張永明， 趙 紅

(同濟(jì)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海200092)

0 引 言

2007 年，教育部啟動(dòng)了“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”，要求高校切實(shí)加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對(duì)實(shí)踐教學(xué)與人才培養(yǎng)模式進(jìn)行改革創(chuàng)新。在教育部“關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見”(教高［2007］2 號(hào)文)［1］中指出要高度重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生實(shí)踐能力，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ礁母锖蛣?chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、分析問題和解決問題能力。

同濟(jì)大學(xué)是具有百年高等工程教育優(yōu)良傳統(tǒng)的高等學(xué)府，積累了大量工程教育的寶貴經(jīng)驗(yàn)。2007 年，同濟(jì)大學(xué)被列為國(guó)家開展工程教育改革的10 所試點(diǎn)學(xué)校之一，2009 年學(xué)校制訂“同濟(jì)大學(xué)深入開展高等工程教育改革實(shí)施方案”，將卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃作為深入開展高等工程教育改革的一項(xiàng)重要舉措。卓越工程師的培養(yǎng)離不開創(chuàng)新能力人才的培養(yǎng)，其中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合實(shí)踐能力是不可或缺的。

材料學(xué)科作為同濟(jì)大學(xué)15 個(gè)工科試點(diǎn)專業(yè)之一，特別重視學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)。實(shí)踐教學(xué)作為高等教育的一個(gè)重要組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面具有不可替代的重要作用［2-5］。筆者承擔(dān)的校實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目“低碳建筑用保溫材料工程應(yīng)用綜合性實(shí)驗(yàn)研究”就對(duì)保溫系統(tǒng)工程應(yīng)用技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了積極的探索。保溫系統(tǒng)是目前建筑節(jié)能工程中普遍運(yùn)用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能措施，是綜合運(yùn)用新材料、新技術(shù)、新工藝的建筑構(gòu)造，涉及材料、土木、建筑、暖通等學(xué)科［6］。本實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目利用歐盟資助的Switch-Asia 項(xiàng)目“Train-the-Trainers”(用歐洲建筑可持續(xù)發(fā)展技術(shù)培訓(xùn)中國(guó)建筑業(yè)決策者的歐盟援助項(xiàng)目)的成功經(jīng)驗(yàn)以及位于同濟(jì)校園內(nèi)的建筑節(jié)能技術(shù)培訓(xùn)基地，針對(duì)本科學(xué)生特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一套建筑節(jié)能技術(shù)培訓(xùn)的實(shí)踐教程，旨在通過該實(shí)踐培訓(xùn)，學(xué)生能夠掌握保溫材料的性能特點(diǎn)、對(duì)保溫系統(tǒng)有初步的認(rèn)識(shí)以及了解外墻保溫系統(tǒng)的施工全過程。

1 建設(shè)目標(biāo)

實(shí)踐教學(xué)是高校教學(xué)工作的重要組成部分，材料和土木等專業(yè)都是實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)對(duì)培養(yǎng)卓越工程師人才起著很重要的作用［7-9］。本教改項(xiàng)目旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)可持續(xù)建筑用保溫材料與系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)各種保溫材料的性能特點(diǎn)以及應(yīng)用有所了解，掌握各種節(jié)點(diǎn)處理技術(shù)，提高實(shí)踐技能。通過這些實(shí)踐環(huán)節(jié)的培訓(xùn)，其根本目的是不僅讓學(xué)生簡(jiǎn)單掌握這些操作技能，而是通過這樣一個(gè)實(shí)踐過程，了解工程應(yīng)用對(duì)材料研發(fā)的重要性，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與配件施工對(duì)提升整體工程質(zhì)量的作用，冷熱橋的處理對(duì)節(jié)能效果的影響［10-12］等，從而培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)性思維、獨(dú)立分析問題和解決實(shí)際問題的能力，成為名副其實(shí)的卓越工程師。

