項目學習模式在暖通空調教學中的應用①

劉仙萍，郝小禮，李永存

(湖南科技大學能源與安全工程學院，湖南湘潭411201)

1 引言

暖通空調課程是建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)重要的主干必修課程，也是一門理論與實踐緊密結合的專業(yè)課程，體現(xiàn)了建筑環(huán)境科學的學科特色，目的是使學生具備建筑空間環(huán)境系統(tǒng)工程中的工程設計、施工管理與運行調試等方面的綜合能力［1］。課程教學方式是由理論教學與實踐環(huán)節(jié)組成。為了實施本科培養(yǎng)計劃“厚基礎、寬口徑、高素質、強能力”的要求，專業(yè)課程的學時大為減少，然而暖通空調的新技術、新手段在室內(nèi)環(huán)境控制中的應用卻越來越多，為了在有限的學時內(nèi)傳授專業(yè)涉及面廣的“暖通空調”教學內(nèi)容，課程理論教學部分普遍為以老師為中心向學生傳授理論，學生則被動地接收和消化，這種以教師為中心的教學模式，忽略了學生的主觀能動性，對學生獨立獲取知識和技能的能力培養(yǎng)非常不利。并且教材內(nèi)容缺乏專業(yè)規(guī)范和行業(yè)標準等內(nèi)容的滲透，忽視對未來從業(yè)人員的工程素質和節(jié)能環(huán)保意識的培養(yǎng)。因此，教師在相對較少的課時內(nèi)，要努力達到教學目標、確保教學質量，并實現(xiàn)提高學生的綜合分析和工程問題解決的能力，研究和采取有效的教學方法勢在必行。

2 基于項目學習模式的概念

基于項目的學習模式PBL(Project－based learning)是一種新型的教與學模式，有多種定義，但都強調通過學生的協(xié)作而解決問題［2］。此模式關注的是學科的核心概念和原理，強調把學習設置到復雜的、有意義的問題情景中，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，最終以作品的形式自主實現(xiàn)知識體系的構建和能力的培養(yǎng)［3－4］。基于項目的學習模式蘊含著建構主義學習理論，建構主義學習理論的學習觀認為學習不是被動接收信息刺激，而是主動建構意義，學生是學習信息加工的主體，是意義建構的主動者，教師是教學的引導者，是意義建構的幫助者、促進者。根據(jù)建構主義學習理論，基于項目的學習模式被認為主要由內(nèi)容、活動、結果和評價四大要素構成。內(nèi)容為學科的核心概念和原理，可以分解為一個個具體的嚴格設計好的具有挑戰(zhàn)性的實際任務或問題;活動為通過情景，利用工具和研究方法，通過一系列探究實際問題的行為與協(xié)作，解決實際問題，完成知識建構的過程;結果為探究式學習的成果，包括一系列形式;評價為項目完成效果的綜合評判［5］。

3 基于項目學習模式的教學意義

基于項目的學習模式教學方法能夠突破傳統(tǒng)教學中的三個中心:以教師為中心、以課程為中心、以課堂為中心。它是一種強調以學生為中心、學科交叉、協(xié)作學習、自主探究、與真實世界和生活實踐相聯(lián)系的學習模式，在“暖通空調”課程教學中可以發(fā)揮如下顯著優(yōu)勢:

3.1 以學生為中心，學生享有話語權與選擇權

基于項目的學習模式強調以學生為中心，學生是教學的主體，在學習內(nèi)容與學習方式上，學生享有話語權和選擇權。暖通空調課程專業(yè)知識覆蓋面廣，在有限的課程學時內(nèi)，教師理論授課不可能做到面面俱到，而是把課程體系的內(nèi)容分解成系列啟發(fā)式問題或任務，學生自主選擇感興趣的問題，通過自主分組，以共同協(xié)作的方式，揚長避短，充分發(fā)揮每個參與成員的積極性和長處。以往理論授課的后續(xù)課程設計，題目單一，畢業(yè)設計也往往只是設計一個暖通空調系統(tǒng)，成為課程設計的一個延伸，學生沒有選擇性也沒有發(fā)揮的余地，因而學習興趣不濃，大多抄襲或機械套用教材的設計計算過程被動完成任務，設計完成了也不知其所以然［6］。基于項目的學習模式將學科核心問題分解、滲透到理論教學中，讓學生有選擇性地帶著“項目”思考，讓有限的課堂學時結合課后自主探究發(fā)揮“1+1＞2”的效果，并且為后續(xù)的實踐環(huán)節(jié)奠定良好的專業(yè)基礎，增強學生綜合分析與解決工程實際問題的能力，使學生對所選項目不但知其然，更知其所以然。

