基于工程教育認證的空氣調節課程實驗教學改革

張銳

摘? 要：全國有越來越多的高校在工程教育認證的指導下進行人才培養體系的改革，其中實驗教學的改革同樣重要。空氣調節課程是建筑環境與能源應用工程專業一門重要的核心專業課，中國石油大學勝利學院的空氣調節課程的實驗教學與工程教育認證標準相比還存在較大的差距，本文首先分析了存在的問題，然后在實驗教學方法、實驗教學內容和考核評價指標等方面提出了改革措施。

關鍵詞：空氣調節? 實驗教學? 教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（b）-0206-04

Abstract： More and more colleges and universities carry out the reform of personnel training system under background of engineering education certification， in which the reform of experimental teaching is equally important. Air conditioning course is an important core professional course of building environment and energy application engineering. There is a big gap between the experimental teaching of air conditioning course in Shengli College of China University of petroleum and the certification standard of engineering education. This paper first analyzes the existing problems， and then puts forward the improvement in the experimental teaching method， experimental teaching content and evaluation index reform measures.

Key Words： Air conditioning; Experimental teaching; Teaching reform

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。工程教育專業認證的核心就是要確認工科專業畢業生達到行業認可的既定質量標準要求，是一種以培養目標和畢業出口要求為導向的合格性評價。專業認證的三大核心理念是以學生為中心的教育理念、“產出導向”的教育體系和持續改進的質量關[1]。為了實現這三大核心理念，人才培養體系的改革勢在必行，其中重要的是實踐課程體系的建設，而實驗教學又是實踐環節非常重要的一部分，對培養學生的工程實踐能力和創新能力十分重要。通過實驗環節，學生可以更好地理解理論知識，能夠學以致用，同時也能提高發現問題、思考問題和解決問題的能力以及動手能力。

目前，有越來越多的高校在工程教育認證的指導下，進行人才培養體系的改革，其中就包括實驗課程體系的改革。胡標等結合安徽理工大學工程類專業實驗教學當前現狀和存在問題，對實驗室建設、實驗內容、師資隊伍建設、實驗教學等方面進行了改革，目的是全面提升學生綜合素質和工程技術人才培養質量[1]。顏曦明等基于北部灣大學應用型本科高校特點和工程認證要求，對化工原理實驗教學提出了改革措施，在改善實驗教學設施的基礎上，優化教學內容，改良教學方法，規范考核標準，提高教師實踐教學水平，重點培養學生的創新思維和實踐能力[2]。李俊等從實驗教學理念、實驗教學模式、實驗教學內容等五個方面分析了“提高采收率”課程實驗教學存在的問題，然后提出了基于應用型創新能力培養的石油工程專業選修課程實驗教學改革措施[3]。趙常松等在新工科背景下針對通信工程專業實驗課程改革中存在的問題引入OBE的教學理念，對通信工程專業的實驗教學課程體系進行深入的教學改革[4]。付林杰等結合新工科背景、建設理念和基本要求，重點對大學物理實驗課程的教學進行改革，通過多種物理實驗教學模式來培養學生良好的實驗技能，從而更加深刻地認知、掌握、運用所學的物理知識，推動大學生更好地開拓創新，培養“雙創”人才[5]。張義偉等為了提高學生的學習興趣、實踐能力以及創新和綜合應用能力，針對安徽工業大學材料類專業“材料學基礎實驗”教學中存在的問題，在教育部“卓越工程師教育培養計劃”的背景下，進行了改革探討[6]。

空氣調節是建筑環境與能源應用工程專業一門非常重要的核心專業課，內容包括理論課程和實驗課程兩部分，其中實驗課程的學習能夠促進學生對理論知識的理解，學生通過實驗課程的動手實操能夠明白理論知識如何去應用。但是目前中國石油大學勝利學院的空氣調節課程的實驗教學相較于工程教育認證標準還存在較大的差距，具有較多的問題，下面將針對存在的問題進行分析，并提出相應的教學改革措施。

