工程教育专业认证背景下通风工程课程立体式教学探讨

唐兰 丁云飞 朱赤晖 王欢 郑志敏

摘  要：工程教育专业认证是一种对工程教育专业以培养目标和毕业要求为导向的人才培养合格性评价。人才培养的最基础环节是课程教学，课程教学改革是达成工程教育专业认证毕业要求的关键途径。通风工程是建筑环境与能源应用工程专业学生从事暖通空调方面工作与研究必备的课程之一。文章结合近几年课题组在该方面的实践经验，对教学内容和教学方法提出了新的思路和方法：改善了教学内容的实用性、实践性和先进性;针对教学内容在课程教学的不同阶段采用不同的教学方法形成立体式教学。实践证明，通过这些教学改革有效调动了学生自主学习的积极性，学生成为了学习的主体，反映良好，取得了预期的教学效果。

关键词：通风工程;教学改革;立体教学

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）17-0112-04

Abstract： Engineering education professional certification is a kind of qualification evaluation oriented to training goals and graduation requirements for engineering education. Teaching reform is the key way to achieve the graduation requirements of engineering education professional certification. "Ventilation Engineering" is one of the necessary courses for students to work and research in HVAC field. In this paper， we put forward new ideas and methods in terms of teaching content and teaching methods： it improves the practicality， pertinence， and advancement of teaching content; on the other hand， different teaching methods are adopted in different stages of course teaching to form three-dimensional teaching. Practical results have proved that these teaching methods can effectively mobilize the enthusiasm of students to learn independently and make students the main body of learning.

Keywords： Ventilation Engineering; teaching reform; three-dimensional teaching

工程教育專业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础，在工程教育专业认证背景下，要求培养出的工程人才：除了需要过硬的专业知识，还要求具有全球视野、工程伦理意识、创新意识、合作意识、发展意识、服务意识和跨界创新能力等等[1]。人才培养的最基础环节是课程教学，要达成工程教育专业认证的毕业要求，课程教学改革是关键途径。

通风工程是建筑环境与能源应用工程专业重要的专业必修课，本文提出按照实用性、实践性和先进性的原则对教学内容进行科学合理的整合，突出应用性和实践性，力求教学内容紧密联系实际工程应用与实践，同时追踪行业先进技术。在教学形式上，针对不同教学内容的性质与特点，采用传统教学结合MOOC、雨课堂、工程项目导入、翻转课堂等多种新兴的教学方式与手段，打造立体学习氛围。

一、通风工程课程的教学特点和存在的问题

通风工程课程主要讲授消除工业和民用建筑空气中所含有害物的各种通风方法，包括自然通风、全面通风、局部通风、防烟排烟通风、空气净化原理与设备、通风管道设计计算、通风系统测量调试等内容[2-3]，是建筑环境与能源应用工程专业行业工程师资格“注册公用设备工程师（暖通空调）执业资格考试”中仅有的四门必考专业课程之一。因此通风工程课程作为暖通工程师培养的主要环节，具有非常重要的作用与意义。但是，长期以来，在本门课程教学过程中存在着很多问题：

（一）教学内容存在脱离实际的问题

通风工程课程是一门具有很强的实践性的专业课程。由于该课程的理论性与经典论述较多，并且多以上世纪我国一些经典行业为背景进行教学内容设计，而涉及目前通风工程行业情况的内容较少，学生通过学习课程内容后，对比了解到的现实工作与现实情况，两者具有很大落差，造成一定错落感，兴趣大大减低，更严重的是难于满足“掌握过硬专业知识，并能将专业知识用于解决建筑环境与能源应用工程专业的复杂工程问题”等工程认证要求的毕业目标。

（二）传统的教学方式制约了对学生工程能力的培养

通风工程课程多与工程实践相关，如何培养学生的工程能力，学会通风工程理论与工程实践相联系是该课程教学的一大重点。由于学生没有相关工程体会，对实际项目接触较少，缺乏直接的感性认识，学生没有主动学习及实践的机会，所以难以深刻领会在教师讲授知识的背后反映出的解决问题的能力和科学方法，对学生工程能力的培养作用有限，也难以培养出“具有全球视野、创新思维和工程意识”的满足工程专业认证毕业要求的合格毕业生。