3.2 學科交叉，體現(xiàn)厚基礎與高素質

暖通空調課程最大的特點是涵蓋專業(yè)范圍面廣，涉及本學科的新技術與新進展，需要貫徹節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的法規(guī)和理念，需要學生拓寬專業(yè)面，課程教學采用基于項目的學習模式將學生引導至一系列啟發(fā)式實際項目中，使學生適應社會發(fā)展變化，從課程理論學習到走出課程，在具備良好的公共、專業(yè)理論的基礎上，通過自主探究重構知識，使學科的知識得到深化，實現(xiàn)從厚基礎到高素質的飛躍，完成具備良好素質的工程師角色的初步轉化。

3.3 協(xié)作學習，培養(yǎng)責任精神與統(tǒng)籌能力

暖通空調課程采用基于項目的學習模式，學生以啟發(fā)式項目為載體，面對的是現(xiàn)實生活中的真實性問題，學生在項目中有各自的任務分工與責任，項目成員相互影響、相互促進，組成學習共同體，形成一種密切合作的關系。個別有懶惰思想或者基礎相對薄弱的學生，在基于項目的學習模式中通過協(xié)作交流、分享學習資源、成員之間的促進而激發(fā)自主學習的積極性，爭先恐后避免拉下項目學習小組集體的后腿，從而達到小組成員全面成長。項目小組長則在項目完成過程中，統(tǒng)籌各種角色和任務，實際工作能力得到鍛煉。

3.4 自主探究，發(fā)展創(chuàng)新能力

自主探究最能體現(xiàn)傳統(tǒng)教育區(qū)別于基于項目的學習模式，體現(xiàn)教學活動中以學生“學”為中心。在基于項目的學習模式中，學生根據(jù)親自參與項目探究的實踐，通過猜想、觀察、實驗、推理等方式去探究問題而獲取、重構知識。例如暖通空調工程的系統(tǒng)、冷熱源、氣流形式等都有很多選擇，沒有固定的模式，學生通過對各種形式的特點、優(yōu)缺點、適應條件等因素進行綜合分析，從而作出決策，在探究過程中，學生批判與創(chuàng)造性的學習與再構建知識，加深了對課程內(nèi)容的理解，并對專業(yè)知識的應用和深入研究產(chǎn)生興趣，有利于激發(fā)創(chuàng)新性思維。

4 基于項目學習模式的教學實踐

基于項目的學習模式通常其流程或操作程序為:選定項目、制定計劃、活動探究、成果與評價幾個過程。

4.1 選定項目

基于項目的學習模式中，項目的選定非常重要，項目為一系列啟發(fā)式問題或任務，由教師嚴格設計，它應緊扣建筑環(huán)境學科的核心概念和原理，項目群能覆蓋課程體系的主要子內(nèi)容，并且與實際生活或熱點問題、熱點技術等相聯(lián)系，具有一定的挑戰(zhàn)性。例如“南方供暖方式”的子項目，涉及到國家能源政策、南方氣候累年變化、南方開窗通風生活習慣、集中供暖方式的可行性、各種分散供熱方式的利弊、城市與建筑節(jié)能改造等問題，融合了暖通空調課程的核心內(nèi)容，也是關系到國家未來能源消費格局，與百姓生活品質和利益緊密相關的民生問題。還例如，“冷熱源方案的選擇”是暖通空調系統(tǒng)設計過程中一個重要的決策環(huán)節(jié)，關系到工程的投資、運行費用、能耗、環(huán)境影響、管理等重要問題，科學合理地選擇冷熱源，成為工程技術人員關注的問題。總之，教師設計合適的項目和制定科學的實施計劃，是激發(fā)學生自主探究興趣和創(chuàng)造性思維潛力的引擎。

