將其當(dāng)成工程熱力學(xué)一類的學(xué)科理論課程來(lái)教學(xué),很大程度上只起到了科普的作用,制約了學(xué)生綜合能力的深入拓展。
在采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)后,設(shè)計(jì)實(shí)踐課占比增大,課堂將成為師生交流互動(dòng)的平臺(tái),拉近了師生之間的距離。考試形式不再僅限于試卷、課程論文,課程設(shè)計(jì)每個(gè)階段的成果、學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)等按照一定權(quán)重成為學(xué)生最終成績(jī)考核的重要依據(jù)。
五、結(jié)語(yǔ)
根據(jù)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、走可持續(xù)發(fā)展道路的理念要求,實(shí)現(xiàn)能源高效利用是當(dāng)務(wù)之急,而隨著建筑節(jié)能話題日趨受關(guān)注,社會(huì)對(duì)建筑節(jié)能領(lǐng)域的復(fù)合型人才需求不斷增大。在建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的新專業(yè)規(guī)范背景下,建筑節(jié)能作為一門不可或缺的課程,現(xiàn)實(shí)意義重大,實(shí)現(xiàn)與新規(guī)范專業(yè)體系的融合與銜接尤為重要。應(yīng)從教學(xué)內(nèi)容、形式等多方面進(jìn)行改革,以滿足人才培養(yǎng)的需要。新興的“翻轉(zhuǎn)課堂”線上視頻線下課堂的教學(xué)模式恰好滿足了建筑節(jié)能課程特點(diǎn)的要求,體現(xiàn)了理論與實(shí)踐的相互融合,相互促進(jìn)。
參考文獻(xiàn):
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1引言
農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程作為農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域下轄的七個(gè)二級(jí)學(xué)科之一,是我國(guó)發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、推進(jìn)鄉(xiāng)村振興的基礎(chǔ)學(xué)科。由于專業(yè)的針對(duì)性不強(qiáng)、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢以及一些學(xué)生對(duì)從事農(nóng)業(yè)領(lǐng)域工作的偏見(jiàn),因此該專業(yè)較少有高校開辦且均由農(nóng)業(yè)類大學(xué)設(shè)立。隨著傳統(tǒng)化石能源危機(jī)和全球范圍的環(huán)境問(wèn)題、溫室效應(yīng)越發(fā)突出,以及“雙碳”背景下農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、農(nóng)村城鎮(zhèn)化和現(xiàn)代新農(nóng)村建設(shè)戰(zhàn)略的實(shí)施,該專業(yè)將在低碳化農(nóng)業(yè)及“新能源+新農(nóng)村”的建設(shè)進(jìn)程中發(fā)揮決定性作用[1]。太陽(yáng)能作為一種清潔環(huán)保的可再生能源(5%的太陽(yáng)能相當(dāng)于世界能源需求的50倍),將其應(yīng)用于社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域是緩解甚至解決人類面臨的能源危機(jī)的根本途徑[2]。近年來(lái),結(jié)合我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革,太陽(yáng)能光伏發(fā)電和光熱利用得到了廣泛推廣,從而推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此,農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程作為農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域中與能源利用緊密相關(guān)的專業(yè),設(shè)立太陽(yáng)能工程課程對(duì)確保整個(gè)專業(yè)課程體系構(gòu)建的完整性、合理性和科學(xué)性具有重要意義。本文結(jié)合農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱我校)在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的學(xué)科特色,對(duì)太陽(yáng)能工程課程的內(nèi)容設(shè)置、課程思政建設(shè)、課堂教學(xué)改革、課后創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)建設(shè)及考核方式多樣化等環(huán)節(jié)進(jìn)行探討,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有課程的改造與提升,滿足新時(shí)代的人才培養(yǎng)需求。
2太陽(yáng)能工程課程教學(xué)存在的問(wèn)題
(1)教材針對(duì)性弱。由于太陽(yáng)能工程技術(shù)涉及學(xué)科眾多,因此太陽(yáng)能工程課程的教材選擇要具有較強(qiáng)的針對(duì)性。目前有關(guān)太陽(yáng)能利用技術(shù)的教材較多。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)的不同,有些教材主要圍繞光伏發(fā)電技術(shù)而展開,有些教材則是針對(duì)光熱發(fā)電技術(shù)來(lái)闡述,但已有的教材主要集中于太陽(yáng)能在工業(yè)及高端制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,偏離了農(nóng)業(yè)類大學(xué)課程建設(shè)和人才培養(yǎng)目標(biāo),因此缺乏適用于農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)的優(yōu)質(zhì)教材。(2)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏。完善的配套課程實(shí)驗(yàn)不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且能夠幫助學(xué)生理解并掌握課堂理論知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力[3]。目前尚沒(méi)有企業(yè)開發(fā)針對(duì)太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換和光伏發(fā)電的課堂配套實(shí)驗(yàn)設(shè)備,已有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在體積大、可移動(dòng)性和操作性弱等問(wèn)題,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能有效融入課堂教學(xué)過(guò)程。(3)輔助教學(xué)資源較少。輔助教學(xué)資源是指可以豐富和強(qiáng)化教學(xué)過(guò)程的各類素材,如工程案例影視介紹、系統(tǒng)運(yùn)行原理動(dòng)態(tài)解析、復(fù)雜儀器的分解等教程。目前缺乏太陽(yáng)能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的教學(xué)資源,從線上線下可以查閱搜集到的可用素材非常有限,且大部分素材為企業(yè)產(chǎn)品的宣傳視頻,不適用于課堂教學(xué)。教師只能采用文字描述或靜態(tài)圖片加文字注釋的模式進(jìn)行教學(xué),不能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,課堂活躍度較低。(4)考核形式單一。在義務(wù)教育階段,主要采用傳統(tǒng)的考試方式,通過(guò)試題來(lái)考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度,偏重于對(duì)理論知識(shí)的考核。到了大學(xué)后亦是如此,考試內(nèi)容教材化、考試題型標(biāo)準(zhǔn)化、考核方式單一化以及考試前“臨時(shí)抱佛腳”的現(xiàn)象凸顯[4]。特別是大學(xué)生在脫離了家長(zhǎng)和教師的約束后,容易出現(xiàn)遲到、曠課、逃學(xué)等問(wèn)題,嚴(yán)重者甚至出現(xiàn)大面積掛科、拿不到學(xué)位證書的情況。
3太陽(yáng)能工程的課程建設(shè)
培養(yǎng)目標(biāo)和知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系是影響課程內(nèi)容設(shè)置的兩個(gè)主要因素。在培養(yǎng)目標(biāo)方面,要滿足社會(huì)的需求且形成專業(yè)特色。我校農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)立足于農(nóng)業(yè)大省河南,歷經(jīng)了近四十年的發(fā)展,成為國(guó)家級(jí)特色專業(yè),在農(nóng)村清潔能源利用如農(nóng)林廢棄物資源化利用(制氫/沼氣)、糧食干燥和太陽(yáng)能利用等方面取得了一系列成果,開設(shè)的相關(guān)課程主要包括工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、沼氣工程、生物質(zhì)能工程、節(jié)能原理、能源與環(huán)境、可再生能源、太陽(yáng)能工程等。太陽(yáng)能工程課程開設(shè)的目的是使學(xué)生理解太陽(yáng)能利用對(duì)新農(nóng)村建設(shè)和低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要意義,用專業(yè)的理論和方法處理農(nóng)村能源相關(guān)領(lǐng)域需求要素之間的關(guān)系,最終運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域太陽(yáng)能利用工程進(jìn)行合理科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì),使學(xué)生成為綠色農(nóng)業(yè)工程方面的建設(shè)者、低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的開拓者,為我國(guó)新農(nóng)村建設(shè)和“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)力量。在知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系方面,由于太陽(yáng)能工程課程涉及光學(xué)、傳熱學(xué)、熱力學(xué)、材料學(xué)、電子學(xué)以及環(huán)境學(xué)、地理學(xué)等多種學(xué)科,因此需要科學(xué)合理地設(shè)計(jì)先導(dǎo)課程,使學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)課程知識(shí),避免教學(xué)過(guò)程出現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)錯(cuò)亂穿插及重復(fù)講授等問(wèn)題。可以參考現(xiàn)有的太陽(yáng)能利用相關(guān)優(yōu)秀教材、專著以及結(jié)合我校農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)特色,加工整理自編講義。教學(xué)內(nèi)容包含五部分:第一部分,對(duì)太陽(yáng)能的概述。使學(xué)生了解太陽(yáng)能的特點(diǎn)、資源分布、利用方式和現(xiàn)狀、太陽(yáng)輻射計(jì)算等,掌握太陽(yáng)常數(shù)、大氣質(zhì)量和太陽(yáng)輻照度等基本概念。第二部分,首先介紹太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換原理,通過(guò)常見(jiàn)的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng),使學(xué)生掌握與太陽(yáng)能有關(guān)的熱傳導(dǎo)問(wèn)題如導(dǎo)熱、對(duì)流換熱和輻射換熱等,然后介紹常見(jiàn)的集熱器如平板式、真空管式、槽式、塔式集熱器以及新型的菲涅爾式聚光集熱器的結(jié)構(gòu)和原理。第三部分,利用太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)使學(xué)生掌握太陽(yáng)能制冷的物理原理和常用方式,包括吸收式制冷、吸附式制冷及噴氣壓縮式制冷等,并能夠通過(guò)工程熱力學(xué)知識(shí)對(duì)常見(jiàn)的太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)。第四部分,通過(guò)簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)使學(xué)生掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成、原理以及光伏系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法,了解光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及制造。第五部分,介紹太陽(yáng)能利用技術(shù)的具體應(yīng)用實(shí)例,即太陽(yáng)能復(fù)合系統(tǒng)在農(nóng)村能源領(lǐng)域的應(yīng)用,如農(nóng)村家用太陽(yáng)能光伏發(fā)電、供熱與空調(diào)集合系統(tǒng)(光伏屋頂),農(nóng)業(yè)建筑(新型太陽(yáng)能生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚)一體化太陽(yáng)能光伏光熱技術(shù)系統(tǒng)[5],太陽(yáng)能光伏/光熱耦合生物質(zhì)的分布式能源系統(tǒng)等。結(jié)合具體的農(nóng)業(yè)工程應(yīng)用案例使學(xué)生了解太陽(yáng)能熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的常用形式、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和系統(tǒng)運(yùn)行控制策略等。
4太陽(yáng)能工程課程教學(xué)改革路徑
4.1加強(qiáng)課程思政環(huán)節(jié)
高等教育是提高我國(guó)核心競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ),其不僅致力于提高學(xué)生的知識(shí)水平,還肩負(fù)著培育學(xué)生的思想品德、引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的政治方向等職責(zé)。大學(xué)課堂是實(shí)施人才培養(yǎng)和落實(shí)立德樹人的主戰(zhàn)場(chǎng),有效地把課堂知識(shí)講授與思想政治工作有機(jī)結(jié)合起來(lái)是推動(dòng)課程思政建設(shè)的關(guān)鍵[7-8]。太陽(yáng)能工程作為新興的可再生能源技術(shù)產(chǎn)業(yè),與我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)和資源可持續(xù)利用等息息相關(guān)??梢酝ㄟ^(guò)介紹行業(yè)內(nèi)有著突出貢獻(xiàn)的人物如獲得2020年太陽(yáng)能熱利用科學(xué)技術(shù)杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)的葛新石教授以及因發(fā)明漸變鋁氮/鋁太陽(yáng)能選擇性吸收涂層技術(shù)而取得太陽(yáng)能熱利用技術(shù)重大突破的殷志強(qiáng)教授,從而對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育,培養(yǎng)學(xué)生的奉獻(xiàn)精神。通過(guò)介紹光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上具有代表性的企業(yè)如隆基股份、天合光能和晶澳科技等突破國(guó)外技術(shù)封鎖、實(shí)現(xiàn)“彎道超車”的故事,培養(yǎng)學(xué)生勇于挑戰(zhàn)、攻堅(jiān)克難的品質(zhì)。合理挖掘各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)所蘊(yùn)含的思政元素,能夠?qū)崿F(xiàn)課堂知識(shí)能力和思政素養(yǎng)的雙重培養(yǎng)。
4.2實(shí)施教學(xué)方法改革