2 實(shí)施過程

2.1 招募參與學(xué)生

本項(xiàng)目立項(xiàng)后，根據(jù)既定建設(shè)目標(biāo)，在全校各相關(guān)專業(yè)的本科生中招募參與項(xiàng)目的志愿者來完成教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)全過程。報(bào)名學(xué)生來自材料學(xué)院、土木學(xué)院、建筑與城規(guī)學(xué)院、機(jī)械學(xué)院以及中德工程學(xué)院。涉及專業(yè)有建筑材料、暖通、能源動(dòng)力、土木工程、中德建筑設(shè)施智能技術(shù)、建筑學(xué)等。報(bào)名人數(shù)接近30 人，以大二、大三學(xué)生占大多數(shù)，也有部分大一和大四學(xué)生。

2.2 實(shí)踐教學(xué)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)了3 個(gè)不同環(huán)節(jié)的授課和實(shí)踐內(nèi)容:

(1)低碳建筑用保溫材料與系統(tǒng)理論知識(shí)講解。通過講座與討論，讓同學(xué)們對(duì)建筑物理知識(shí)及保溫系統(tǒng)構(gòu)造有了初步的了解，為后面的實(shí)踐過程提供理論基礎(chǔ)。

(2)紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐操作。紅外熱成像技術(shù)用于保溫系統(tǒng)工程質(zhì)量驗(yàn)收在國(guó)外比較成熟，在國(guó)內(nèi)目前僅用于建筑物能效測(cè)評(píng)時(shí)對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的判斷［13-14］。本課程首先讓同學(xué)親自操作紅外熱成像儀，拍攝紅外熱成像照片以及學(xué)習(xí)如何辨別保溫工程質(zhì)量缺陷部位。有了很直觀的認(rèn)識(shí)以后，再通過大量的案例分析來比較不同外墻外保溫系統(tǒng)的工程特性，使大家對(duì)該技術(shù)在檢驗(yàn)外墻外保溫系統(tǒng)施工質(zhì)量的應(yīng)用上有深刻的理解，從而在實(shí)際施工時(shí)對(duì)容易產(chǎn)生缺陷的節(jié)點(diǎn)部位的處理更加關(guān)注，并對(duì)為何這樣處理提高認(rèn)識(shí)。

(3)外墻外保溫系統(tǒng)墻體操作實(shí)踐。在前期學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，選擇了8 位來自不同專業(yè)的學(xué)生參與外保溫墻體操作實(shí)踐活動(dòng)。施工開始前給每位同學(xué)講解安全保護(hù)知識(shí)［15］，并配備全套勞動(dòng)防護(hù)裝備，從安全帽、防護(hù)眼鏡、工作服到安全鞋一應(yīng)俱全，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)與工程現(xiàn)場(chǎng)自我保護(hù)能力，見圖1。每位同學(xué)在老師的指導(dǎo)下親自動(dòng)手，完成材料準(zhǔn)備、基墻準(zhǔn)備、貼板、門窗節(jié)點(diǎn)處理、局部加強(qiáng)處理、抹面層施工、大面積掛網(wǎng)、錨栓加固、防水處理、伸縮縫處理、飾面層施工、底涂、面涂、表面處理等全套工序，見圖2 ～4。整個(gè)施工過程工作強(qiáng)度非常大，對(duì)從來沒有參加過工程施工的同學(xué)來講任務(wù)艱巨，但是每一道工序都配有專用工具與配件，只要按照標(biāo)準(zhǔn)流程操作，對(duì)沒有任何土木施工技能的學(xué)生來說也是可以完成的。雖然很辛苦，但是同學(xué)們?cè)谧约河H手完成的外保溫施工墻前的興奮之情是不言而喻的。

圖1 防護(hù)裝備

圖2 材料準(zhǔn)備

圖3 門窗節(jié)點(diǎn)處理

圖4 局部加強(qiáng)處理

3 教學(xué)體會(huì)

3.1 跨學(xué)科授課

同濟(jì)現(xiàn)有材料學(xué)科的建材方向和土木學(xué)科的建筑工程、結(jié)構(gòu)工程等專業(yè)相關(guān)性很強(qiáng)。在課程設(shè)置中已安排了交叉課程，特別是學(xué)校近幾年來在復(fù)合人才的培養(yǎng)方面加大力度，讓學(xué)生有了更多的選擇。但是在非常需要實(shí)踐教學(xué)的建材和相關(guān)專業(yè)中，跨學(xué)科的實(shí)踐課程還比較缺乏，本次教學(xué)實(shí)踐中有特別深的體會(huì)。