1? 傳統空氣調節課程實驗教學存在的問題

1.1 實驗時間安排不合理

目前空氣調節課程的實驗是4個學時，包括兩個實驗，沒有專門安排實驗教學時間，由教師根據學生和教師的時間進行自主安排。由于實驗室空間有限，實驗儀器臺數有限，需要通過增加分組數的方式使學生都能夠動手參與實驗，但是這樣增加了教師的工作量和總的實驗時間，教師為了能夠在規定的時間內完成教學任務，就會適當壓縮每次實驗的時間，導致學生做實驗不充分，沒有充足的時間思考和研究。學生在有限的時間內僅僅是為了完成實驗而操作，興趣不高，缺乏主動性。

1.2 實驗內容不合理

目前空氣調節課程的實驗所用實驗臺如圖1所示，包括空氣處理過程的測試（圖a），空調制冷供熱綜合實驗（圖b），都是驗證性實驗。空氣處理過程實驗主要是測試空氣在不同的熱濕處理過程（加熱、冷卻、加濕、除濕）中空氣參數的變化，以及各個過程中冷熱量和濕量的計算;空調制冷供熱綜合實驗主要包括空調過程演示、通過改變風量、溫度、流量等參數測定制冷壓縮機的性能，測定表面式換熱器的性能。學生通過實驗得到的結果只是驗證了已有的結論，并且學生在實驗的過程中主要是按照既定的實驗步驟進行實驗，所進行的操作主要是改變實驗工況、讀取數據、數據分析和誤差處理。在整個實驗的過程中，并沒有發揮學生的主觀能動性，學生可操作部分有限，并且沒有給學生留有主動思考問題、分析問題和解決問題的空間，這樣的實驗實踐內容，無法培養學生解決復雜工程問題的能力。

1.3 教學方法陳舊

在現有的實驗教學中，先把實驗手冊發給學生預習，實驗過程時由老師講解和演示實驗步驟，接下來由學生按照實驗步驟進行操作。這種教學過程，仍然是以教師教為主，學生只是按照既定的實驗步驟進行實驗，不能調動學生的積極性，不能發揮學生的主觀能動性。

1.4 考核評價機制單一

空氣調節課程實驗部分的考核成績主要以實驗報告的成績為主，并且該部分成績是計算在空氣調節課程的平時成績中的，占平時成績的比例由任課老師結合考勤、作業等其他項目自主確定，而平時成績只占總成績的30%，所以實驗課的成績對總成績的影響不大。另外，僅憑實驗報告判定學生的實驗成績不能反映學生實驗過程中的真實表現和真正理解掌握情況。因此，這種考核評價機制不能夠調動學生進行實驗探究的積極性，學生只是以完成實驗報告為目的，有的同學實驗時不動手、實驗數據用同組同學的，有的同學不能對實驗數據進行誤差分析，甚至還有的同學只記錄數據，不進行數據的處理分析，還存在雷同的實驗報告的情況。

2? 工程教育認證背景下的空氣調節課程實驗教學改革

在工程教育認證的背景下，針對目前空氣調節課程的實驗教學中存在的問題，將在以下幾個方面進行教學改革。

2.1 實驗教學內容

本校傳統的空氣調節課程實驗教學內容不能滿足培養學生創新能力和動手能力的要求，不具備培養學生解決復雜工程問題的條件，與工程教育的要求相比較落后，所以實驗教學內容的改革勢在必行。在本校已有的實驗條件下，改變教學思路，調整教學內容。

（1）把驗證性實驗轉變為設計性實驗和綜合性實驗，向學生提出要解決的問題，讓學生利用已有實驗臺自行設計實驗步驟，完成實驗，得出結論，由此可以鍛煉學生的創新能力和分析問題能力。將目前有的兩個實驗內容進行教學思路的轉變，具體如下。

空調制冷供熱綜合實驗，實驗內容改為：測試在等濕冷卻和減濕冷卻時表冷器的冷卻性能隨水流量、進水溫度等參數的變化;測試壓縮機的制冷量和性能系數COP隨冷凝器、蒸發器的進水溫度的變化規律。對于空氣處理過程實驗，實驗內容改為：想要把空氣處理到規定的溫濕度狀態，學生應如何設計空氣的處理過程，在這個過程中所消耗的冷量或熱量，除濕或加濕量分別是多少。學生首先熟悉實驗臺的原理，然后根據要達到的目標自己設計實驗過程，完成實驗數據的讀取和處理。

