卡纸模型在建环专业认识实习教学中的应用

罗清海, 邹祝英, 陈国杰, 刘源全, 顾炜莉

(1. 南华大学 土木工程学院, 湖南 衡阳 421001； 2. 南华大学 马克思主义学院, 湖南 衡阳 421001)

实习是工程类专业扩展视野、重构认知、引导创新、强化实践的重要环节[1-2]。地方院校实习经费普遍紧张,实践教学安排的时空局限性较强,实习单位因为生产调度、安全保障、技术机密、企业效益等因素的制约或顾虑,实习安排的开放程度和协作意愿有所保留,结合专业人才培养的目标与要求、创新实习教学机制或模式、确保实习教学效果，是难以回避的课题[3-4]。目前全国180余所高校开设建筑环境与能源应用工程(建环)专业。建环专业知识交叉性强,专业实习涉及面广,工程依赖性强,阶段性实习程式、内容容易“重复”[5],提高实习参与性和实习深度,值得深入探讨。

模型制作应用于教学能较好培养感性认识,在原理、效果展示方面具备独特优势[6-8]。模型制作采用卡纸做主要材料,表现力强、物美价廉。越来越多的专业教学引入卡纸模型,如建筑[8]、园林[9]、结构[10]、医学[11]、药学[12]、化学[13]等。卡纸模型制作在各类大学生实践技能竞赛中方兴未艾,结构模型大赛已经成为一项颇有影响力的学科竞赛[14]。设备类专业的实习注重系统原理、流程理解,探讨卡纸模型法用于优化设备类专业实习教学,4年来建环专业的实践表明,效果良好。

1 建环专业实习教学的现实制约

建环专业的实习内容紧扣建筑设备系统,涉及面广、专业交叉性强,学生受知识结构、工程阅历等的局限,对相关内容的深入理解往往较困难。另外,高校持续多年的规模扩张过程中,实习、实践教学软、硬件资源和师资力量建设普遍滞后或不足,难以满足教学需要。本科建环专业的实习教学环节主要包括认识实习、生产实习及毕业实习等,实际教学过程中学生不想学、教师不想带的问题具有普遍性,实习教学环节走马观花,难以深入,教学效果大打折扣,主要原因如下:

(1) 由于校内教学编排等因素制约,理论教学与实习内容往往存在先后时差或体系偏差,而设备系统往往复杂,容易出现“管中窥豹”现象,学生对大型系统很难完整认识,也难以定性掌握。

(2) 学校拨付实习经费普遍不足,合作单位生产任务、岗位协调、安全保障、经济效益等方面存在顾虑,接纳学生实习的主动性、包容性不强,多数情形下,需要依托校友、朋友等人脉资源维系合作关系。

(3) 建环专业实习以工地现场为主,学生对实习脏乱嘈杂环境和琐碎体力工作有抵触及应付心理,走马观花,袖手旁观,实际体验不足,认识难以深入,难以实现理论教学与工程实践相辅相成的目标。

(4) 校外带实习的不确定性因素较多,学生行为、安全管控困难,与合作单位、学校内部相关职能部门及讲解、协作人员的协调、衔接工作往往很繁杂,带队和指导教师受到的约束太强,工作量的计算往往偏少,教师带实习的积极性不高。

2 卡纸模型法认识实习教学探索

2.1 建环专业认识实习

建环专业的认识实习是为了对专业概貌和建筑环境设备系统建立初步感性认识,激发专业学习兴趣,为后续专业课程的学习做好心理准备。认识实习的主要内容一般包括冷热源系统、末端设备、输配系统、消防系统、控制系统等。参观典型暖通空调运营工程或参与在建工程,以及组织聆听工程设计专家、实习指导教师、施工技术人员现场讲解,是主要实习形式。借助专业概论课程以及相关企业的产品资料和网站,了解相关工程技术应用现状和发展前沿,是认识实习必要的知识准备；遵章守纪、谦恭好学、细听详记、勤于思考、理论联系实际,了解实习内容的工作原理以及基本性能参数、特点、运行和维护要求,撰写详细实习报告,是认识实习的基本要求。认识实习时间一般安排在第4学期末或第5学期初,因学校的教学组织和合作单位的安排调度而不同。实习成绩一般根据学生的现场表现和实习报告综合考核,组织纪律、协作互助、认识深度等是主要考核内容。

