建筑環境測試技術課程教學與實踐模式的探究

周波 潘楊

[摘 要]建筑環境測試技術是面向建筑環境與設備工程專業本科生的一門專業必修課，針對現有建筑環境測試技術課程教學模式的不足，教師在建筑環境測試技術課程教學中采用“多元化課堂教學—開放性實踐教學—課題研究教學”的模式，打破了傳統填鴨式的教學模式，有助于學生自發主動學習，提升其解決實際問題的能力；教師致力于因材施教，與學生形成良性互動，對教學質量的提高和學科體系的優化具有重要意義。

[關鍵詞]建筑環境測試技術；教學模式；開放性實踐教學；網絡教學

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）08-0012-03

教學是教師運用已有知識，通過教的過程向學生傳授知識，幫助其學習新知識，提高能力的過程，因此教學必須是教與學的結合體。習近平在中共十九大報告上指出建設教育強國是中華民族偉大復興的基礎工程，必須把教育事業放在優先位置，深化教育改革，加快教育現代化。加快一流大學和一流學科建設，實現高等教育內涵式發展[1]。然而傳統的接受型教學模式重教輕學，已無法滿足當前高等教育內涵式發展。因此，新型教學模式的探索和研究是高校教學改革的重要工作內容。

建筑環境測試技術是面向建筑環境與設備工程專業本科生的一門專業必修課，在本科課程體系中占有重要地位，對建筑環境測試技術理論體系的深刻理解有益于對后續課程，如暖通空調、鍋爐原理的掌握，因此其教學質量會直接影響建筑環境與設備工程專業人才培養效果。隨著教學改革的深入，建筑環境與設備工程專業課程設置逐步合理，課程內容愈發完善，各門課程之間的交叉相對穩定，以現代科技為特征的傳感技術、計算機測量和通信技術的發展，豐富了建筑環境測量的方法和手段，這也對建筑環境測試技術課程的教學提出了新的挑戰，課程教學和實踐教學過程中不僅要求學生充分掌握建筑環境測試技術的基礎理論和傳統研究方法，更要求培養學生利用新型測試手段和應用軟件解決實際工程中的具體問題的能力，幫助其逐漸形成工科人才思維模式，從而為今后從事相關專業的工作和學習打下扎實的理論與實踐基礎。

因此，蘇州科技大學環境科學與工程學院建筑環境測試技術教學研究課題組與蘇州科技大學環境科學與工程學院江蘇省實驗教學示范中心共同承擔了建筑環境測試技術課程研究性教學環節改革工作，針對現有課程教學的不足，將實例式教學、開放性實踐教學及網絡教學等模式相結合，嘗試在建筑環境測試技術教學實踐中采用“多元化課堂教學—開放性實踐教學—課題研究教學”的模式，其中，課堂教學環節以全體學生為教學對象，旨在加強基礎理論的掌握；開放性實踐教學環節以小部分學生為教學對象，旨在對基礎理論進行凝練與提升；課題研究教學環節則以少數拔尖學生為教學對象，旨在實現其固有知識結構的體系化。這種教學模式促使教師致力于因材施教，有助于提高其教學質量和效率；學生量力自主選擇學習，人人皆可為才，有助于提升其解決實際問題的能力。

一、多元化課堂教學

根據全國高等學校土建類專業本科教育培養目標和培養方案及主干課程教學基本要求中對于建筑環境測試技術課程的課堂教學與實踐教學的參考學時比例，該課程還是以課堂教學為主，實踐教學為輔。由于建筑環境測試技術課程實踐性強，涉及內容較廣，包括：測量誤差分析、熱工參數測量方法、測量儀表的種類和原理、智能儀表與自動測試系統。傳統課堂教學模式的弊端尤為明顯，結合筆者所在學校教學評價系統中學生測評結果，發現：學生普遍反映測試技術課程內容抽象，經過一輪課程學習，只認識了幾種儀表的書本圖例，記住了儀表工作原理，而對于測量方案、測量系統、儀表選擇和操作注意事項等一無所知。這種傳統的教學模式，形式較單一，學生課堂體驗較差，教師也無法與學生產生思維碰撞。

