空氣調(diào)節(jié)課程設(shè)計改革與實踐

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【摘要】建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)改名后，學(xué)生需要在課程設(shè)計中訓(xùn)練并應(yīng)用建筑節(jié)能的知識，但是開設(shè)一門專門的建筑節(jié)能課程設(shè)計存在很大困難?？紤]到空氣調(diào)節(jié)課程設(shè)計中的建筑空調(diào)、采暖負(fù)荷計算部分內(nèi)容對建筑節(jié)能工作有著極為重要的作用，探索嘗試將其內(nèi)容調(diào)整，改為進(jìn)行建筑負(fù)荷與能耗的計算，并進(jìn)行建筑節(jié)能評估。

【關(guān)鍵詞】空氣調(diào)節(jié)；課程設(shè)計；改革；建筑節(jié)能

0前言

截止2011年底，設(shè)置建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)（后面專業(yè)均簡稱“建環(huán)”）的高等院校達(dá)到了181所。這一方面表明了各高校對建環(huán)就業(yè)前景的認(rèn)可，另一方面也為專業(yè)帶來了一定的就業(yè)壓力。建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)在2012年更名為“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”，專業(yè)范圍擴(kuò)展到建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，適時為建環(huán)專業(yè)拓寬了生存空間和就業(yè)方向，因此我們在空氣調(diào)節(jié)的課程設(shè)計以及暖通方向畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)和內(nèi)容方面進(jìn)行了改革嘗試，希望增加學(xué)生在建筑節(jié)能方面的實際設(shè)計知識，熟悉專業(yè)設(shè)計軟件，提高在建筑節(jié)能行業(yè)的從業(yè)能力。

1空氣調(diào)節(jié)課程設(shè)計存在的問題

1.1建筑節(jié)能設(shè)計內(nèi)容考慮較少。

建筑節(jié)能是十二五節(jié)能減排規(guī)劃中的重點工程，十二五期間，我國建筑節(jié)能目標(biāo)是1.16億噸標(biāo)準(zhǔn)煤（tce）。建筑節(jié)能包括新建建筑的節(jié)能設(shè)計和既有建筑的節(jié)能改造，二者在我國有巨大的市場潛力，使得建筑節(jié)能市場快速發(fā)展。預(yù)測到2020年，我國建筑節(jié)能市場年規(guī)模將達(dá)到2300億，而截止2012年底，批準(zhǔn)備案的節(jié)能服務(wù)企業(yè)就高達(dá)3200家。一方面是巨大的市場需求，另一方面卻是建環(huán)專業(yè)的學(xué)生在傳統(tǒng)的就業(yè)領(lǐng)域競爭日益激烈，卻少有去建筑節(jié)能企業(yè)應(yīng)聘的。出現(xiàn)這種局面的可能性是多方面的，一是建環(huán)專業(yè)擴(kuò)展建筑節(jié)能方向的時日尚短，很多高校建環(huán)的學(xué)生習(xí)慣性的還是去本專業(yè)熟悉的傳統(tǒng)單位應(yīng)聘；二是知識結(jié)構(gòu)欠缺，對于建筑節(jié)能部分的就業(yè)能力自覺不足，在有其他選擇的情況下，不敢去應(yīng)聘。我校自2013年起給本科生增設(shè)了建筑節(jié)能技術(shù)課程，但是對于建筑節(jié)能的相關(guān)課程設(shè)計卻不好開設(shè)，因為原有的課程設(shè)計數(shù)目都是固定的，如果新增加一門課程設(shè)計，就得砍掉原有的一門課程設(shè)計才行。原有的課程設(shè)計體系都是經(jīng)過多年形成，難以調(diào)整的結(jié)果就是建環(huán)專業(yè)鮮有在課程設(shè)計中加入建筑節(jié)能技術(shù)內(nèi)容，這就導(dǎo)致上述的矛盾出現(xiàn)。