4.2 制定計劃

項目的實施計劃體現(xiàn)為參與項目的學生的分工合作，包括項目簡介、完成時限、實施方法、角色分配、任務分工、以及需要注意的事項等內(nèi)容，主要由項目小組成員自主協(xié)調各自的任務、責任和進度。學生由3～7人組成一個組，為防止學生扎堆選個別項目，每一個項目限報2個小組。項目實施計劃及進度與教師的指導計劃同步，相互反饋調整。

4.3 活動探究

這一階段是基于項目的學習模式的主體部分，學生大部分的知識內(nèi)容和技能技巧是在此過程中完成。小組成員利用豐富的圖書館藏資源、網(wǎng)絡開放資源和網(wǎng)絡論壇獲取相關資料，或由小組成員直接深入實地調查研究，然后借助一定的研究方法和技術工具收集信息，再對信息進行加工處理。活動探究過程中，小組成員密切協(xié)作交流，以群體協(xié)作模式推進項目的進展，逐漸訓練和掌握了正確的計算和分析方法、制圖技能和使用行業(yè)規(guī)范、查閱資料的基本技能，同時也在探究過程中再認識、體驗和再構建專業(yè)知識體系。

活動探究過程中，學生會接觸大量的實際問題和教材中只有簡略介紹或者未提及的問題。例如新能源應用子項目“太陽能輔助熱泵地板輻射供熱系統(tǒng)”，相對于傳統(tǒng)熱水散熱器供暖方式更加節(jié)能的原因分析，其中原因之一涉及到地板輻射供暖方式供水溫度低和室內(nèi)設計溫度低導致計算熱負荷降低，學生需要查找《地面輻射供暖技術規(guī)程》(JGJ142)和《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》(GB50736)的相關條文及說明。“南方供暖方式”子項目中，學生通過實地調研的方式了解南方居民的通風生活方式，查閱最近科技期刊了解關于南方供熱技術的科技爭鳴。“冷熱源方案的選擇”子項目中，學生自學“層次分析方法”“模糊評價方法”等分析方法對冷熱源的選擇進行決策。

4.4 成果與評價

成果的形式不限定，可以為論文、研究報告、電子幻燈片、實物模型、圖片、錄音、錄像、網(wǎng)頁等。基于項目的學習模式最后的環(huán)節(jié)是對活動和成果進行評價，以小組自評、小組互評、師評相結合。項目學習小組以答辯的形式，在限定的時間內(nèi)對他們所探究的項目完成情況進行描述，交流所獲得的知識、技能、經(jīng)驗和體會，并且展示他們的研究成果，回答其他學生或者教師的提問。

5 結論

“暖通空調”是一門專業(yè)涵蓋面廣、不斷融合環(huán)境控制新技術與新理念的專業(yè)課程，理論性與實踐性強，教學方法與內(nèi)容應該適應社會與技術的進步而與時俱進。基于項目的學習模式應用于理論教學中，有限的課時讓課程內(nèi)容發(fā)揮以點帶面、深入啟發(fā)的作用，并且培養(yǎng)了學生獨立獲取知識和技能的能力和技巧。同時，基于項目的學習模式促進了教與學的互動，教師在項目設計與指導過程中不再是照本宣科，而是不斷更新自身的知識體系，成為學習過程的協(xié)助者和引導者，使教學資源得到充分的利用。基于項目的學習模式克服傳統(tǒng)教學模式的弊端，強調以學生為中心，通過學生的協(xié)作與探究去尋找解決問題的途徑，能激發(fā)學生的專業(yè)學習積極性，培養(yǎng)協(xié)作精神，發(fā)展創(chuàng)新思維。

［1］陸亞俊，等.暖通空調(第二版)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］Milan K，Vaculová I.Project－ based learning:characteristic and the experiences with application in the science subjects［J］.Energy Education Science and Technology Part B:Social and Educational Studies，2011，3(1):65－74.

［3］Larmer J，Mergendoller JR.8 Essentials for Project－Based Learning［J/OL］，2010［2014，2］:http://bie.org/object/document/8_essentials_for_project_based_learning.

［4］Blumenfeld PC，et al.Motivating Project－Based Learning:Sustaining the Doing，Supporting the Learning［J］.Educational Psychologist，1991，26(3＆4):369 －398.

［5］劉景福.基于項目的學習模式(PBL)研究［D］.南昌:江西師范大學，2002.

［6］朱穎心.暖通空調課程設計的改革與實踐［J］.制冷與空調，2002(4):7－11.