工程教育專業認證背景下通風工程課程立體式教學探討

唐蘭 丁云飛 朱赤暉 王歡 鄭志敏

摘? 要：工程教育專業認證是一種對工程教育專業以培養目標和畢業要求為導向的人才培養合格性評價。人才培養的最基礎環節是課程教學，課程教學改革是達成工程教育專業認證畢業要求的關鍵途徑。通風工程是建筑環境與能源應用工程專業學生從事暖通空調方面工作與研究必備的課程之一。文章結合近幾年課題組在該方面的實踐經驗，對教學內容和教學方法提出了新的思路和方法：改善了教學內容的實用性、實踐性和先進性;針對教學內容在課程教學的不同階段采用不同的教學方法形成立體式教學。實踐證明，通過這些教學改革有效調動了學生自主學習的積極性，學生成為了學習的主體，反映良好，取得了預期的教學效果。

關鍵詞：通風工程;教學改革;立體教學

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）17-0112-04

Abstract： Engineering education professional certification is a kind of qualification evaluation oriented to training goals and graduation requirements for engineering education. Teaching reform is the key way to achieve the graduation requirements of engineering education professional certification. "Ventilation Engineering" is one of the necessary courses for students to work and research in HVAC field. In this paper， we put forward new ideas and methods in terms of teaching content and teaching methods： it improves the practicality， pertinence， and advancement of teaching content; on the other hand， different teaching methods are adopted in different stages of course teaching to form three-dimensional teaching. Practical results have proved that these teaching methods can effectively mobilize the enthusiasm of students to learn independently and make students the main body of learning.

Keywords： Ventilation Engineering; teaching reform; three-dimensional teaching

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，在工程教育專業認證背景下，要求培養出的工程人才：除了需要過硬的專業知識，還要求具有全球視野、工程倫理意識、創新意識、合作意識、發展意識、服務意識和跨界創新能力等等[1]。人才培養的最基礎環節是課程教學，要達成工程教育專業認證的畢業要求，課程教學改革是關鍵途徑。

通風工程是建筑環境與能源應用工程專業重要的專業必修課，本文提出按照實用性、實踐性和先進性的原則對教學內容進行科學合理的整合，突出應用性和實踐性，力求教學內容緊密聯系實際工程應用與實踐，同時追蹤行業先進技術。在教學形式上，針對不同教學內容的性質與特點，采用傳統教學結合MOOC、雨課堂、工程項目導入、翻轉課堂等多種新興的教學方式與手段，打造立體學習氛圍。

一、通風工程課程的教學特點和存在的問題

通風工程課程主要講授消除工業和民用建筑空氣中所含有害物的各種通風方法，包括自然通風、全面通風、局部通風、防煙排煙通風、空氣凈化原理與設備、通風管道設計計算、通風系統測量調試等內容[2-3]，是建筑環境與能源應用工程專業行業工程師資格“注冊公用設備工程師（暖通空調）執業資格考試”中僅有的四門必考專業課程之一。因此通風工程課程作為暖通工程師培養的主要環節，具有非常重要的作用與意義。但是，長期以來，在本門課程教學過程中存在著很多問題：

（一）教學內容存在脫離實際的問題

通風工程課程是一門具有很強的實踐性的專業課程。由于該課程的理論性與經典論述較多，并且多以上世紀我國一些經典行業為背景進行教學內容設計，而涉及目前通風工程行業情況的內容較少，學生通過學習課程內容后，對比了解到的現實工作與現實情況，兩者具有很大落差，造成一定錯落感，興趣大大減低，更嚴重的是難于滿足“掌握過硬專業知識，并能將專業知識用于解決建筑環境與能源應用工程專業的復雜工程問題”等工程認證要求的畢業目標。

（二）傳統的教學方式制約了對學生工程能力的培養

通風工程課程多與工程實踐相關，如何培養學生的工程能力，學會通風工程理論與工程實踐相聯系是該課程教學的一大重點。由于學生沒有相關工程體會，對實際項目接觸較少，缺乏直接的感性認識，學生沒有主動學習及實踐的機會，所以難以深刻領會在教師講授知識的背后反映出的解決問題的能力和科學方法，對學生工程能力的培養作用有限，也難以培養出“具有全球視野、創新思維和工程意識”的滿足工程專業認證畢業要求的合格畢業生。