太陽(yáng)能工程作為一門工程類課程,是在學(xué)生掌握工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)基本理論以及電工電子技術(shù)的基礎(chǔ)上開展的。因此,太陽(yáng)能工程課程不能像上述理論課程一樣局限于書本,并過(guò)多地關(guān)注理論知識(shí)的講解與推導(dǎo),而應(yīng)當(dāng)更多地把多媒體教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入課堂教學(xué)中[9]。利用多媒體視頻使學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外有關(guān)太陽(yáng)能利用的工程案例,確保課堂聲像俱佳,不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且可以有效幫助學(xué)生理解理論知識(shí)[10]。另外,太陽(yáng)能技術(shù)發(fā)展迅速,特別是在光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域,因此可以結(jié)合最新的科研講座視頻開展相關(guān)的教學(xué)研究,使學(xué)生在習(xí)得知識(shí)的同時(shí)掌握最新的科研動(dòng)態(tài),從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、拓展課堂教學(xué)的深度。雖然現(xiàn)有的太陽(yáng)能工程課程設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),但是理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上是分開的,即在學(xué)生在完成了相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)后,再進(jìn)行統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)。因此,可以把簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)引入課堂教學(xué)中,或者把課堂教學(xué)搬到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效結(jié)合。
4.3更新實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是幫助學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的重要環(huán)節(jié),對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、啟發(fā)學(xué)生思考及解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題、提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力具有重要意義[11]。一方面,可結(jié)合我校農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)特色,搭建太陽(yáng)能光伏光熱耦合干燥器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)光伏發(fā)電為整個(gè)干燥系統(tǒng)提供強(qiáng)制對(duì)流動(dòng)力,提升干燥效率;另一方面,通過(guò)換熱器對(duì)光伏板進(jìn)行冷卻,提升光伏發(fā)電效率,同時(shí)對(duì)進(jìn)入干燥系統(tǒng)的冷風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱。通過(guò)該平臺(tái)了解太陽(yáng)入射角影響、太陽(yáng)能電池板伏安特性、電池板溫度與輸出功率間的關(guān)系等[12],并且可以實(shí)驗(yàn)探究太陽(yáng)能電池板冷卻特性如冷卻介質(zhì)、換熱工況及換熱器形式等因素的影響。篩選出對(duì)太陽(yáng)能利用技術(shù)有濃厚興趣的學(xué)生,指導(dǎo)其完成諸如新型太陽(yáng)能生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚的設(shè)計(jì)、太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)與吸收式制冷系統(tǒng)耦合的限氧干燥裝置設(shè)計(jì)、利用熱管和相變儲(chǔ)熱技術(shù)的太陽(yáng)能沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)等農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),鼓勵(lì)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排大賽、全國(guó)大學(xué)生農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程相關(guān)專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽,形成以研促學(xué)、以賽促學(xué)的創(chuàng)新教學(xué)模式。
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)51-0106-02
建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程是以建筑環(huán)境為學(xué)科基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生能夠從事工業(yè)與民用建筑環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域的工作,使學(xué)生具有建筑設(shè)施的設(shè)計(jì)、相關(guān)設(shè)備的安裝、調(diào)試以及建筑自動(dòng)化與能源管理應(yīng)用能力。隨著城市建設(shè)的加快、建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展、以及國(guó)家一系列節(jié)能減排相關(guān)政策法規(guī)的頒布和實(shí)施,建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存,面臨緊迫的專業(yè)建設(shè)任務(wù)。本學(xué)科帶實(shí)驗(yàn)的專業(yè)課程有工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備、建筑環(huán)境學(xué)、燃?xì)廨斉涞?,通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可使學(xué)生更深刻地掌握專業(yè)理論知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)。本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力,因而以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué),理應(yīng)發(fā)揮重要作用。隨著專業(yè)更名為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程,新教學(xué)大綱對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)提出了更高的要求。陳舊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式亟待更新,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革勢(shì)在必行。筆者基于多年的專業(yè)課教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn),研究了專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革方向。
一、實(shí)驗(yàn)教材和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
在教材上,專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教材基本是沿用上世紀(jì)80年代的編寫模式,按部就班地從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟流水賬一樣地進(jìn)行羅列出,甚至于記錄試驗(yàn)用的表格都已經(jīng)設(shè)計(jì)好。一些實(shí)驗(yàn)僅有內(nèi)部編寫的講義,對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程介紹也不詳細(xì),使學(xué)生在閱讀過(guò)程中弄不清重點(diǎn),對(duì)實(shí)驗(yàn)效果肯定大打折扣。另一方面,由于建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程各專業(yè)課之間知識(shí)具有滲透性,因此以往的教材在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理上相似度大的地方可以相互合并。例如“供熱工程”課程的“熱網(wǎng)水力工況分析實(shí)驗(yàn)”和“流體輸配管網(wǎng)”的“水泵特性曲線和流體水力工況測(cè)定實(shí)驗(yàn)”就可以合并成一個(gè)實(shí)驗(yàn)放在“流體輸配管網(wǎng)”課程下。部分實(shí)驗(yàn)教材重復(fù)要求的內(nèi)容較多,如流速、流量、壓差的測(cè)量,幾乎每個(gè)實(shí)驗(yàn)都重復(fù)這些內(nèi)容,使實(shí)驗(yàn)顯得主次不明。因此可以將這些內(nèi)容統(tǒng)一安排在某一典型實(shí)驗(yàn)課中專門介紹,這樣既避免了瑣碎的重復(fù),又節(jié)省了教學(xué)資源。
在教材內(nèi)容上,部分實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置不能涵蓋專業(yè)目錄的教學(xué)要求,沒(méi)有隨著理論課內(nèi)容的改變而突出重點(diǎn),例如,“建筑環(huán)境學(xué)”課程的實(shí)驗(yàn)“對(duì)噴淋水室的噴水性能測(cè)試”就與“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程的實(shí)驗(yàn)比較雷同,而“建筑環(huán)境學(xué)”的側(cè)重點(diǎn)在室內(nèi)外空氣環(huán)境和設(shè)備,原有的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置滿足不了理論課程的教學(xué)要求。目前我校的建環(huán)專業(yè)課實(shí)驗(yàn)將重復(fù)性內(nèi)容經(jīng)過(guò)了合并和精簡(jiǎn),并將實(shí)驗(yàn)性質(zhì)由原來(lái)的大多數(shù)演示性實(shí)驗(yàn)向綜合性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變,收到了較好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
二、實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備
建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)以學(xué)生為主體,通過(guò)學(xué)生的實(shí)際操作加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的消化和理解。特別是對(duì)于專業(yè)主干課程如“暖通空調(diào)”等,開設(shè)的實(shí)驗(yàn)多為演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),限制了學(xué)生的動(dòng)手能力。我校在原有的實(shí)驗(yàn)設(shè)施基礎(chǔ)上,新建了“風(fēng)機(jī)盤管測(cè)試實(shí)驗(yàn)室”和“濕空氣焓差研究實(shí)驗(yàn)室”將暖通空調(diào)、制冷系統(tǒng)、氣流組織等技術(shù)平臺(tái)綜合到一起,主要用于實(shí)踐教學(xué)和學(xué)生實(shí)習(xí),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)由于涉及到有壓氣體和燃?xì)猓瑢?shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)如果不合理,勢(shì)必會(huì)存在潛在的安全隱患。如工程熱力學(xué)課程中的“二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及p-v-t關(guān)系測(cè)定”實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。在本實(shí)驗(yàn)中,要用到壓力臺(tái)將二氧化碳?xì)怏w加壓到9.8MPa的高壓,如果承壓玻璃的質(zhì)量不過(guò)關(guān),或者承壓玻璃與水銀杯的連接出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,就會(huì)在加壓過(guò)程中因承壓玻璃承受不住壓力而爆裂破碎,水銀杯里的水銀也會(huì)噴濺到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,將對(duì)操作者的人身安全造成威脅。因此,這種實(shí)驗(yàn)裝置有很大的改進(jìn)空間:將承壓玻璃換成不銹鋼,在側(cè)面開條縫狀小口用鋼化玻璃密封以觀察二氧化碳的臨界狀態(tài)變化;傳遞壓力的物質(zhì)也可將水銀改作其他的無(wú)毒介質(zhì)。
除此之外,“燃?xì)鉄嶂禍y(cè)定實(shí)驗(yàn)”所用氣源為家用液化石油氣罐,連接燒嘴和加濕器的管道為膠皮管。眾所周知,液化石油氣罐由于安全隱患而逐漸被天然氣管道代替,因此在此實(shí)驗(yàn)臺(tái)中也應(yīng)將液化氣罐和膠皮軟管更換成天然氣管道和金屬軟管并安裝燃?xì)鈭?bào)警裝置??傊?,實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè),應(yīng)該在首先保證安全的前提下盡可能地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,有利于新的教學(xué)方法的實(shí)施。
三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
明確了專業(yè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容后,及時(shí)地更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段對(duì)于能否保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo),完成實(shí)驗(yàn)室功能的拓展等方面都有影響。新大綱中對(duì)于提高學(xué)生科研意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)的要求,也對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提出了更高的要求。筆者認(rèn)為,實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革應(yīng)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.提高學(xué)生主體參與意識(shí)。采取開放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,使學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)主體,成為建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革的主要方向。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫也可由學(xué)生自由組織,對(duì)表格的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的處理都可以有=發(fā)揮很大的自由性。專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué),應(yīng)讓學(xué)生參與進(jìn)來(lái),盡可能地使每個(gè)學(xué)生都動(dòng)手操作,形成自己的想法。
