區域性高校建筑環境與能源應用工程實驗教學改革探討

張虎

摘要：高校要培養學生的創新思維、創造力、觀察力和團隊配合協調能力，必須進行實驗教學改革。通過區域性高校建筑環境與能源應用工程專業教學實驗室使用現狀調研分析，指出高校實驗課教學的重視程度不及理論課教學，實驗室設備數量不足，教學實驗室的選址不合理等問題，提出以培養創新精神、工程實踐能力為目標，構建并完善“一四四”實驗教學體系，在確保本專業總課時量不變的情況下，探索實驗教學改革的有效路徑。實踐證明，通過改革能有效地培養學生科技創新能力，提升學生工程實踐能力，提高學生綜合素質。

關鍵詞：建筑環境與能源應用；實驗建設；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）02-0150-04

“實驗室是培養創新人才的搖籃，是現代化大學的心臟。”[1]實驗室在學生的創新能力、實踐能力和綜合素質培養中發揮了不可估量的作用。區域性高校建筑環境與能源應用工程專業實驗教學不僅要向學生傳授知識和技術，更要培養學生創新能力和工程實踐能力[2]。建立區域性高校建筑環境與能源應用工程專業實驗室，改革實驗教學方法，在完善教學內容體系方面具有重要的現實意義。

文章對安徽省某高校建筑環境與能源應用工程教學實驗室建設進行實地調研。通過調研得出目前存在的問題和改進措施，在一定程度上豐富和發展了區域性高校建筑環境與能源應用工程實驗教學理論，提高了教學實踐效果，使實驗教學真正適應區域經濟的發展和現代化社會發展的需要。

一、區域性高校教學實驗室使用現狀調研分析

筆者將安徽省某高校建筑環境與能源應用工程專業教學實驗室的實踐教學類型分為兩類：一類為被動實踐類，即按照《高等學校建筑環境與能源應用工程本科指導性專業規范》（2012）要求必須開設課程實驗需要使用的教學實驗室。另一類為主動實踐類，即教學實驗室實行時空開放、設備開放、管理開放和校企共建平臺開放為一體的工程實踐平臺。

（一）教學實驗室使用的現狀

1.被動實踐的教學實驗室使用現狀

根據安徽省某高校建筑環境與能源應用工程2010級（四年制本科）教學培養方案，與各年級相應的教學實驗課程見表1。

該高校實驗教學（表1）時數為專業基礎課、專業課教學總學時數的7.4﹪。學生利用專業基礎課、專業課接觸實驗機會遠不及接觸理論知識的機會多，從而形成教學實驗室利用率低的現象。

2. 主動實踐的教學實驗室使用現狀

被調查的某高校建筑環境與能源應用工程專業教學實驗室因經費缺乏，課外時間很少對本科生開放。如該校暖通空調綜合實驗臺運行維護費用較高，實驗室想要對全部學生“開放“，需要大量經費支持，目前，實驗室主要提供給研究生作科研之用。

（二）問卷調查

問卷調查對象：安徽省某高校建筑環境與能源應用工程專業大學二年級至四年級的學生。隨機發放調研問卷89份，收回有效問卷83份。有效問卷的統計結果見表2。

（三）現狀分析與結論

1.現狀分析

該校學生對本專業教學實驗室了解程度不足，主要有以下原因：

（1）課程實驗成績僅占該門課程總成績的10%，學生不夠重視。

（2）實驗室地址距離學生活動最多的專業教室較遠，學生進行實驗不夠方便。

（3）從上述的學時數之比、實驗室開放程度以及學生對相關實驗室了解程度上來看，區域性高校對實驗課程教學的重視程度不及對理論課程教學的重視。

學生對實驗課缺乏興趣，有以下原因：

（1）實驗課中教師與學生互動不足，從而反映現行的實驗教學中主要采用傳統教學法即教師教授理論，學生接受理論。而不是學生對知識的意義建構，現階段高校這種幾乎沒有互動的教學形式很難達到意義建構的效果。

