基于项目牵引的室内采暖翻转课堂教学设计

［摘 要］ 室内采暖课程是建筑环境与能源应用工程专业的一门核心专业课，具有很强的专业实践性。在研究室内采暖课程特点的基础上，基于专业和课程的培养目标，将教学内容整合为热负荷计算、末端装置选型、供暖系统确定和水力计算四个模块；并将翻转式教学和项目式教学相结合的混合式教学方法引入室内采暖课程中，开展基于项目牵引的室内采暖课程翻转课堂教学。同时，在教学实施过程中，建立全过程性考核和综合测试考核相结合的考核体系，形成形成性学习评价，反馈教学效果。实践表明，采用基于项目牵引的翻转课堂教学模式，以知识应用为导向，以学生为主体，能提高学生的学习主动性，提升学生应用专业知识解决工程问题的能力。

［关 键 词］ 项目牵引；室内采暖课程；翻转课堂

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）18-0０92-04

一、引言

高等教育发展水平是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志[1]。为了培养高质量的创新型工科人才，2017年，国家正式推出新工科计划，确定了新工科人才培养的主要内涵为“以需求为导向，开放办学，培养应用型复合人才”[2]。2018年，《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》和《教育部工业和信息化部 中国工程院关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》明确指出，新工科建设的核心点是提升人才培养能力[3]。基于这些政策，培养具有良好专业能力、职业精神、工匠精神、科学素养、创新精神，并能够解决复杂工程问题的复合型工程技术人才，成为建筑环境与能源应用工程专业的培养目标[4]。

室内采暖课程是建筑环境与能源应用工程专业的一门核心专业课，具有很强的专业实践性。通过该课程的学习，学生系统地掌握以热水为热媒的室内供暖系统原理和基本知识，培养具有一般民用和工业建筑供暖系统的设计能力和独立解决复杂供热工程问题的能力。室内采暖授课内容涵盖室内供暖系统设计热负荷、末端装置选型计算、供暖系统形式、供暖系统的水力计算等，教学内容多，理论性、实践性和抽象性强。传统的室内采暖课程教学模式以教师课堂讲授为主、学生课后作业为辅，教授内容从热负荷计算到水力计算，层层递进，这有助于学生对室内采暖原理的理解和认识，但对学生理解供暖系统工作流程、供暖工程设计、现场施工及解决工程问题等内容是不利的。而且课堂教学容易产生碎片化的教学内容，系统性不强，学生自主性学习弱，教学效果低。这与新工科人才培养的内涵理念不符，因此，需要探索新的教学方法，改革教学内容、教学模式。

翻转课堂教学模式是备受高校关注的一种教学模式。翻转课堂是教师在授课前将讲授的内容用短视频形式通过网络发布给学生，学生在课前完成学习，课堂上教师有针对性地进行知识点讲解，并提出思考题，学生分组讨论、小组汇报。该教学方法将学习的主动权交给学生，将教师以“教”为中心的教学课堂“翻转”为学生以“学”为中心的课堂[5]。项目教学法是教师在教学过程中，根据学生个性与知识掌握程度将教学班分为若干个项目学习小组，并按照课程内容和教学大纲的具体要求，结合专业实际应用的需求，为各小组“量体”布置一个设计项目，在项目的牵引和任课教师的引导下，采取小组讨论、项目汇报的方式，以项目牵引学生的学习[6]。项目教学法以工程实践为引导，提升学生理论联系实际的能力。翻转式教学和项目式教学相结合的混合式教学方法，打破了传统教学在空间、时间等多方面的限制，实现了以需求为导向、以学生为主体的教学理念。课前教师通过网络平台将授课视频推送给学生，课堂上检查学生对授课内容的理解程度，有针对性地讲授授课内容，引发学生对视频内容进行深度思考，师生互动讨论交流，提高学生的课堂参与度，激发学生的学习兴趣，提升教学质量。显然，该教学模式与“以需求为导向，开放办学，培养应用型复合人才”的培养目标一致。