2.培養(yǎng)科研和創(chuàng)新能力。暖通實(shí)驗(yàn)很多為開放性實(shí)驗(yàn),學(xué)生可根據(jù)所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)和現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)儀器,自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和處理數(shù)據(jù),而不必拘泥于以往的既定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)和創(chuàng)新能力,對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、開展創(chuàng)新思維鍛煉都大有裨益。例如“強(qiáng)迫對(duì)流管族管外換熱系數(shù)測(cè)定”實(shí)驗(yàn),理論課上教師只講解用對(duì)流準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式來(lái)求解強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù),理論性很強(qiáng),學(xué)生需要很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行消化,并對(duì)工程上怎樣測(cè)算不同工況的傳熱系數(shù)比較迷茫。實(shí)驗(yàn)時(shí),教師可以只講解換熱系數(shù)的測(cè)試方法,而不必像實(shí)驗(yàn)教材上指定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟等,學(xué)生可以制定出各種工況下的傳熱系數(shù)的測(cè)定如:(1)不帶翅片管外強(qiáng)迫對(duì)流的傳熱系數(shù)的測(cè)定;(2)帶翅片管外強(qiáng)迫對(duì)流換熱測(cè)定;(3)流體縱向外掠過(guò)管外時(shí)強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)定;(4)流體橫掠圓管對(duì)流換熱系數(shù)測(cè)定等一系列的工況,并通過(guò)計(jì)算機(jī)繪制不同工況下Sh數(shù)與其他準(zhǔn)則數(shù)的函數(shù)關(guān)系,研究影響強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù)的因素,并給出具體工況下的對(duì)流換熱系數(shù)的表達(dá)式。通過(guò)這種實(shí)驗(yàn)方式,可激發(fā)學(xué)生科學(xué)研究的能動(dòng)性和創(chuàng)新意識(shí)。
3.引入數(shù)值分析教學(xué)。建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不應(yīng)是暖通原理的簡(jiǎn)單演示和驗(yàn)證,而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容延伸到暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能新技術(shù)、建筑熱工對(duì)暖通負(fù)荷及能耗的影響、建筑能耗模擬分析等。通過(guò)配置建筑能耗模擬分析的相關(guān)教學(xué)軟件,使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件平臺(tái)掌握當(dāng)前工程領(lǐng)域中采用的暖通能耗模擬分析及評(píng)價(jià)工具,切實(shí)感受到所學(xué)專業(yè)知識(shí)在工程環(huán)境中的應(yīng)用實(shí)況,初步樹立能源效率意識(shí)和工程觀念。目前,本科教學(xué)中可視化程度和本科實(shí)用性兼顧的數(shù)值模擬軟件可選擇Airpak、Fluent等,通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)單物理模型的分析,加深對(duì)動(dòng)量微分方程、能量方程、傳質(zhì)微分方程等具體的應(yīng)用。
四、實(shí)驗(yàn)考核方式
一般情況下,專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)成績(jī)是計(jì)入到相應(yīng)的理論課成績(jī)中的,所占比例也很小,這將導(dǎo)致學(xué)生和理論課教師對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的重視程度不夠,因此,可以把專業(yè)課與專業(yè)實(shí)驗(yàn)單獨(dú)考核,形成專門的實(shí)驗(yàn)考核體制。另一方面,傳統(tǒng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)考核方法是基于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告、數(shù)據(jù)處理的完成情況和學(xué)生在試驗(yàn)中的表現(xiàn)進(jìn)行綜合考評(píng),但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,往往是若干個(gè)同學(xué)合并成一組做同一個(gè)實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理基本一致,不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程的考核,要兼顧學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的相互協(xié)調(diào)能力和團(tuán)隊(duì)合作精神及實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新精神等多個(gè)方面的因素。
綜上,傳統(tǒng)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)已跟不上暖通行業(yè)快速發(fā)展的腳步,對(duì)建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的改革,不僅要著眼于實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及考核方式,改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念和教學(xué)模式,使專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從理論課教學(xué)中獨(dú)立出來(lái),讓專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也成為培養(yǎng)暖通人才的另一重要的途徑。
參考文獻(xiàn):
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中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2013)46-0110-02
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,人類居住、生產(chǎn)等對(duì)建筑環(huán)境的要求逐漸提高,建筑能耗快速增長(zhǎng)。目前,人類所有生產(chǎn)生活能耗中,建筑能耗已占到40%以上。為滿足建筑節(jié)能以及新能源在建筑環(huán)境中應(yīng)用的人才需求,2012年,普通高等學(xué)校專業(yè)目錄中把建筑智能設(shè)施、建筑節(jié)能技術(shù)與工程兩個(gè)專業(yè)納入建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè),專業(yè)名稱調(diào)整為“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”,專業(yè)范圍擴(kuò)展為建筑環(huán)境控制、城市燃?xì)鈶?yīng)用、建筑節(jié)能、建筑設(shè)施智能技術(shù)等領(lǐng)域。新的“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”專業(yè)規(guī)范(征求意見(jiàn)稿)中,明確了“多樣化與規(guī)范性相統(tǒng)一”、“拓寬專業(yè)口徑”等基本原則,“多樣化與規(guī)范性相統(tǒng)一”的原則既是堅(jiān)持統(tǒng)一的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn),又鼓勵(lì)各院校根據(jù)本地區(qū)、本學(xué)校的實(shí)際情況,確定具體的課程體系、教學(xué)重點(diǎn)及培養(yǎng)方式,努力辦出自己的特色。
一、更名前課程體系及教學(xué)現(xiàn)狀
在過(guò)去的十年中,各學(xué)校在專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)的指導(dǎo)下,已基本形成了以“建筑環(huán)境學(xué)”、“流體輸配管網(wǎng)”、“熱質(zhì)交換原理與應(yīng)用”為專業(yè)理論平臺(tái)課程;以“暖通空調(diào)”、“建筑冷熱源”、“建筑自動(dòng)化”為主干專業(yè)課程的課程體系框架[1,2],同時(shí)兼具各自的地方及行業(yè)特色。
對(duì)于我國(guó)北方地區(qū),尤其是內(nèi)蒙古、山西等以能源、鋼鐵為支柱產(chǎn)業(yè)地區(qū)的高校,過(guò)去的“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”專業(yè)課程體系多是圍繞著煤、電等傳統(tǒng)化石能源的建筑環(huán)境應(yīng)用技術(shù)來(lái)設(shè)置的,隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)建筑節(jié)能低碳技術(shù)要求的不斷提高,要求到2050年,化石燃料在建筑空間供熱和熱水制備所占比例減小到現(xiàn)在的5%-20%,制冷系統(tǒng)的平均效率將提高兩倍以上[3-5]。顯然,我們目前的課程體系設(shè)置中在建筑能耗及經(jīng)濟(jì)分析、建筑可再生能源利用、建筑能源轉(zhuǎn)化利用模式、區(qū)域能源規(guī)劃、智能建筑控制等方面是不滿足新形勢(shì)的要求的。另一方面,隨著我國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)、工業(yè)建設(shè)的快速發(fā)展,公用設(shè)備人才需求銳增,僅十年,設(shè)有本專業(yè)的高等院校由1998年的68所猛增至2011年的180所。在教育教學(xué)環(huán)節(jié),由于快速擴(kuò)增,導(dǎo)致的突出問(wèn)題是:(1)部分學(xué)校在條件不成熟的情況下,課程設(shè)置不成體系,忽視設(shè)計(jì)及實(shí)踐環(huán)節(jié);(2)大批新畢業(yè)生進(jìn)入教師隊(duì)伍,缺乏工程和學(xué)術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ),教學(xué)理念和個(gè)人的學(xué)術(shù)水平跟不上時(shí)代的要求;(3)專業(yè)實(shí)踐被簡(jiǎn)化為參觀、參觀、再參觀,學(xué)生動(dòng)手能力不如高職高專,思維分析能力達(dá)不到本科要求;(4)學(xué)生缺乏“工程系統(tǒng)”概念,知識(shí)結(jié)構(gòu)不完善,社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、管理知識(shí)欠缺。
二、突出地域及行業(yè)背景、拓展課程體系
更名前,我國(guó)中西部地區(qū)高校的“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”專業(yè)大部分有著鮮明的地域及行業(yè)特色,都較早地設(shè)置了“供熱通風(fēng)及空調(diào)工程”專業(yè),為國(guó)家輸送了大批暖通空調(diào)方面的專門人才。近十年間,本專業(yè)在專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)所構(gòu)建的大框架下,大都保留了傳統(tǒng)的集中供熱、工業(yè)通風(fēng)、空調(diào)制冷技術(shù)、鍋爐及鍋爐房設(shè)備等專業(yè)課及課程設(shè)計(jì),方向比較單一,學(xué)生所接觸的暖通空調(diào)系統(tǒng)也較為傳統(tǒng),沒(méi)有和目前國(guó)家提倡的可再生能源、綠色建筑結(jié)合起來(lái),學(xué)生缺乏節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的宏觀意識(shí)。所以,在新形勢(shì)下,我們應(yīng)在必修課中適當(dāng)增加以“建筑能耗及經(jīng)濟(jì)分析、建筑可再生能源利用、建筑能源轉(zhuǎn)化利用模式”為主要內(nèi)容的“建筑節(jié)能技術(shù)與管理”課程模塊以及“智能建筑控制、電氣與自動(dòng)控制”的控制課程模塊。這樣才能使“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”專業(yè)的學(xué)生在從事工程設(shè)計(jì)及管理的過(guò)程中,具備“工程系統(tǒng)”的概念,能從全局優(yōu)化的層面上去考慮節(jié)能或者工程可行性。
三、加強(qiáng)教師專業(yè)素養(yǎng),優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容
課程體系的范圍寬了,增加了“能源應(yīng)用技術(shù)與管理”以及“建筑節(jié)能控制”的內(nèi)容。如何使專業(yè)教師提高素養(yǎng),分清專業(yè)課的“課堂上該講些什么”就成為我們應(yīng)思考的問(wèn)題。專業(yè)課的教學(xué)要起到承上啟下的作用,應(yīng)以工程應(yīng)用為依托,介紹技術(shù)和設(shè)備的特點(diǎn)、原理、發(fā)展背景、應(yīng)用條件、優(yōu)缺點(diǎn)判斷;應(yīng)著重于技術(shù)方案分析,讓學(xué)生不僅僅了解各種技術(shù)方案及設(shè)備的基本原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),更重要的是讓他知道一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為什么選這種方案而不是另一種。而對(duì)于一些非關(guān)鍵的技術(shù)細(xì)節(jié)和一些設(shè)計(jì)校核計(jì)算,則應(yīng)該在實(shí)踐環(huán)節(jié)和課程設(shè)計(jì)中解決。這也同時(shí)提高了對(duì)專業(yè)教師的要求,要求專業(yè)教師通過(guò)積極參加科學(xué)研究及工程實(shí)踐,努力提高自己的專業(yè)素養(yǎng),只有教師具備了完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)和廣闊的科學(xué)視野,具備了創(chuàng)造和創(chuàng)新意識(shí),跟蹤技術(shù)進(jìn)步的意識(shí),才能培養(yǎng)出合格的工程人才。
四、嘗試多專業(yè)配合,建立“工程系統(tǒng)”概念,加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)
培養(yǎng)高規(guī)格的實(shí)踐性、應(yīng)用性、實(shí)用性和工程系統(tǒng)性思維是工科大學(xué)畢業(yè)生的重要特色和核心競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于一個(gè)“工程項(xiàng)目”的設(shè)計(jì)成果是各專業(yè)相互配合形成的,而由于各高校有比較分明的專業(yè)分類,我們?cè)趯?shí)際“教與學(xué)”過(guò)程中,也忽視了與其它專業(yè)配合,導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)后不會(huì)對(duì)其它專業(yè)提出相關(guān)的設(shè)計(jì)要求;同時(shí),同一個(gè)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容又是割裂的,例如“供冷與供暖教學(xué)”,空調(diào)課只管夏天,供熱課僅管冬天,缺乏“工程系統(tǒng)”意識(shí)。所以我們需嘗試多專業(yè)聯(lián)合設(shè)計(jì),如暖通專業(yè)、給水排水專業(yè)、建筑學(xué)專業(yè)等,共同設(shè)計(jì)一項(xiàng)“公用工程”,培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)的“整體意識(shí)”;改進(jìn)教學(xué)體系,教學(xué)內(nèi)容不能有割裂和鴻溝;并通過(guò)以下方法加強(qiáng)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué):(1)實(shí)踐環(huán)節(jié)與工程實(shí)際相結(jié)合;(2)校內(nèi)外指導(dǎo)教師相結(jié)合;(3)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)始于專業(yè)課的開始,指導(dǎo)教師根據(jù)課程進(jìn)度,指導(dǎo)學(xué)生隨時(shí)將剛學(xué)到的知識(shí)用到設(shè)計(jì)之中,以強(qiáng)化理論與工程實(shí)際的結(jié)合等。
新形勢(shì)下“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”專業(yè)課程體系改革以及“教與學(xué)”方式方法的探索是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,需要我們專業(yè)負(fù)責(zé)人和一線專業(yè)教師經(jīng)常思索和在教學(xué)實(shí)踐中不斷研究。通過(guò)明確新的專業(yè)發(fā)展方向,了解新形勢(shì)下專業(yè)外延和內(nèi)涵的發(fā)展變化,堅(jiān)持和發(fā)展自己的專業(yè)特色,提高教師教學(xué)中理論聯(lián)系實(shí)際的能力,加強(qiáng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練,這樣才能培養(yǎng)出高規(guī)格的實(shí)踐性、實(shí)用性和工程系統(tǒng)性思維相結(jié)合的工程應(yīng)用型人才。
參考文獻(xiàn):
[1]朱穎心,石文星.對(duì)工科專業(yè)課程教學(xué)方法的思考[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(高等建筑版),2011,(05).