1.2指導(dǎo)教師組織題目素材困難

建環(huán)的發(fā)展除了開設(shè)學(xué)校增加外，還體現(xiàn)在學(xué)生數(shù)量的增長上。我校建環(huán)自2001年開設(shè)以來，招生數(shù)量從64人增加至2014年的142人，很多高校建環(huán)招生都達(dá)到了100人以上。當(dāng)一個專業(yè)班級超過30人以后，教學(xué)工作的質(zhì)量就會明顯降低，甚至課程設(shè)計中給學(xué)生準(zhǔn)備題目素材也變的困難?？諝庹{(diào)節(jié)傳統(tǒng)課程設(shè)計都是以一棟建筑來進(jìn)行中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，并繪制圖紙。指導(dǎo)教師為學(xué)生準(zhǔn)備合適的建筑圖紙時，如果圖紙數(shù)量少，分組的每組學(xué)生過多，則容易互相抄襲。若圖紙數(shù)量過多則會讓指導(dǎo)教師頭痛。指導(dǎo)教師只能是盡量控制分組學(xué)生的數(shù)量在一個合適的范圍，但是隨著學(xué)生數(shù)量的增加，而學(xué)校又要求近年的設(shè)計用圖紙不能重復(fù)，這就給指導(dǎo)教師的工作增加了很大的難度。

1.3學(xué)生鍛煉有限，容易抄襲

抄襲是很多高校專業(yè)教師都十分頭痛的問題，課程設(shè)計乃至畢業(yè)設(shè)計都抄襲嚴(yán)重。雖然很多教學(xué)改革都針對這個問題進(jìn)行了探索，但從實踐的效果看，都不是很理想。空氣調(diào)節(jié)的課程設(shè)計，如果是多人一套圖紙，由于老師記憶能力有限，審閱時間也有限，只要抄襲不是過分明顯，就有可能被蒙蔽。過去也采取了一些“防偽”方法，比如要求同組同學(xué)地點不一致，圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)不一致等等，雖然提高了抄襲的難度，但其核心內(nèi)容如風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)設(shè)計及水力計算、繪圖等，在軟件上調(diào)整十分容易，學(xué)生只需稍微調(diào)整一點，就能有所變化，從而蒙混過關(guān)。至于為課程設(shè)計查閱各種資料即使沒有進(jìn)行，也多半能完成設(shè)計。這就使得設(shè)計的鍛煉作用很大程度上取決于學(xué)生的個人自覺和主觀能動性，但多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并不高。1.4不同學(xué)校不同層次學(xué)生難于因材施教不同學(xué)校、不同專業(yè)的學(xué)生高考分?jǐn)?shù)差距很大，表現(xiàn)在學(xué)生的三力－“智力、努力、能力”上也有很大差距，即使一個班的內(nèi)部同學(xué)也因為招生數(shù)量擴(kuò)大而拉大了差距，這是一個無法回避的現(xiàn)實。以我校建環(huán)2012級為例，高考最高分和最低分相差近60分，而平均分和一些名校的差距也有數(shù)十分之多。課程設(shè)計過去對于所有人都是一樣的要求，任務(wù)書上的內(nèi)容都得完成，然后根據(jù)完成的情況由指導(dǎo)教師進(jìn)行打分。由于上述的問題存在，最后相當(dāng)數(shù)量學(xué)生的成績超過其學(xué)習(xí)付出。事實上，一個班里的同學(xué)如果要分為上、中、下三個層次的話，面對完全一樣要求的課程設(shè)計內(nèi)容和要求，下層的學(xué)生往往直接放棄，覺得完全超過自己愿意付出及能達(dá)到的水準(zhǔn)。中層相當(dāng)一部分的同學(xué)則會開始沒放棄，而在過程中因為不夠努力或者別的原因浪費(fèi)了時間，最后發(fā)現(xiàn)難以達(dá)到完成要求，就會放棄努力，和下層的同學(xué)一樣選擇抄襲來混過去。

2改革思路

2.1題目內(nèi)容調(diào)整

新的課程設(shè)計內(nèi)容調(diào)整為建筑節(jié)能評估設(shè)計。實際上，傳統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)課程設(shè)計的主要內(nèi)容，我們?nèi)绻M(jìn)行適當(dāng)分割，會發(fā)現(xiàn)很多內(nèi)容或者說目標(biāo)，在其他課程設(shè)計中已經(jīng)體現(xiàn)過。比如說學(xué)習(xí)CAD制圖、水力計算、設(shè)備選型等等。而其他課程設(shè)計無法替代的建筑冷熱負(fù)荷計算，在新的課程設(shè)計內(nèi)容中依舊是重要內(nèi)容。還有部分確實難以在新課程設(shè)計內(nèi)容中實踐到的如空調(diào)系統(tǒng)方案選擇、風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的設(shè)計等內(nèi)容，在畢業(yè)設(shè)計中還要進(jìn)行更加詳細(xì)細(xì)致的設(shè)計。調(diào)整后的內(nèi)容可以實現(xiàn)前言中改革探索的目的。

