張宇坤，畢海洋，蔣 爽，秦海杰，李?yuàn)檴?，?振

(大連民族大學(xué) 土木工程學(xué)院，遼寧 大連 116605)

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程(簡稱建環(huán))專業(yè)是將土木工程與建筑設(shè)備相結(jié)合的復(fù)合型專業(yè)，建環(huán)的學(xué)生不僅要具備土木工程的相關(guān)知識，還要掌握建筑環(huán)境與設(shè)備相關(guān)的設(shè)計(jì)、計(jì)算和施工的基本知識。“流體輸配管網(wǎng)”課程是建環(huán)專業(yè)指導(dǎo)委員規(guī)定的關(guān)鍵專業(yè)基礎(chǔ)知識單元課程[1]。它是研究流體輸送與分配規(guī)律的一門學(xué)科，是流體力學(xué)、傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)課程的延伸，又是學(xué)習(xí)通風(fēng)工程、供熱工程、建筑給水排水工程的基礎(chǔ)。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原理與方法、泵與風(fēng)機(jī)的基本原理以及選用方法，為下一步學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

“流體輸配管網(wǎng)”課程的內(nèi)容繁多，課時(shí)相對緊張，既有課程實(shí)驗(yàn)，又有大量的管網(wǎng)水力計(jì)算，想要獲得良好的教學(xué)效果需要解決以下問題：(1)教師在少課時(shí)的情況下容易重理論講授、輕實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)、管網(wǎng)設(shè)計(jì)往往存在敷衍的心理，課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容吸引力不強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容有待優(yōu)化；(2)傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是教師課堂講授,學(xué)生課堂學(xué)習(xí)，教師了解學(xué)生學(xué)情的方式主要包括：批改學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課堂提問等，途徑較少，學(xué)生參與度較低，這會造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，學(xué)習(xí)效果差，教學(xué)方法有待豐富；(3)傳統(tǒng)的考核方式主要是批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告和作業(yè)，學(xué)生為了應(yīng)付而突擊學(xué)習(xí)，教學(xué)與考核脫節(jié)；部分學(xué)生存在抄襲、混大組的情況，這種考核方式忽略了過程管理，沒有體現(xiàn)成果導(dǎo)向，學(xué)生即使拿到高分也沒有獲得感，考核方式有待改進(jìn)。因此為提升“流體輸配管網(wǎng)”課程的教學(xué)效果，提高學(xué)生參與度，筆者建議對課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行改革。

1 課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的優(yōu)化

在設(shè)置培養(yǎng)方案時(shí)，考慮了知識體系的前后關(guān)系，將流體力學(xué)課程設(shè)置在流體輸配管網(wǎng)課程前，在第5學(xué)期學(xué)習(xí)流體輸配管網(wǎng)。教材方面選擇了付祥釗、肖益民主編“流體輸配管網(wǎng)”(第4版)[2]，在這一版教材中強(qiáng)化了水力計(jì)算的案例與分析，這樣的設(shè)置有利于學(xué)生強(qiáng)化水力計(jì)算，提高學(xué)生在后續(xù)課程(通風(fēng)工程、供熱工程、建筑給水排水工程)中課程設(shè)計(jì)中的表現(xiàn)。

(1)枝狀管網(wǎng)水力計(jì)算案例與分析知識單元是管網(wǎng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，教師很難講透，學(xué)生很難學(xué)懂。容易出現(xiàn)學(xué)生考試考高分，課程(畢業(yè))設(shè)計(jì)水力計(jì)算不會算的情況，體現(xiàn)了學(xué)生應(yīng)用知識解決實(shí)際工程問題能力的不足。因此在枝狀管網(wǎng)水力計(jì)算案例與分析知識單元設(shè)置課程設(shè)計(jì)很有必要，用4個(gè)學(xué)時(shí)完成某住宅的重力循環(huán)式熱水供水管網(wǎng)水力計(jì)算的課程設(shè)計(jì)，強(qiáng)化學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算能力，也為后續(xù)課程設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

以重力循環(huán)式熱水供水管網(wǎng)水力計(jì)算為例對課程設(shè)計(jì)內(nèi)容為例。設(shè)計(jì)對象為某3層住宅樓，已知各散熱器的熱負(fù)荷如圖1。圖中立管Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ各散熱器的熱負(fù)荷與Ⅱ立管相同。試確定該重力循環(huán)熱水系統(tǒng)供暖管網(wǎng)的直徑。

