建筑環境測試技術研究性教學探索與實踐

摘要：為培養學生的創新意識和創新能力，針對建筑環境測試技術課程的特點及建筑環境與設備專業對人才培養的需要，從優化課程教學體系及教學內容，基于思維導圖法和問題引導法設計研究性教學方案；強化實驗教學環節，將實驗教學分為基本教學實驗、開放實驗和課題創新實驗三個層次；建立研究性輔助教學網站等方面。從目前實施情況看，研究性教學調動了學生的學習積極性，拓寬了學生的知識面，學生的創新能力和實踐能力明顯提高。

關鍵詞：高等教育；研究性教學；建筑環境測試技術；教學方案

中圖分類號：G420 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）01-0126-04

教學，是通過教與學向學生傳授知識、提高能力、培養素質的過程。研究，是運用已有知識，創造新知識、發展新思想、提出新理論的過程。將兩者結合，用研究的觀點、方法和過程，改革傳統教學，就形成研究性教學[1]。以課堂、教師和教材為中心的傳統接受性教學模式，存在重知識輕思維、重結果輕過程、重課堂輕課外、重記憶輕運用、重教師輕學生、重理論輕實踐的缺陷，已無法適應當前大學生素質教育的需要。2005年，教育部發布了旨在提高本科教育教學質量的文件《關于迸一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》，文件明確提出“積極推動研究性教學，提高大學生的創新能力”。因此，研究性教學作為一種順應時代發展要求的高素質人才培養理念，是高校教學改革的方向。在課程教學中實施研究性教學對于培養學生的創新意識、創新能力具有重要現實意義。

建筑環境測試技術課程[2]是面向建筑環境與設備工程專業本科生的一門專業基礎課。它涉及供熱通風空調、建筑給水排水、燃氣供應等公共設施系統及建筑環境中的試驗技術、計量技術及非電量電測技術等領域，是設計、安裝、運行管理及科學研究必不可少的重要手段。此外，隨著微電子技術、計算機技術、通信技術等的發展，測試技術發展迅速，各種新型的傳感器、檢測儀表、測試系統不斷涌現，測試技術的應用日益廣泛，這對建筑環境測試技術課程教學提出了嚴峻挑戰；因此在建筑環境測試技術課程中實施研究性教學對于培養創新型人才具有重要意義。筆者從建筑環境測試技術課程課堂教學和實踐教學兩方面詳細論述了研究性教學在課程中的探索與實踐。

一、研究性課堂教學

（一）優化課程體系結構調整教學內容

課程結構與教學內容的改革是整個教學改革的核心，應從職業需求入手，從實際工作崗位所需的職業能力和知識素養出發，以應用為主，優化課程結構，調整教學內容。建筑環境測試技術主要講授測量與測量儀表的基本知識，溫度、濕度、壓力、流量、流速、液位、熱流量、成分分析等各種建筑環境測試參數的測量原理，以及各種測量儀表的結構、原理與使用方法。為了在有限的教學課時內使學生盡可能掌握教學內容，必須優化課程體系結構，調整教學內容。在保證學科知識系統化的前提下，精選精講授課內容，既要避免課程內容之間的重復，還要保證課程之間內容的前后連貫。建筑環境測試技術課程內容抽象。比如在講到熱電偶時，講課內容涉及熱電偶原理、構造及應用，盡管在書本上或課件上有所展示，但學生仍然不清楚實際產品的樣子；因此，為了豐富課堂教學，只要實驗室有的、方便帶到課堂上的傳感器或儀表盡量帶到課堂，通過實物展示，讓學生親眼看到、親手觸摸，使課本知識與實際產品有機結合，激發學生的學習積極性。突破課本的局限性和滯后性，讓課堂教學緊跟時代發展步伐。目前的測試技術更新較快，因此要不斷將新技術、新方法、新產品及時補充到教學內容中，開拓學生視野，擴大學生知識面。人們的生活理念也在發生變化，將室內空氣品質的測量加入到課程內容中，課程內容要隨著技術的發展、社會的需要及時更新。在教學過程中給學生推薦關于產品介紹、應用案例等方面的文章，通過大量的課外閱讀，潛移默化地提高學生的學習能力、抽象概念簡化的能力、綜合歸納能力和判斷力，為以后的發展創造必要的條件。

（二）設計研究性教學方案

課堂教學的組織是衡量教學質量的主要標準。相同的教學內容不同的教師授課其教學效果差別很大，究其原因主要在教學方案的實施上。教學方案設計是教師課外的一項重要工作，課程應該如何講授？如何突出學生的主體地位？如何更好地體現教師在課堂教學中的引導作用？傳統的教學方案包括教學內容、教學方法、教學手段三方面內容。多數教學方案僅是教學內容的壓縮，體現不出教學方案的功能，于是對教案產生誤區：認為教案沒有什么用處，僅為了應付教學檢查。社會科學研究表明，個人的主觀能動性是獲取知識的一個關鍵。一個人如果沒有學習的主動性，那么外界的其他條件再好，很難達到高效學習的目的。建筑環境測試技術課程知識點多而雜，處理不好學生容易產生畏難情緒，進而影響學習積極性和主動性。筆者從建筑環境測試技術課程的特點出發，采取多種方法設計研究性教學方案。

