基于混合式教學的《建筑環境測試技術》教學改革研究

郭思宇 任秀宏 談瑩瑩

（河南科技大學 洛陽 471023）

0 引言

《建筑環境測試技術》是建筑環境與能源應用工程專業的專業基礎課程，課程針對建筑環境中涉及的溫度、濕度、壓力、流速、流量、熱量、氣體成分、噪聲、環境中放射性等參數詳細介紹了每個參數的測量原理、測量方法、常見測試儀表的應用及校準，同時從實驗過程和數據出發，詳細說明了不同測量方法和數據結果的誤差分析以及數據處理過程[1]。掌握有關建筑環境中常用參數的測試理論、測試方法，具備本專業中測試系統方案設計、實驗裝置設計的基本能力，以期達到培養學生的高階思維和解決復雜問題的綜合能力。該課程對本專業的后續課程如暖通空調、建筑環境學、空調用冷熱源、制冷技術、熱泵等課程提供實驗系統思維和設計實驗的能力，也為將來的科學研究打下實驗研究能力的基礎。面對社會對人才新的要求，本次研究提出通過在線上線下混合課程的學習鍛煉過程中，使新時代背景下的大學生獲得終身學習的能力，以達到培養應用研究型人才的目標[2]。

1 課程現狀分析

課程是“立德樹人成效”這一培養根本標準的具體化、操作化和目標化[3]，也是當前我國大學帶有普遍意義的短板、瓶頸和關鍵所在，課程的低階性、陳舊性問題比較突出，課程的挑戰度明顯不夠，因而學生的學習結果的目標性和個性化程度較低。

河南科技大學建筑環境與能源應用工程專業于2018年首次通過國家專業評估（認證），成為河南科技大學第四個通過國家專業認證的專業，通過專業評估是對專業課程建設的肯定，也是對未來課程建設的一項挑戰，在2017年新版課程及實踐大綱中建筑環境測試技術已經初步提出改革思路，為項目實施提供先決條件。建筑環境測試技術2012年大綱中為48 學時，其中44 學時理論教學，4 個學時實踐教學，在2014年后，總學時變更為40 學時，且實踐學時增加至10 個，2017年后至今為提升專業學生綜合能力，新版大綱調整建筑環境測試技術課程總學時為40 學時，理論學時縮減至20 學時，實踐學時增加至20 學時，理論學時壓縮后對學生自學能力有較高的要求。

以往建筑環境測試技術課程的授課形式為傳統多媒體教學與安排學生參與基礎實驗為主，討論形式為輔。多媒體授課內容為參數測量方法與具體設備的講解，由于測量方法眾多，不同方法制成的設備花樣繁多，所需的理論講解學時較多，通過多媒體教學能讓學生通過教師的演示來觀看實驗設備，但學習多為被動接收而非主動學習，學習興趣仍有待提高，且由于課程學時多花費在理論授課上，學生去體驗測試方法、設備的學時分配受限，無法完成知識能力素質的有機融合，面對實際工程問題時，學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維有所欠缺；在具體實驗過程中，多數實驗項目為教師給出具體實驗方案由學生來進行操作，實驗過程直接，學生的思考過程明顯不夠充分，完成課程學習后，無法形成系統的測量思維以及深入設計實驗的能力，授人以魚不如授人以漁，可以看出以往課程教學過程多數是在授“魚”而非授“漁”。探討如何將“線上+線下”學習利用起來，將為工科課程的教學提供新的突破。

2 混合式課程改革思路探討

2.1 改革的目標及內容

本次研究以《建筑環境測試技術》為載體，仔細研讀新版培養方案的改革思路，利用“線上+線下”打造混合式教學課程改革，依據理論與實踐相結合的課程學習規律，將理論原理、方法學習部分以線上教學的形式呈現，線下更合理充分的利用實驗室教學這一主陣地，翻轉課堂，將當代社會實際問題拋出來，使課程內容反映前沿性和時代性，最終培養學生的創新思維和解決復雜問題的綜合能力。

2.1.1 混合式課程改革主要目標：

（1）水課變金課，提高課程備課質量。線上課程的錄制對教師提出了新的備課要求，除了以往備課要求之外，還要求老師對課程知識進行更加明確的提煉和更加繪聲繪色的表達能力。

（2）結合當代我國現狀在課程建設中融入前沿知識，提升學習廣度與深度。現階段國家對人才的創新能力要求愈來愈高，大學生若仍被動聽課，少動手，缺思考，欠實踐的弊端就會日益明顯，這對創新能力的提升將是阻礙，課堂融入前沿知識，增加實踐環節，當代大學生的動手能力和創新能力均能得到提升。

（3）化“經驗驅動”為“數據驅動”，及時精準的過程評價，提升教學質量。以往老師針對不同的學生備課的依據基本相似，學生如何教、教到什么程度，經驗是老師一大助力，但變課堂授課為線上授課，線上數據的分析處理比經驗更加迅速和準確，并能為線下的討論提供學生薄弱環節的數據支撐，教學質量將有較大提升。

（4）以學生為中心，通過解決實際問題來引導學生多讀書、深思考、善提問、勤實踐。線上線下相結合，線上理論知識提煉學習，線下討論學習薄弱環節以及前沿科學工程問題，引導和培養應用研究型人才。

2.1.2 混合式課程改革主要內容：

線上課程改革：①理論學習安排方法學習、原理學習等以錄播課的形式呈現，由原線下學習轉為線上學習。學習過程的考核、評價、學習效果反饋在雨課堂或學習通等中完成；②理論學習中涉及測量設備的學習增加最新前沿研究成果，學習地點由教室轉為實驗室的設備參觀、設備使用、研究學習。

