●劉宏麗

在新工科大發(fā)展的背景下，工程實踐教育作為理論學習與工程實際應用的紐帶，是培養(yǎng)學生工程能力和創(chuàng)新能力主要方式。建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)符合新工科特征，“流體輸配管網”是該專業(yè)的主干專業(yè)課之一，由基本原理、流體輸配管網系統(tǒng)、設計計算、設備選型、拆裝實習等部分組成的一個教學實踐的課程體系。涉及供暖通風、空調制冷、給水排水、消防等專業(yè)系統(tǒng)，既有理論也有實踐。通過本課程的學習，學生應當具備相關領域流體輸配工程方案制定、設計與應用能力，能夠解決流體輸配管網運行相關技術問題，具備相關設備與系統(tǒng)安裝、測試、調試、運行管理與操作能力，同時具備集成創(chuàng)新能力。

一、目前《流體輸配管網》課程在教學中存在的問題

1.教學體系缺乏系統(tǒng)性。流體輸配管網是介紹建筑物內部及其小區(qū)水、暖、通風及燃氣、消防、滅火系統(tǒng)等的輸配管網設計方法、水力計算原理等。原有教學體系是按照管流水力特性與枝狀管網水力分析、枝狀管網水力計算案例與分析、泵與風機的原理與性能、枝狀管網的動力調節(jié)裝置匹配、枝狀管網水力工況分析與調節(jié)分別介紹，學生完成該課程學習之后，不能形成對流體輸配管網的系統(tǒng)化認識，對相關后續(xù)課程的學習不能發(fā)揮基礎作用。因此，現有教學體系不能充分滿足于流體輸配教學目標的要求。

2.與相關專業(yè)課程內容重復。“流體輸配管網”第三章液體輸配管網水力特征與水力計算與“供熱工程”第四章室內熱水供暖系統(tǒng)的水力計算相重復，均介紹了熱水供暖系統(tǒng)管路水力計算的基本原理、重力循環(huán)和機械循環(huán)熱水供暖管路的水力計算方法和例題。這會給教學過程帶來較大的影響，不同課程的任課教師對同一內容的教學處理有不同的方法和認識，結果是學生的體會和收獲不同，課時也重復浪費。

3.課程教學模式存在弊端。教師在教學過程中多數以傳統(tǒng)的教學模式進行授課，學生處于被動接受知識的狀態(tài)，缺乏對理論知識的深刻理解和靈活應用，難以激發(fā)學生的學習興趣。泵與風機的結構、工作原理、聯合運行等部分是流體輸配管網中的重要章節(jié)，但是目前教學過程中，主要采用課堂講述和一些圖片演示，難以讓學生有實質性的理解，對泵和風機的結構等始終是模糊概念，更難以理解泵和風機的調節(jié)運行，影響到了學生對管網運行和調節(jié)的進一步理解和學習。在講授重力循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)管網水力計算時，即使理解了并聯環(huán)路的理論基礎，具體到并聯環(huán)路水力計算時學生也還是難以下手。因此現有的傳統(tǒng)型教學模式已經不能滿足新工科大環(huán)境下對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要。

4.課程教學內容缺乏創(chuàng)新。流體輸配管網工程課程內容多，涉及范圍廣，包括氣體輸配管網、液體輸配管網、多相流輸配管網、泵與風機的基本原理、運行調節(jié)等內容，課程內容計算量大、圖表多、公式多、依據的規(guī)范較多，并且與當前國內外出現的各種節(jié)能新設備和流體輸配技術系統(tǒng)節(jié)能新理念密切相關，學生學習難度大?，F有的各版本教材沒有對當今流體輸配管網的新技術和新成果做詳細的介紹，如長距離輸送熱水管網新技術、水力平衡智能化、高效輸配數字化、泵閥節(jié)能一體化和智能管控數智化等。這樣就更難以激發(fā)學生的學習熱情。

二、研究內容

本文主要研究符合建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)特點和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求的流體輸配的課程教學體系和教學方法。其內容主要包括三個方面：