二、通风工程课程教学内容和改革措施

涉及通风工程的内容很多，教材中关于通风工程理论内容与经典论述是课程学习的重要基础内容，在此基础上，课题组补充了两方面内容作为对课程的补充教学，从而达到教学内容与目前实际行业实践基本一致，同时使学生了解行业先进性。

首先，通过引入通风工程课程相关的建设工程标准、技术规范规程的学习有利于强化实践性内容学习，并使课程学习与工程实践应用基本保持一致，工程类课程是要与本国的工程设计规范密切结合的。我国自2000年以来，建设主管部门陆续出台了一系列新的工程建设国家标准和行业标准。随着经济建设的快速发展，设计、施工、工程管理、科技研发发生了深刻的变化，住建部不断修订旧标准、制定新标准，工程建设标准体系更加完善。可以说，这些最新的标准规范既是目前的工程实践中的准则，也反映了目前的行业中普遍进行的工程实践。作为一门实践性较强的课程，通风工程涉及的设计标准，行业规范较多，通过引入这些通风工程课程相关的最新规范、标准的学习有利于强化实践性内容学习。

其次，通过最新的国内外通风行业的综述论文查阅学习，了解国内外先进技术，追踪国内外技术前沿。综述反映出某一专题、某一领域在一定时期内的研究工作进展情况。可以把该专题、该领域及其分支学科最新的进展、发现、趋势、水平、原理和技术等等比较全面地介绍给读者，使读者尤其从事该专题、该领域研究工作的读者获益匪浅。因此，综述是教学、科研以及生产的重要参考资料。通过查阅学习行业最新的综述文献了解行业最新进展、熟悉尖端技术，对学生而言，有助于开阔学生思路、提高自身的创新意识及实践精神;对教师而言，非常有助于教师个人魅力的树立，也有助于丰富教学内容、活跃课堂气氛，对教学质量的提升是非常有益处的。

三、通风工程课程教学形式和改革措施

由于通风工程课程课时有限，如果将上述内容纳入课堂学习的话，首先没有足够的时间，另外也难以达到较好的教学效果。在目前多种教学手段异彩纷呈，便捷易用的情况下，课题组将教学过程分成课前、课中及课后三个阶段，在不同阶段学习不同学习内容，并采用相应的教学方式进行改革尝试。

课前针对引入的各类建设工程标准、技术规范规程的学习，于即将开始学习某个《通风工程》教材章节之前，利用MOOC资源使学生对这一专题有所了解，借鉴注册公用设备工程师资格考试专业考试基础试题中的关于工程标准、技术规范规程的试题，将涉及本专题内容的以选择题形式通过雨课堂向同学发布课前测试，学生通过查询规范、标准中的条文进行解题，从而首先达到熟悉该专题工程标准、技术规范规程的要求。

课中研究表明，效率最高的学习方式，仍然是教师主导的课堂，而不是“以学生为主”的“探究学习”等等。因此，本门课程的基础理论和经典论述等重点内容，作者认为还是应该采用在课堂由教师进行推导演绎和讲解的方式。但是可以根据通风工程课程授课内容，实现不同环节内容的动态描述，如通过思维导图等方法，促进学生全面认识课程内容体系;结合仿真软件介绍工作原理，如排风罩工作原理、净化装置工作原理;借助CFD数值模拟技术实现通风过程的动态描述，防排烟通风系统等，从而引起学生兴趣并且培养其工程实践的基本思想。

涉及课前学生已经进行熟悉和了解的规范相关条款的地方，对规范的主要条款（尤其是新规范中修改条款）作了解释性阐述，对使用中应注意的问题作了有针对性的论述和探讨，使学生能够准确理解规范的原意、正确运用新规范进行通风工程设计，使学生不仅知其然而且知其所以然。

此外，对于这些基础知识以及涉及到的工程标准、技术规范规程，如果希望激发学生进行深入思考以及学会在目前实际的工业实践中应用，可采用引导式、案例式以及项目式等教学方式引入实际工程案例，让学生在解决问题时自觉查询规范、标准中的规定，将起到事半功倍的功效，而且能够提升学生自学能力、创新意识与创新能力，满足社会对人才培养各方面能力的需要。