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)作為綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),包含畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文兩種類型。從筆者調(diào)查的情況來(lái)看,80%以上學(xué)生選擇做工程設(shè)計(jì)。根據(jù)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)(以下簡(jiǎn)稱建環(huán)專業(yè))規(guī)范[1],專業(yè)工程方案與施工設(shè)計(jì)的主要實(shí)踐單元和知識(shí)技能點(diǎn)包含:掌握綜合工程方案設(shè)計(jì)的方法;掌握建筑負(fù)荷計(jì)算、設(shè)備選型、輸配管路設(shè)計(jì)、能源供給量等的計(jì)算方法;熟悉工程圖紙正確表達(dá)工程設(shè)計(jì)的方法;熟悉工程設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)的使用方法,能夠進(jìn)行方案論證選定,并做出運(yùn)行調(diào)節(jié)方案。
針對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)各高校建環(huán)專業(yè)開展了形式多樣、內(nèi)容豐富的教學(xué)改革研究。丁云飛等[2]提出畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)該有效利用社會(huì)資源,變校內(nèi)工程設(shè)計(jì)為校外工程設(shè)計(jì)模式,或模擬設(shè)計(jì)院場(chǎng)景進(jìn)行多專業(yè)綜合畢業(yè)設(shè)計(jì),并以不同類型的重點(diǎn)工程為依托,在設(shè)計(jì)的不同階段邀請(qǐng)工程行業(yè)專家講授設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)方法,強(qiáng)化設(shè)計(jì)理念,以達(dá)到強(qiáng)化學(xué)生工程能力培養(yǎng)的目的。周義德等[3]針對(duì)“如何滿足‘一人一題’的要求”和“畢業(yè)設(shè)計(jì)如何與當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合”等問(wèn)題進(jìn)行了探索,尋求有效提升畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的途徑。趙海謙等[4]從六個(gè)方面探索建環(huán)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體的教學(xué)理念,重視學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。李俊梅等[5]從專業(yè)內(nèi)涵出發(fā),探討了在系統(tǒng)設(shè)?過(guò)程的各個(gè)階段如何培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識(shí),幫助學(xué)生建立建筑節(jié)能工程理念。張健[6]探索在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段采用情景模擬教學(xué)法,提高學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題的能力、應(yīng)變能力和口頭表達(dá)能力,強(qiáng)化學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和創(chuàng)新思維的能力,以適應(yīng)社會(huì)的需要。謝東等[7]針對(duì)當(dāng)前暖通空調(diào)領(lǐng)域存在的問(wèn)題,總結(jié)出“一題多方案、一方案一人,多方案比較”畢業(yè)設(shè)計(jì)新的指導(dǎo)方法。
本文在相關(guān)文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)專業(yè)規(guī)范要求和工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)筆者所在學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中存在的對(duì)學(xué)生工程能力培養(yǎng)不足的問(wèn)題,尤其是對(duì)近年來(lái)暴露出的典型問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)反思,從畢業(yè)設(shè)計(jì)全過(guò)程教學(xué)管理角度,探索基于工程能力培養(yǎng)目標(biāo),提高建環(huán)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量的有效途徑,可供相近專業(yè)參考。
一、 典型問(wèn)題分析
(一)指導(dǎo)教師隊(duì)伍建設(shè)滯后,教師工程教育能力不足
隨著高等教育的快速發(fā)展,學(xué)生數(shù)量迅速增加,生師比普遍較高,按“一人一題”要求教師的指導(dǎo)工作量繁重,教育教學(xué)資源不足。從擬定畢業(yè)設(shè)計(jì)選題到畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯工作結(jié)束,畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作周期長(zhǎng),任務(wù)重,而且指導(dǎo)教師往往還同時(shí)承擔(dān)了其他課程的教學(xué)任務(wù)和科研任務(wù),能實(shí)際投入畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)的時(shí)間有限。此外,多數(shù)年輕教師雖有注冊(cè)公用設(shè)備工程師資格,但缺少足夠的工程實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)鍛煉經(jīng)歷,對(duì)多樣化的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目指導(dǎo)能力明顯不足。
(二)工程設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容雷同,工程創(chuàng)新意識(shí)不足
雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)題目不同,選用建筑也不同,但設(shè)計(jì)內(nèi)容多數(shù)套用往屆模板,系統(tǒng)方案雷同,缺少對(duì)工程領(lǐng)域新技術(shù)、新設(shè)備和新方案的應(yīng)用。比如,公共建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì),對(duì)空調(diào)方案學(xué)生只會(huì)就全空氣與空氣―水系統(tǒng)方案進(jìn)行簡(jiǎn)單比較,設(shè)計(jì)內(nèi)容限于夏季定風(fēng)量工況,對(duì)冬季和過(guò)渡季節(jié)缺少分析說(shuō)明;風(fēng)管設(shè)計(jì)只考慮空調(diào)送風(fēng)管路,對(duì)新風(fēng)、回風(fēng)與排風(fēng)不作說(shuō)明;冷熱源方案只會(huì)傳統(tǒng)的電動(dòng)制冷+熱水鍋爐,或采用冷熱同源的直燃式溴化鋰機(jī)組、風(fēng)冷熱泵機(jī)組,很少結(jié)合建筑功能和使用特性進(jìn)行冷熱源配置,鮮見(jiàn)采用可再生能源方案。這表明學(xué)生專業(yè)知識(shí)面過(guò)窄,對(duì)專業(yè)前沿技術(shù)缺乏了解,工程創(chuàng)新意識(shí)不足。
(三)設(shè)計(jì)說(shuō)明文件缺乏分析,工程應(yīng)用能力提升不足
畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)不強(qiáng),方法和手段單一,文獻(xiàn)查閱能力不足,缺乏團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和工程系統(tǒng)觀念。建筑環(huán)境與建筑能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案很少提供施工說(shuō)明與運(yùn)行調(diào)控策略,僅僅限于典型工況設(shè)計(jì)和設(shè)備選型計(jì)算,對(duì)設(shè)備與建筑如何協(xié)調(diào)、冷暖設(shè)備容量在部分負(fù)荷下如何調(diào)控、管網(wǎng)輸配動(dòng)力裝置如何調(diào)節(jié)等缺乏系統(tǒng)分析。大多學(xué)生雖能套用設(shè)計(jì)手冊(cè)和應(yīng)用工程設(shè)計(jì)軟件,但對(duì)參數(shù)取值依據(jù)和計(jì)算結(jié)果的合理性不能進(jìn)行有針對(duì)性的說(shuō)明,不會(huì)用簡(jiǎn)練的文字和評(píng)價(jià)指標(biāo)表達(dá)設(shè)計(jì)內(nèi)容的合理性。學(xué)生最終能完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書,但對(duì)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足,缺少團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練,不能合理評(píng)價(jià)自己的設(shè)計(jì)成果;學(xué)生能采用專業(yè)繪圖軟件,但對(duì)如何應(yīng)用平面圖、系統(tǒng)圖、剖面圖和大樣圖等綜合表達(dá)設(shè)計(jì)意圖缺乏整體認(rèn)識(shí),設(shè)計(jì)說(shuō)明依據(jù)不充分??傊瑢W(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力明顯不足。
(四)就業(yè)壓力下學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)投入精力不足,崗位責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)
畢業(yè)設(shè)計(jì)選題和任務(wù)書一般在第七學(xué)期下達(dá),實(shí)際實(shí)施大都安排在第八學(xué)期。而這一階段,許多學(xué)生忙于找工作,畢業(yè)設(shè)計(jì)被迫為就業(yè)讓步,學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)投入精力不足。有些用人單位還要求已簽約的學(xué)生提前上崗,致使學(xué)生無(wú)暇顧及自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。一些學(xué)生主觀上對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要意義缺乏認(rèn)識(shí),降低對(duì)自身的要求,認(rèn)為能順利通過(guò)答辯就行,有的甚至敷衍抄襲,尤其是圖紙照抄的現(xiàn)象非常普遍。多數(shù)學(xué)生崗位意識(shí)不強(qiáng),缺乏工程責(zé)任意識(shí)。
(五)缺乏畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程質(zhì)量控制措施,工程質(zhì)量意識(shí)不足
目前,畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)主要以每周一次集中輔導(dǎo)與分散答疑相結(jié)合的方式為主,但集中輔導(dǎo)時(shí)間較短,指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生實(shí)際獨(dú)立完成情況的了解不充分,僅根據(jù)所提交成果質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分,缺少有效的檢查手段,對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程督促檢查不嚴(yán),導(dǎo)致部分學(xué)生蒙混過(guò)關(guān)。階段設(shè)計(jì)成果沒(méi)有量化考核標(biāo)準(zhǔn),過(guò)程質(zhì)量難以控制,不同指導(dǎo)教師評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異。此外,學(xué)校對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師工作評(píng)價(jià)重量輕質(zhì),按學(xué)生人數(shù)計(jì)算學(xué)時(shí)量,對(duì)指導(dǎo)過(guò)程及教學(xué)質(zhì)量缺乏有效評(píng)價(jià)機(jī)制和獎(jiǎng)懲制度。
二、 基于工程能力培養(yǎng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程管理途徑
隨著學(xué)科交叉的發(fā)展,以及學(xué)生跨專業(yè)就業(yè)的情況越來(lái)越多,建環(huán)專業(yè)畢業(yè)學(xué)生可以從事設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理工作,也可以從事制冷空調(diào)設(shè)備研發(fā)、制造、工程造價(jià)咨詢、物業(yè)設(shè)備管理等工作。這就要求學(xué)生專業(yè)知識(shí)面寬,基礎(chǔ)功底深厚,具備再學(xué)習(xí)能力[8]。在畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié),應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生掌握一般的工程應(yīng)用原理,以“問(wèn)題導(dǎo)向”引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的方法,更應(yīng)注重授人以 “漁”,教會(huì)學(xué)生如何將所學(xué)工程知識(shí)應(yīng)用到工程項(xiàng)目中去,分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題。這就需要完善畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)實(shí)施細(xì)則和制定畢業(yè)設(shè)計(jì)成果質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范指導(dǎo)教師和學(xué)生行為,確保畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量,以達(dá)到工程教育的培養(yǎng)目標(biāo)要求。