線下課程改革：①將我國現階段需解決的實際工程問題作為實踐內容，由被動的去操作實驗變為對實際問題的思考、設計解決方案，并通過具體實驗過程驗證方案可行性；②實驗考核方式由最終的單個紙質實驗報告變為過程評價，具體為教師對實驗方案撰寫評價、實驗操作過程評價、數據處理與誤差分析評價和學生對對小組內個體組員貢獻度互評相結合。

2.2 具體實施方案

建筑環境測試技術這門課具備特殊性，它對理論和實踐均有要求，但這門課也有普適性，屬于工科學習的理論與實踐相結合課程。“線上+線下”相融合，打造混合式教學金課[4]，使該課程學習廣度和難度進一步提升，對教師和學生都提出了較高要求。具體實施方案如下：

考慮到以“高階性”、“創新性”、“挑戰度”的“兩性一度”為標準打造《建筑環境測試技術》混合式課程改革，需要在課程開始前撰寫混合式教學授課計劃，將具體的方法、原理講解等內容如誤差的數據處理、熱電偶的測溫原理、光電式露點濕度計的工作原理、壓力表的工作原理及選用、電磁流量計的工作原理等確定在錄播課的范圍內，將設備理解、操作如熱電偶的制作、熱電阻的校核、溫濕度計的制作、管道流體流速及流量測量的測點布置等劃歸于線下學習，確定線上線下課時分配比例，根據以往經驗，線上比例50%（約20 課時），線下比例50%（約20 課時）對于課程內容完整性把握比較良好，學生的理論聯系實際能力能夠得到較充分的鍛煉。教師制作《建筑環境測試技術》的多媒體課件，完成在線開放課程的錄制，結合雨課堂、學習通等新型信息技術手段，設置章節考試題庫，對課程線上學習進行總結、分知識點測驗，并及時在課堂學習中對學生考核結果進行評價分析、反饋。教師結合我省現存社會工程問題因地制宜的給出多個課題，或結合科研方向給出待解決的多個問題，作為課程實踐環節的待研究對象，在線下課堂上利用提問教學法、討論法等多教學形式線下教學，并在實踐環節里以設計實驗等模式使教學形式呈現先進性和互動性，并以科研、工程課題促教學，推動學生早進實驗室，提高學生自主學習能力。

另一方面，學生自由安排線上學習時間，把握信息化時代學習節奏，通過更多的查閱資料、預習與復習完成線上課程知識點考核，利用思維導圖系統化梳理課程理論知識。線下積極參與實驗課題研究型學習方式，完成實驗課題解決方案設計，加深對測試技術的理解，使完成的學習結果具有探究性和個性化。在線下環節中，以學生為中心，通過師生互動、生生互動，以小組形式分別完成不同課題的實驗方案設計，深化線上理論知識的學習，并通過對方案的具體實施過程完成對方案的修改完善，最后依據小組成員個體貢獻度、每組方案優劣程度，完成組內成員互評，組組互評，互評時應寫明具體參與過程及評價原因。

2.3 課程改革成效

經過完整的兩個學年課程改革，在不斷壓縮理論課時的大綱要求下，建筑環境測試技術課程的理論學時可以適應，學生的理論知識在不斷的強化中比以往更加牢固，理解的深度更高，課堂的答疑環節提出的問題也更有針對性和實用性，在部分考題理論聯系實際之后仍能在考試中有不錯的成績。更多的實驗學時鍛煉過程，老師對實踐環節有更加準確的把握，學生設計實驗、撰寫實驗方案的要求也在不斷完善，而學生在這個過程中，既深入理解課程系統知識，也增加了不少創新性思維，如學生后期參與其他課程的實驗環節思考和動手能力明顯提升，如暖通空調、制冷技術、熱質交換等課程的實驗環節課程授課教師反饋實驗報告中的誤差分析更充分，并涵蓋一部分的數據誤差計算部分，2018年以前的實驗報告撰寫質量有明顯提升；學生參與學科競賽熱情明顯高于以往，競賽表現也更加優異。近年來，本專業學生參與全國專業相關競賽的參加率達80%，多次獲獎，2018年獲全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽全國二等獎和三等獎各一項，2019年獲全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽全國二等獎一項，獲中國制冷空調行業大學生科技競賽創新設計全國二等獎和三等獎各一項，2020年獲全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽全國三等獎兩項，獲中國制冷空調行業大學生科技競賽創新設計全國二等獎和三等獎各一項，各項競賽指導教師反饋學生撰寫方案能力比以往有較大的提升。

2.4 課程改革遇到的主要問題

（1）錄播課內容的選擇與建設，錄播課對經費和教師的授課能力都有不小的要求；

（2）線上+線下學習的內容與學時分配，這個需要更多的線上評價數據在每個學年教學中不斷調整；

（3）線下學習中，為提高課程挑戰性，需學生去自主設計實驗的課題廣度、深度，一是要因地制宜，二是深度把握較難，直接關系學生的課程成績表現。這需要教師不斷提升自我科研創新能力并積累教學經驗，不斷研究和完善實驗考核方式及考核評分標準，合理的分配教師考評和學生互評比例，最終完成課程的綜合考核。

3 結論

基于“線上+線下”打造建筑環境測試技術混合式教學金課，線上與線下分開，線上慕課打造精品課程，節約理論學習占用授課時間，適應信息化時代學習模式，線下使課程內容反映前沿性和時代性，增加學習的挑戰性，引導學生多讀書、深思考、善提問、勤實踐，該課程改革成果后期可推廣至其他工科課程教學活動。