以外墻保溫系統(tǒng)為例，涉及到材料、結(jié)構(gòu)、暖通等多專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用，學(xué)生要掌握多專業(yè)方面的知識(shí)才能對(duì)保溫系統(tǒng)有全面的了解。教學(xué)過程中學(xué)生也不斷地反饋類似的信息。材料專業(yè)的學(xué)生:“今天的課令我意識(shí)到了跨學(xué)科合作的重要性，也讓我對(duì)材料專業(yè)更感興趣”;土木工程專業(yè)學(xué)生:“幫助很大，出色的土木工程師不應(yīng)該只懂結(jié)構(gòu)，足夠的建筑相關(guān)知識(shí)是極其必要的”;暖通專業(yè)學(xué)生:“學(xué)科交叉性高，可以接觸多方面知識(shí)。形式輕松，很容易令人接受”;建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生:“是我專業(yè)學(xué)習(xí)中很有必要的補(bǔ)充部分，在我平時(shí)的必修教育中很缺少這一塊知識(shí)”。

由此可見，針對(duì)各學(xué)科特點(diǎn)設(shè)計(jì)一些跨學(xué)科的理論和實(shí)踐課程，對(duì)培養(yǎng)綜合性人才和學(xué)生多學(xué)科合作的能力是非常有必要的。

3.2 本科教學(xué)中的應(yīng)用

本項(xiàng)目利用學(xué)校現(xiàn)有的建筑節(jié)能技術(shù)社會(huì)化實(shí)踐教育基地，以及較成熟的實(shí)踐課程資源，對(duì)本科學(xué)生進(jìn)行理論與實(shí)踐兩方面的培訓(xùn)。通過本實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目的扶持，針對(duì)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，項(xiàng)目培訓(xùn)中出現(xiàn)的不足之處和學(xué)生反饋的信息，優(yōu)化課程方案，增加部分內(nèi)容，就可以形成完整的實(shí)踐課程，既可為現(xiàn)有的課程服務(wù)，也可單獨(dú)開設(shè)實(shí)驗(yàn)選修課。將來在積累和完善的基礎(chǔ)上納入學(xué)校卓越工程師配套課程體系。

本次教學(xué)實(shí)踐中，雖然學(xué)生來自不同的專業(yè)，但是每個(gè)學(xué)生都有不同的體會(huì)和收獲。對(duì)材料學(xué)科的學(xué)生增加了材料應(yīng)用環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，了解了材料研發(fā)的目標(biāo);對(duì)土木學(xué)科的學(xué)生能理解結(jié)構(gòu)與功能一體化設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容;對(duì)建筑學(xué)的學(xué)生理解外立面設(shè)計(jì)以及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)有很大幫助，并且對(duì)建筑節(jié)能技術(shù)的理解有了感性的認(rèn)識(shí);對(duì)暖通空調(diào)與能源專業(yè)的學(xué)生理解墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及其熱濕傳遞規(guī)律也有幫助;對(duì)其他專業(yè)的學(xué)生理解建筑構(gòu)造、建設(shè)工程施工、建筑節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)工程管理等都有好處。因此，在今后開設(shè)課程時(shí)應(yīng)面向全校工程類專業(yè)開放，只有不同專業(yè)的學(xué)生一起共同學(xué)習(xí)，協(xié)同創(chuàng)新，才能碰撞出智慧的火花。

3.3 學(xué)生反饋

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，從目的、感興趣程度、課程開設(shè)時(shí)間、理論課與實(shí)踐課授課比例、對(duì)現(xiàn)有專業(yè)課程學(xué)習(xí)的幫助等方面全面了解學(xué)生參與本項(xiàng)目的體會(huì)和建議，為將來課程設(shè)計(jì)提供支撐材料，以便更好地設(shè)置課程各環(huán)節(jié)。

