卡紙模型在建環專業認識實習教學中的應用

羅清海, 鄒祝英, 陳國杰, 劉源全, 顧煒莉

(1. 南華大學 土木工程學院, 湖南 衡陽 421001； 2. 南華大學 馬克思主義學院, 湖南 衡陽 421001)

實習是工程類專業擴展視野、重構認知、引導創新、強化實踐的重要環節[1-2]。地方院校實習經費普遍緊張,實踐教學安排的時空局限性較強,實習單位因為生產調度、安全保障、技術機密、企業效益等因素的制約或顧慮,實習安排的開放程度和協作意愿有所保留,結合專業人才培養的目標與要求、創新實習教學機制或模式、確保實習教學效果，是難以回避的課題[3-4]。目前全國180余所高校開設建筑環境與能源應用工程(建環)專業。建環專業知識交叉性強,專業實習涉及面廣,工程依賴性強,階段性實習程式、內容容易“重復”[5],提高實習參與性和實習深度,值得深入探討。

模型制作應用于教學能較好培養感性認識,在原理、效果展示方面具備獨特優勢[6-8]。模型制作采用卡紙做主要材料,表現力強、物美價廉。越來越多的專業教學引入卡紙模型,如建筑[8]、園林[9]、結構[10]、醫學[11]、藥學[12]、化學[13]等。卡紙模型制作在各類大學生實踐技能競賽中方興未艾,結構模型大賽已經成為一項頗有影響力的學科競賽[14]。設備類專業的實習注重系統原理、流程理解,探討卡紙模型法用于優化設備類專業實習教學,4年來建環專業的實踐表明,效果良好。

1 建環專業實習教學的現實制約

建環專業的實習內容緊扣建筑設備系統,涉及面廣、專業交叉性強,學生受知識結構、工程閱歷等的局限,對相關內容的深入理解往往較困難。另外,高校持續多年的規模擴張過程中,實習、實踐教學軟、硬件資源和師資力量建設普遍滯后或不足,難以滿足教學需要。本科建環專業的實習教學環節主要包括認識實習、生產實習及畢業實習等,實際教學過程中學生不想學、教師不想帶的問題具有普遍性,實習教學環節走馬觀花,難以深入,教學效果大打折扣,主要原因如下:

(1) 由于校內教學編排等因素制約,理論教學與實習內容往往存在先后時差或體系偏差,而設備系統往往復雜,容易出現“管中窺豹”現象,學生對大型系統很難完整認識,也難以定性掌握。

(2) 學校撥付實習經費普遍不足,合作單位生產任務、崗位協調、安全保障、經濟效益等方面存在顧慮,接納學生實習的主動性、包容性不強,多數情形下,需要依托校友、朋友等人脈資源維系合作關系。

(3) 建環專業實習以工地現場為主,學生對實習臟亂嘈雜環境和瑣碎體力工作有抵觸及應付心理,走馬觀花,袖手旁觀,實際體驗不足,認識難以深入,難以實現理論教學與工程實踐相輔相成的目標。

(4) 校外帶實習的不確定性因素較多,學生行為、安全管控困難,與合作單位、學校內部相關職能部門及講解、協作人員的協調、銜接工作往往很繁雜,帶隊和指導教師受到的約束太強,工作量的計算往往偏少,教師帶實習的積極性不高。

2 卡紙模型法認識實習教學探索

2.1 建環專業認識實習

建環專業的認識實習是為了對專業概貌和建筑環境設備系統建立初步感性認識,激發專業學習興趣,為后續專業課程的學習做好心理準備。認識實習的主要內容一般包括冷熱源系統、末端設備、輸配系統、消防系統、控制系統等。參觀典型暖通空調運營工程或參與在建工程,以及組織聆聽工程設計專家、實習指導教師、施工技術人員現場講解,是主要實習形式。借助專業概論課程以及相關企業的產品資料和網站,了解相關工程技術應用現狀和發展前沿,是認識實習必要的知識準備；遵章守紀、謙恭好學、細聽詳記、勤于思考、理論聯系實際,了解實習內容的工作原理以及基本性能參數、特點、運行和維護要求,撰寫詳細實習報告,是認識實習的基本要求。認識實習時間一般安排在第4學期末或第5學期初,因學校的教學組織和合作單位的安排調度而不同。實習成績一般根據學生的現場表現和實習報告綜合考核,組織紀律、協作互助、認識深度等是主要考核內容。

