【摘要】《采暖通風(fēng)》是熱能工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。在《采暖通風(fēng)》的教學(xué)中，老師們常常對(duì)實(shí)踐教學(xué)重視程度不夠，很多學(xué)生欠缺實(shí)際應(yīng)用能力。本課程組擬通過實(shí)習(xí)和教學(xué)相結(jié)合、CFD技術(shù)和多媒體課件相結(jié)合、演示性試驗(yàn)和設(shè)計(jì)性試驗(yàn)相結(jié)合的方法，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】實(shí)踐性教學(xué) 建筑能源 實(shí)習(xí) 多媒體課件

一、前言

在我國，建筑能源問題一直突出。我國單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國家的2倍3倍。全國建筑能耗每年約1.3億噸～1.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，對(duì)社會(huì)造成了沉重的能源負(fù)擔(dān)和嚴(yán)重的環(huán)境污染，已成為制約我國可持續(xù)發(fā)展的突出問題。

據(jù)國家統(tǒng)計(jì)，我國每年城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積近20億m²，其中的80％以上為高耗能建筑。這些建筑能耗在能源總能耗量中所占比例已經(jīng)從1978年的10％上升到了2001年的27.45％，而采暖和空調(diào)的能耗占建筑能耗的55％。因此，有效降低建筑能耗，提高供熱供冷系統(tǒng)能效與節(jié)能，對(duì)保持社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，具有顯著的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

國家在“十一五”規(guī)劃中已經(jīng)明確提出了“節(jié)能減排”的基本發(fā)展方向，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)建筑能耗節(jié)能也提出了相應(yīng)的要求。這對(duì)于整個(gè)行業(yè)，既是機(jī)遇，也是很大的挑戰(zhàn)。為了更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，培養(yǎng)高素質(zhì)的人才是必經(jīng)之路。

南京航空航天大學(xué)的能源與動(dòng)力學(xué)院雖然帶有鮮明的航空、航天和民航特色，在祖國的航空、航天和民航事業(yè)發(fā)展中作出了重要的貢獻(xiàn)。但隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)能源的需求逐步提升，節(jié)能減排日益得到了重視；同時(shí)，我校位于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的江蘇省，該問題尤為突出和重要。本著進(jìn)一步加強(qiáng)服務(wù)江蘇省的精神，也是為了更好地響應(yīng)國家關(guān)于能源建設(shè)和管理的重大方針政策，需要我們?cè)跓崮芄こ虒I(yè)的教學(xué)中作出更多的努力，為國家培養(yǎng)更多高素質(zhì)、實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生。

《采暖通風(fēng)》是熱能工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。學(xué)生不僅要掌握空氣調(diào)節(jié)的理論基礎(chǔ)，還要具備較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用能力。但是，目前的《采暖通風(fēng)》的教學(xué)中，老師對(duì)實(shí)踐教學(xué)重視程度往往不夠，很多學(xué)生欠缺實(shí)際應(yīng)用能力，同時(shí)，學(xué)生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)沒有及時(shí)跟上我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐。在教學(xué)時(shí)，由于缺少直觀的教具。教師授課比較費(fèi)力，學(xué)生也會(huì)感到枯燥。甚至不能理解實(shí)物的真實(shí)構(gòu)造。雖然有多媒體教學(xué)設(shè)備，但是仍不能跟實(shí)物的效果相比，在講授和理解各部分結(jié)構(gòu)和工作原理時(shí)仍很困難。

本課程組根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過實(shí)習(xí)和教學(xué)相結(jié)合、CFD技術(shù)和多媒體課件相結(jié)合、演示性試驗(yàn)和設(shè)計(jì)性試驗(yàn)相結(jié)合的方法，達(dá)到了啟發(fā)性教學(xué)和實(shí)踐性教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，有效提升了《采暖通風(fēng)》教學(xué)過程中的教學(xué)效果。

二、實(shí)習(xí)和教學(xué)相結(jié)合

實(shí)習(xí)是重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅有利于加強(qiáng)和鞏固學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力?！恫膳L(fēng)》是一門工程性很強(qiáng)的課程，所教授的內(nèi)容很多直接來源于工程設(shè)計(jì)和工程經(jīng)驗(yàn)，這也直接導(dǎo)致了教學(xué)過程中工程經(jīng)驗(yàn)公式、規(guī)律很多，學(xué)生一是難以理解，二是缺乏興趣，三是不知如何應(yīng)用。

本課程組在《采暖通風(fēng)》的基本原理和設(shè)備介紹完成后，進(jìn)入課程實(shí)習(xí)階段。將學(xué)生分成若干小組，前往南京市的酒店、地下停車場、寫字樓、冷庫等具有空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的大型建筑中，進(jìn)行調(diào)研和實(shí)習(xí)。重點(diǎn)了解這些建筑中采暖通風(fēng)裝置的基本組成、工作原理、調(diào)節(jié)機(jī)理、運(yùn)行狀態(tài)以及存在的問題等。

