空氣調節課程設計改革與實踐

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【摘要】建筑環境與能源應用工程專業改名后，學生需要在課程設計中訓練并應用建筑節能的知識，但是開設一門專門的建筑節能課程設計存在很大困難。考慮到空氣調節課程設計中的建筑空調、采暖負荷計算部分內容對建筑節能工作有著極為重要的作用，探索嘗試將其內容調整，改為進行建筑負荷與能耗的計算，并進行建筑節能評估。

【關鍵詞】空氣調節；課程設計；改革；建筑節能

0前言

截止2011年底，設置建筑環境與設備工程專業（后面專業均簡稱“建環”）的高等院校達到了181所。這一方面表明了各高校對建環就業前景的認可，另一方面也為專業帶來了一定的就業壓力。建筑環境與設備工程專業在2012年更名為“建筑環境與能源應用工程”，專業范圍擴展到建筑節能技術領域，適時為建環專業拓寬了生存空間和就業方向，因此我們在空氣調節的課程設計以及暖通方向畢業設計的教學和內容方面進行了改革嘗試，希望增加學生在建筑節能方面的實際設計知識，熟悉專業設計軟件，提高在建筑節能行業的從業能力。

1空氣調節課程設計存在的問題

1.1建筑節能設計內容考慮較少。

建筑節能是十二五節能減排規劃中的重點工程，十二五期間，我國建筑節能目標是1.16億噸標準煤（tce）。建筑節能包括新建建筑的節能設計和既有建筑的節能改造，二者在我國有巨大的市場潛力，使得建筑節能市場快速發展。預測到2020年，我國建筑節能市場年規模將達到2300億，而截止2012年底，批準備案的節能服務企業就高達3200家。一方面是巨大的市場需求，另一方面卻是建環專業的學生在傳統的就業領域競爭日益激烈，卻少有去建筑節能企業應聘的。出現這種局面的可能性是多方面的，一是建環專業擴展建筑節能方向的時日尚短，很多高校建環的學生習慣性的還是去本專業熟悉的傳統單位應聘；二是知識結構欠缺，對于建筑節能部分的就業能力自覺不足，在有其他選擇的情況下，不敢去應聘。我校自2013年起給本科生增設了建筑節能技術課程，但是對于建筑節能的相關課程設計卻不好開設，因為原有的課程設計數目都是固定的，如果新增加一門課程設計，就得砍掉原有的一門課程設計才行。原有的課程設計體系都是經過多年形成，難以調整的結果就是建環專業鮮有在課程設計中加入建筑節能技術內容，這就導致上述的矛盾出現。

1.2指導教師組織題目素材困難

建環的發展除了開設學校增加外，還體現在學生數量的增長上。我校建環自2001年開設以來，招生數量從64人增加至2014年的142人，很多高校建環招生都達到了100人以上。當一個專業班級超過30人以后，教學工作的質量就會明顯降低，甚至課程設計中給學生準備題目素材也變的困難。空氣調節傳統課程設計都是以一棟建筑來進行中央空調系統設計，并繪制圖紙。指導教師為學生準備合適的建筑圖紙時，如果圖紙數量少，分組的每組學生過多，則容易互相抄襲。若圖紙數量過多則會讓指導教師頭痛。指導教師只能是盡量控制分組學生的數量在一個合適的范圍，但是隨著學生數量的增加，而學校又要求近年的設計用圖紙不能重復，這就給指導教師的工作增加了很大的難度。

1.3學生鍛煉有限，容易抄襲

抄襲是很多高校專業教師都十分頭痛的問題，課程設計乃至畢業設計都抄襲嚴重。雖然很多教學改革都針對這個問題進行了探索，但從實踐的效果看，都不是很理想。空氣調節的課程設計，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，比如要求同組同學地點不一致，圍護結構參數不一致等等，雖然提高了抄襲的難度，但其核心內容如風系統、水系統設計及水力計算、繪圖等，在軟件上調整十分容易，學生只需稍微調整一點，就能有所變化，從而蒙混過關。至于為課程設計查閱各種資料即使沒有進行，也多半能完成設計。這就使得設計的鍛煉作用很大程度上取決于學生的個人自覺和主觀能動性，但多數學生的學習積極性并不高。1.4不同學校不同層次學生難于因材施教不同學校、不同專業的學生高考分數差距很大，表現在學生的三力－“智力、努力、能力”上也有很大差距，即使一個班的內部同學也因為招生數量擴大而拉大了差距，這是一個無法回避的現實。以我校建環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十分之多。課程設計過去對于所有人都是一樣的要求，任務書上的內容都得完成，然后根據完成的情況由指導教師進行打分。由于上述的問題存在，最后相當數量學生的成績超過其學習付出。事實上，一個班里的同學如果要分為上、中、下三個層次的話，面對完全一樣要求的課程設計內容和要求，下層的學生往往直接放棄，覺得完全超過自己愿意付出及能達到的水準。中層相當一部分的同學則會開始沒放棄，而在過程中因為不夠努力或者別的原因浪費了時間，最后發現難以達到完成要求，就會放棄努力，和下層的同學一樣選擇抄襲來混過去。

2改革思路

2.1題目內容調整

新的課程設計內容調整為建筑節能評估設計。實際上，傳統的空氣調節課程設計的主要內容，我們如果進行適當分割，會發現很多內容或者說目標，在其他課程設計中已經體現過。比如說學習CAD制圖、水力計算、設備選型等等。而其他課程設計無法替代的建筑冷熱負荷計算，在新的課程設計內容中依舊是重要內容。還有部分確實難以在新課程設計內容中實踐到的如空調系統方案選擇、風系統和水系統的設計等內容，在畢業設計中還要進行更加詳細細致的設計。調整后的內容可以實現前言中改革探索的目的。

