建筑環境與能源應用工程專業本科教學改革思考

楊秀峰 于加 倪美琴

[摘 要] 建筑環境與能源應用工程專業是一個與國民經濟和社會發展密切相關的土木類專業，通過教學內容、教學環節、考核方法等方面對比明尼蘇達大學和揚州大學建環專業的課程教學，發現美國高校理論課程的知識廣度和深度均優于國內高校，且考核方式較豐富，更注重過程評價;美國高校實驗課程的復雜性和先進性優于國內高校，且成績評定方法具體，可操作性強，但國內高校實驗課程的體系更加完整。從工程教育專業認證的角度提出了課程改革思路，指出教師要轉變思想、勇于改革，培養目標要契合行業和社會發展需求，課程改革要反向設計，以能力培養為導向，課程評價要重視過程評價，踐行多元評價。

[關鍵詞] 建環專業;工程教育專業認證;反向設計;多元評價

[基金項目] 2018年度揚州大學教改項目（創新創業教育改革專項）“建筑設備節能的案例庫建設與創新實踐”（YZUCX2018-2B）;2017年度揚州大學教改項目“土建類非設備專業建筑設備類課程的教學改革研究”（YZUJX2017-53C）

[作者簡介] 楊秀峰（1976—），男，江蘇泰興人，博士，揚州大學電氣與能源動力工程學院副教授，主要從事建筑設備與能源應用研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）39-0084-04? ? [收稿日期] 2021-05-14

建筑環境與能源應用工程專業（以下簡稱建環專業）作為我國土建領域高級人才培養和科技發展的重要支撐，在國民經濟和社會發展中發揮了重要作用[1] （P5-6）。筆者于2015—2016年在明尼蘇達大學（以下簡稱明大）訪學，該校是美國公立常春藤院校之一，位居泰晤士高等教育世界大學排行榜前列。訪學期間，筆者全程參與了明尼蘇達大學建環專業的理論和實驗課程，發現國外名校在人才培養模式方面與國內高校存有顯著差異。本文將從課程內容、教學環節、考核方法等方面進行對比分析，并從工程教育專業認證的角度提出課程改革思路，為國內高校建環專業人才培養提供參考。

一、理論課程教學

（一）課程內容

明大“熱環境工程”（Thermal Environmental Engineering）課程由ASHRAE杰出服務獎獲得者Kuehn教授主講，共4學分56課時，內容包括基礎知識、空氣處理過程、熱舒適、室內空氣質量、室內得熱與空調負荷等，涉及國內建環專業課程體系中專業基礎課程（熱力學、傳熱學、流體力學、建筑環境學）和主干專業課程（空氣調節）的主要內容。

（二）知識點案例（干式除濕，Desiccant Dehumidification）

1.明大課程資料。干式除濕的適用條件和系統特點包括：（1）潛熱負荷遠大于顯熱負荷;（2）運行能耗小于水冷系統;（3）空氣的露點溫度在冰點以下;（4）沒有滋生微生物的濕表面。干式除濕的空氣處理過程如圖1所示，圖1（a）中的數字對應著圖1（b）中焓濕圖上的空氣狀態點。室外空氣先經過除濕轉輪進行等焓除濕（1→2），再經過熱回收轉輪從排風氣流中吸收冷量（2→3），最后經冷卻盤管再次降溫（3→4）;排風氣流經熱回收轉輪升溫（5→6）后被再次加熱（6→7），最后進入除濕轉輪吸濕（7→8）。

2.國內教學資料。《實用供熱空調設計手冊》[2]（P20 ）給出了干式除濕（轉輪除濕）的工作

原理、優缺點等（見表2）。對比國內外高校的課程資料可以發現，《實用供熱空調設計手冊》中僅介紹了轉輪除濕的原理和特點，明大課程將轉輪除濕與排風熱回收結合起來，并利用焓濕圖詳細介紹了新風和排風的空氣處理過程，拓展了知識的廣度和深度。

（三）課程成績評定

明大“熱環境工程”課程的成績評定體系包括作業、平時測試和期末考試，分別占比20%、40%和40%。作業成績的70%取決于正確率，30%與寫作有關（整潔度、語言組織等）。平時測試和期末考試均為開卷考試，平時測試的時長為1小時，內容是3個實際問題;期末考試的時長為2小時，內容是5個實際問題+幾道小問答題。揚州大學“空氣調節”2018版課程大綱要求考試成績占70%，平時成績30%;“建筑環境學”2018版課程大綱要求考試成績占60%，平時成績40%。對比可知，明大課程的平時成績和期末成績分別占60%和40%，體現了平時學習過程的重要性;而國內高校課程成績評定的主要環節是期末考試，平時測試較少甚至沒有。近年來，國內高校逐步倡導“加強平時考核，弱化期末考核”，但期末考核在總成績中的比例依然較高，課程改革的步伐較慢。

二、實驗課程教學

（一）課程內容

明大“熱環境工程實驗”（Thermal Environmental Engineering Laboratory）課程包括13個實驗（見表3），每個實驗包括主題講座和實驗測試兩部分。主題講座在教室進行，由教授主講，時長50分鐘，內容與實驗相關，并進行適當拓展。實驗測試部分由博士生助教指導，學生分組進行。實驗開始前先進行預習測試，題目是與實驗原理、目標和方法有關的簡答題。測驗結束后助教詳細講解實驗系統結構、儀器使用方法、實驗步驟及注意事項，此后學生輪流實驗，助教從旁指導。

實驗完成后學生利用一周的時間撰寫實驗報告，實驗報告分為正式報告、非正式報告和數據紙三類，每類報告均有明確的格式和要求。實驗報告由學生獨立完成，嚴禁抄襲，助教批改后提出修改意見。

揚州大學也開設了類似的實驗課程，如“建環專業實驗技術”，共包括18個實驗（見表4）。教師課前布置學生預習實驗內容，實驗時講解實驗基本操作，介紹實驗原理、實驗裝置及實驗儀器使用方法及實驗要點，提醒實驗注意事項。

對比表3和表4可以發現，明大“熱環境工程實驗”和揚大“建環專業實驗技術”在內容上有相似之處，但前者實驗的復雜性和先進性優于后者，后者的實驗體系更加完整。兩門實驗課程差異的根本原因在于國內外教育理念的差異，國內高校看重知識結構的系統性和完整性，國外高校關注學生綜合能力的培養。此外，國外實驗課程的流程更加嚴謹。主題講座在實驗前幾天進行，內容翔實深入;實驗階段利用預習測驗環節檢查學生的準備情況;實驗報告的內容、深度、格式的要求較高，杜絕抄襲現象，助教對實驗報告質量嚴格把關，常常會要求學生修改甚至重做。