（2）教學模式對實驗環節的忽視，實驗室選址存在與實踐教學脫節。

2.調研結論

通過對某高校建筑環境與能源應用工程專業實驗教學現狀調研分析，得到以下結論：

（1）高校對實驗課教學重視程度不及理論課教學。

（2）現狀反映實驗教學培養了學生一定的動手能力，但沒有充分挖掘學生創新潛力。

（3）實驗室設備數量不足，教學實驗室的選址不合理等因素進一步導致學生對實驗求知欲的降低。

二、 以培養創新精神工程實踐能力為目標，對實驗教學進行改革

實驗室以培養能將理論與實際統一，應用知識和技術解決實際問題，具有較強工程實踐能力和一定創新能力的應用型人才為目標。針對區域性高校實驗室建設中存在的問題，我院對建筑環境與能源應用工程專業實驗教學進行改革。

（一） 構建并完善“一四四”實驗教學體系

“一四四”實驗教學體系：以培養學生創新精神和實踐動手能力為主線，建立專業基礎課程實驗體系平臺、專業課程實驗體系平臺、綜合實驗體系平臺、校企共建學科實驗實訓體系平臺，完成基本技能、綜合應用能力、研究與創新能力、工程實踐能力等遞進式的四層次能力培養[3]。

1. 專業基礎課程實驗體系平臺

由于課程實驗建立在理論教學的基礎上，實驗項目及內容依附于理論課程，層次單一，相關課程的實驗內容重復率高，學生自主性實驗項目少，課程交叉度低，內容應用性不強，影響了學生自主探索的興趣，不利于學生實踐動手能力、創新意識的培養等[4] 。將本專業基礎課程實驗整合優化成流體實驗模塊、熱學實驗模塊，組建專業基礎課程實驗體系平臺，實現實驗資源全院共享。

2.專業課程實驗體系平臺

將專業課程實驗經過整合優化為空調實驗模塊、熱質交換實驗模塊、環境測試實驗模塊、流體輸配實驗模塊，組建專業課程實驗體系平臺。每個模塊增加一定數量的實驗設備以滿足臺（套）數的要求。

3.綜合實驗體系平臺

實踐教學以人為本，以學生自主訓練為主，注重學生創新思維的培養。依托2008年建立的建筑環境與能源應用工程綜合實驗平臺，2014年建立的建筑室內熱濕環境校級重點實驗室，組建綜合實驗體系平臺。在建筑室內熱濕環境實現技術、建筑能源系統集成技術、建筑HVAC系統優化技術三個方向上進行科學實驗研究。增設專業綜合實驗課程，單獨給學分。學生利用該平臺組建中央空調實驗系統，針對不同的熱濕環境及人們的不同感受尋求簡便且綜合評價室內熱濕環境的指標，利用實驗平臺已有的多種冷熱源（風冷熱泵、制冷機+鍋爐、土壤源熱泵系統等）組成復合能源系統，根據建筑物的不同冷負荷分析確定不同工況時的運行模式。自主完成研究性學習與創新設計，實踐了自主式、合作式、研究式的學習方式。學生在解決問題的過程中享受了成功的快樂和喜悅，在失敗中也能體驗到科學的嚴肅性并提高了自己的心理承受力，對以后的科學探索將起到積極的作用。

4.校企共建學科實驗實訓體系平臺

以工程應用為背景，由學生自己發現問題、分析問題，并獨立提出可行的工程實驗方案，經過多次方案優化，最后解決問題，重點培養學生實際工程應用能力、創新能力及團隊合作能力。2010年我校與美的集團旗下機構美的制冷家電集團聯合共建“美的中央空調變制冷流量多聯機系統、空氣能熱水系統工程技術培訓基地”，該基地工程方案根據實驗實訓要求由美的制冷家電集團全資建設。在培訓基地，學生可對多聯機系統、空氣能熱水系統進行運行故障判斷、故障分析、故障消除，設計空調工程實驗方案，在冬、夏季節對系統進行檢測并能效分析，提出提高系統能效比的切實可行工程方法與措施。與榮事達集團屬下機構合肥榮事達太陽能科技有限公司聯合共建太陽能研發培訓基地，學生在冬夏季對太陽能熱水器系統進行測試和能效分析，并對其系統進行優化。校企共建平臺完全以學生為本，學生從大學三年級到四年級，分層次進行科技創新、工程實踐活動，最大限度地激發學生對專業的求知欲望。