为此，笔者将翻转式教学和项目式教学相结合的教学模式引入室内采暖课程中，开展基于项目牵引的室内采暖课程翻转课堂教学设计。

二、基于项目牵引的室内采暖课程翻转课堂教学设计

基于项目牵引的室内采暖课程翻转课堂教学设计由项目牵引式教学和翻转课堂教学两部分组成。项目牵引式教学方法通过项目牵引学生学习，强调知识运用能力的培养，项目贯穿于整个教学过程中。翻转课堂通过重新分配学生的课堂和课下学习内容，强调以学生为主体的教学理念。因此，为了实现基于项目牵引的翻转课堂教学设计，针对室内采暖课程理论知识进行了整合。

（一）教学内容整合

针对室内采暖课程培养学生具有建筑供暖系统设计能力的目标，基于课程教学内容多、实践性强的特性，将教学内容整合为热负荷计算模块、末端装置选型模块、供暖系统确定模块和水力计算模块等。热负荷计算模块包括围护结构的基本耗热量、附加耗热量、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量及建筑节能与设计五部分，该模块是整个供暖系统设计计算的基础，具有内容知识点多、理论性强的特点；末端装置选型模块包括散热器类型、散热器的计算及低温辐射采暖设计计算三部分，该模块内容是室内供暖系统的实现形式，模块的内容比较具体；供暖系统确定模块包括传统热水供暖系统、分户热水供暖系统及高层建筑热水供暖系统，模块内容具有抽象、难以理解的特点；水力计算模块内容包括供暖系统水力计算的原理、重力双管供暖系统水力计算、传统供暖系统水力计算及分户采暖系统水力计算等内容，模块内容理论性强，推导演绎较为复杂。四大模块的内容从基本的热负荷计算到系统的设计计算，层次递进，构成了室内采暖课程的知识体系，这也与室内采暖系统的设计思路一致，有助于学生更系统地理解供暖系统的基本理论，培养学生的系统性思维，以及思考、分析、解决问题的能力。

（二）基于项目牵引的室内采暖翻转课堂教学设计

基于项目牵引的室内采暖翻转课堂教学设计包括项目牵引式教学和翻转课堂教学两部分，如图1所示。课程以项目牵引学生学习基本理论知识，并将专业理论知识用于解决实际工程问题中，以翻转课堂的教学形式，督促学生学习，提高学生的学习效果，二者相辅相成。

1.项目牵引式教学

采用项目式教学法，将室内供暖系统设计融入整个教学过程中，让学生带着问题学习，将理论与实际工程问题有机结合。具体做法如下：在上课之初，将上课班级重新组建成几个“项目组”，要求每个项目组在课程期间完成该建筑的室内供暖系统设计。学生每完成一个模块的学习，立即进行相应知识点的课程设计，并在下一次课，由每个组选派一名学生汇报其设计成果。在汇报设计成果的过程中，教师针对学生存在的问题一一纠正，对学生普遍疑惑的技术细节、理论课堂没有详细交代的问题集中进行讲解与讨论。项目组的引入，增强了学生的交流合作和自学研讨能力，培养了学生的技术分析能力、合作精神，同时激发了学生的学习兴趣。

2.翻转课堂教学

室内采暖课程的课堂教学包括教师主导型和学生主导型两类，教师主导型课堂的教学设计包括三个环节，即课前线上自主学习、课堂讲授和互动交流及课后评估与延伸，如图1所示。

课前自学内容是基于学堂在线供热工程课程的慕课实现。具体做法如下：教师在课前将需要学习的慕课视频通过“学习通”网络平台推送给学生，并要求学生在课前完成学习，并在学习通上完成该部分的慕课课后习题，实现在线检测。慕课课后的学习通习题一般为内容较简单的选择题，主要考查学生是否认真观看视频。