每個(gè)小組利用4個(gè)學(xué)時(shí)的教學(xué)時(shí)間結(jié)合課余時(shí)間，完成課程實(shí)習(xí)并形成實(shí)習(xí)報(bào)告和匯報(bào)PPT。小組每一位成員負(fù)責(zé)采暖通風(fēng)系統(tǒng)中各自部分(如整體性能分析、送風(fēng)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)等)，在課程的最終面試考核中分別對(duì)全體同學(xué)和老師匯報(bào)，并接受提問。

通過這種課程實(shí)習(xí)，能夠有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，特別是能夠讓學(xué)生知道自己所學(xué)知識(shí)在實(shí)際中如何應(yīng)用，可能有哪些裝置或者設(shè)備會(huì)用到這些知識(shí)，并且通過匯報(bào)等措施促動(dòng)學(xué)生對(duì)于這些系統(tǒng)和裝置。主動(dòng)利用所學(xué)的知識(shí)來分析和探索。

三、CFD技術(shù)和多媒體課件相結(jié)合

教學(xué)課件依賴于多媒體素材的優(yōu)劣。傳統(tǒng)上采用FLASH、3DMAX等處理軟件制作多媒體素材，這類素材具有動(dòng)態(tài)顯示、容易制作等優(yōu)點(diǎn)，但缺少和實(shí)際模型的結(jié)合，往往僅是定性演示，無法做到定量數(shù)據(jù)現(xiàn)身說法的效果。而隨著教學(xué)的改革實(shí)踐和理論探索，要求課件素材的真實(shí)性、可靠性越高。

CFD(ComputationalFluid Dynamics，即計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)簡稱CFD)是國際上一個(gè)強(qiáng)有力的研究領(lǐng)域。同F(xiàn)LASH、3DMAX等處理軟件對(duì)比而言，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)投入低，速度快。而傳統(tǒng)的FLASH、3DMAX等處理軟件。需要專業(yè)教師投入較多的時(shí)間學(xué)習(xí)非專業(yè)知識(shí)；(2)可以相對(duì)準(zhǔn)確地反映出流體流動(dòng)的細(xì)節(jié)，如速度場、壓力場、溫度場或濃度場分布的時(shí)變特性；(3)CFD模擬要比FLASH、3DMAX等處理軟件更自由、更靈活，還能對(duì)結(jié)果做出定量分析；(4)CFD數(shù)值具有很好的估計(jì)性、重復(fù)性，條件易于控制，可以重復(fù)模擬過程，更容易得到某些規(guī)律性的素材。

本課程組采用商用CFD軟件——Fluent，對(duì)于《采暖通風(fēng)》中典型的一次回風(fēng)、二次回風(fēng)、全新風(fēng)系統(tǒng)開展原理模擬和演示，能夠讓學(xué)生清楚的、定量的感受到空氣狀態(tài)(溫度、濕度)的變化以及不同系統(tǒng)對(duì)輸入能量的影響規(guī)律。同時(shí)，將這些模擬和演示耦合到目前的多媒體課件。可以創(chuàng)設(shè)逼真的情境，幫助學(xué)生掌握和理解難懂的內(nèi)容。并且由于參數(shù)設(shè)置比較貼近實(shí)際，可以做到定量分析問題，讓學(xué)生對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)產(chǎn)生興趣。

四、演示性試驗(yàn)和設(shè)計(jì)性試驗(yàn)相結(jié)合

為了提高學(xué)生的實(shí)際工程能力，必須要重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)主要有兩種形式：試驗(yàn)和實(shí)習(xí)。沿襲傳統(tǒng)教學(xué)方法是不行的，必須在實(shí)踐教學(xué)中把基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能轉(zhuǎn)化為專業(yè)能力，以實(shí)現(xiàn)其培養(yǎng)目標(biāo)。

本課程組除了建立課程實(shí)習(xí)制度外，還在試驗(yàn)設(shè)置和教學(xué)中進(jìn)行改進(jìn)，重點(diǎn)是在現(xiàn)有演示性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)備改進(jìn)來開展設(shè)計(jì)性試驗(yàn)。使學(xué)生掌握采暖通風(fēng)基本設(shè)備元器件的認(rèn)知方法，采暖通風(fēng)試驗(yàn)的基本方法和儀器儀表的正確使用。

五、總結(jié)

通過上述教學(xué)方法和教學(xué)措施的改進(jìn)，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，達(dá)到了以下的效果：

1.設(shè)定課程實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，能夠讓學(xué)生知道在實(shí)際工程中如何應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。

2.引入CFD技術(shù)，創(chuàng)設(shè)逼真的情境，幫助學(xué)生掌握和理解難懂的內(nèi)容，做到定量分析。

3.開展設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生把基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能轉(zhuǎn)化為專業(yè)能力。