為此，蘇州科技大學環境科學與工程學院建筑環境測試技術教學研究課題組結合高教委關于本科生培育目標和建筑環境與設備工程專業的教學大綱，借鑒了多個版本的《建筑環境測試技術》教材[2]，依托于蘇州科技大學環境科學與環境工程學院江蘇省實驗教學示范中心平臺中開放共享的實驗視頻、網絡課程等教學資源，制作了標準化建筑環境測試技術多媒體教學PPT課件。標準化課件的制作和使用使得實例式課堂教學模式得以順利開展，學生對于儀器設備的認識不再拘泥于課本圖例，還可有效保障不同任課老師、不同教學單位在開設該門課程時的教學質量。同時，課題組成員結合各自課題方向引入應用工具和軟件作為建筑環境測試技術課程的輔助進行課堂教學。例如，在講解測量數據處理這部分內容時，傳統理論教學中采用最小二乘法來對數據組進行一次及多次的函數擬合，輔助理論教學中則引入了當下時興的Origin軟件進行數據處理示范性操作，并通過兩種數據處理方式的比較來分析各自的優劣。此外，教師收集實驗和工程項目施工過程中常見參數的測量方式和手段，制作包括熱電偶測量高大空間壁面溫度、干濕球法測量環境相對濕度、通風管道中空氣流速的測量、熱阻式熱流計測量導熱系數等經典案例，形成建筑環境測試技術經典案例數據庫，便于教師在課堂教學中調用。

通過多元化課堂教學模式的綜合運用，可有效解決目前建筑環境測試技術課程教學中由于理論知識過度灌輸所導致的教學效果差，學生對于理論知識一知半解，缺乏面對具體測量問題的分析解決能力的問題。

二、開放性實踐教學

實踐教學是高校培養工科復合型人才不可或缺的重要環節，對于培養學生的創新思維、創新能力具有重要意義[3]。高校實驗課程教學不能采用“一刀切”的方式，應將其分為兩個層次：基本實驗教學、開放性實踐教學。基本實驗教學面向全體本科學生，按照教學大綱要求開展4學時制實驗，分別為室內環境氣象參數測定和風管流速與流量的測定[4]。通過基本實驗教學，使得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注意事項等。開放性實踐教學面向部分本科學生，學生自愿參加，采用非學分和無學時制方式。鑒于開放性實踐教學未納入教學大綱，同時為了使得學生設計的測量系統具有可比性價值，此次嘗試性教學采用指定命題的方式。

依托蘇州科技大學環境科學與工程學院的焓差實驗室和地源熱泵實驗室開設了熱環境測試實驗與樓宇自動控制模擬實驗這兩個指定命題的開放性實踐項目。參與開放性實踐項目的學生需經歷：測量系統的初步設計、單個測量環節講解和答辯、測量系統設計的修訂和實施、數據處理及報告生成這四個環節的訓練。其中，每個環節都由所在實驗室負責人及研究生參與輔導和進行技術支持。熱環境測試實驗通過對室內環境的溫度、濕度、空氣流速等參數進行測量，讓學生自主完成室內參數測量的布點，并通過不同方案的數據測量結果來分析誤差和方案的可靠性。樓宇自動控制模擬實驗結合由實驗室自主開發的控制軟件，針對不同季節、不同人員流動等工況，測量學院空調區域內不同用途房間的空調參數，并根據數據進行熱舒適性評價。同時，教師將學生引入實驗室中講授，依托實驗室中“材料熱工參數測試”實驗平臺、“風洞測試”實驗平臺以及“人工氣候測試”實驗平臺等各種實驗平臺進行測量技術原理的講授，通過對多種熱工參數測試方法及手段進行可視化學習，便于學生了解當前實驗測試手段，同時益于激發學生深入課題的興趣。

分層實踐教學模式，旨在營造一種自主學習環境，學生不再迫于學分和學時而被動參與，開放型實踐過程的系統訓練可激發學生的創造性潛力，有效的培養了學生的科研能力。從近幾年筆者所參與的開放性實踐教學的情況來看，效果非常好，學生和教師的積極性都很高。少數動手能力極強的學生順理成章的進入了課題組教師的科研團隊，參與縱向或橫向課題研究工作。