此設(shè)計(jì)題目由于已知總資用壓力和干管長度，主要考察水力計(jì)算方法——壓損平均法的理解運(yùn)用。先選取最不利環(huán)路(1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-1)，在這里涉及到雙管系統(tǒng)循環(huán)作用壓力的差異，高層循環(huán)作用壓力較大，因此本系統(tǒng)最不利環(huán)路為通過最遠(yuǎn)立管底層散熱器的循環(huán)管路。確定最不利環(huán)路后，通過總資用壓力和最不利環(huán)路管長計(jì)算得到最不利環(huán)路的平均比摩阻，這是壓損平均法的核心控制參數(shù)。熱負(fù)荷可推出管段流量，管段流量和平均比摩阻可查出d、R、v[3]，進(jìn)而求出管道阻力。這一部分的講授應(yīng)為集中授課，重點(diǎn)是講設(shè)計(jì)思路和計(jì)算的前后邏輯關(guān)系。并聯(lián)管路阻力平衡是壓損平均法水力計(jì)算學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。阻力的平衡與否影響流量的分配，繼而影響流體供給與需求的匹配度，這是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的學(xué)習(xí)重點(diǎn)。本例中還應(yīng)考慮雙管系統(tǒng)不同樓層的重力作用力，I管路二樓重力作用力應(yīng)高于一樓。通過控制資用壓力和管路阻力的不平衡率實(shí)現(xiàn)并聯(lián)管路的阻力平衡。出現(xiàn)不平衡后如何調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)也是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，通過閥門調(diào)整會增大能源的無效損耗。應(yīng)進(jìn)行管徑調(diào)整，重新計(jì)算管路損失和不平衡率。也可以調(diào)整系統(tǒng)形式，如異程變同程，這樣可以很大程度減小不平衡率。

在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)模塊時(shí)，應(yīng)注意將課上統(tǒng)一講解和單獨(dú)輔導(dǎo)結(jié)合起來；可考慮提供相似例題的慕課講解視頻，發(fā)揮線上學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)的作用。同時(shí)嚴(yán)格控制學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，做到及時(shí)發(fā)布任務(wù)、輔導(dǎo)講解，集中學(xué)習(xí)。切忌發(fā)了任務(wù)后放任學(xué)生自行設(shè)計(jì)計(jì)算，這會降低學(xué)生學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)的效率。

(2)課程實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對理論部分的理解，傳統(tǒng)方式是理論部分在課堂講授。如果能改為教師邊操作、邊講授，可以大幅度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。而學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)踐，可以在做實(shí)驗(yàn)的過程中完成學(xué)習(xí)任務(wù)。本課程設(shè)置了熱網(wǎng)水力工況模型實(shí)驗(yàn)和離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)，下面以兩個(gè)實(shí)驗(yàn)為例對課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行介紹。

熱網(wǎng)水力工況是學(xué)生反饋學(xué)習(xí)難度比較大的知識單元，如能結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在理解很多概念時(shí)能更快的接受，如在介紹定壓水箱時(shí)，如圖2。定水壓線即為定壓水箱自由液面線，定水壓線直接影響了整個(gè)水壓圖的壓力水頭；動(dòng)水壓線也是直觀可見(供回水的測壓管水頭)，用水節(jié)點(diǎn)的供回水動(dòng)水壓差即為資用壓力，這比課本學(xué)習(xí)或仿真模擬視頻更容易理解，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。

離心泵是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程重要設(shè)備，其性能參數(shù)多(流量、揚(yáng)程、軸功率、效率等)，在選取水泵時(shí)經(jīng)常參考性能曲線。但課本講授較為枯燥，離心泵特性曲線測定實(shí)驗(yàn)可以做較好的補(bǔ)充。在測定特性曲線時(shí)，如圖3，可以發(fā)現(xiàn)揚(yáng)程隨流量的增大而減小，離心泵特點(diǎn)是揚(yáng)程大、流量小，而軸流泵的流量大、揚(yáng)程小，兩者適用工作場景不同；軸功率隨流量的增大而快速上升，這會導(dǎo)致原動(dòng)機(jī)超載而損壞；效率隨流量的增大呈現(xiàn)先增大后減小，這意味著在選擇水泵時(shí)，應(yīng)挑選工況點(diǎn)在水泵高效段內(nèi)，提高水泵在工作時(shí)的效率。

2 教學(xué)方法的豐富

采用傳統(tǒng)方式講授流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)時(shí)，以教師課堂傳授知識為主。由于學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的差異，部分學(xué)生理解困難、學(xué)習(xí)動(dòng)力不足；而水力計(jì)算內(nèi)容較多、學(xué)生不預(yù)習(xí)，容易產(chǎn)生老師賣力講，學(xué)生跟不上的情況。教師授課時(shí)大段時(shí)間用來講授，用于接收學(xué)生反饋、對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)、答疑的時(shí)間較少，教師講的累，學(xué)生聽不懂；另外課后學(xué)生自學(xué)資料也較少。為此，在教學(xué)方法上增加了如下措施。

(1)注重課前準(zhǔn)備。在課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)向?qū)W生提供慕課視頻和仿真模擬視頻，如水力計(jì)算案例、水壓圖繪制等內(nèi)容。慕課內(nèi)容以知識講授、例題講解為主。在課前發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)慕課視頻。