课后关于行业综述文献的学习，可利用MOOC资源使学生了解文献检索的一般方法、途径、重要的数据库资源等等。根据通风工程课程章节内容，按照专题形式，各学习小组合作检索最新的行业综述性论文进行阅读及整理，采用翻转课堂模式分享于课堂。这将有助于培养学生的合作意识及全球化视野。

四、教学效果学生反馈

作者在2018-2019学年第二学期本专业“通风工

程”课程中，已经初步进行了上述教改尝试，完成了立体教学方式在通风工程教学上的一次初步尝试。课程结束后通过无记名调查问卷，收集同学们对教学效果的综合评价及反馈信息，初步总结了一些相关通风工程教改经验。表1、表2汇总了2019年通风工程课程立体教学教学效果、学生问卷客观调查结果及具体的意见建议。

从表1可以看出，学生对课前的在线MOOC和小测试教学效果非常肯定，分别有87%和78%的同学表示非常有效。通过查阅学习课前学习记录，大部分学生重视在线内容，并以多种不同方式使用了该内容。但部分同学认为课前视频的时间过长（每个大约25-30分钟）。很多研究对在线学习和混合学习以及在线视频时长的研究提供了支持。Zappe 等人建议视频时长不超过20分钟[4]。另外，较短的视频被认为更具吸引力，并回答更多的视频后测试评估問题[5]。每周的课前在线小测试被认为对学生学习非常有效（大约87%），并且被学生认为是他们在期末课程考核中概念化方面及工程实践应用方面表现更好的原因之一。由于了解了注册设备工程师的考察内容，也更有助于他们在今后的工作中参加注册设备工程师（暖通空调）考试。

对于课中的教学活动，从学生的角度来看，91%的同学认为对经典理论及工程应用例题的讲解清晰明了，对学习效果非常有效。课程中使用的动画，数值模拟演示等动态示例问题讲解对他们的学习效果更是优于指定的课堂讲解，评价其非常有效的人数达到96%。此外，绝大多数的学生（87%）认为，课中对于课前课后学习中重要内容的精讲有助于增强对在线内容进一步理解。很多学生表示，进行了在线测试的讲解后对规范标准等有了更为深入的了解，更为有效地利用了在线内容。

课后教学活动中项目驱动大作业中有78%的同学认为非常有效而且认为各方面能力得到了锻炼。可见通过课程设计的训练，在提高学生学习热情的同时培养学生的实践能力和创新能力。但值得改进的地方是对目前行业实践中典型工程案例进行精心的挑选。在各项学习内容学习效果评价中，行业综述文献阅读的有效性评价较低，大部分同学认为对提高通风工程课程的学习效果有限，甚至30%的同学认为无效或需要改进。部分原因可能是行业综述论文数量众多，如何指导学生挑选与课程每部分内容最为贴合的文献进行重点学习是今后繼续进行该项教改需要解决的关键问题。

五、结束语

本教改通过在教学内容中引入通风工程课程相关的工程设计规范、标准，结合目前行业实践中的工程案例进行学习与应用，一定程度上改善目前课程与实际应用实践严重脱节的问题。通过国内外行业综述的查阅学习调研行业的先进技术，培养学生的合作意识及全球化视野。

通过多种教学手段的联合，从而形成立体教学模式与氛围，达到对每部分内容最佳的教学效果，从整体上提高本门课程的教学质量，最终使学生达到工程认证规定的毕业要求。

参考文献：

[1]林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J].高等工程教育研究，2015（2）：10-19.

[2]孙一坚，沈恒根.工业通风（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]王汉青.通风工程[M].北京：机械工业出版社，2007.

[4]Zappe S， Leicht R， Messner J， Litzinger T， Lee HW：Flipping the classroom to explore active learning in a large under-graduate course[J]. American Society for Engineering Education，2009：45.

[5]Guo P J， Kim J， Rubin R. How video production affects student engagement： An empirical study of mooc videos[J]. Proceedings of the first ACM conference on Learning@ scale conference： 2014： ACM; 2014：41-50.