根據(jù)上述畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的典型問(wèn)題及其原因,結(jié)合筆者所在專業(yè)的實(shí)踐情況,可從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)全過(guò)程教學(xué)質(zhì)量管理。
(一)利用校企合作平臺(tái)資源,加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師隊(duì)伍建設(shè)
建環(huán)專業(yè)職業(yè)崗位要求的工程素質(zhì)是綜合素質(zhì),其中,專業(yè)技術(shù)知識(shí)素質(zhì)要求學(xué)生能全方位了解建筑環(huán)境營(yíng)造和建筑能源設(shè)備使用過(guò)程,熟悉建筑能源系統(tǒng)的能耗特性,掌握室內(nèi)環(huán)境調(diào)控和提高建筑能源利用效率的基本理論和方法,熟悉建筑環(huán)境與能源工程管理方面的基本原理和方法,熟悉專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行規(guī)范。校內(nèi)外指導(dǎo)教師首先要具備相應(yīng)的知識(shí)和技能,具備相應(yīng)工程設(shè)計(jì)經(jīng)歷,并懂得如何指導(dǎo)學(xué)生達(dá)成畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo),才能確保畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量。
學(xué)校通過(guò)與多家企業(yè)共建工程實(shí)踐教育中心,企業(yè)提供生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)崗位,學(xué)校邀請(qǐng)企業(yè)專家到校授課和參與畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)指導(dǎo)。比如,重慶科技學(xué)院與重慶盛世新興格力電器銷售有限公司共建工程實(shí)踐教育中心,同時(shí)與格力電器銷售旗下的十幾家企業(yè)建立合作關(guān)系,專業(yè)教師可到企業(yè)進(jìn)行工程鍛煉,提升教師的工程教育能力;同時(shí),學(xué)生結(jié)合實(shí)習(xí)崗位進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)選題,并邀請(qǐng)企業(yè)暖通專家參與畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程指導(dǎo),參與畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯,按工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)等。這就形成了畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師的“雙師型”隊(duì)伍,有利于促進(jìn)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的教師工程教育能力持續(xù)提升。
(二)從源頭抓好畢業(yè)設(shè)計(jì)選題申報(bào)、任務(wù)書和開題報(bào)告的組織管理
畢業(yè)設(shè)計(jì)全過(guò)程包括畢業(yè)設(shè)計(jì)選題、任務(wù)書下達(dá)、外文翻譯和開題報(bào)告、畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明與繪圖、成果提交與畢業(yè)答辯等五個(gè)階段,每一個(gè)階段實(shí)施情況都直接影響學(xué)生工程能力的培養(yǎng)質(zhì)量。
應(yīng)從源頭質(zhì)量控制抓好選題申報(bào)、任務(wù)書下達(dá)和開題報(bào)告的審核工作。選題申報(bào)要確保每個(gè)題目所涉及的設(shè)計(jì)項(xiàng)目對(duì)象和范圍要明確,避免同一項(xiàng)目簡(jiǎn)單更換地點(diǎn)重復(fù)申報(bào);任務(wù)書所涉及內(nèi)容應(yīng)符合畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)要求,具有先修課程基礎(chǔ),體現(xiàn)綜合性與應(yīng)用性,對(duì)設(shè)計(jì)成果的數(shù)量和形式要明確,同一專業(yè)的設(shè)計(jì)深度要求應(yīng)一致,不能超出學(xué)生能力范圍。
好的開題報(bào)告,是畢業(yè)設(shè)計(jì)的良好開端,可以訓(xùn)練學(xué)生結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和設(shè)備選型,進(jìn)一步熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)和要求,為后續(xù)設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖奠定基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的開題報(bào)告不同于畢業(yè)論文,應(yīng)結(jié)合選題和任務(wù)書中的實(shí)際項(xiàng)目,做建筑環(huán)境或建筑能源系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)論證說(shuō)明,同一項(xiàng)目不同設(shè)計(jì)范圍的學(xué)生要確保系統(tǒng)方案有一定差異性,避免學(xué)生開題報(bào)告內(nèi)容空洞、概念堆砌,從而避免后續(xù)設(shè)計(jì)內(nèi)容因采用相同方案而互相抄襲。在畢業(yè)設(shè)計(jì)初期,指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生查閱專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊(cè),結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目提出不同的系統(tǒng)方案,繪制系統(tǒng)方案草圖,讓每個(gè)學(xué)生結(jié)合自己的項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)行初步設(shè)計(jì)與論證。組織學(xué)生開展方案設(shè)計(jì)大討論,并在小組討論中發(fā)言,充分認(rèn)識(shí)方案設(shè)計(jì)的可行性與合理性,最后形成文字說(shuō)明,作為開題報(bào)告的主體內(nèi)容。尤其是針對(duì)團(tuán)隊(duì)課題,開題報(bào)告要組織集中開題,明確學(xué)生的分工與設(shè)計(jì)范圍,指導(dǎo)教師可以根據(jù)學(xué)生所做方案的合理性、口頭和文字交流表達(dá)能力進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià),幫助學(xué)生建立工程設(shè)計(jì)規(guī)范意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí),形成工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案比較的初步能力。
(三)抓過(guò)程質(zhì)量控制,建立畢業(yè)設(shè)計(jì)成果分級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
在開題方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容包括負(fù)荷計(jì)算、空氣處理過(guò)程計(jì)算與設(shè)備選型、房間氣流組織計(jì)算與風(fēng)口選型、空?庥肜淙人?管路布置與水力計(jì)算、冷熱源機(jī)房系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算等。針對(duì)不同類型的建筑項(xiàng)目、設(shè)計(jì)參數(shù)和指標(biāo)取值、系統(tǒng)方案類型和設(shè)備管路布置方式等,可成立畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師教學(xué)團(tuán)隊(duì),共同制定專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)實(shí)施細(xì)則,同時(shí)確定畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量分級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。以負(fù)荷計(jì)算為例,實(shí)施細(xì)則應(yīng)明確負(fù)荷計(jì)算所采取的方法,根據(jù)設(shè)計(jì)要求明確計(jì)算內(nèi)容深度,若施工圖設(shè)計(jì)階段要求房間冷負(fù)荷應(yīng)逐時(shí)計(jì)算,典型工況設(shè)計(jì)指標(biāo)作為設(shè)備容量配置的依據(jù);若需要制定全年運(yùn)行調(diào)控策略或冷熱源采用了可再生能源技術(shù),還應(yīng)進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算。對(duì)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果的分析說(shuō)明,應(yīng)明確要求對(duì)負(fù)荷構(gòu)成特性、日變化特性和全年冷熱負(fù)荷指標(biāo)進(jìn)行比較分析,結(jié)合建筑類型和主要房間功能說(shuō)明負(fù)荷指標(biāo)的合理性。對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容的完成數(shù)量和質(zhì)量,實(shí)施細(xì)則應(yīng)給出必須完成項(xiàng)、選擇完成項(xiàng)和特色加分項(xiàng),并在任務(wù)書下達(dá)時(shí)充分說(shuō)明,使學(xué)生從一開始就有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和努力方向,形成結(jié)果倒逼的工程評(píng)價(jià)思維。
建立畢業(yè)設(shè)計(jì)成果質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),按不同階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容提煉知識(shí)點(diǎn),對(duì)應(yīng)不同知識(shí)點(diǎn)說(shuō)明其對(duì)工程設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的支撐作用,將學(xué)生的工程能力培養(yǎng)程度分為不滿足、基本滿足、較滿足、滿足和優(yōu)秀五個(gè)等級(jí),細(xì)化評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。按學(xué)生階段提交成果對(duì)工程能力培養(yǎng)的達(dá)成度進(jìn)行等級(jí)評(píng)分,有利于指導(dǎo)教師客觀、公正地評(píng)價(jià)學(xué)生,及時(shí)反饋階段評(píng)價(jià)結(jié)果,促進(jìn)學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程質(zhì)量的重視,有利于加強(qiáng)對(duì)學(xué)生和指導(dǎo)教師的過(guò)程管理,形成工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)。
(四)協(xié)調(diào)學(xué)業(yè)與就業(yè)關(guān)系,注重學(xué)生工程文化素質(zhì)培養(yǎng)
當(dāng)前,高等教育發(fā)展成大眾化教育,應(yīng)用型人才培養(yǎng)與社會(huì)需求的矛盾尤為突出。一方面,用人單位對(duì)高校工科畢業(yè)生的實(shí)踐能力和操作水平要求越來(lái)越高;另一方面,隨著高校的擴(kuò)招,地方高校受地域和教育資源的限制,學(xué)生就業(yè)壓力越來(lái)越大。通過(guò)提高畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量,規(guī)范學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的行為,協(xié)調(diào)好畢業(yè)設(shè)計(jì)與就業(yè)的關(guān)系,確保學(xué)生有效投入畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間,促進(jìn)畢業(yè)生更好就業(yè)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題與過(guò)程指導(dǎo)盡量考慮學(xué)生的就業(yè)取向,根據(jù)未來(lái)可能的崗位工作內(nèi)容來(lái)開展畢業(yè)設(shè)計(jì),有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,能更快適應(yīng)崗位工作要求。學(xué)生申請(qǐng)校外畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足專?I對(duì)口,并有明確的校外指導(dǎo)老師,否則,學(xué)生應(yīng)在校內(nèi)教師指導(dǎo)下完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容。
由于建筑工程涉及主體利益、風(fēng)險(xiǎn)與責(zé)任的分配等問(wèn)題,這就要求學(xué)生能初步分析工程設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)用可能帶來(lái)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面的風(fēng)險(xiǎn),會(huì)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較,將設(shè)備及系統(tǒng)的初投資與運(yùn)行費(fèi)用結(jié)合用戶需求進(jìn)行綜合考慮,進(jìn)行系統(tǒng)決策和理性思考。因此,在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的工程文化素養(yǎng),建立職業(yè)使命感和責(zé)任心尤為重要。指導(dǎo)教師專題案例教學(xué),可邀請(qǐng)行業(yè)專家到校授課,讓學(xué)生更好地將畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容與未來(lái)工作崗位職責(zé)相聯(lián)系,全面分析不同的設(shè)計(jì)方案對(duì)工程應(yīng)用帶來(lái)的影響。通過(guò)工程文化教育幫助學(xué)生樹立正確的工程價(jià)值觀,使建環(huán)專業(yè)工程人才具備相應(yīng)的人文精神和情懷,才能在將來(lái)的職業(yè)崗位上擔(dān)當(dāng)綠色能源工程師的使命。