三、課題研究教學

研究性教學將科學研究的思路引入教學，通過教學與研究相結合，引導學生創造性地運用知識自主地發現問題、研究問題和解決問題[5]。因此，蘇州科技大學環境科學與工程學院建筑環境測試技術教學研究課題組依托教師承擔的國家級、省部級科研項目，將教學與科學研究掛鉤，寓教于研，鼓勵將科研成果進行轉化與實際運用。例如，依托于劉鋒副教授團隊全自動無人船水質在線監測技術在飲用水源地富營養化及藍藻水華調查中的應用研究項目，學生跟著團隊指導教師利用全自動無人船對水源地及周邊河流水體中的氨氮、總氮、總磷等富營養化相關物理及化學指標進行監測與分析，并對集中式生活飲用水水源地實現全自動長時間、廣地域、全地形的實時監測與調研。學生通過利用自帶全地形的全自動無人船水質在線監測技術的學習，獨立查閱文獻后，從縱深角度對水源地小生態環境中富營養化及藍藻水華形成原因進行了理論分析和實驗研究，為當地湖體治理和水質修復提供理論支持。依托于孟二林老師課題組的土壤重金屬污染快速檢測技術方法建立及應用研究項目，學生學習了重金屬污染場地快速監測技術與方法，參與了傳統多階段調查，對重金屬污染場地進行調查，通過建立場地快速監測數據與實驗室分析數據關系模型，開展了快速監測數據的模擬與校正，建立污染物空間分布3D模型，提出了可有效提高場地調查效率和污染物空間分布預測精度的方法。同時，該課題組成員在工業區建設了一套網格化大氣污染物監控系統，對工業區大氣污染物時空分布情況進行24小時實時監測，整合工業區大氣在線監控數據，對工業區大氣污染物進行溯源分析。由于上述兩個課題的測試需要全天候現場監測，課題組成員利用周末時間外出監測，同時也學習了現代化的監測技術與應用手段，得到外界環境中水體污染物的經時變化情況以及重金屬污染場地內大氣污染物的變化曲線等實測數據，通過理論分析形成研究報告，并以PPT的形式向課題組組長匯報，進行研究結論答辯，在與課題組成員辯論過程中，學生分析、解決問題的能力進一步提升，所學知識也得到了進一步的綜合和升華。由于課題研究教學的方向一般與學生所學專業聯系較為緊密，故該種教學方式可加深學生對專業知識的應用認可，使學生對學科與專業樹立信心，從而超越課堂束縛。盧德馨教授曾指出，在教學過程中使學生對學科發生興趣，從而超越課堂、教材約束，那是一種值得追求的境界，也是研究性教學的最高境界[6]。

隨著近年來互聯網技術的逐步推進，網絡教育逐漸融入高等教育體系，網絡服務技術和應用手段也已深入當前高校課程教學中的各個環節。然而，網絡教育模式與當前課程與實踐教學的融合仍處于初步探索階段，尤其在學科重要專業基礎課程中，如何行之有效的引入網絡教育，使得課程教育不再拘泥于地域和時間的限制，十分值得探索。蘇州科技大學環境科學與工程學院建筑環境測試技術教學研究課題組圍繞蘇州科技大學“致遠志恒，務學務真”的校訓，以學生為中心，根據學生個性多樣和教學內容多樣的特點，不斷更新教學觀念，提高自身專業和科研素養，積極合理的利用網絡作為輔助教學，幫助學生正確使用數據資源網站和大數據，并將收集的文獻和數據信息通過互聯網公眾平臺，如微信公眾號、QQ、微信等，共享資源，形成良好的互動機制。此外，課題組教師通過組織學生參加“挑戰杯”等全國大學生競賽，以學生為主體，進一步提升學生對于學科理論的理解。此外，教師積極建設建筑環境測試技術課程的網絡微課，在今后有條件的情況下，將與國內其他高校同類專業的網絡微課進行聯機模式教學，突破傳統課程教學地域限制，優化資源，同時針對課堂教學及群組討論中共同存在的問題，進行實時答疑，突破傳統課程教學的時間限制。

四、結語

在建筑環境測試技術課程中采用“多元化課堂教學—開放性實踐教學—課題研究教學”的模式，體現了循序漸進和由淺入深的學習規律，層次化教學也符合現代教育中因材施教的要義。課堂教學是開放性實踐教學和課題研究教學的知識基礎和人才培養基礎，開放性實踐教學是基于課堂教學的第一次知識凝練和人才選拔過程，課題研究教學超越課堂和教材的束縛，追求思維和知識的解放，是課堂教學和開放性實踐教學的綜合和升華。這種新型教學模式，有效激發學生的自主學習興趣，學生的主體地位得以體現，教師與學生形成良性互動，對教學質量的提高具有重要意義。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 習近平.決勝全面建成小康社會奪取新時代中國特色社會主義偉大勝利——在中國共產黨第十九次全國代表大會上的報告[R].新華網，2017-10-18.

[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] 蔡傳國.本科力學實驗教學的互動式方法探索[J].實驗室科學，2008 （2）：44-45.

[4] 高等學校土建學科教學指導委員會[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2007.

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

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

[責任編輯 鐘 嵐]