《工程设计方法与系统分析》教学改革的探索与研究
论文关键词:工程设计 系统分析 教学改革
论文摘要:通过实例教学使学生系统地掌握具体的工程设计流程,培养学生发现问题的主动性,在系统分析中引入能源领域最新的技术、案例,拓宽学生的知识面,有助于提高学生对课堂教学内容的关注程度以及培养学生对课程所在领域进行探索的积极性,加深学生对原有知识的理解并增强其灵活运用知识的能力。
一、“工程设计方法与系统分析”课程改革的必要性
“工程设计方法与系统分析”是建筑环境与设备工程专业的一门专业选修课,课程设置在第七学期进行,共28学时。在时间上,学生已完成全部专业基础课和绝大部分专业课程的学习,具备了建环专业较为完备的基础知识和一定的专业认识。通过这门课程的有效学习,可以使学生系统地、明确地掌握暖通空调工程的设计方法,并针对不同形式的暖通空调系统能够对实际工程的可行性、经济性以及节能性做出客观、正确的分析。该课程的学习不仅能够产生温故而知新的效果,同时可以使学生对本专业及今后可能的工程应用有更深入的认识,对今后的学习和工作都有很好的指向性。但是,根据以往的教学反馈,学生普遍反映该课程较为抽象,难以与实际发生联系,学习起来有困难。在这种情况下,作为教师,怎样提高课堂教学效果,引导学生主动发现问题,培养其学习兴趣,是值得认真探讨、研究的问题。通过总结、分析与摸索,笔者在近两年的教学实践中进行了如下改革探索,取得了较好的教学效果。
二、课堂教学的改革重点
1.注重实例教学
暖通空调系统的设计本身是面向工程应用的,对于这种实践操作性很强的课程,只讲课本中的理论和设计规范中的条文,不可能让学生真正掌握实际工程的具体设计方法与步骤,过多的理论、条文灌输,甚至会使学生在学习中产生认识混乱和厌学情绪。只有结合具体实例,让学生对设计流程产生全面的感性认识,真正体会到设计方法的实用性,才会产生学习兴趣,有进一步探索的渴望。同时,在讲解实例时,教师要用深入浅出的语言对工程设计的步骤进行分析。例如,在讲授负荷计算时,可结合教室中的墙体和窗户对围护结构导热系数、遮阳系数、朝向修正系数以及窗墙比等参数的选用进行逐一分析,并让学生通过查表和对比自己求得结果,这样,绝大多数同学都可以正确地理解这些参数的含义并掌握其选取方法,同时,通过这种“贴身”实例的亲自实践,也会加强学习过程中的记忆效果。
2.重视新技术、新方法的补充介绍
众所周知,教材中编入的是课程领域内最基本的、通常也是经受了长时间检验的素材,这些内容无疑是应当掌握的根本内容,但其内容的新颖性相对而言则有所不足。教师在授课过程中应注意根据学科的发展向学生补充介绍课程涉及的新技术和新方法。例如,在讲授怎样确定初步设计阶段的设备容量时,可以地埋管地源热泵系统为例,补充介绍地埋管换热器长度的设计。这样,不仅可以及时地将这种已在我国经济较为发达地区得到大量应用但尚未在课本中系统地出现的新能源利用技术介绍给学生,开拓其知识面,同时,新事物也更容易引起学生的好奇心和求知欲,使之产生课堂教学不仅仅是照本宣科,还可以获得课本以外的新体验的认识。需要注意的是,介绍新技术时,应紧密与专业基础知识相联系,以学生容易接受的方式进行。仍以地埋管换热器为例,讲解其长度设计时,应将地埋管的传热分析与专业基础课“传热学”中的传热过程一节的内容进行对照分析,并与常规空调散热器从传热方式、传热介质、设备形式等方面进行比较,使学生感觉到这种换热设备是其所熟悉的换热器的一种变化而已。这样,在轻松、易掌控的心态下学习,可以提高学生的兴趣和持久性。
3.培养学生的学习主动性
专业课不同于英语或计算机等基础课程,有等级考试或升学考试成为学生为之长期努力的现实目标。作为专业课教师,使学生专注于一堂课容易,但要培养其长期的学习自觉性,则非调动学生的内在求知欲并提高其解决问题的能力不可。这就要引导学生主动发现问题、分析问题进而解决问题,使之通过学习产生充实感和自信心,才能使学生长期保持学习的动力和热度,不至轻易放弃或中断。在课堂教学中,讲授暖通空调的系统分析这一部分内容时,可以联系我国正在建设节能型社会这一时代特点,重点强调各种暖通空调系统的能耗特点和节能潜力,促使学生找出既有建筑中暖通空调系统需要改进的问题。例如,在讲授热源的设计时,可向学生介绍近年来我国对小型燃煤锅炉的应用限制,以及国外污水源热泵的供暖应用,同时可安排学生进行既有建筑采暖能耗的家庭调研,引导其关注节能和可再生能源技术,而这一方向将是今后我国社会的长期目标,随着日新月异的技术发展,只有不断地更新知识储备才能跟上社会的需求。如此,学生会感受到该课程的重要性和紧迫性,促使其加强学习的自觉性。
4. 有效利用多媒体教学设备
与建环专业的专业基础课相比,“工程设计方法与系统分析”这门课程没有繁琐的公式推导和大量的计算,而是更强调对已有知识的系统运用。实践表明,基于图表进行数据对比分析,根据流程图进行步骤讲解,以及通过照片给予学生全面、直观的感性认识,比单一的口授、板书更有效。举例来说,对常规供暖系统与地热供暖系统的能效比和经济性进行比较分析时,通过柱状图的直观对比,可使学生更好地掌握两种系统的量化差异;将初步设计、深化设计和施工图设计等阶段及各阶段的重点步骤用流程图表示,有利于学生更清楚地把握整个设计过程的层次和任务;对太阳能辅助热泵供暖的应用等新能源技术的讲授,如果配以适当的照片实例,则更容易使学生了解这些平时不常见到的暖通系统的形式和工作原理。这些都是在有限的学时内达到预期教学效果所应采取的措施,也是建环教改组近年教学研究的成果之一。
三、“工程设计方法与系统分析”教学改革的初步成果
专业课程的教学是一个复杂的系统工程,关系到前后知识的衔接与拓展,以及今后的实际工程应用,笔者近年来将以上一些改革和探索应用在“工程设计方法与系统分析”课程教学中,取得了一些效果,但教无定法,只要将教学过程中获得的启发积极地付诸教学改革的探索与研究,在实践中摸索提高教学效果的新模式,都将是有助于改善课堂教学的有益尝试。实践证明,通过“工程设计方法与系统分析”课程教学改革的实施,提升了建筑环境与设备工程专业的学生对课本知识内涵的理解力,以及应用知识解决实际问题的能力,对学生的就业或进一步深造都产生了非常好的影响。
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