(五)利用互聯(lián)網(wǎng)+畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)管理,加強(qiáng)學(xué)生的規(guī)則意識(shí)
隨著教育現(xiàn)代化程度的越來(lái)越高,計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)在大學(xué)教育中已經(jīng)普及。針對(duì)大學(xué)生信息時(shí)代下的學(xué)習(xí)特點(diǎn),合理利用智能手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開展畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)管理已成為可能?;ヂ?lián)網(wǎng)教育模式的本質(zhì)就是在師生分離的情況下,借助于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)開展新型的教育教學(xué)模式,實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念,而教師則成為整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的組織者和引導(dǎo)者?,F(xiàn)有的雨課堂、課堂派等微信平臺(tái)和今目標(biāo)等網(wǎng)絡(luò)免費(fèi)共享平臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)與計(jì)算機(jī)信息共享。
一、前言
以能力模塊為基礎(chǔ),以崗位需求為導(dǎo)向,以多元化人才培養(yǎng)為特征的“現(xiàn)代職業(yè)教學(xué)體系”的教學(xué)改革正在推動(dòng)??己耸菍?duì)教師課堂教學(xué)效果以及學(xué)生學(xué)習(xí)情況的檢驗(yàn),好的考核方式即會(huì)促進(jìn)教師的教,又會(huì)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)。過(guò)程考核,即針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行多方面、多形式、分階段的考核,側(cè)重于對(duì)學(xué)生認(rèn)知過(guò)程和綜合應(yīng)用能力的形成進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)價(jià),構(gòu)成教與學(xué)和教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)。過(guò)程考核是科學(xué)測(cè)評(píng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果、促進(jìn)自主學(xué)習(xí)、提高綜合素質(zhì)和能力的重要途徑。過(guò)程考核目的就是全面考核學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì),增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性,深化理解、掌握、應(yīng)用所學(xué)知識(shí),理論聯(lián)系實(shí)際,改變課程結(jié)束時(shí)“一錘定音”的做法。
目前,傳熱學(xué)的考核手段和評(píng)價(jià)指標(biāo)都比較傳統(tǒng)。針對(duì)傳熱學(xué)過(guò)程考核模式的探索和改革,期待從知識(shí)、能力和素質(zhì)等方面,全面提升考核的合理性、公平性、科學(xué)性和有效性。本文針對(duì)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)傳熱學(xué)教學(xué)實(shí)施過(guò)程考核進(jìn)行了嘗試。
二、傳熱學(xué)課程基本情況
傳熱學(xué)主要討論和分析熱量傳遞規(guī)律,闡述傳熱方式、傳熱機(jī)理、傳熱條件、傳熱基本定律、傳熱速率和傳熱設(shè)備、傳熱測(cè)試方法、影響傳熱的因素、增強(qiáng)和減弱傳熱的方法。要求學(xué)生掌握導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、輻射換熱三種熱量傳遞的基本概念、基本定律,能對(duì)典型熱傳遞過(guò)程建立和求解方程式,有效地使用增強(qiáng)或減弱傳熱的措施來(lái)分析工程某些問(wèn)題,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。
三、傳熱學(xué)過(guò)程考核實(shí)施目的
1.知識(shí)點(diǎn)考察。知識(shí)點(diǎn)考察的目的之一是讓學(xué)生掌握傳熱學(xué)基本概念和理論,主要包括:導(dǎo)熱(導(dǎo)熱基本概念、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)熱微分方程、導(dǎo)熱過(guò)程的單值性條件等知識(shí)點(diǎn));對(duì)流換熱(流體的流態(tài)和熱傳遞機(jī)理、邊界層、相似理論、自然對(duì)流、強(qiáng)迫對(duì)流等知識(shí)點(diǎn));熱輻射(熱輻射基本概念、黑體、灰體、角系數(shù)等知識(shí)點(diǎn))。目的之二是讓學(xué)生運(yùn)用以上基本概念和理論分析求解實(shí)際傳熱過(guò)程,例如平壁導(dǎo)熱(房屋維護(hù)結(jié)構(gòu))、圓筒壁導(dǎo)熱(管網(wǎng))、肋片導(dǎo)熱(換熱器);管內(nèi)、外受迫對(duì)流、相變對(duì)流換熱(空調(diào)蒸發(fā)、冷凝器);實(shí)際物體之間的輻射換熱等。
2.能力考察。能力考查主要包含查閱相關(guān)資料的能力、制作PPT等課件能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、知識(shí)點(diǎn)理解能力、分析問(wèn)題的能力以及正確運(yùn)用傳熱學(xué)測(cè)量?jī)x表的能力。
3.素質(zhì)考察:主要考察學(xué)生的小組合作、創(chuàng)新思維、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等素質(zhì)。
四、傳熱學(xué)過(guò)程考核的實(shí)施方法
1.平時(shí)作業(yè)層次性考核。平時(shí)作業(yè)內(nèi)容除了針對(duì)需要理解和掌握的理論知識(shí)和基本原理的同時(shí),注重作業(yè)的層次性,在數(shù)量、難度、應(yīng)用等方面進(jìn)行統(tǒng)籌考慮,使學(xué)習(xí)較好、有能力的學(xué)生多做一些有挑戰(zhàn)性的補(bǔ)充作業(yè),一般甚至較差的學(xué)生則完成基本作業(yè),調(diào)動(dòng)好同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。此外,通過(guò)完成作業(yè)過(guò)程中查閱相關(guān)資料以及簡(jiǎn)化分析問(wèn)題的鍛煉,得到解決實(shí)際傳熱問(wèn)題的能力。
此外,平時(shí)作業(yè)要求學(xué)生課外自行完成,教師通過(guò)定期檢查、答疑的方式,對(duì)每個(gè)學(xué)生的情況清晰掌握,杜絕抄襲現(xiàn)象。
2.出勤及平時(shí)表現(xiàn)考核。主要考察學(xué)生每堂課的出勤以及隨堂提問(wèn)情況。每次課都記下每個(gè)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn),可以較好地約束學(xué)生的學(xué)習(xí)意向,引導(dǎo)他們主動(dòng)參與、并需要注重個(gè)人能力的提升,有效減少遲到、早退等現(xiàn)象,同時(shí)也有利于了解學(xué)生掌握知識(shí)的程度,來(lái)及時(shí)調(diào)整教學(xué)的方式和方法。出勤部分采用滿分制,違規(guī)時(shí)根據(jù)規(guī)則進(jìn)行減分,而隨堂提問(wèn)則采取激勵(lì)制度,每正確回答一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。
3.開放性作業(yè)考核。由于學(xué)時(shí)有限,在課堂講授的內(nèi)容無(wú)法完全的鋪展、細(xì)化,對(duì)部分內(nèi)容的講解流于表面,或過(guò)于注重重點(diǎn)、難點(diǎn)等局部細(xì)節(jié),而忽略課程內(nèi)容的整體性和系統(tǒng)性,會(huì)布置一些開放性的作業(yè),這些作業(yè)與生活或者工業(yè)過(guò)程貼近。例如,對(duì)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)來(lái)說(shuō),空調(diào)系統(tǒng)中最主要的部件是兩個(gè)換熱器:蒸發(fā)器和冷凝器,其中分別發(fā)生的是制冷工質(zhì)的沸騰吸熱以及凝結(jié)放熱過(guò)程,這兩部分換熱的理論基礎(chǔ)分別來(lái)自于傳熱學(xué)課本中沸騰和凝結(jié)換熱一章。為了增強(qiáng)換熱器的傳熱面積,肋片的應(yīng)用則增加了同學(xué)們對(duì)換熱器表面不同結(jié)構(gòu)的理解和認(rèn)識(shí)??照{(diào)中冷量的載體―制冷劑在管路中的輸送過(guò)程需要保溫,經(jīng)濟(jì)保溫層厚度的確定也離不開利用傳熱學(xué)知識(shí)的計(jì)算。
在開放式作業(yè)中,讓同學(xué)調(diào)查、分析本專業(yè)密切相關(guān)的典型案例,建立學(xué)習(xí)小組,以小組為單位做成PPT在課堂上講解和討論。在激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí),讓同學(xué)帶著問(wèn)題去理解、去學(xué)習(xí)課堂內(nèi)容。此外,也可鍛煉同學(xué)查閱資料、組織構(gòu)建PPT、以及小組分工協(xié)作和語(yǔ)言表達(dá)能力。
4.個(gè)人自我考核。個(gè)人考核是通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中個(gè)人行為表現(xiàn)的反思得到知識(shí)技能提高的一種策略,目的在于養(yǎng)成學(xué)生客觀的自我分析和評(píng)價(jià)。以自我管理能力培養(yǎng)為目的,針對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行自我評(píng)價(jià),調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與的興趣,正確評(píng)價(jià)自己,全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。此外,給出對(duì)本課程學(xué)習(xí)過(guò)程的建議,可建立學(xué)生個(gè)人考核評(píng)價(jià)表如下。
5.實(shí)驗(yàn)考核。目前傳熱學(xué)開展的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)有兩個(gè),分別是:實(shí)驗(yàn)一:自流對(duì)流換熱系數(shù)的測(cè)定,實(shí)驗(yàn)二:法向輻射率測(cè)試。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中采用出勤、預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和個(gè)人實(shí)驗(yàn)操作技能考查相結(jié)合的方法。實(shí)驗(yàn)前采取每組一個(gè)組員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解,其他人補(bǔ)充的方式來(lái)檢查預(yù)習(xí)情況,試驗(yàn)老師針對(duì)講解的情況進(jìn)行重點(diǎn)講解和注意事項(xiàng)的補(bǔ)充;且對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)按照實(shí)驗(yàn)步驟和操作制定詳細(xì)的分?jǐn)?shù),實(shí)行扣分制,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,進(jìn)行對(duì)項(xiàng)檢查,對(duì)小組中個(gè)別同學(xué)偷懶的予以扣分,而對(duì)那些預(yù)習(xí)較好、動(dòng)手能力強(qiáng)的進(jìn)行加分。這樣避開了以小組來(lái)計(jì)的弊端,又兼顧了個(gè)人的表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)考核主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)中儀器的正確使用、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的整理來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。
將來(lái)?xiàng)l件允許,可以通過(guò)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)加深考察。
6.考試??荚囍饕譃槠谥锌荚嚭推谀┛荚?,此外,有兩次隨堂測(cè)驗(yàn)。期末考試環(huán)節(jié)主要分為兩個(gè)部分,其中一個(gè)部分針對(duì)綜合傳熱問(wèn)題進(jìn)行考核,著重考查學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力;而另一部分則重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)基本概念、定性分析方法的理解。
五、傳熱學(xué)過(guò)程考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
六、效果
過(guò)程考核實(shí)施以來(lái),無(wú)論從學(xué)生反饋,還是從綜合成績(jī)來(lái)看,實(shí)施的效果均較好。主要表現(xiàn)在:
學(xué)生上課積極性、主動(dòng)性提高,大大減少了缺勤、吃到、早退等現(xiàn)象;
