《采暖通風》課程中的啟發性和實踐性教學

【摘要】《采暖通風》是熱能工程專業的專業基礎課程之一，是一門理論性和實踐性都很強的課程。在《采暖通風》的教學中，老師們常常對實踐教學重視程度不夠，很多學生欠缺實際應用能力。本課程組擬通過實習和教學相結合、CFD技術和多媒體課件相結合、演示性試驗和設計性試驗相結合的方法，達到了較好的教學效果。

【關鍵詞】實踐性教學 建筑能源 實習 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達國家的2倍3倍。全國建筑能耗每年約1.3億噸～1.8億噸標準煤，對社會造成了沉重的能源負擔和嚴重的環境污染，已成為制約我國可持續發展的突出問題。

據國家統計，我國每年城鄉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從1978年的10％上升到了2001年的27.45％，而采暖和空調的能耗占建筑能耗的55％。因此，有效降低建筑能耗，提高供熱供冷系統能效與節能，對保持社會的可持續發展，具有顯著的社會與經濟效益。

國家在“十一五”規劃中已經明確提出了“節能減排”的基本發展方向，對暖通空調系統建筑能耗節能也提出了相應的要求。這對于整個行業，既是機遇，也是很大的挑戰。為了更好地實現這一目標，培養高素質的人才是必經之路。

南京航空航天大學的能源與動力學院雖然帶有鮮明的航空、航天和民航特色，在祖國的航空、航天和民航事業發展中作出了重要的貢獻。但隨著我國經濟的進一步發展，對能源的需求逐步提升，節能減排日益得到了重視；同時，我校位于經濟發達的江蘇省，該問題尤為突出和重要。本著進一步加強服務江蘇省的精神，也是為了更好地響應國家關于能源建設和管理的重大方針政策，需要我們在熱能工程專業的教學中作出更多的努力，為國家培養更多高素質、實踐能力強的學生。

《采暖通風》是熱能工程專業的專業基礎課程之一，是一門理論性和實踐性都很強的課程。學生不僅要掌握空氣調節的理論基礎，還要具備較強的實際應用能力。但是，目前的《采暖通風》的教學中，老師對實踐教學重視程度往往不夠，很多學生欠缺實際應用能力，同時，學生的綜合素質培養沒有及時跟上我國經濟發展的步伐。在教學時，由于缺少直觀的教具。教師授課比較費力，學生也會感到枯燥。甚至不能理解實物的真實構造。雖然有多媒體教學設備，但是仍不能跟實物的效果相比，在講授和理解各部分結構和工作原理時仍很困難。

本課程組根據多年的教學經驗，通過實習和教學相結合、CFD技術和多媒體課件相結合、演示性試驗和設計性試驗相結合的方法，達到了啟發性教學和實踐性教學的有機結合，有效提升了《采暖通風》教學過程中的教學效果。

二、實習和教學相結合

實習是重要的教學環節，不僅有利于加強和鞏固學生對所學專業知識的理解和掌握，而且有利于培養學生的創新思維和創造能力。《采暖通風》是一門工程性很強的課程，所教授的內容很多直接來源于工程設計和工程經驗，這也直接導致了教學過程中工程經驗公式、規律很多，學生一是難以理解，二是缺乏興趣，三是不知如何應用。

本課程組在《采暖通風》的基本原理和設備介紹完成后，進入課程實習階段。將學生分成若干小組，前往南京市的酒店、地下停車場、寫字樓、冷庫等具有空氣調節設備的大型建筑中，進行調研和實習。重點了解這些建筑中采暖通風裝置的基本組成、工作原理、調節機理、運行狀態以及存在的問題等。

每個小組利用4個學時的教學時間結合課余時間，完成課程實習并形成實習報告和匯報PPT。小組每一位成員負責采暖通風系統中各自部分(如整體性能分析、送風系統、制冷系統、調節系統等)，在課程的最終面試考核中分別對全體同學和老師匯報，并接受提問。

通過這種課程實習，能夠有效地調動學生的積極性，特別是能夠讓學生知道自己所學知識在實際中如何應用，可能有哪些裝置或者設備會用到這些知識，并且通過匯報等措施促動學生對于這些系統和裝置。主動利用所學的知識來分析和探索。

三、CFD技術和多媒體課件相結合

教學課件依賴于多媒體素材的優劣。傳統上采用FLASH、3DMAX等處理軟件制作多媒體素材，這類素材具有動態顯示、容易制作等優點，但缺少和實際模型的結合，往往僅是定性演示，無法做到定量數據現身說法的效果。而隨著教學的改革實踐和理論探索，要求課件素材的真實性、可靠性越高。

CFD(ComputationalFluid Dynamics，即計算流體動力學簡稱CFD)是國際上一個強有力的研究領域。同FLASH、3DMAX等處理軟件對比而言，具有以下優點：(1)投入低，速度快。而傳統的FLASH、3DMAX等處理軟件。需要專業教師投入較多的時間學習非專業知識；(2)可以相對準確地反映出流體流動的細節，如速度場、壓力場、溫度場或濃度場分布的時變特性；(3)CFD模擬要比FLASH、3DMAX等處理軟件更自由、更靈活，還能對結果做出定量分析；(4)CFD數值具有很好的估計性、重復性，條件易于控制，可以重復模擬過程，更容易得到某些規律性的素材。

本課程組采用商用CFD軟件——Fluent，對于《采暖通風》中典型的一次回風、二次回風、全新風系統開展原理模擬和演示，能夠讓學生清楚的、定量的感受到空氣狀態(溫度、濕度)的變化以及不同系統對輸入能量的影響規律。同時，將這些模擬和演示耦合到目前的多媒體課件。可以創設逼真的情境，幫助學生掌握和理解難懂的內容。并且由于參數設置比較貼近實際，可以做到定量分析問題，讓學生對教學環節產生興趣。

四、演示性試驗和設計性試驗相結合

為了提高學生的實際工程能力，必須要重視實踐教學環節。實踐教學主要有兩種形式：試驗和實習。沿襲傳統教學方法是不行的，必須在實踐教學中把基礎知識、基本理論和基本技能轉化為專業能力，以實現其培養目標。

本課程組除了建立課程實習制度外，還在試驗設置和教學中進行改進，重點是在現有演示性試驗的基礎上，通過設備改進來開展設計性試驗。使學生掌握采暖通風基本設備元器件的認知方法，采暖通風試驗的基本方法和儀器儀表的正確使用。

五、總結

通過上述教學方法和教學措施的改進，有效地激發了學生的學習興趣，提高了學生的綜合素質，達到了以下的效果：

1.設定課程實習環節，能夠讓學生知道在實際工程中如何應用所學知識。

2.引入CFD技術，創設逼真的情境，幫助學生掌握和理解難懂的內容，做到定量分析。

3.開展設計性試驗，引導學生把基礎知識、基本理論和基本技能轉化為專業能力。