课堂讲授和互动交流包含提出问题、重点知识讲解和互动讨论交流三个环节。首先，课堂上教师提出2～3个问题，问题的类型是判断或思考题，问题难度高于慕课视频课后的选择题，由教师随机找学生回答问题，这个环节不仅让学生产生紧张感，有利于学生快速进入上课状态，还可以督促学生课下认真学习慕课视频知识。其次，教师根据学生对问题的回答情况，针对性地进行内容讲解，重点讲解学生出错较高和本学时的重点知识，同时，在知识点讲解过程中注重引入一些和本学时相关的工程数据、规范和标准，提高学生的工程意识和工匠精神。最后，教师提出思考题，让学生分组讨论，查阅手机电子规范。课堂留出一定时间，由各组推选一名学生介绍得出的答案，其他学生进行补充和质疑。在这个过程中，教师进行适当引导，直到得出正确答案。

课后评估与延伸主要由学生自主完成，学生根据本学时所学内容完成项目中涉及的相关内容，针对不明白或理解不深入的知识点，可以反复观看慕课视频或和项目组的同学互动交流。同时，教师发布一些与授课内容相关的最新研究动态、工程案例，充实线上教学资源，开阔学生的眼界。

学生主导型课堂主要包括学生成果汇报、互动交流和教师点评三个环节。学生主导型课堂主要是在每个模块教学结束后展现，由每个项目组派出一名学生对该模块内容的成果进行讲解，讲解形式是PPT。讲解结束后，由其他学生质疑，提出该学生在汇报过程中存在的问题，并给出建议。最后，教师根据学生汇报及学生的质疑情况统一进行点评，针对学生普遍存在的问题，再一次进行讲解。

（三）教学成绩的考核评价

合理的成绩评价方式是调动学生自主学习积极性、提高教学质量的重要方式。室内采暖课程是工程应用型专业的必修课程，采用传统的期末闭卷考试，无法客观、公平地评价学生的学习效果。基于项目牵引的室内采暖翻转课堂教学设计包括课前自主学习、课堂学习、课后作业及项目的阶段性成果环节等，为准确把握每个环节学生的学习效果，在教学实施过程中，建立全过程性考核和综合测试考核相结合的考核体系，形成形成性学习评价。全过程性考核包括课前的自主学习、课堂问题回答、互动交流及课程每个模块结束后的项目阶段性成果，以期从多角度、多方位、全过程对学生的学习效果进行评价。考核方式采用多元化的考核方式，主要包括线上检测、课堂提问、小组汇报等，其中学生课前的自主学习通过线上“学习通”平台检测实现，根据每次慕课的习题设置相应权重，获得学生的得分；课堂提问考核直接记录得分；小组汇报主要是针对项目组学生对项目完成情况的汇报，这部分主要以教师评价为主、学生互评为辅模式确定得分。小组讨论主要依据学生课堂讨论的参与度、回答问题的准确度、学生的表达能力及分析问题能力等原则进行打分。综合测试通过期末闭卷考试实现，考试内容包括基础题和拓展题，主要考核学生对基础理论知识的掌握情况及对知识点的综合运用能力。最终学生的总评成绩由过程性考核成绩和综合测试成绩共同决定，分别占比为60%和40%。

三、教学效果评价

教学效果评价通过学生综合测试成绩和学生对室内采暖课程满意度调查实现。

（一）学生综合测试成绩

选取我校2019级和2020级建筑环境与能源应用工程专业两个班，两个班学生人数分别为74人和77人。其中，2019级建筑环境与能源应用工程专业采用传统的教学模式，即教师课堂授课为主、学生课后作业为辅，授课方式采用多媒体和板书相结合的方式。2020级建筑环境与能源应用工程专业采用基于项目牵引的翻转课堂教学模式。两个班级均采用由中国建筑工业出版社出版的《供热工程》（第五版）教材。两个班级综合测试试卷考查知识点相似，阅卷标准一致。

学生的综合测试成绩采用统计软件IBM SPSS Statistical 25.0进行统计分析，结果显示，2019级建筑环境与能源应用工程专业学生成绩的置信区间为73.15～85.85（95%），优秀率为43%。2020级建筑环境与能源应用工程专业学生成绩的置信区间为77.96～89.44（95%），优秀率为71%。可见，采用基于项目牵引的翻转课堂教学模式的班级成绩和优秀率明显高于传统教学模式。在室内采暖课程综合测试试卷分析中发现，采用基于项目牵引的翻转课堂教学模式的班级在拓展题上的得分明显高于传统教学模式，尤其在室内采暖方案的分析方面表现突出。这说明，采用基于项目牵引的翻转课堂教学模式能有效地提高学生的综合应用能力，提升学生分析问题和解决采暖问题的能力。