2.2設(shè)計素材多樣化組合

合適的建筑圖紙確實很難準(zhǔn)備太多的數(shù)量，考慮到新的設(shè)計內(nèi)容主要是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的全年冷熱負(fù)荷計算與相應(yīng)的建筑節(jié)能評估，鑒于全年冷熱負(fù)荷計算和建筑節(jié)能評估工作的特點，以少量的建筑圖紙為基礎(chǔ)，通過修改建筑所在城市，進(jìn)行組合，就可以滿足數(shù)量較多學(xué)生的需要，比如一套圖紙用于10個城市，而簡單的直接抄襲容易被識別的。

2.3設(shè)計深度分級

一個專業(yè)的學(xué)生，素質(zhì)和能力參差不齊，這是一個讓廣大教師很痛苦的問題。課程教學(xué)和期末考試很難進(jìn)行差異化設(shè)計，只能一個標(biāo)準(zhǔn)。但是課程設(shè)計可以適當(dāng)考慮學(xué)生的這種差異，在設(shè)計深度上進(jìn)行分級。同學(xué)根據(jù)自己情況選擇不同深度，這不是降低要求，也不是搞特殊化，在成績考核標(biāo)準(zhǔn)上可以體現(xiàn)出差別的。就像商品分級銷售，不同等級價格不同，深度要求高的同學(xué)成績的起點應(yīng)該高于深度低的同學(xué)，這也可以激勵部分同學(xué)力爭上游。設(shè)計深度通過三個設(shè)計任務(wù)模塊來區(qū)分：低級版僅需使用DEST軟件繪制圖紙，完成三維建模，并進(jìn)行必要的設(shè)置，然后進(jìn)行初始圍護(hù)結(jié)構(gòu)條件下建筑全年的空調(diào)、采暖負(fù)荷逐時動態(tài)計算，對比當(dāng)?shù)亟ㄖ挝幻娣e負(fù)荷節(jié)能要求，如果達(dá)不到，則修改圍護(hù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，直到計算節(jié)能達(dá)到節(jié)能要求；中級版則需在低級版基礎(chǔ)上進(jìn)行參考建筑的權(quán)衡計算；高級版進(jìn)一步要求使用DEST-E進(jìn)行權(quán)衡計算時要考慮不同空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)化對結(jié)果的影響，并給出建筑節(jié)能評估報告。選擇低級版的設(shè)計成績不能超過中等，中級版不能超過良好，高級版不限。

3改革嘗試

為了更好的進(jìn)行改革探索，避免對學(xué)生的學(xué)習(xí)影響過大，我們采取了漸進(jìn)式的實施過程。首先在建環(huán)2009級及2010級的畢業(yè)設(shè)計中選擇部分暖通方向的同學(xué)進(jìn)行了嘗試，因為畢業(yè)設(shè)計時間相對寬松一些。相關(guān)同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計中使用了DEST軟件進(jìn)行負(fù)荷計算分析，并對節(jié)能效果進(jìn)行了評估，畢業(yè)設(shè)計其他內(nèi)容及要求適當(dāng)減少，從結(jié)果上看能完成相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計計算。隨后又對建環(huán)2011級和2012級的課程設(shè)計進(jìn)行了嘗試，從題目到內(nèi)容都按照預(yù)想的方案進(jìn)行調(diào)整。由于兩個年級的學(xué)生數(shù)量均為70人左右，因此指導(dǎo)教師提供了10套不同圖紙，平均7人一個組。然后指定了北京、哈爾濱、大連、武漢、成都、西安、蘭州等有代表性的城市作為建筑所在地，每組內(nèi)同學(xué)的城市不能重復(fù)。考慮到學(xué)習(xí)DEST軟件和節(jié)能評估知識的難度，給學(xué)生進(jìn)行了五次講座，且講座的時間并不完全局限于課表安排的兩周，而是與空氣調(diào)節(jié)課程教學(xué)同時進(jìn)行，選擇合適的時間分別插入講座。最后的集中設(shè)計時間也比理論的兩周增加了不少，部分原因是現(xiàn)實有很多其他課程的教學(xué)、考試等等諸多因素使得學(xué)生無法全力做課程設(shè)計。