1.教學體系研究：包括模塊化教學內容的整合，課程體系的優(yōu)化。優(yōu)化教學體系的途徑是將教學內容模塊化。通過對模塊課程進行合理搭配，實現新工科教學目標。教學內容模塊化是指將原有教學內容按其性質、結構、內容和邏輯關系整合為相對獨立的若干部分，具體做法是將本課程的教學內容整合成4大模塊，即泵與風機的原理與性能、枝狀管網的動力和調節(jié)裝置匹模塊；流體輸配管網的功能與構成、管流水力特性與枝狀管網水力分析、枝狀管網水力工況分析與調節(jié)模塊；枝狀管網水力計算案例與分析模塊；設計模塊。設計模塊是實踐的指導，包括負荷計算、系統(tǒng)選擇、水力計算和設備選型部分。這4大模塊邊界清晰，相對獨立，又覆蓋了流體輸配管網的基本理論和工程實踐。

2.教學方法研究：基于項目教學結合案例的教學模式、指導方式和實踐教學體系的共同構建?！绊椖拷虒W法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”，師生共同完成項目，共同取得進步的教學方法。注重理論與實踐相結合，最大限度地增加學生學習的參與度，以此激發(fā)學生的學習興趣，引導學生通過發(fā)現問題、思考問題和解決問題等讓學生感受成功的喜悅?；诹黧w輸配管網的課程特點，探索基于項目教學法的教學模式，同時將案例用于作業(yè)、思考題和討論題的設計，以及課程設計訓練構建實踐教學體系。

流體輸配管網的大部分內容的工程實踐性很強，在課堂教學中采用項目教學結合案例的教學模式。滿足對新工科人才培養(yǎng)“厚基礎，寬口徑，高素質”的要求，教學過程和實踐過程融合在一起，將案例分析融入理論教學中，用理論教學指導課程設計，讓學生在理論學時和課程設計學時階段完成一個大的項目，將課程設計實踐和理論知識講授融為一體。比如在講授完第一章流體輸配管網的功能與構成和第二章管流水力特征與枝狀管網水力分析之后，要求學生完成對應管路的水力計算；講完第五章泵與風的原理、第六章枝狀管網的動力和調節(jié)裝置匹配之后，要求學生完成給水管網中水泵的選型。在設計過程中發(fā)現問題允許同學之間討論，然后再在課上形成統(tǒng)一的認識，避免由于錯誤導致后續(xù)更大的問題出現。

這樣，案例教學起到啟發(fā)思考和銜接理論教學過程的作用；同時，要認真設計課后作業(yè)、思考題和討論題目，將課堂教學中無法顧及到的細節(jié)通過思考題或者作業(yè)法方式留給學生課下學習和討論，也可作為理論教學的補充。切記注意定期和不定期檢查和督促，以保證教學質量。

3.教學設計研究。在教學過程中根據建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標制定教學大綱，通過本課程的學習，使學生掌握流體輸配管網技術的理論、設備、系統(tǒng)形式、設計方法、施工、運行調節(jié)、管理等方面內容。設計板塊是重點，包括進行課程教學設計和教學過程設計，課程教學設計嚴格執(zhí)行教學大綱要求，設定教學目標、知識框架和人才培養(yǎng)要求，要落實到每個章節(jié)每堂課的教學中，在課堂上實現教學方法和教學手段。在教學過程中，盡量做到智慧教學，合理利用智慧教學平臺，對學生因材施教，達到大綱培養(yǎng)人才的要求。如：多媒體課件演示泵與風機的結構、泵與風的工作原理、泵（風機）的聯合運行、泵（風機）的調節(jié)控制。設計計算中板書與多媒體配合，比如離心式泵與風機的基本方程的推導過程，板書推導，多媒體演示流體在泵與風機中的復合運動，實踐證明這個知識點學生掌握深刻。