2.2設計素材多樣化組合

合適的建筑圖紙確實很難準備太多的數量，考慮到新的設計內容主要是建筑圍護結構的全年冷熱負荷計算與相應的建筑節能評估，鑒于全年冷熱負荷計算和建筑節能評估工作的特點，以少量的建筑圖紙為基礎，通過修改建筑所在城市，進行組合，就可以滿足數量較多學生的需要，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設計深度分級

一個專業的學生，素質和能力參差不齊，這是一個讓廣大教師很痛苦的問題。課程教學和期末考試很難進行差異化設計，只能一個標準。但是課程設計可以適當考慮學生的這種差異，在設計深度上進行分級。同學根據自己情況選擇不同深度，這不是降低要求，也不是搞特殊化，在成績考核標準上可以體現出差別的。就像商品分級銷售，不同等級價格不同，深度要求高的同學成績的起點應該高于深度低的同學，這也可以激勵部分同學力爭上游。設計深度通過三個設計任務模塊來區分：低級版僅需使用DEST軟件繪制圖紙，完成三維建模，并進行必要的設置，然后進行初始圍護結構條件下建筑全年的空調、采暖負荷逐時動態計算，對比當地建筑單位面積負荷節能要求，如果達不到，則修改圍護結構數據，直到計算節能達到節能要求；中級版則需在低級版基礎上進行參考建筑的權衡計算；高級版進一步要求使用DEST-E進行權衡計算時要考慮不同空調系統設計方案的優化對結果的影響，并給出建筑節能評估報告。選擇低級版的設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

為了更好的進行改革探索，避免對學生的學習影響過大，我們采取了漸進式的實施過程。首先在建環2009級及2010級的畢業設計中選擇部分暖通方向的同學進行了嘗試，因為畢業設計時間相對寬松一些。相關同學在畢業設計中使用了DEST軟件進行負荷計算分析，并對節能效果進行了評估，畢業設計其他內容及要求適當減少，從結果上看能完成相關內容的設計計算。隨后又對建環2011級和2012級的課程設計進行了嘗試，從題目到內容都按照預想的方案進行調整。由于兩個年級的學生數量均為70人左右，因此指導教師提供了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，每組內同學的城市不能重復。考慮到學習DEST軟件和節能評估知識的難度，給學生進行了五次講座，且講座的時間并不完全局限于課表安排的兩周，而是與空氣調節課程教學同時進行，選擇合適的時間分別插入講座。最后的集中設計時間也比理論的兩周增加了不少，部分原因是現實有很多其他課程的教學、考試等等諸多因素使得學生無法全力做課程設計。

4效果與問題

課程設計改革嘗試取得了一定效果，部分實現了教學改革預期目的。通過內容的調整，學生對于建筑節能評估的工作有了一定的認識，初步掌握了軟件DEST，可以使用軟件來建模以及進行負荷及能耗計算，能簡單進行權衡判斷。這些都是原本課程設計很難涉及的地方。而在2011級本科生的畢業設計中，因為已經有了課程設計的基礎，對部分暖通方向同學的畢業設計也嘗試不減少其他設計內容和要求的前提下加入建筑節能設計這塊內容，要求學生對建筑圍護結構和選用的空調系統方案進行能耗分析評估，選擇符合建筑節能要求的方案。從畢業設計的情況來看，基本上能完成設計任務，豐富了畢業設計內容，鍛煉了學生，并且首次有一名同學進入了建筑節能設計咨詢公司就業。雖然取得了一定的成績，但是依舊發現一些問題。一是學生的積極性仍然難以調動，新的題目內容依舊不能打動多數同學去積極進行新軟件和新知識的學習，更有部分同學覺得增加了自己的勞動量而頗有怨言。二是進度緩慢，實際以往專業課程設計也是如此，學生們總是會難以在規定的兩周內完成，而改革后需要學習新的軟件和建筑節能評估方面的知識，也需要查詢當地的建筑節能相關數據，進度問題就更加突出了，大部分同學都是在3～4周才完成課程設計。三是抄襲問題，課程設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。雖然設計內容直接復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，然后修改設置的一些參數，從而大大降低使用軟件的工作量。四是設計的質量，兩級分化嚴重，部分認真努力的同學，做的比較好，而相當數量的同學，即使讓他們在設計深度上選擇較為容易的模塊，最后上交的設計成果依舊做的很差，最終成績拿到優秀的同學才2人。這是很多二本院校建環專業缺乏優秀生源而面對的一個現實問題。五是指導教師的實際工作量增加了，而學校的課程設計工作量是按照標準2周來定的。

5結論

多數高校建環專業還是以培養工程應用性人才為目標，招生和教學是要以市場為導向的。為了應對我國建筑節能市場的發展而對教學和課程設計內容做一定調整是有必要的。通過對空氣調節課程設計內容的教學改革嘗試有一定效果，但是很難做到一蹴而就，包括課程設計內容改革后與指導性專業規范的要求有一定的出入也尚待進一步討論。有很多高校老師對空氣調節課程設計改革進行了有益的探索和嘗試，有收獲也有失望，我們應將改革持續進行下去。

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作者：韓滔 裴桂紅 馬紅艷 岑康 單位：西南石油大學土工工程與建筑學院