2.2 認識實習卡紙模型法教學組織

(1) 學生分組。將教學班分為若干小組,注意學生性格、性別、成績的搭配互補,每組設組長1人,負責統籌、協調。

(2) 任務分配。每組分領不同的模型制作任務,如機房、管路、末端和控制等,可以將實習內容分為不同的實習單元,每小組制作一個單元模型。

(3) 材料準備。根據任務分配配備制作材料,如各種顏色重磅卡紙、各種顏色塑料吸管,以及鋼尺、剪刀、美工刀、訂書機、雙面膠、記號筆等。

(4) 模型制作。根據實習工程現場的認識和記錄制作比例模型,體現系統基本工作流程和空間布局,不同部件用不同顏色材料表達,閥門、儀表等小型控制部件可以用彩色記號筆繪制,模型制作鼓勵交流互動。

(5) 指導答疑。任務分配結合實習工程現場,并體現目前主流工程技術現狀,對設備選型、部件連接、流程控制等內容有針對性地進行講解。

(6) 成績考核。卡紙模型制作完畢后,采用答辯講解的形式進行考核,每組答辯時間5 min,作品的準確性、美觀性和相關原理的認識、表達是考核的主要內容。答辯是對相關知識內容的一次認知校正與升華,模型制作成績占整個生產實習成績的50%。

3 卡紙模型法認識實習教學效果評估

學生以小組為單位,根據教師分配的任務,用卡紙按大致比例制作各設備或部件外表模型,組成暖通空調模型系統,并能基本表達系統工作流程,進而在考核環節進行解說和展示。通過這個過程,可以突破經費、時間、師資以及協作單位等實習教學資源不足的局限,提高趣味性和參與性,使學生對專業設備與系統的認識和掌握得到質的提升,還可以在生產制造工藝、工程技術前沿等方面拓展相關知識,達到開闊視野的目的,也培養了協作互助精神和文獻查閱、溝通表達能力。圖1為15級第4學期末認識實習一個小組學生歷時2周做出來的空調機房模型。

圖1 空調機房布置卡紙模型

制作卡紙模型的實習教學改革在建環專業已經連續施行4屆學生,分別是12、13、14級的生產實習,13、14、15級的認識實習。通過連續4屆學生改革實踐,組織程序日益規范,對學生綜合素質提升的效果也越來越強,學校教學評估中心組織了專門考核,評估這項改革的成效以及向相關或類似工程類專業實習推廣的可行性。考核工作的一項主要內容是無記名表格調查,督導、教師共19人,其中學校督導團3人、學院督導組4人、本專業教師3人、相近相關專業教師9人；參與改革實驗的4屆學生各40人,約占每屆參與學生總數的50%左右。評估調查時間是2017年6月底,其時,12級學生畢業已近1年,13級即將畢業離校,14級的生產實習及15級的認識實習剛剛結束。另外,考慮閱歷和認知的局限性,問題的10—16項,13、14、15級學生不要求選答,選答的也不做統計。調查結果統計見表1。

表1 對所提問題選擇肯定選項的比例統計

統計數據表明,盡管參與評估和調查的學生對所提問題答案選擇統計結果有所差異,但都大比例地給予了肯定性選擇。畢業生、教師在促進師生互動、提高積極性、內容覆蓋面和實習深度等選項上持肯定態度的比例比在讀學生更高,而在提高前沿了解、促進理論認識和關鍵知識點掌握等選項上持肯定態度的比例低于在讀學生。調查對象對教學規律的認識以及工程背景的差異影響了對選項的觀點,隨著閱歷的豐富以及對教育規律認識的提高,對選項的判斷必然更趨理性。參與式實習更有助于培養學生自主學習、自主創新,有利于實踐教學目標的實現[15]。卡紙模型制作趣味性強,有利于激發學生的創作欲望和個性展現。另外,卡紙模型制作在突破實習經費不足、合作單位協調困難,實習程式、內容雷同,以及認知淺層化等方面有特殊優勢。總體而言,建環專業卡紙模型法實習教學改革探索是富有成效并有借鑒和推廣意義的。

4 結語

建環專業認識實習教學的一個基本要求是對專業概貌和建筑環境設備系統建立初步感性認識,了解相關設備的基本工作原理和工作流程。卡紙模型法是建環專業實習教學的一種富有成效的改革探索,是建筑模型、結構模型教學的借鑒和推廣,對與建環專業相近、相關的能動設備類專業的實習教學也有進一步的借鑒和推廣意義。

卡紙模型制作用于實習教學,雖然是“紙上談兵”,但趣味性、參與性、系統性與協作性強,在突破實習資源不足、經費緊張和編排時空約束,避免實習程式、內容雷同和認知淺層化,以及激發學生的創作欲望和個性展現等方面有其特殊的優勢。連續4屆學生改革探索和效果評估表明,卡紙模型法實習教學能與工程現場實習和崗位實踐教學相輔相成,促進教學互動和教學相長,同時降低對協作單位的資源依賴和調度協調。通過模型制作,伴隨對相關理論知識的系統性了解、復習,能有效提高實習內容覆蓋面和實習深度,強化設備與系統認知,鍛煉實踐技能與團隊協作能力,培養創新意識和探索精神。