4效果與問題

課程設(shè)計改革嘗試取得了一定效果，部分實現(xiàn)了教學(xué)改革預(yù)期目的。通過內(nèi)容的調(diào)整，學(xué)生對于建筑節(jié)能評估的工作有了一定的認(rèn)識，初步掌握了軟件DEST，可以使用軟件來建模以及進(jìn)行負(fù)荷及能耗計算，能簡單進(jìn)行權(quán)衡判斷。這些都是原本課程設(shè)計很難涉及的地方。而在2011級本科生的畢業(yè)設(shè)計中，因為已經(jīng)有了課程設(shè)計的基礎(chǔ)，對部分暖通方向同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計也嘗試不減少其他設(shè)計內(nèi)容和要求的前提下加入建筑節(jié)能設(shè)計這塊內(nèi)容，要求學(xué)生對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和選用的空調(diào)系統(tǒng)方案進(jìn)行能耗分析評估，選擇符合建筑節(jié)能要求的方案。從畢業(yè)設(shè)計的情況來看，基本上能完成設(shè)計任務(wù)，豐富了畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容，鍛煉了學(xué)生，并且首次有一名同學(xué)進(jìn)入了建筑節(jié)能設(shè)計咨詢公司就業(yè)。雖然取得了一定的成績，但是依舊發(fā)現(xiàn)一些問題。一是學(xué)生的積極性仍然難以調(diào)動，新的題目內(nèi)容依舊不能打動多數(shù)同學(xué)去積極進(jìn)行新軟件和新知識的學(xué)習(xí)，更有部分同學(xué)覺得增加了自己的勞動量而頗有怨言。二是進(jìn)度緩慢，實際以往專業(yè)課程設(shè)計也是如此，學(xué)生們總是會難以在規(guī)定的兩周內(nèi)完成，而改革后需要學(xué)習(xí)新的軟件和建筑節(jié)能評估方面的知識，也需要查詢當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jié)能相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)度問題就更加突出了，大部分同學(xué)都是在3～4周才完成課程設(shè)計。三是抄襲問題，課程設(shè)計抄襲問題由來已久，改革后使得簡單的抄襲不太容易了，但是依舊沒法杜絕。雖然設(shè)計內(nèi)容直接復(fù)制別人會很容易被識別，但是依舊可以在軟件中拷貝對方的建模，然后修改設(shè)置的一些參數(shù)，從而大大降低使用軟件的工作量。四是設(shè)計的質(zhì)量，兩級分化嚴(yán)重，部分認(rèn)真努力的同學(xué)，做的比較好，而相當(dāng)數(shù)量的同學(xué)，即使讓他們在設(shè)計深度上選擇較為容易的模塊，最后上交的設(shè)計成果依舊做的很差，最終成績拿到優(yōu)秀的同學(xué)才2人。這是很多二本院校建環(huán)專業(yè)缺乏優(yōu)秀生源而面對的一個現(xiàn)實問題。五是指導(dǎo)教師的實際工作量增加了，而學(xué)校的課程設(shè)計工作量是按照標(biāo)準(zhǔn)2周來定的。

5結(jié)論

多數(shù)高校建環(huán)專業(yè)還是以培養(yǎng)工程應(yīng)用性人才為目標(biāo)，招生和教學(xué)是要以市場為導(dǎo)向的。為了應(yīng)對我國建筑節(jié)能市場的發(fā)展而對教學(xué)和課程設(shè)計內(nèi)容做一定調(diào)整是有必要的。通過對空氣調(diào)節(jié)課程設(shè)計內(nèi)容的教學(xué)改革嘗試有一定效果，但是很難做到一蹴而就，包括課程設(shè)計內(nèi)容改革后與指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范的要求有一定的出入也尚待進(jìn)一步討論。有很多高校老師對空氣調(diào)節(jié)課程設(shè)計改革進(jìn)行了有益的探索和嘗試，有收獲也有失望，我們應(yīng)將改革持續(xù)進(jìn)行下去。

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作者：韓滔 裴桂紅 馬紅艷 岑康 單位：西南石油大學(xué)土工工程與建筑學(xué)院