（2）增加拆裝類型的實驗，本校實驗室有家用分體式空調，學生通過自己動手拆裝分體式空調，去了解空調的內部構造和工作原理，以及分析故障發生的原因和解除故障的方法，提高學生的動手能力和發現問題的能力。

（3）利用虛擬仿真軟件模擬整個建筑的中央空調系統運行，學生通過在軟件中漫游可以熟悉中央空調系統的組成，學習各個組成部分的設計方法、設備工作原理、設備的選型方法等，本校的暖通空調虛擬仿真綜合實驗臺已完成驗收，能夠完成此實驗部分，由此學生能夠學習到在實習實踐過程中無法直接觀察和實踐的內容。

2.2 實驗教學方法

改變以教師教為主的教學模式和方法，變為以學生學為主的模式。課前把預習課件、實驗相關視頻和實驗手冊發給學生，學生自學之后帶著問題去上課，做實驗前通過學生提出自己的疑問——老師解答和老師提問——學生回答的方式進行師生互動，同時檢查學生的理解情況;實驗過程中以學生動手為主，讓學生自己設計實驗步驟，通過自己的方法去完成實驗，以達到鍛煉學生獨立思考問題和解決問題的能力[7]。

2.3 考核評價方式

改變原有的以實驗報告為單一考核依據的評價方式，增加過程性考核，把最終的成績評定分為50%的平時表現和50%的實驗報告。對于平時成績，一是可以通過觀察學生在實驗過程中的操作水平和表現，二是通過增加提問環節來判斷學生對實驗的理解情況，從而為每位學生評定平時成績;對于實驗報告，通過學生對實驗原理的理解程度、實驗數據的處理分析、誤差分析、實驗反思等幾部分來評定成績。另外，在下次的培養方案修訂中，可以把核心專業課程中的實驗部分分出來形成實驗課，單獨評定分數，使學生從思想上提高對實驗課程的重視。

3? 結語

基于工程教育認證標準對人才培養體系進行改革已成為目前全國高校都亟需去做的事情，其中的實踐教學課程體系也是其中重要的一部分[8]。目前，本校建環專業空氣調節課程的實驗教學內容主要是驗證性實驗，課程的時間安排不合理，教學方法也比較陳舊，考核方式比較單一，不能完全調動學生進行實驗研究的積極性，不能充分鍛煉學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，不能提高學生的動手能力，不符合培養學生解決復雜工程問題的要求。結合工程教育認證標準，以學生為中心，以成果為導向，把實驗教學內容改為設計性實驗、拆裝類實驗、虛擬仿真類實驗，同時對教學方法和考核方式也進行改革，以達到培養學生工程實踐能力和創新能力的目的。

參考文獻

[1] 胡標，劉振英，王慶平，等.工程教育專業認證背景下工程類專業實驗教學改革探索[J].華北理工大學學報，2020（5）：104-107.

[2] 顏曦明，王曉麗，劉子杰，等.工程認證背景下應用型大學化工原理實驗教學改革[J].廣東化工，2020（10）：194-195.

[3] 李俊，羅陶濤，曾順鵬，等.基于應用型創新能力培養的石油工程專業選修課程實驗教學改革[J].高等教育，2020（1）：194-195.

[4] 趙常松.新工科背景下基于OBE教育理念的工科專業實驗課程體系改革[J].福建茶葉，2020（4）：268-269.

[5] 付林杰，王獻立，許坤，等.關于新工科背景下大學物理實驗課程教學改革的思索[J].科技風，2020，4：43-44

[6] 張義偉，方俊飛.基于卓越工程師計劃的“材料學基礎實驗”課程改革探索[J].科技創新導報，2020（2）：176-178.

[7] 朱婕，徐剛.基于OBE理念的自動控制原理實驗課堂教學改革與實踐[J].赤峰學院學報，2019（12）：149-151.

[8] 許登科，張文清.專業認證背景下空氣調節課程體系教學改革新思路[J].長春師范大學學報，2020，39（4）：178-181.