二、通風工程課程教學內容和改革措施

涉及通風工程的內容很多，教材中關于通風工程理論內容與經典論述是課程學習的重要基礎內容，在此基礎上，課題組補充了兩方面內容作為對課程的補充教學，從而達到教學內容與目前實際行業實踐基本一致，同時使學生了解行業先進性。

首先，通過引入通風工程課程相關的建設工程標準、技術規范規程的學習有利于強化實踐性內容學習，并使課程學習與工程實踐應用基本保持一致，工程類課程是要與本國的工程設計規范密切結合的。我國自2000年以來，建設主管部門陸續出臺了一系列新的工程建設國家標準和行業標準。隨著經濟建設的快速發展，設計、施工、工程管理、科技研發發生了深刻的變化，住建部不斷修訂舊標準、制定新標準，工程建設標準體系更加完善。可以說，這些最新的標準規范既是目前的工程實踐中的準則，也反映了目前的行業中普遍進行的工程實踐。作為一門實踐性較強的課程，通風工程涉及的設計標準，行業規范較多，通過引入這些通風工程課程相關的最新規范、標準的學習有利于強化實踐性內容學習。

其次，通過最新的國內外通風行業的綜述論文查閱學習，了解國內外先進技術，追蹤國內外技術前沿。綜述反映出某一專題、某一領域在一定時期內的研究工作進展情況。可以把該專題、該領域及其分支學科最新的進展、發現、趨勢、水平、原理和技術等等比較全面地介紹給讀者，使讀者尤其從事該專題、該領域研究工作的讀者獲益匪淺。因此，綜述是教學、科研以及生產的重要參考資料。通過查閱學習行業最新的綜述文獻了解行業最新進展、熟悉尖端技術，對學生而言，有助于開闊學生思路、提高自身的創新意識及實踐精神;對教師而言，非常有助于教師個人魅力的樹立，也有助于豐富教學內容、活躍課堂氣氛，對教學質量的提升是非常有益處的。

三、通風工程課程教學形式和改革措施

由于通風工程課程課時有限，如果將上述內容納入課堂學習的話，首先沒有足夠的時間，另外也難以達到較好的教學效果。在目前多種教學手段異彩紛呈，便捷易用的情況下，課題組將教學過程分成課前、課中及課后三個階段，在不同階段學習不同學習內容，并采用相應的教學方式進行改革嘗試。

課前針對引入的各類建設工程標準、技術規范規程的學習，于即將開始學習某個《通風工程》教材章節之前，利用MOOC資源使學生對這一專題有所了解，借鑒注冊公用設備工程師資格考試專業考試基礎試題中的關于工程標準、技術規范規程的試題，將涉及本專題內容的以選擇題形式通過雨課堂向同學發布課前測試，學生通過查詢規范、標準中的條文進行解題，從而首先達到熟悉該專題工程標準、技術規范規程的要求。

課中研究表明，效率最高的學習方式，仍然是教師主導的課堂，而不是“以學生為主”的“探究學習”等等。因此，本門課程的基礎理論和經典論述等重點內容，作者認為還是應該采用在課堂由教師進行推導演繹和講解的方式。但是可以根據通風工程課程授課內容，實現不同環節內容的動態描述，如通過思維導圖等方法，促進學生全面認識課程內容體系;結合仿真軟件介紹工作原理，如排風罩工作原理、凈化裝置工作原理;借助CFD數值模擬技術實現通風過程的動態描述，防排煙通風系統等，從而引起學生興趣并且培養其工程實踐的基本思想。

涉及課前學生已經進行熟悉和了解的規范相關條款的地方，對規范的主要條款（尤其是新規范中修改條款）作了解釋性闡述，對使用中應注意的問題作了有針對性的論述和探討，使學生能夠準確理解規范的原意、正確運用新規范進行通風工程設計，使學生不僅知其然而且知其所以然。

此外，對于這些基礎知識以及涉及到的工程標準、技術規范規程，如果希望激發學生進行深入思考以及學會在目前實際的工業實踐中應用，可采用引導式、案例式以及項目式等教學方式引入實際工程案例，讓學生在解決問題時自覺查詢規范、標準中的規定，將起到事半功倍的功效，而且能夠提升學生自學能力、創新意識與創新能力，滿足社會對人才培養各方面能力的需要。

