《工程設計方法與系統分析》教學改革的探索與研究
論文關鍵詞:工程設計 系統分析 教學改革
論文摘要:通過實例教學使學生系統地掌握具體的工程設計流程,培養學生發現問題的主動性,在系統分析中引入能源領域最新的技術、案例,拓寬學生的知識面,有助于提高學生對課堂教學內容的關注程度以及培養學生對課程所在領域進行探索的積極性,加深學生對原有知識的理解并增強其靈活運用知識的能力。
一、“工程設計方法與系統分析”課程改革的必要性
“工程設計方法與系統分析”是建筑環境與設備工程專業的一門專業選修課,課程設置在第七學期進行,共28學時。在時間上,學生已完成全部專業基礎課和絕大部分專業課程的學習,具備了建環專業較為完備的基礎知識和一定的專業認識。通過這門課程的有效學習,可以使學生系統地、明確地掌握暖通空調工程的設計方法,并針對不同形式的暖通空調系統能夠對實際工程的可行性、經濟性以及節能性做出客觀、正確的分析。該課程的學習不僅能夠產生溫故而知新的效果,同時可以使學生對本專業及今后可能的工程應用有更深入的認識,對今后的學習和工作都有很好的指向性。但是,根據以往的教學反饋,學生普遍反映該課程較為抽象,難以與實際發生聯系,學習起來有困難。在這種情況下,作為教師,怎樣提高課堂教學效果,引導學生主動發現問題,培養其學習興趣,是值得認真探討、研究的問題。通過總結、分析與摸索,筆者在近兩年的教學實踐中進行了如下改革探索,取得了較好的教學效果。
二、課堂教學的改革重點
1.注重實例教學
暖通空調系統的設計本身是面向工程應用的,對于這種實踐操作性很強的課程,只講課本中的理論和設計規范中的條文,不可能讓學生真正掌握實際工程的具體設計方法與步驟,過多的理論、條文灌輸,甚至會使學生在學習中產生認識混亂和厭學情緒。只有結合具體實例,讓學生對設計流程產生全面的感性認識,真正體會到設計方法的實用性,才會產生學習興趣,有進一步探索的渴望。同時,在講解實例時,教師要用深入淺出的語言對工程設計的步驟進行分析。例如,在講授負荷計算時,可結合教室中的墻體和窗戶對圍護結構導熱系數、遮陽系數、朝向修正系數以及窗墻比等參數的選用進行逐一分析,并讓學生通過查表和對比自己求得結果,這樣,絕大多數同學都可以正確地理解這些參數的含義并掌握其選取方法,同時,通過這種“貼身”實例的親自實踐,也會加強學習過程中的記憶效果。
2.重視新技術、新方法的補充介紹
眾所周知,教材中編入的是課程領域內最基本的、通常也是經受了長時間檢驗的素材,這些內容無疑是應當掌握的根本內容,但其內容的新穎性相對而言則有所不足。教師在授課過程中應注意根據學科的發展向學生補充介紹課程涉及的新技術和新方法。例如,在講授怎樣確定初步設計階段的設備容量時,可以地埋管地源熱泵系統為例,補充介紹地埋管換熱器長度的設計。這樣,不僅可以及時地將這種已在我國經濟較為發達地區得到大量應用但尚未在課本中系統地出現的新能源利用技術介紹給學生,開拓其知識面,同時,新事物也更容易引起學生的好奇心和求知欲,使之產生課堂教學不僅僅是照本宣科,還可以獲得課本以外的新體驗的認識。需要注意的是,介紹新技術時,應緊密與專業基礎知識相聯系,以學生容易接受的方式進行。仍以地埋管換熱器為例,講解其長度設計時,應將地埋管的傳熱分析與專業基礎課“傳熱學”中的傳熱過程一節的內容進行對照分析,并與常規空調散熱器從傳熱方式、傳熱介質、設備形式等方面進行比較,使學生感覺到這種換熱設備是其所熟悉的換熱器的一種變化而已。這樣,在輕松、易掌控的心態下學習,可以提高學生的興趣和持久性。
3.培養學生的學習主動性
專業課不同于英語或計算機等基礎課程,有等級考試或升學考試成為學生為之長期努力的現實目標。作為專業課教師,使學生專注于一堂課容易,但要培養其長期的學習自覺性,則非調動學生的內在求知欲并提高其解決問題的能力不可。這就要引導學生主動發現問題、分析問題進而解決問題,使之通過學習產生充實感和自信心,才能使學生長期保持學習的動力和熱度,不至輕易放棄或中斷。在課堂教學中,講授暖通空調的系統分析這一部分內容時,可以聯系我國正在建設節能型社會這一時代特點,重點強調各種暖通空調系統的能耗特點和節能潛力,促使學生找出既有建筑中暖通空調系統需要改進的問題。例如,在講授熱源的設計時,可向學生介紹近年來我國對小型燃煤鍋爐的應用限制,以及國外污水源熱泵的供暖應用,同時可安排學生進行既有建筑采暖能耗的家庭調研,引導其關注節能和可再生能源技術,而這一方向將是今后我國社會的長期目標,隨著日新月異的技術發展,只有不斷地更新知識儲備才能跟上社會的需求。如此,學生會感受到該課程的重要性和緊迫性,促使其加強學習的自覺性。
4. 有效利用多媒體教學設備
與建環專業的專業基礎課相比,“工程設計方法與系統分析”這門課程沒有繁瑣的公式推導和大量的計算,而是更強調對已有知識的系統運用。實踐表明,基于圖表進行數據對比分析,根據流程圖進行步驟講解,以及通過照片給予學生全面、直觀的感性認識,比單一的口授、板書更有效。舉例來說,對常規供暖系統與地熱供暖系統的能效比和經濟性進行比較分析時,通過柱狀圖的直觀對比,可使學生更好地掌握兩種系統的量化差異;將初步設計、深化設計和施工圖設計等階段及各階段的重點步驟用流程圖表示,有利于學生更清楚地把握整個設計過程的層次和任務;對太陽能輔助熱泵供暖的應用等新能源技術的講授,如果配以適當的照片實例,則更容易使學生了解這些平時不常見到的暖通系統的形式和工作原理。這些都是在有限的學時內達到預期教學效果所應采取的措施,也是建環教改組近年教學研究的成果之一。
三、“工程設計方法與系統分析”教學改革的初步成果
專業課程的教學是一個復雜的系統工程,關系到前后知識的銜接與拓展,以及今后的實際工程應用,筆者近年來將以上一些改革和探索應用在“工程設計方法與系統分析”課程教學中,取得了一些效果,但教無定法,只要將教學過程中獲得的啟發積極地付諸教學改革的探索與研究,在實踐中摸索提高教學效果的新模式,都將是有助于改善課堂教學的有益嘗試。實踐證明,通過“工程設計方法與系統分析”課程教學改革的實施,提升了建筑環境與設備工程專業的學生對課本知識內涵的理解力,以及應用知識解決實際問題的能力,對學生的就業或進一步深造都產生了非常好的影響。
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