基于工程思维能力培养的课程教学探讨★

居发礼 余晓平 刘丽莹

(重庆科技学院建筑工程学院,重庆 401131)

0 引言

随着计算机及建筑BIM信息化的快速发展，建筑环境与能源应用专业(以下简称“建环”)中的许多复杂计算均可由计算机在很短时间内完成，这大大减轻了设计人员的负担，让其有更多的时间与精力放在方案比选及优化上，这就要求设计人员不能简单的停留在制图层面，应深入理解工程设计各环节、各步骤之间的关系，而目前严重缺乏此类应用型人才。为此，特开设《建环专业计算机应用》课程作为培养学生工程思维能力的课程之一。

1 建环工程思维

工程由实体与虚体构成，工程靠实体来构建，但没有虚体，工程就会变成实体的盲目堆积；反之，工程就只能停留在图纸上。工程思维是以筹划为价值目的，寻求多约束问题的合理解决方案，它充满了折衷与妥协[1]。对于工科学生来说，其经验知识主要来源于课程实验、课程项目、假期实习、各种学校及社会实践活动[2]。现在的学生最大的困惑就是不知道工程是什么，工程活动要经过哪些环节、每个环节要做什么，如何来做，要遵循什么样的规范，这些内容均需要在教学设计中系统、直观地通过课堂教学活动让学生了解、认知。建环工程主要是利用各种技术与设备优化集成系统以满足建筑环境需求，进行资源、技术和设备的选配，追求相对合理的方案而不是最佳方案。建环专业计算机应用教学中较难把握的是如何培养学生的工程思维能力，不能仅仅让学生被动地参与模拟项目的训练，而是要在教学中创造条件训练和引导学生去思考、总结和分析，形成把握工程设计的思维能力[3]。

2 工程思维指导下的课程教学思路与设计

2.1 课程教学思路与内容

以往的建环专业计算机教学往往针对某一软件进行，这样的教学往往是技能教学，并不能很好的培养学生的工程思维能力。工程思维能力建立在计算能力培养之上，又高于计算能力[4]。工程思维能力的建立和培养最重要、最核心、最关键的问题在于工程观念的树立[5]。本课程的教学思路立足于暖通空调工程，每位同学在课程第一节课领到一个小项目作为分析对象，基于该工程项目进行软件学习、联合使用和工程分析。该课程的教学内容框架如图1所示。

2.2 课程教学安排设计

课程教学设计按照工程思维要求，采取了符合工程认证要求的课外课内学时不低于0.5∶1的配比要求，课程安排32学时，并按照1∶1配比设置课外学时。课内在计算机房上机练习，课外主要为建环工程分析软件自学与训练，借助于“互联网+”平台的“课堂派”进行监督，实现实践作业提交、批改与交流辅导。

3 教学效果

3.1 教学效果调研设计

为了解课程教学效果及学生对该门课程的需求，为后期教改提供支撑，于2017年12月11日～12月22日，对65名学生利用问卷进行网络调研。教学反馈表如表1所示。

表1 教学反馈表

3.2 调研结果及分析

1)对专业基础理论知识巩固。

有66%的同学认为该门课程对专业基础理论知识巩固作用较好，37%的同学认为一般。这是由于在教学时，教师均先简要讲解建环工程系统的每一部分的专业理论知识，然后再进行软件操作应用于工程分析的讲解，实质上是对所学专业基础知识的巩固教学。

2)对课程设计的帮助作用。

由于《暖通空调课程设计》被安排在该门课程之后，因此学习完该门课程后可以直接应用到课程设计中。有78%的同学认为对课程设计的帮助较好，这也说明了课程的前后安排较为合理。

3)对课程内容的认知。

通过学习后有65%的同学想尝试利用软件来分析工程问题，表明了该课程对激发学生的学习兴趣具有一定的作用，但尚不明显，需要加强课外的软件工程应用。由图2可知，超过80%的同学认为学习软件的重点为掌握软件的操作及科学的设置边界条件，符合实际的边界条件是正确模拟的前提条件，表明了同学们把握了专业软件学习的重点。

由图3可知，同学们对专业分析能力提升程度从高到低综合排序依次为负荷计算分析、工程系统分析思维、空气处理过程分析、水力计算与水力平衡、三维制图能力和室内气流组织。可以看出，安排在课程前期的内容如负荷计算分析的学习效果较好，而安排在后期的室内气流组织和三维制图的效果较差，后期的教学应注重课程内容的均衡性。

4)对教学方式、材料及学习方式的反馈。

在教学方式方面，有80%的同学认为以工程为主线的学习效果好，可以很好的锻炼和提升建环工程系统分析能力。在学习组织方式方面，有74%的同学认为以团队形式较好，而有25%的同学认为独立完成较好。表明了同学们具备了对工程的团队合作特性的认识与理解，后期的教学更应该强化团队合作。

本课程采用了“课堂派”进行作业的分发与批改，仅有49.2%的同学认为非常好，有47.8%的同学认为效果一般，有3%的同学认为不好，这反映了此种方式的教学效果并不是太理想，需要改进。由图4可知同学们对软件操作视频和演示与验证案例的需求较高，达到了80%及以上，而对网络学习平台和软件操作手册的需求仅60%左右，由此可知，同学们更加注重形象的操作学习与案例教学，后期的教学应加强这方面的教学供给侧改革。在课外学时方面，有26%的同学低于2学时，有47.7%的同学为2学时～4学时，有26%的同学大于4学时，由此可知，仍然有大部分同学没有达到教学大纲要求，需加强课外学时的监督与监督方法的更新升级。

5)课程总体收获的感受。

有73.8%的同学认为收获很大，有26.2%的同学认为收获一般，因此该门课程还有继续提升的空间，需结合前文所述各方面的内容进行课程的优化设计、内容的更新升级、教学组织的优化等不断提升学生对课程的满意程度。

4 结论与建议

1)该课程是站在建环工程思维的角度开设的一门专业实践必修课，主要训练学生工程思维下的软件应用能力，利用计算机模拟分析来了解建环工程。在课程中增加了对工程思维能力的讲授与引导，并初步取得了较好的效果。

2)该课程课内机房上机与课外“互联网+”答疑与交流的教学形式取得了较好的效果。应继续深化以工程为主线，以小团队为组织模式的学习模式；改进作业(任务)分配或作业批改模式，做到教师可针对每个小团队(学生)的成果均能当面沟通指出问题的效果；在教学材料上，建立教改课题，形成课程教学体系，补充软件教学视频、案例库建设等学生关注度较高的内容。

3)课堂教学只是该门课程学习的一部分，还应加强课外自学过程的监督与自学成果考核。利用教学平台(或学习通)督促学生完成课外学时，建立课外学习效果评价方法与激励机制。另外需继续加强专业的外部环境，如利用专业协会在课外培训CAD，Revit等软件使用，组织相关专业技术活动与竞赛等加强学生的课外学时。

4)课程教学内容与方法还需要继续深化，深入将软件学习和专业理论课与实践课相关联，构建基于工程项目过程的课程群；并深化建环工程思维能力的内涵，加强学生工程思维能力的训练，探索较为完善的工程思维教学方法。