1.思維導圖法

思維導圖最初是20世紀60年代英國人托尼·巴贊（Tony Buzan）創造的一種筆記方法思維導圖[3]，呈現的是對某一特定主題進行發散性思考，表達思維的過程，學習者能夠借助思維導圖提高發散思維能力，可以通過思維導圖理清思維的脈絡，并可供自己或他人回顧整個思維過程。思維導圖的作用就是明確思考方向，了解信息結構、理清錯綜復雜的關系。建筑環境測試技術課程內容分散、各章節缺乏系統性和連續性。將思維導圖應用于建筑環境測試技術的學習，能幫助學生對課程形成全局認識，使學生在學習過程中能夠正確把握重點，做到有的放矢，避免只見樹木不見森林。通過制作思維導圖，學生就會以一種縱觀全局的心態去學習，就能夠主動地去獲取相應的知識，從而達到提高學習主動性和積極性的目的。

2.問題引導法

教師作為研究性教學中的啟發者，應通過多種方式啟發學生思考，啟迪學生智慧，開發學生潛能。（1）設置情境，引而不發，讓學生自己質疑和探究。（2）用教具和多媒體引入一個相關問題讓學生展開聯想。（3）設下懸念，步步深入。（4）在推理中故意出錯，讓學生診斷。以方法（3）為例，講授畢托管測量管道內流體流量時，首先提出問題：畢托管測量管道內流體的點流速，若想采用畢托管測量管道內流體的流量該如何實現呢？如果畢托管測得的正好是管道內的平均流速，則可以據此計算得到管道內流體的流量。接下來再提出問題：管道內哪一點的流速正好等于管道內的平均流速呢？同時引導大家回顧流體力學課程中的管道內流體的流速分布情況。通過引導最終確定當流體為層流時，距離管道中心0.707 1R處的流體流速正好等于平均流速；而當流體為紊流時，距離管道中心0.762R處的流體流速正好等于平均流速。在此基礎上介紹大口徑流量計測試系統及其應用，理論和應用的結合大大調動了學生的學習積極性。此時問題還沒有結束，再提出問題：如果管道內的流體的流場分布不均勻采用畢托管又如何實現流量的測量？這樣層層深入，直至最后講到等環面法和切比雪夫法實現管道內平均流速的測量。

在引導學生積極探索上，通常采用以下設計：（1）能夠用語言表述難度不大的問題讓學生獨立思考后舉手回答，若問題相對難度較大，讓學生討論后舉手回答。（2）需要計算的問題指定學生上黑板解答后大家討論。（3）對于與課堂講解問題相似的，或課堂問題的延伸，或需要查資料的問題留作課后進一步研究。將研究性教學方案融入教師在不同階段的感受、體驗，引起教師進一步思考和反思，使教學經驗更加豐富、厚重，使教師對教學問題有更深層次的把握，形成具有一定規律性的認識。

二、研究性實驗教學

實驗教學是高等學校培養創新型復合人才不可缺少的重要環節，尤其是對于學生創新能力和科研能力的培養，具有獨特的地位和功能。將研究性教學運用于高校實驗課教學，改革傳統的實驗課教學方式，對于營造自主學習環境，獲得完整科研訓練，提高學生的實驗技能和創新能力，實現創新型人才培養目標等能起到事半功倍的效果。建筑環境測試技術不僅與所學專業聯系非常密切，與人們的生活環境也息息相關，在研究性教學中把實驗分為三個層次：基本教學實驗，開放性實驗，課題創新性實驗。該實驗教學體現了循序漸進、由淺入深的學習規律，也充分激發了學生的創造性潛能。從近幾年的教學實踐看，效果非常好。

（一）基本教學實驗

基本教學實驗是教學大綱要求的實驗，分別為熱電偶標定實驗、壓力計標定實驗和風道內風量測試實驗，6個學時。通過實驗，使學生掌握常用儀表的測量方法， 了解參數測量的基本過程和基本的測試技術，掌握基本的測量儀器及其使用方法。

（二）開放實驗

為了緊密聯系學生所學專業，培養學生實驗動手能力，提高學生分析、解決問題的能力，依托學院微氣候控制實驗室開設了熱環境參數測試實驗和室內空氣品質測試實驗。

1.熱環境參數測試實驗

人體的熱舒適性不僅與環境溫度有關，還與環境的相對濕度、風速等參數有關。實驗主要對環境的溫度、濕度、風速等參數進行測量，根據測量的數據進行熱舒適性評價。該實驗一方面讓學生掌握在空調房間內的測點布置，另一方面掌握實驗室常規儀器儀表的使用，并能根據實驗數據進行分析。