課堂氣氛好,教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生主動(dòng)參與、互動(dòng),課堂氛圍活躍,不死板;
開放性作業(yè)的準(zhǔn)備和匯報(bào)過(guò)程加深了對(duì)本課程發(fā)展現(xiàn)狀、前沿的全面掌握,拓展了課本學(xué)習(xí)內(nèi)容;
個(gè)人自我考核環(huán)節(jié)促進(jìn)學(xué)生自我監(jiān)督、互相監(jiān)督的自我管理素質(zhì);
不定時(shí)的隨堂測(cè)驗(yàn)督促學(xué)生自始至終的良好學(xué)習(xí)態(tài)度;
“大咖”在人們的心中,往往都是會(huì)讓人感覺(jué)可望不可及,但是當(dāng)筆者與徐偉院長(zhǎng)面對(duì)面交談的過(guò)程中,仿佛是在聽他在給筆者傳道授業(yè)。奈何時(shí)光飛逝,總是感覺(jué)和智者的交流太少太少。
綠色建筑是國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)筆者和徐偉院長(zhǎng)在聊到綠色建筑在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀時(shí),他向筆者道來(lái):“首先,我們要界定綠色建筑的范疇——在建筑的全壽命期內(nèi),節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)(簡(jiǎn)稱“四節(jié)一環(huán)保”),包括室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境的營(yíng)造。綠色建筑發(fā)展是國(guó)際發(fā)展趨勢(shì),在當(dāng)前的中國(guó)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)又特別的急需。經(jīng)過(guò)30年的高速發(fā)展之后,我們發(fā)現(xiàn)過(guò)去的高能耗、高污染、高排放的代價(jià)非常之大。中國(guó)未來(lái)要走可持續(xù)發(fā)展的話,選擇綠色建筑發(fā)展是必然趨勢(shì)。”
綠色建筑的終極目標(biāo)是近零能耗建筑,而近零能耗建筑的特征主要體現(xiàn)在四個(gè)方面:第一,集中體現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)先進(jìn)性和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的建筑節(jié)能技術(shù)集成;第二,適度提高現(xiàn)有室內(nèi)環(huán)境舒適度;第三,能耗比現(xiàn)行居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能80%以上,比現(xiàn)行公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)節(jié)85%以上;第四,不再需要傳統(tǒng)的集中供熱。
建筑的建設(shè)和使用過(guò)程會(huì)產(chǎn)生能源消耗以及對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。因此,傳統(tǒng)的高消耗發(fā)展模式必然要向高效的環(huán)保型發(fā)展模式轉(zhuǎn)變,綠色建筑的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的必由之路,也符合現(xiàn)今世界建筑行業(yè)發(fā)展的潮流??梢哉f(shuō),綠色建筑給我們帶來(lái)生活品質(zhì)的提高、環(huán)境的保護(hù)、能源的節(jié)約,總結(jié)為一句話,就是帶來(lái)了建筑的可持續(xù)發(fā)展以及社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
中西方差距慢慢縮小
1978年的之后,中國(guó)推行了改革開放政策,中國(guó)開始了與世界大多數(shù)國(guó)家的文化交流學(xué)習(xí)。在談到中國(guó)的綠色建筑節(jié)能發(fā)展過(guò)程與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的差距之時(shí),徐偉院長(zhǎng)表示:“與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比,中國(guó)的綠色建筑發(fā)展起步晚了10—15年左右,但是在最近的5年里,中國(guó)的綠色建筑發(fā)展速度非常之快。在國(guó)務(wù)院出臺(tái)了《綠色建筑行動(dòng)方案》之后,包括從中央政府到地方政府,在落實(shí)行動(dòng)方案中,都出臺(tái)了舉措,所以說(shuō)綠色建筑這幾年處于一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代?!?/p>
但如果說(shuō)和歐美先進(jìn)的綠色建筑發(fā)展國(guó)家相比的話,在全社會(huì)范疇內(nèi),首先是我們國(guó)家人們的認(rèn)識(shí)和意識(shí)方面有差距。對(duì)于行業(yè)內(nèi)的專業(yè)人士而言,綠色建筑的認(rèn)識(shí)和意識(shí)已經(jīng)得到了普及、提高。但是在百姓參與綠色發(fā)展綠色建筑等方面,應(yīng)該說(shuō)還有相當(dāng)大的距離。其次,從產(chǎn)業(yè)角度來(lái)講,特別像歐美國(guó)家,比如說(shuō)美國(guó)這樣綠色建筑比較先進(jìn)、比較早的國(guó)家,我們產(chǎn)品的性能和質(zhì)量還有差距。在綠色建筑的發(fā)展過(guò)程中,我們的設(shè)計(jì)行業(yè),也還是有一定差距。
總體來(lái)講,我們大多數(shù)綠色建筑設(shè)計(jì),包括實(shí)施方面都還處于一種不完全的自覺(jué)行為,有一定的政府導(dǎo)向,或者以一種特殊的需求為主。那我們?cè)诰G色建筑的建造、運(yùn)行方面來(lái)說(shuō),這個(gè)距離就更大了一些,這和我們當(dāng)前建筑粗放式的發(fā)展模式是分不開的。綠色建筑除了“四節(jié)一環(huán)?!币酝?,在施工方面講究綠色化施工。施工過(guò)程也要強(qiáng)調(diào)節(jié)能、廢物利用,或者對(duì)環(huán)境保護(hù)來(lái)講,差距仍然很大。平時(shí)我們從周邊看到的一些在建的項(xiàng)目中,這些都是很有體會(huì)。
綠色建筑就是要求我們?cè)谏a(chǎn)建設(shè)全過(guò)程中做減法。樹立正確的觀念,竭力避免浪費(fèi),同時(shí)注意投資分配的合理性,將投資轉(zhuǎn)到提高建筑節(jié)能品質(zhì)和節(jié)約資源的技術(shù)上,使得建筑工程總造價(jià)增量較少,甚至不增加的情況下實(shí)現(xiàn)綠色建筑理念。在建筑全壽命周期的時(shí)間里持續(xù)保持低能耗,從策劃、選址、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)運(yùn)營(yíng),一直到拆除的全過(guò)程中都應(yīng)該貫徹綠色建筑的低能耗理念。建筑設(shè)計(jì)在建設(shè)過(guò)程中一直都是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),尤其是在目前的中國(guó)國(guó)情之下,建筑設(shè)計(jì)對(duì)綠色建筑能否順利推行至關(guān)重要。建筑師需要改變創(chuàng)作理念,利用現(xiàn)代科技手段反復(fù)推敲,讓建筑設(shè)計(jì)精細(xì)化。只有經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩ㄐ苑治龊涂茖W(xué)的定量驗(yàn)證,才能勾勒出合理的設(shè)計(jì)方案。
目前來(lái)講,暖通空調(diào)的運(yùn)行并不被人們所重視,包括人才、專業(yè)技術(shù)等,還有我們的調(diào)試技術(shù)以及財(cái)力方面的支持都不夠,差距就會(huì)拉開得更大一些??傮w而言,國(guó)內(nèi)綠色建筑發(fā)展很快,進(jìn)步很大,但是差距還是有。
建筑節(jié)能&暖通
通常,人們的印象中建筑節(jié)能和暖通是兩碼事兒。但是兩者之間的關(guān)系,徐偉院長(zhǎng)為筆者上了一堂課:綠色建筑講究“四節(jié)一環(huán)?!保夜?jié)能在綠色建筑發(fā)展過(guò)程中是重要的一方面,占比也最高。在節(jié)能方面來(lái)說(shuō),供暖供冷又是它的主要組成部分,因此暖通空調(diào)關(guān)注綠色建筑發(fā)展是必然的。這個(gè)關(guān)系就像在綠色建筑“四節(jié)一環(huán)?!敝?,節(jié)能是它的主要方面,而節(jié)能很大一部分是體現(xiàn)在暖通空調(diào)上,因此可以說(shuō)暖通空調(diào)和綠色建筑密不可分,而且是貢獻(xiàn)率非常高的一方面。國(guó)際上,一些大型跨國(guó)性暖通空調(diào)公司,無(wú)一例外對(duì)綠色建筑非常關(guān)注,大家有目共睹。
從上游產(chǎn)業(yè)來(lái)講,首先是綠色建筑的需求,建筑的發(fā)展帶來(lái)新的產(chǎn)業(yè),包括我們的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等。實(shí)際上,機(jī)電、暖通空調(diào)的產(chǎn)品,是我們整個(gè)建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的基礎(chǔ)。所以說(shuō),暖通行業(yè)的節(jié)能性、性能、質(zhì)量,包括對(duì)上游的建筑需求必須有更好的融合,或者獎(jiǎng)勵(lì)。綠色建筑發(fā)展是我們當(dāng)前發(fā)展的一種大趨勢(shì),在這個(gè)趨勢(shì)下,應(yīng)從建筑的解決方案、能源的解決方案、可持續(xù)發(fā)展的解決方案上多做文章。作為設(shè)備供應(yīng)商來(lái)講,要有這種視野和眼光,如何去響應(yīng),如何去提升自己的產(chǎn)品,來(lái)滿足它的需求。
1 節(jié)能在建筑設(shè)計(jì)中的重要性
隨著近代社會(huì)的快速發(fā)展,全世界的能源在快速減少,石油、天然氣、煤炭等這些能源開發(fā)過(guò)度,不僅造成能源的缺乏,還給環(huán)境帶來(lái)了污染。而我們國(guó)家,雖然地大物博,但是人口眾多,而且能源分布不均勻,因此,我們國(guó)家人均資源占有量和儲(chǔ)備量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界水平,并且我們還很依賴煤炭能源,煤炭能源在我國(guó)被稱為黑金能源,可見(jiàn)其重要性。在能源缺乏的現(xiàn)狀下,我們國(guó)家能源利用率還很低,這就造成了能源的巨大浪費(fèi)。而隨著近些年我國(guó)城市化進(jìn)程加快,建筑業(yè)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱,但是,建筑業(yè)也是能源消耗的大戶,水泥、鋼筋等大量的使用,加大了人們對(duì)能源的掠取。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國(guó)的建筑能耗逐年大幅度上升,已達(dá)全社會(huì)能源消耗量的約30%,加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13%,建筑總能耗已約達(dá)全國(guó)能源總消耗量的43%,因此,可見(jiàn)節(jié)能在建筑設(shè)計(jì)中的重要性,節(jié)能在當(dāng)前建筑中的應(yīng)用勢(shì)在必行。
2 節(jié)能在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的必要性
2. 1 國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要
國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,離不開能源的支持,可以說(shuō),能源是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的因素,這也就能理解為什么許多的戰(zhàn)爭(zhēng)都是為了獲取石油、煤炭等能源的原因。我國(guó)能源產(chǎn)值與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)相比存在滯后性,這樣的國(guó)情現(xiàn)實(shí)嚴(yán)重影響著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。國(guó)民經(jīng)濟(jì)要想進(jìn)一步地發(fā)展,必須依賴于能源,但是當(dāng)前能源的緊缺會(huì)導(dǎo)致我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受阻,因此,這就需要在建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)行節(jié)能的設(shè)計(jì),降低對(duì)能源的消耗,避免因?yàn)楦呦牡慕ㄖ罅拷ㄔO(shè),消耗大量能源,制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)的健康、快速發(fā)展。
2. 2 環(huán)境保護(hù)的需要
建筑業(yè)中大量使用的水泥、鋼筋等建筑材料,其生產(chǎn)過(guò)程除了消耗大量的能源,還會(huì)因?yàn)閺U氣、廢液、廢渣的大量產(chǎn)生,給我國(guó)水能源、空氣能源等帶來(lái)污染,這些污染給我國(guó)人民的健康帶來(lái)巨大的危害,近些年霧霾的產(chǎn)生就是例子。同時(shí),后期建筑取暖也是消耗能源、污染環(huán)境的地方,隨著環(huán)保意識(shí)的不斷深入人心,進(jìn)行環(huán)境的保護(hù)成為當(dāng)前人們關(guān)心的問(wèn)題,所以,加強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì),是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的需要。
2. 3 我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要
在我國(guó),環(huán)境問(wèn)題、能源問(wèn)題成為當(dāng)前熱門的話題,因此,國(guó)家提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,目的就是節(jié)約能源,促進(jìn)能源的長(zhǎng)效利用。而在建筑設(shè)計(jì)中,節(jié)能設(shè)計(jì)工作的落實(shí)變得十分重要?,F(xiàn)如今,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施是國(guó)家的頭等大事,這就要求我們與建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合,付諸行動(dòng),遏制建筑能源的嚴(yán)重浪費(fèi),做好建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工作,把節(jié)能設(shè)計(jì)工作落到實(shí)處,這是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。