（二）教学效果反馈

为了了解学生对基于项目牵引的翻转课堂教学模式的接受程度和满意度，对2020级建筑环境与能源应用工程专业学生发放室内采暖课程满意度调查问卷，调查问卷采用封闭形式，问卷内容包括课前慕课学习、课堂效率、知识掌握程度和项目成果情况四个方面。共发放问卷77份，回收问卷77份，有效问卷77份。调查结果显示，在课前慕课学习方面，分别有35%和34%的学生表示对课前学习的慕课内容很满意和满意，但针对课程知识掌握程度，有15%的学生表示不满意，33%的学生表示课前慕课学习不能节省时间。

除了课前慕课学习外，其余三个调查内容课堂互动讨论、教学效果和考核方式，学生很满意/很赞同、满意/赞同和一般的占比均超过90%，这说明学生对基于项目牵引的翻转课堂教学模式是充分认可的。绝大多数学生表示，通过这种教学模式，学生对课程的兴趣度提高了，通过课堂的互动交流和项目的阶段性成果，对所学知识掌握得更加全面和深入。

四、结束语

工程应用型专业强调学以致用，室内采暖课程作为典型的应用型专业——建筑环境与能源应用工程专业的专业必修课，更要强调运用所学的理论知识，解决复杂的工程问题。为此，笔者基于室内采暖课程的培养目标，探索了基于项目牵引的翻转课堂教学设计，得到了如下结论。

首先，基于课程教学内容多、实践性强的特性，将教学内容整合为热负荷计算模块、末端装置选型模块、供暖系统确定模块和水力计算模块，授课内容的整合提高了学生系统掌握各部分知识点的能力，培养了学生的系统性思维。

其次，将翻转式教学和项目式教学相结合的混合式教学方法引入室内采暖课程中，激发了学生的自主学习性、课堂参与度和学习兴趣。同时，在教学实施过程中，建立全过程性考核和综合测试考核相结合的考核体系，形成形成性学习评价，从多角度、多方位、全过程对学生的学习效果进行了评价。

最后，通过学生综合测试成绩和学生对室内采暖课程满意度调查实现学生对教学效果的反馈，结果显示，采用基于项目牵引的翻转课堂教学模式的班级成绩和优秀率明显高于采用传统教学模式的班级；绝大多数学生表示，这种教学模式提高了他们对课程的兴趣度，使其能够更加全面和深入地掌握所学知识。

参考文献：

［1］常琛.供热工程课程采用项目牵引式教学方法的实证研究［J］.内蒙古农业大学学报（社会科学版），2023，25（1）：19-24，100.

［2］林健.深入扎实推进新工科建设：新工科研究与实践项目的组织和实施［J］.高等工程教育研究，2017（5）：18-31.

［3］教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见［EB/OL］.（2018-10-08）［2024-03-19］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/2018

10/t20181017_351887.html.

［4］宋翀芳，雷勇刚，杜保存，等.建筑冷热源课程混合式教学模式探索与实践［J］.高等建筑教育，2023，32（1）：185-191.

［5］王旭影，王润生，杨建.基于翻转课堂的“工程地质”课程教学设计与评价［J］.唐山学院学报，2021，34（6）：99-103.

［6］仝月荣，肖雄子彦，张执南，等.产教深度融合背景下项目式教学模式探析［J］.实验室研究与探索，2021，40（7）：185-189.

◎编辑 郑晓燕

①基金项目：教育部高等学校给排水科学与工程专业教学指导分委会教育教改项目（GPSJZE2020-34）；河北省高等教育教学改革研究与实践项目（2020GJJG407）。

作者简介：杨秀娥（1984—），女，汉族，山东德州人，讲师，博士研究生，研究方向：建筑节能。