三、研究方法

在深入分析與總結建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)培養(yǎng)模式和專業(yè)課教學要求的基礎上，按照全國建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)指導委員會制定的本科生培養(yǎng)指導思想，結合社會需求的實際情況，本著提高培養(yǎng)質量，改進培養(yǎng)模式，增強服務意識的人性化理念。采用“既有理論與實踐分析→理論修正→實踐總結→理論模型創(chuàng)新→投入運行”的思考路線，進行流體輸配管網課程體系設置、師資隊伍建設、教學內容與方式制定、專業(yè)技能培養(yǎng)、實踐訓練、考核評價標準和方式等方面的設計，探索研究建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)課的培養(yǎng)流水線與質量控制體系的教學思考。

1.現狀分析是本課題研究的切入點，因此需要對國內建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)人才培養(yǎng)的專業(yè)課教學基本狀況和數據加以調研。

2.項目加案例教學方法是本課題研究的關鍵，需要轉換教育觀念，更新教學內容，改進教學方法的教學實踐。

3.應用能力課程平臺是建筑環(huán)境與能源應用工程應用性人才培養(yǎng)的課程平臺，而實踐教學是應用能力課程平臺的重點，因此，將根據建環(huán)專業(yè)應用型本科教育的培養(yǎng)目標，分模塊分層次地安排實踐教學內容，將實踐教學充分體現在專業(yè)人才培養(yǎng)方案中。

四、解決關鍵問題

1.教學體系的模塊化。將流體輸配管網的教學內容分為4個模塊。培養(yǎng)學生對流體輸配管網的一種思考路徑與工程概念；培養(yǎng)學生樹立整體意識和統(tǒng)籌觀念；設計模塊是應用性較強的內容，目的是培養(yǎng)學生運行設計分析意識，在科學研究和工程實際中樹立過程概念。

2.“項目+案例分析”型教學模式的構建?！斑厡W邊做邊分析”是“項目+案例分析”教學模式的主要設計思路。在流體輸配管網課程講授中，將學生的理論學習與工程實踐的培養(yǎng)結合起來，啟發(fā)學生在“做”的過程中發(fā)現問題和解決問題。

3.教學過程中新技術的滲透。在流體輸配技術飛速發(fā)展的今天，流體輸配管網的教學過程不能單純依靠教材教條地講授課本知識，而應該將新產品、新技術和新成果引入課堂，實現新工科對人才培養(yǎng)“寬口徑、高素質”的要求。以當今新技術、新思想的滲透方式，體現高等工科教育主動適應社會發(fā)展需求這一特點。

4.評價上的創(chuàng)新性。在評價學生綜合能力的過程中，不僅要考察學生對基本知識的掌握，更要注重學生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和實踐過程的考核。

五、創(chuàng)新之處

1.提出“項目+案例分析”教學法。“邊學邊做邊案例分析”的教學模式，將實際工程項目貫穿整個流體輸配管網課程的教學過程，培養(yǎng)了學生在專業(yè)課學習中的基本能力：從實踐中挖掘科學問題并解決問題的能力；技術改進的思路源于科學的分析能力。用實際工程促進學生對理論知識的理解和運用，培養(yǎng)學生的工程概念和創(chuàng)新思維，符合建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)指導委員會提出的對多層次人才的培養(yǎng)，符合新工科大背景下人才培養(yǎng)的要求。

2.率先將流體輸配管網課程體系劃分為4大模塊。將流體輸配管網教學模塊化，以開展系統(tǒng)性、綜合性為教學目標，將教學體系進行有機組合，使課堂教學內容更綜合、更便于二次開發(fā)。模塊化即是可以組合、可以拓展、可以隨著課程的建設和發(fā)展，不斷地對其中的子模塊進行調整。還可以實現因材施教，根據每班學生學習的不同情況調整模塊的組合。

3.建立理論和實踐融合的教學體系。以應用能力課程平臺的教學環(huán)節(jié)為中心，以實際工程案例項目驅動為手段，以建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)專業(yè)課教學特色為支撐，系統(tǒng)全面地構建起切實可行的完整有效的理論和實踐融合的教學體系。

建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)符合新工科特征，新工科也對專業(yè)課程教學提出了新的任務和挑戰(zhàn)。流體輸配管網課程的教學也必須緊密結合新工科特征，與時俱進，探索新的課程體系和教學模式。