（二）增加實驗教學時數

在確保本專業總課時不變的情況下，根據教學大綱在調整教學內容的同時調節實驗課與理論課的學時比，理論課學時適當壓縮，實驗課學時相對增加，以便更好地培養學生應用能力和創新能力。

（三） 改革實驗教學方式

在理論課學時被縮減的情況下，為使學生仍能全面掌握相關知識，教學方法應多樣化，除了采用傳統教學法外，還將研討式教學法引入實驗教學中。研討式教學是將教師研究性講授和學生研究性學習、課內與課外、規定教材與廣泛查閱、教師指導與學生自學討論有機結合的教學。這種教學方法重方法傳授，重能力培養，重學生主體作用和學習主動性的發揮，通過指導學生研究和討論問題，培養學生創新能力，提高學生綜合素質[5]。實踐證明：實驗教學方法的改革激發了學生的好奇心和求知欲，啟發學生思維，提高學生用所學知識解決實際問題的能力，學生的創新能力得到了很好的培養。

三、人才培養效果顯著

我院建筑環境與能源應用工程實驗室面向兩個系的3個本科專業基礎實驗課教學、1個本科專業實驗課教學。實驗建設教學改革以來，學生在實驗技能、分析問題、解決問題、科技創新、工程實踐、溝通能力等方面得到極大的提升。在實驗建設教學改革的強力推動下，建筑環境與能源應用工程專業的學生在科技活動中獲實用新型專利4項，獲CAR-ASHRAE學生設計競賽、中國制冷空調行業大學生科技競賽、“全國高等學校人工環境學科獎”專業基礎競賽等各種競賽獎11項，安徽省大學生創新創業訓練項目立項13項，1名學生獲安徽省首屆（2015）“雙創之星” 榮譽稱號，參與完成安徽省的暖通空調工程設計項目30余個。由于學生的綜合應用能力顯著提高，近年來，建筑環境與能源應用工程專業畢業生就業率穩定在98%以上。通過對畢業生跟蹤調查，用人單位反饋信息，學校該專業畢業生基礎扎實，有良好的創新精神，有較強解決工程實際問題的能力，在工程設計、工程施工中表現出良好的協調能力和動手能力。安徽省建筑設計院、安徽盛世新興格力空調有限公司、安徽省工業設備安裝有限公司、安徽省建設工程監理總公司、合肥市熱電集團有限公司等單位對學生的綜合技能和團隊精神給予了較高評價。

參考文獻：

[1]馮端. 實驗室是培養創新人才的搖籃—從卡文迪什實驗室看實驗室的作用[J].實驗室研究與探索，2008，27（10）：1-3.

[2]安徽建筑大學. 區域性高校建筑環境與能源應用工程專業本科教育與注冊執業知識體系銜接培養方案的研究報告（2008—2013）[R].安徽省高等學校省級重點教學研究項目，2013.

[3]呂翔，馬朝興，馮軍.深化實踐教學改革培養創新型工程技術人才[J].江蘇大學學報：高教研究版， 2005，27（4）：85-88.

[4]白忠喜，胡卓君.基于資源整合共享的實驗室重構及其管理[J].實驗室研究與探索，2007，26（8）：110-112.

[5]唐洪俊，曹杰.大學生本科研討式教學的研究與實踐[J].石油教學，2011 （2）：95-97.

（編輯 周 沫）