課后關于行業綜述文獻的學習，可利用MOOC資源使學生了解文獻檢索的一般方法、途徑、重要的數據庫資源等等。根據通風工程課程章節內容，按照專題形式，各學習小組合作檢索最新的行業綜述性論文進行閱讀及整理，采用翻轉課堂模式分享于課堂。這將有助于培養學生的合作意識及全球化視野。

四、教學效果學生反饋

作者在2018-2019學年第二學期本專業“通風工

程”課程中，已經初步進行了上述教改嘗試，完成了立體教學方式在通風工程教學上的一次初步嘗試。課程結束后通過無記名調查問卷，收集同學們對教學效果的綜合評價及反饋信息，初步總結了一些相關通風工程教改經驗。表1、表2匯總了2019年通風工程課程立體教學教學效果、學生問卷客觀調查結果及具體的意見建議。

從表1可以看出，學生對課前的在線MOOC和小測試教學效果非常肯定，分別有87%和78%的同學表示非常有效。通過查閱學習課前學習記錄，大部分學生重視在線內容，并以多種不同方式使用了該內容。但部分同學認為課前視頻的時間過長（每個大約25-30分鐘）。很多研究對在線學習和混合學習以及在線視頻時長的研究提供了支持。Zappe 等人建議視頻時長不超過20分鐘[4]。另外，較短的視頻被認為更具吸引力，并回答更多的視頻后測試評估問題[5]。每周的課前在線小測試被認為對學生學習非常有效（大約87%），并且被學生認為是他們在期末課程考核中概念化方面及工程實踐應用方面表現更好的原因之一。由于了解了注冊設備工程師的考察內容，也更有助于他們在今后的工作中參加注冊設備工程師（暖通空調）考試。

對于課中的教學活動，從學生的角度來看，91%的同學認為對經典理論及工程應用例題的講解清晰明了，對學習效果非常有效。課程中使用的動畫，數值模擬演示等動態示例問題講解對他們的學習效果更是優于指定的課堂講解，評價其非常有效的人數達到96%。此外，絕大多數的學生（87%）認為，課中對于課前課后學習中重要內容的精講有助于增強對在線內容進一步理解。很多學生表示，進行了在線測試的講解后對規范標準等有了更為深入的了解，更為有效地利用了在線內容。

課后教學活動中項目驅動大作業中有78%的同學認為非常有效而且認為各方面能力得到了鍛煉。可見通過課程設計的訓練，在提高學生學習熱情的同時培養學生的實踐能力和創新能力。但值得改進的地方是對目前行業實踐中典型工程案例進行精心的挑選。在各項學習內容學習效果評價中，行業綜述文獻閱讀的有效性評價較低，大部分同學認為對提高通風工程課程的學習效果有限，甚至30%的同學認為無效或需要改進。部分原因可能是行業綜述論文數量眾多，如何指導學生挑選與課程每部分內容最為貼合的文獻進行重點學習是今后繼續進行該項教改需要解決的關鍵問題。

五、結束語

本教改通過在教學內容中引入通風工程課程相關的工程設計規范、標準，結合目前行業實踐中的工程案例進行學習與應用，一定程度上改善目前課程與實際應用實踐嚴重脫節的問題。通過國內外行業綜述的查閱學習調研行業的先進技術，培養學生的合作意識及全球化視野。

通過多種教學手段的聯合，從而形成立體教學模式與氛圍，達到對每部分內容最佳的教學效果，從整體上提高本門課程的教學質量，最終使學生達到工程認證規定的畢業要求。

參考文獻：

[1]林健.工程教育認證與工程教育改革和發展[J].高等工程教育研究，2015（2）：10-19.

[2]孫一堅，沈恒根.工業通風（第四版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]王漢青.通風工程[M].北京：機械工業出版社，2007.

[4]Zappe S， Leicht R， Messner J， Litzinger T， Lee HW：Flipping the classroom to explore active learning in a large under-graduate course[J]. American Society for Engineering Education，2009：45.

[5]Guo P J， Kim J， Rubin R. How video production affects student engagement： An empirical study of mooc videos[J]. Proceedings of the first ACM conference on Learning@ scale conference： 2014： ACM; 2014：41-50.