2.室內空氣品質測試實驗

目前隨著大氣污染、室內家裝污染的日趨嚴重，越來越多的人開始關注生活居室的空氣品質。依托學院家居環境氣體綜合分析儀設備開設了室內空氣品質測試實驗。通過該實驗研究使學生掌握實驗設備的使用和操作，找出在不同的送風方式下污染物在室內的擴散規律，鍛煉學生獨立進行科研工作的能力。

（三）課題創新性實驗

在課程學習過半，學生已經具備一定的知識的情況下，依托學院豐富的測試設備設計多個創新性測試實驗。實驗課題包括（1）不同建筑維護結構對室內溫濕度影響的研究；（2）某新裝修大樓空氣品質測試實驗研究；（3）綠色建筑與一般建筑工況熱環境比較；（4）供暖期教室熱舒適測試及學生問卷調查研究；（5）某商場高峰期、非高峰期熱環境空氣品質比較研究；（6）某建筑物耗熱量指標測試研究等。讓學生自由組成科研小組，選取課題，在教師指導下進行探索性實驗。學生選取課題后，主動查閱文獻，搜集資料。由于這些課題密切聯系實際，與生活息息相關，因此學生對創新實驗課題充滿了極高的熱情和積極性。例如，課題組成員積極設計測試方案，以學校海草房為研究對象，普通學生宿舍為比較對象，研究不同建筑維護結構對室內溫度的影響。由于該課題的測試需要全天侯現場監測，課題組成員利用周末得到24小時外界環境的溫濕度和光照度變化曲線，以及海草房室內的溫濕度變化曲線和普通宿舍的室內溫濕度變化曲線，并通過理論分析最終形成研究報告。創新實驗課題除了要求上交研究報告外，還需要課題組長匯報PPT，課堂組織答辯。在辯論過程中，學生分析、解決問題的能力進一步提高，所學的知識也得到了進一步的綜合和升華，增強了學生的科學研究能力。由于設計的創新實驗與學生所學專業緊密相連，也加深了學生對專業知識的認識，從而使學生對學科產生興趣。盧德馨教授指出，在教學過程中使學生對學科發生興趣，從而超越課堂、教材的約束，那是一種值得追求的境界，也許這是研究性教學的最高境界[4]。

三、研究性網絡輔助教學

網絡輔助教學是一種新型的教學模式，隨著網絡信息技術的日趨普及，網絡研究性教學已成為傳統教學模式的有益補充。為了更好地服務學生，增強學生的自學能力，建立了建筑環境測試技術精品課程網站，學生通過課外閱讀和自主學習，可以提高學習水平，增長經驗，實現個性化學習需求。網站內容包括基本教學內容、教學課件、教學錄像、學習指南、實驗天地、儀器儀表資料庫、網上答疑等板塊。網站圖文并茂，信息量大，對學生的學習起到了很好的輔導作用，是課堂教學的有益補充。利用教師教學郵箱、以及網絡答疑討論平臺等模塊深化并延伸教學內容，促進了師生之間以及學生與學生之間的良性互動。

四、結語

針對研究性教學的內涵和建筑環境測試技術課程的特點，從課堂教學、實驗教學和網絡輔助教學等方面進行研究性教學探索與實踐，制定相應的教學策略和方法，讓學生意識到自己的主體地位并參與到教學活動中來。在課堂教學方面轉變教學理念，在教師引導下的教學活動，學生智慧的源泉將會被開啟，求知的欲望將會被激發，而課堂將會成為一個充滿思考與智慧、辯論與質疑的活潑生動的學習場所。豐富了實驗教學環節，由單一的教學實驗發展到基本教學實驗、開放實驗、課題創新性實驗三個層次，加深了學生對專業知識的認識，增強了學生的創新能力和科學研究能力。強化課程網站建設，豐富網站教學內容，提高了學生的自學能力。

參考文獻：

[1]顧沛.試論研究性教學中教師的作用[J].數學教育學報，2006， 15（3）：4-8.

[2]方修睦.建筑環境測試技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[3]徐葉萍.思維導圖在教學中的應用[J].科技信息，2008（27）： 533-534.

[4]張福生.解讀盧德馨研究性教學[J].中國大學教育，2007（3）：41-46.

Exploration and practice of research based teaching for building environmental testing technology course

LI Hui， WANG Gui-rong

（School of Thermal Energy Engineering， Shandong Jianzhu University， Jinan 250101， P. R. China）

Abstract：To develop students’ innovation awareness and innovation capacity， the research based teaching is practiced in the building environmental testing technology course based on the course’s characteristics and needs for talent training of the built environment and equipment specialty. The teaching system and teaching content were optimized and the research based teaching program was designed based on the mind mapping method and problems method. The experimental teaching was strengthened， which was divided into three levels， basic teaching experiment， open experiment and innovate subject experiment. The research assisted teaching site was build. From the current implementation， the research teaching excited students’ learning enthusiasm and broadened students’ knowledge. Students’ creative ability and practical ability were improved significantly.

Keywords：higher education； research based teaching； building environmental testing technology； teaching program

（編輯 梁遠華）