3 當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能的設(shè)計(jì)
3. 1 設(shè)計(jì)之合理選址
目前,在建筑設(shè)計(jì)中,首先涉及到的是建筑的選址,而建筑的選址很重要,建筑的選址要進(jìn)行科學(xué)的勘測(cè),根據(jù)選址地的自然因素以及周邊的環(huán)境進(jìn)行綜合考慮,最后擇優(yōu)確定。建筑設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)者要想在設(shè)計(jì)中達(dá)到節(jié)能,就需要讓建筑在整個(gè)使用周期內(nèi)保持適宜的氣候環(huán)境,這樣才能避免因?yàn)闅夂颦h(huán)境導(dǎo)致大量能源的消耗。建筑的選址合理與否直接影響到是否為建筑節(jié)能打好基礎(chǔ),同時(shí)又要以不破壞生態(tài)環(huán)境為前提條件。例如在北方地區(qū),嚴(yán)寒的冬季是取暖的高峰,而選擇合適的地址,避免在風(fēng)口處建設(shè),就能保持較為適宜的生活環(huán)境,自然能在取暖期降低能源的消耗,達(dá)到節(jié)能的目的。
3. 2 設(shè)計(jì)之建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)
在進(jìn)行建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)的時(shí)候,必須要遵循當(dāng)?shù)氐臍v史文化、風(fēng)俗習(xí)慣和城市總體規(guī)劃,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。建筑整體規(guī)劃中包含建筑物的布局、建筑物的整體形態(tài)、各部分的組合、風(fēng)吹、日照以及風(fēng)向的轉(zhuǎn)換問(wèn)題等因素。在這些因素中日照和風(fēng)向是針對(duì)冬季建筑物能否從自然環(huán)境中獲取足夠的日照并比開風(fēng)向這些問(wèn)題而考慮的,在夏季的考慮因素中,要考慮到風(fēng)向是否符合建筑物的門窗設(shè)計(jì)保持自然通風(fēng),在日照方面要防止陽(yáng)光的輻射。這些規(guī)劃和設(shè)計(jì)目的就是在滿足人們居住要求的時(shí)候,盡可能利用自然環(huán)境,降低建筑在后期使用中的能源消耗,因此,節(jié)能的建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)是必須的。
3. 3 選用性價(jià)比高的節(jié)能技術(shù)
雖然節(jié)能技術(shù)已經(jīng)在建筑設(shè)計(jì)中發(fā)展了一段時(shí)間,而且有許多成功的技術(shù)可以應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)上,但是一些節(jié)能技術(shù)成本較高,因此,需要在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候,選用性價(jià)比較高的節(jié)能技術(shù)。例如,可以廣泛應(yīng)用成熟的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱設(shè)備,太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備,可以在窗戶的設(shè)計(jì)時(shí),進(jìn)行隔熱膜的使用,可以使用保溫性好的保溫材料等,應(yīng)用適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況的節(jié)能技術(shù),達(dá)到節(jié)能效果。
3. 4 建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)行合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)
建筑設(shè)計(jì)時(shí),建筑外部的環(huán)境設(shè)計(jì)至關(guān)重要,因?yàn)閱渭兊慕ㄖM(jìn)行節(jié)能技術(shù)應(yīng)用,要是外部的環(huán)境影響較大,也會(huì)直接導(dǎo)致節(jié)能效果的下降。因此,根據(jù)每一個(gè)建筑功能的需要,通過(guò)合理的外部環(huán)境的布局設(shè)計(jì)來(lái)完善現(xiàn)有的微氣候環(huán)境,為建筑節(jié)能創(chuàng)造有力的環(huán)境。最基本的設(shè)計(jì)就是在建筑周圍進(jìn)行相關(guān)的綠化,改變周圍的微環(huán)境,以降低噪音,阻擋風(fēng)沙,凈化空氣,降低溫度。同時(shí)可以在不破壞周邊整體環(huán)境的情況下,人為進(jìn)行仿自然環(huán)境的打造,例如建造人工湖等,目的也是通過(guò)改變建筑周邊的微環(huán)境,降低建筑對(duì)能源的消耗,達(dá)到節(jié)能的目的。
4 結(jié)語(yǔ)
總之,從建筑設(shè)計(jì)中來(lái)看,節(jié)能設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)期間對(duì)其建筑的能源跟資源進(jìn)行正確的綜合來(lái)實(shí)現(xiàn),使其能發(fā)揮最大的效果。環(huán)保節(jié)能是今后社會(huì)發(fā)展的基本方向,特別是建筑節(jié)能設(shè)計(jì),還有極大的上升空間。
參考文獻(xiàn)
[1]孫琳. 建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的分析[J]. 黑龍江科技信息,2013.
2節(jié)能在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的必要性
2.1國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,離不開能源的支持,可以說(shuō),能源是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的因素,這也就能理解為什么許多的戰(zhàn)爭(zhēng)都是為了獲取石油、煤炭等能源的原因。我國(guó)能源產(chǎn)值與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)相比存在滯后性,這樣的國(guó)情現(xiàn)實(shí)嚴(yán)重影響著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。國(guó)民經(jīng)濟(jì)要想進(jìn)一步地發(fā)展,必須依賴于能源,但是當(dāng)前能源的緊缺會(huì)導(dǎo)致我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受阻,因此,這就需要在建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)行節(jié)能的設(shè)計(jì),降低對(duì)能源的消耗,避免因?yàn)楦呦牡慕ㄖ罅拷ㄔO(shè),消耗大量能源,制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)的健康、快速發(fā)展。
2.2環(huán)境保護(hù)的需要建筑業(yè)中大量使用的水泥、鋼筋等建筑材料,其生產(chǎn)過(guò)程除了消耗大量的能源,而且還會(huì)因?yàn)閺U氣、廢液、廢渣的大量產(chǎn)生,給我國(guó)水能源、空氣能源等帶來(lái)污染,這些污染給我國(guó)人民的健康帶來(lái)巨大的危害,近些年霧霾的產(chǎn)生就是例子。同時(shí),后期建筑取暖也是消耗能源、污染環(huán)境的地方,隨著環(huán)保意識(shí)的不斷深入人心,進(jìn)行環(huán)境的保護(hù)成為當(dāng)前人們關(guān)心的問(wèn)題,所以,加強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì),是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的需要。
2.3我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要在我國(guó),環(huán)境問(wèn)題、能源問(wèn)題成為當(dāng)前熱門的話題,因此,國(guó)家提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,目的就是節(jié)約能源,促進(jìn)能源的長(zhǎng)效利用。而在建筑設(shè)計(jì)中,建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能設(shè)計(jì)工作的落實(shí)變得十分重要。現(xiàn)如今,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施是國(guó)家的頭等大事,這就要求我們與建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合,付諸行動(dòng),遏制建筑能源的嚴(yán)重浪費(fèi),做好建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工作,把節(jié)能設(shè)計(jì)工作落到實(shí)處,這是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。
3當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)中節(jié)能的設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)之合理選址目前,在建筑設(shè)計(jì)中,首先涉及到的是建筑的選址,而建筑的選址很重要,建筑的選址要進(jìn)行科學(xué)的勘測(cè),根據(jù)選址地的自然因素以及周邊的環(huán)境進(jìn)行綜合考慮,最后擇優(yōu)確定。建筑設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)者要想在設(shè)計(jì)中達(dá)到節(jié)能,就需要讓建筑在整個(gè)使用周期內(nèi)保持適宜的氣候環(huán)境,這樣才能避免因?yàn)闅夂颦h(huán)境導(dǎo)致大量能源的消耗。建筑的選址合理與否直接影響到是否為建筑節(jié)能打好基礎(chǔ),同時(shí)又要以不破壞生態(tài)環(huán)境為前提條件。例如在北方地區(qū),嚴(yán)寒的冬季是取暖的高峰,而選擇合適的地址,避免在風(fēng)口處建設(shè),就能保持較為適宜的生活環(huán)境,自然能在取暖期降低能源的消耗,達(dá)到節(jié)能的目的。
3.2設(shè)計(jì)之建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)在進(jìn)行建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)的時(shí)候,必須要遵循當(dāng)?shù)氐臍v史文化、風(fēng)俗習(xí)慣和城市總體規(guī)劃,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。建筑整體規(guī)劃中包含建筑物的布局、建筑物的整體形態(tài)、各部分的組合、風(fēng)吹、日照以及風(fēng)向的轉(zhuǎn)換問(wèn)題等因素。在這些因素中日照和風(fēng)向是針對(duì)冬季建筑物能否從自然環(huán)境中獲取足夠的日照并比開風(fēng)向這些問(wèn)題而考慮的,在夏季的考慮因素中,要考慮到風(fēng)向是否符合建筑物的門窗設(shè)計(jì)保持自然通風(fēng),在日照方面要防止陽(yáng)光的輻射。這些規(guī)劃和設(shè)計(jì)目的就是在滿足人們居住要求的時(shí)候,盡可能利用自然環(huán)境,降低建筑在后期使用中的能源消耗,因此,節(jié)能的建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)是必須的。
3.3選用性價(jià)比高的節(jié)能技術(shù)雖然節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中發(fā)展了一段時(shí)間,而且有許多成功的技術(shù)可以應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)上,但是一些節(jié)能技術(shù)成本較高,因此,需要在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候,選用性價(jià)比較高的節(jié)能技術(shù)。例如,可以廣泛應(yīng)用成熟的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱設(shè)備,太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備,可以在窗戶的設(shè)計(jì)時(shí),進(jìn)行隔熱膜的使用,可以使用保溫性高的保溫材料等,應(yīng)用適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況的節(jié)能技術(shù),達(dá)到節(jié)能效果。
3.4建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)行合理的外部環(huán)境設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì)時(shí),建筑外部的環(huán)境設(shè)計(jì)至關(guān)重要,因?yàn)閱渭兊慕ㄖM(jìn)行節(jié)能技術(shù)應(yīng)用,要是外部的環(huán)境影響較大,也會(huì)直接導(dǎo)致節(jié)能效果的下降。因此,根據(jù)每一個(gè)建筑功能的需要,通過(guò)合理的外部環(huán)境的布局設(shè)計(jì)來(lái)完善現(xiàn)有的微氣候環(huán)境,為建筑節(jié)能創(chuàng)造有力的環(huán)境。最基本的設(shè)計(jì)就是在建筑周圍進(jìn)行相關(guān)的綠化,改變周圍的微環(huán)境,以降低噪音,阻擋風(fēng)沙,凈化空氣,降低溫度。同時(shí)可以在不破壞周邊整體環(huán)境的情況下,人為進(jìn)行仿自然環(huán)境的打造,例如建造人工湖等,目的也是通過(guò)改變建筑周邊的微環(huán)境,降低建筑對(duì)能源的消耗,達(dá)到節(jié)能的目的。