從學(xué)生的反饋意見來看，此次教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)受到參與學(xué)生的一致好評(píng)。同學(xué)們對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容非常感興趣，理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式以及建筑節(jié)能培訓(xùn)墻的現(xiàn)場(chǎng)施工，討論互動(dòng)環(huán)節(jié)等形式多樣，學(xué)生比較有新鮮感，參與度也非常高。同學(xué)們也提出了很多非常好的建議和意見，如:理論部分需加強(qiáng)系統(tǒng)性整合，班級(jí)容量適合小班化教學(xué)等。由于各專業(yè)學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)了解的范圍和程度都不一樣，以后在課程安排中要考慮到這些因素。

4 結(jié) 語

(1)該實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目綜合性很強(qiáng)，涉及很多交叉學(xué)科，如建筑物理、建筑材料、建筑施工、建筑管理、全生命周期評(píng)價(jià)等。通過參與本實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目，學(xué)生對(duì)建筑節(jié)能建筑用墻體保溫系統(tǒng)的知識(shí)以及在工程中的應(yīng)用技術(shù)有了一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)和全面的了解，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)綠色建筑與可持續(xù)發(fā)展技術(shù)的興趣有很大幫助，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的動(dòng)力。

(2)實(shí)踐教學(xué)中采用了全過程培訓(xùn)方式，從建筑節(jié)能原理、保溫系統(tǒng)構(gòu)造與材料組成、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工、質(zhì)量驗(yàn)收與評(píng)估，貫穿建筑業(yè)保溫工程的全過程來培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

(3)材料和土木等相關(guān)專業(yè)開設(shè)跨學(xué)科理論和實(shí)踐課程非常有必要，特別是針對(duì)卓越工程師的培養(yǎng)。本次實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目的成果包括實(shí)驗(yàn)講義、教學(xué)視頻以及積累的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)等，對(duì)現(xiàn)有本科生實(shí)踐教學(xué)將會(huì)起到完善和提高的作用。

［1］ 教育部.教育部關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見［Z］.教高［2007］2 號(hào)文，2007.

［2］ 陳 兵，吳雪萍，王 菁.特色實(shí)驗(yàn)在建筑材料課程教學(xué)中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012(6):155-157.

［3］ 張玉平，徐 洲，林忠欽.新時(shí)期一流大學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理探索.［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011(3):64-67.

［4］ 王吉會(huì)，趙乃勤，李寶銀，等.創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2005(3):8-10.

［5］ 唐勝安，李瑞程.建立新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2002(4):13-16.

［6］ 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建設(shè)節(jié)能中心.EPS 板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)［M］. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

［7］ 陳 斌，馮曉彤，王 艷. 建筑工程類應(yīng)用型人才實(shí)踐能力培養(yǎng)的探索［J］.中國(guó)電力教育，2011(4):121-122.

［8］ 丁 鑄，孫 坤，劉 偉，等.土木工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織與實(shí)施［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008(1):116-118.

［9］ 楊明波，楊 惠，唐麗文，等.材料科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系的改革［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007(1):8-10.

［10］ 呂學(xué)強(qiáng).擠塑聚苯乙烯保溫板外墻外保溫施工技術(shù)探討［J］. 河南建材，2014(3):127-128.

［11］ 劉繼龍，關(guān)中科，何維國(guó).外墻外保溫施工工藝的研究［J］.山西建筑，2012(2):221-222.

［12］ 盧啟彬.談保證外墻外保溫施工質(zhì)量的技術(shù)措施［J］.山西建筑，2011(1):222-223.

［13］ 陳 煒，江晨暉，劉繼狀. 外墻保溫層與抗裂層粘結(jié)質(zhì)量的紅外熱像檢測(cè)［J］.山西建筑，2011(3):186-187.

［14］ 廖永初. 節(jié)能建筑紅外熱像檢測(cè)新技術(shù)［J］. 物探與化探，2009(3):323-326.

［15］ 王世強(qiáng).研究型大學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全問題分析及對(duì)策［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012(10):193-195.