(2)提高課堂中學(xué)生學(xué)習(xí)參與度。首先通過實(shí)物介紹來引導(dǎo)學(xué)生在思想上進(jìn)入課堂，主動(dòng)思考本堂課要解決的問題。通過提問抓住學(xué)生的注意力也是一個(gè)很好的方法，比如：如何實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)不同用戶的均勻供熱需求，課堂中的教學(xué)手段包括：提問、設(shè)置討論題、設(shè)置分組任務(wù)等，并規(guī)定在一定時(shí)間內(nèi)完成上交，記錄答得好的同學(xué)，在考核環(huán)節(jié)加分。討論題的內(nèi)容一般是開放性的問題，如：膨脹水箱的作用和設(shè)置位置，通過這些方法可有效提高學(xué)生的課堂參與度。

(3)在課后鼓勵(lì)學(xué)生復(fù)習(xí)慕課，應(yīng)用慕課所學(xué)知識點(diǎn)解決實(shí)際工程問題。這樣一方面提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，另一方面也為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資料，豐富了與學(xué)生的互動(dòng)反饋。線上可考慮采用聊天工具(釘釘、QQ、微信等)對學(xué)生提出的問題進(jìn)行解答；線下可以設(shè)置答疑課，針對共性問題，集中答疑。課程設(shè)計(jì)應(yīng)考慮線下進(jìn)行，讓學(xué)生在集中時(shí)間、集中地點(diǎn)完成流體輸配管網(wǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。一方面教師方便管理，可以對共性問題做解釋說明；另一方面，學(xué)生可以互相討論、借鑒，大大提升了學(xué)習(xí)效率。

(4)強(qiáng)化線上學(xué)習(xí)、線下復(fù)習(xí)在課程學(xué)習(xí)的作用。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是單一的講授，對于學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)難以把控；由于知識點(diǎn)多，課時(shí)緊張，也沒有多余時(shí)間來與學(xué)生互動(dòng)。慕課視頻的提供減少了老師在知識傳授部分所花精力。慕課方式學(xué)習(xí)較好的利用了學(xué)生的碎片化時(shí)間，符合當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)。

3 考核方式的改進(jìn)

傳統(tǒng)的考核方式一般包括閉卷期末考試、考勤等，學(xué)生多以死記硬背的方式應(yīng)對考試。而注重考勤僅能將學(xué)生固定到課堂上，學(xué)生學(xué)習(xí)反饋無法體現(xiàn)。課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)均屬于實(shí)踐環(huán)節(jié)，應(yīng)注重過程控制，學(xué)生的實(shí)踐表現(xiàn)和成果(實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課程設(shè)計(jì)計(jì)算書)均比較好記錄和批改，更能體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效差異。同時(shí)教師對學(xué)生的指導(dǎo)和考核也會促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。因此在本課程的考核方式上，減少了期末考試成績所占比重，增加課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)考核環(huán)節(jié)。課程的考核成績由實(shí)驗(yàn)成績10%、平時(shí)成績10%、課程設(shè)計(jì)成績20%和期末考試成績60%四部分構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)成績和平時(shí)成績主要記錄學(xué)生的課堂表現(xiàn)情況；課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)注重的是學(xué)生實(shí)踐能力的提高，也就是將所學(xué)知識應(yīng)用于具體案例，當(dāng)學(xué)生可以獨(dú)立完成一個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的水力計(jì)算，也就達(dá)到了課程目標(biāo)。期末考試以綜合性考核為主。

考核方式的變化是以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向，體現(xiàn)了以學(xué)生為本。比如在實(shí)驗(yàn)成績方面，去掉了考勤，變?yōu)閷?shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評價(jià)，強(qiáng)化了過程考核管理，學(xué)生只有充分參與才能獲得較高的平時(shí)成績，考核的目的不是把學(xué)生固定在課堂，而是讓學(xué)生獲得一定的理解分析能力和表達(dá)能力。課程設(shè)計(jì)任務(wù)一般是一個(gè)綜合性的工程問題，增加這個(gè)考核環(huán)節(jié)，目的是讓學(xué)生在完成課程設(shè)計(jì)的同時(shí)，提高學(xué)生解決工程設(shè)計(jì)實(shí)際問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生的獲得感。即以成果導(dǎo)向來評價(jià)學(xué)生，而非簡單的考勤點(diǎn)名。通過過程管理來提升課堂參與度、通過成果導(dǎo)向提升學(xué)生獲得感、通過期末考試對學(xué)生進(jìn)行綜合評價(jià)，這樣的考核評價(jià)方式改變了一考定終身的方式，提升了教學(xué)效果。

4 結(jié) 語

以課程中出現(xiàn)的具體問題為例，通過優(yōu)化“流體輸配管網(wǎng)”課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、豐富教學(xué)方法和轉(zhuǎn)變考核方式，提升了學(xué)生的課堂參與度，提高了課程的教學(xué)效果。在今后的教學(xué)中，要以學(xué)生為中心，以能力達(dá)成為目的，結(jié)合實(shí)際進(jìn)一步完善流體輸配管網(wǎng)課程的教學(xué)，培養(yǎng)出高素質(zhì)人才。