2.2 认识实习卡纸模型法教学组织

(1) 学生分组。将教学班分为若干小组,注意学生性格、性别、成绩的搭配互补,每组设组长1人,负责统筹、协调。

(2) 任务分配。每组分领不同的模型制作任务,如机房、管路、末端和控制等,可以将实习内容分为不同的实习单元,每小组制作一个单元模型。

(3) 材料准备。根据任务分配配备制作材料,如各种颜色重磅卡纸、各种颜色塑料吸管,以及钢尺、剪刀、美工刀、订书机、双面胶、记号笔等。

(4) 模型制作。根据实习工程现场的认识和记录制作比例模型,体现系统基本工作流程和空间布局,不同部件用不同颜色材料表达,阀门、仪表等小型控制部件可以用彩色记号笔绘制,模型制作鼓励交流互动。

(5) 指导答疑。任务分配结合实习工程现场,并体现目前主流工程技术现状,对设备选型、部件连接、流程控制等内容有针对性地进行讲解。

(6) 成绩考核。卡纸模型制作完毕后,采用答辩讲解的形式进行考核,每组答辩时间5 min,作品的准确性、美观性和相关原理的认识、表达是考核的主要内容。答辩是对相关知识内容的一次认知校正与升华,模型制作成绩占整个生产实习成绩的50%。

3 卡纸模型法认识实习教学效果评估

学生以小组为单位,根据教师分配的任务,用卡纸按大致比例制作各设备或部件外表模型,组成暖通空调模型系统,并能基本表达系统工作流程,进而在考核环节进行解说和展示。通过这个过程,可以突破经费、时间、师资以及协作单位等实习教学资源不足的局限,提高趣味性和参与性,使学生对专业设备与系统的认识和掌握得到质的提升,还可以在生产制造工艺、工程技术前沿等方面拓展相关知识,达到开阔视野的目的,也培养了协作互助精神和文献查阅、沟通表达能力。图1为15级第4学期末认识实习一个小组学生历时2周做出来的空调机房模型。

图1 空调机房布置卡纸模型

制作卡纸模型的实习教学改革在建环专业已经连续施行4届学生,分别是12、13、14级的生产实习,13、14、15级的认识实习。通过连续4届学生改革实践,组织程序日益规范,对学生综合素质提升的效果也越来越强,学校教学评估中心组织了专门考核,评估这项改革的成效以及向相关或类似工程类专业实习推广的可行性。考核工作的一项主要内容是无记名表格调查,督导、教师共19人,其中学校督导团3人、学院督导组4人、本专业教师3人、相近相关专业教师9人；参与改革实验的4届学生各40人,约占每届参与学生总数的50%左右。评估调查时间是2017年6月底,其时,12级学生毕业已近1年,13级即将毕业离校,14级的生产实习及15级的认识实习刚刚结束。另外,考虑阅历和认知的局限性,问题的10—16项,13、14、15级学生不要求选答,选答的也不做统计。调查结果统计见表1。

表1 对所提问题选择肯定选项的比例统计

统计数据表明,尽管参与评估和调查的学生对所提问题答案选择统计结果有所差异,但都大比例地给予了肯定性选择。毕业生、教师在促进师生互动、提高积极性、内容覆盖面和实习深度等选项上持肯定态度的比例比在读学生更高,而在提高前沿了解、促进理论认识和关键知识点掌握等选项上持肯定态度的比例低于在读学生。调查对象对教学规律的认识以及工程背景的差异影响了对选项的观点,随着阅历的丰富以及对教育规律认识的提高,对选项的判断必然更趋理性。参与式实习更有助于培养学生自主学习、自主创新,有利于实践教学目标的实现[15]。卡纸模型制作趣味性强,有利于激发学生的创作欲望和个性展现。另外,卡纸模型制作在突破实习经费不足、合作单位协调困难,实习程式、内容雷同,以及认知浅层化等方面有特殊优势。总体而言,建环专业卡纸模型法实习教学改革探索是富有成效并有借鉴和推广意义的。

4 结语

建环专业认识实习教学的一个基本要求是对专业概貌和建筑环境设备系统建立初步感性认识,了解相关设备的基本工作原理和工作流程。卡纸模型法是建环专业实习教学的一种富有成效的改革探索,是建筑模型、结构模型教学的借鉴和推广,对与建环专业相近、相关的能动设备类专业的实习教学也有进一步的借鉴和推广意义。

卡纸模型制作用于实习教学,虽然是“纸上谈兵”,但趣味性、参与性、系统性与协作性强,在突破实习资源不足、经费紧张和编排时空约束,避免实习程式、内容雷同和认知浅层化,以及激发学生的创作欲望和个性展现等方面有其特殊的优势。连续4届学生改革探索和效果评估表明,卡纸模型法实习教学能与工程现场实习和岗位实践教学相辅相成,促进教学互动和教学相长,同时降低对协作单位的资源依赖和调度协调。通过模型制作,伴随对相关理论知识的系统性了解、复习,能有效提高实习内容覆盖面和实习深度,强化设备与系统认知,锻炼实践技能与团队协作能力,培养创新意识和探索精神。