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新工科建设是我国高等教育的里程碑,是紧跟时展的要求,是教育回归其本质的体现。2017年以来,教育部多次发文,要求各高校推进新工科建设,这是保证我国工程教育从接轨国际到领跑全球的信号,在国家引领下,各高校应当全力探索领先全球的工程教育中国模式[1-3]。笔者认为地方高校应当是新工科建设的主力,新工科建设是地方高校实现转型、提升专业力量的重要机遇,因为地方高校承担着服务地方的重要责任,需要对接地方经济发展,对企业技术提出的创新要求能给予有力支持,培养适合当地社会经济发展需要的创新型、复合型人才。另外,地方高校应当结合当地产业,凝练办学特色,有针对性地培养适合当地需求的创新型人才,这样才能充分发挥自身的优势,把特色学科办好办强,从而带动整个学校教育水平的提高[4-6]。土建类专业是我国工科教育中的传统强势专业。本文的研究对象湖南城市学院就是一所非常具有代表性的以工科为主的地方本科院校。该校的土建类专业是传统优势专业,特别是在湖南省具有较高的知名度,但是在新时代新环境下如何强化自身优势是其面临的重要课题。基于此,本文以湖南城市学院建筑环境与能源应用工程专业为例,介绍该专业面对新工科教育大背景所做出的实践教学改革尝试。
2建环专业实践教学存在的问题
实验教学在实践教学中,实验教学是重要的一个环节,本专业原有实验教学内容中演示型实验较多,存在一定问题。原有实验教学是基于建筑环境与设备工程专业而设置的,主要配合专业基础课流体力学、传热学、工程热力学、电工电子学和专业核心课程供热工程、锅炉及锅炉房设备、制冷技术、空调工程、通风工程、建筑电气、建筑设备自动化等而设立,实验开设种类齐全。但是受实验场地和实验设备数量的限制,许多实验设备数量不够,仅能进行演示型实验,在实验过程中学生被动地听教师讲解,没有机会实际操作,设计实验方案更无从谈起。在这种实验课中,学生被动接受,其教学效果可想而知。这种实验教学条件不能满足新工科所要求的建筑环境与能源应用工程专业的实践教学要求。课程设计本专业原有的课程设计是针对这一门课程设置,并没有兼顾统筹其他课程,缺乏综合性和总体性。原有课程设计分别为供热工程、冷热源工程、工业通风、空调工程、工程概预算、建筑给排水、建筑电气、建筑设备自动化等课程对应的课程设计,每一个课程设计的时间一般为2~3周。这种课程设计的方案时间短,学生往往刚刚理清思绪,明白该怎么做,方案怎么选择,负荷计算的方法是什么,就花费了大量时间;接下来还要熟悉规范,进行图纸绘制等工作,可以想象对于一个刚接触工程设计行业的学生,这样完成的课程设计计算的准确性和图纸的完善度都不会太高。同时,经过长期与学生的沟通发现,把这种课程设计安排加在一个刚入设计行业的学生身上,只会使他对这个行业充满畏惧,最终仅仅为了完成课程设计而做课程设计,毕业后也不会再选择这个行业,这是这种教学方法最大的问题。毕业设计在本专业的毕业设计中,以前主要是进行一个完整项目的工程设计,但是存在一定的问题。这些项目不都是真实存在的项目,有的是虚拟项目,这样就会导致建筑上可能存在不合理,设计出来的方案与实际中的方案相差较大。比如建筑是按照北方的标准设计,而进行暖通设计时却采用南方的气候条件,或者采用了过时规范设计的建筑,将会导致建筑本身就与现有规范冲突,让学生无所适从。另外,地方高校的学生也存在考研热,每年都有大量学生在本科毕业后能够升学,进入科研型大学从事科研工作;而地方高校的年轻教师大都是博士毕业,有一定的科研基础,考上研的学生没有人将其带入科研大门,而想做科研的教师又缺乏助手,实际上毕业设计正是这两种需求能很好结合的途径。实习实训实习实训是工科教育中最重要的一个环节,在这个环节学生直接与企业接触,能比较深入地了解本专业的应用情况并能提高实践能力。以前的实习实训,除了在校办工厂内进行实践操作外,企业一般难以接待如此规模的学生进行实践动手操作,所以实习实训往往停留在走马观花的参观中。虽然一般都有工程技术人员参与实习中为学生答疑解惑,但是通过长期观察,整体效果不佳,需要找到一条合适路径来提高实习实训的质量,这也是目前各个高校都面临的困境。
3建环专业实践教学改革
实验教学改革方面近年来,本专业在实验室建设方面投入大量的经费保障实验室设备的配置。每年都有固定经费用于实验室设备购置,而且为了适应本地社会经济的发展需要,特别购置了整套的建筑外门窗及墙体保温性能测试装置。该设备是为了适应建筑节能检测的需要,最新研发的全自动检测系统。该设备是国内首次将标定热箱法(用于门窗)和防护热箱法(用于墙体板材)两种方法综合在一套装置中,能满足相关国家标准的检测方法、检测精度要求,既可以为学生提供实验平台,也可以为地方经济服务。教学内容改革方面在教学改革方面,为凸显本专业服务地方的特点,经过优化整合建设了暖通空调核心课程群和建筑电气核心课程群。暖通空调核心课程群主要由空调工程、通风工程、供热工程、制冷原理、锅炉及锅炉房设备等课程组成;建筑电气核心课程群主要由建筑电气、建筑设备自动化等课程组成。在教学资源方面向核心课程群倾斜,主要包括对师资的能力提升,加大双师双能型教师的培养投入,定期派遣核心课程任课教师去企业进行实践。由于本专业的就业方向以设计院和施工单位为主,因此派遣核心课程任课教师前往设计院或者施工单位较多,鼓励教师参加注册公用设备工程师考试,提升实践能力的同时提升理论水平。课程设计改革方面课程设计方面,实施综合课程设计模式,让学生对同一实际已完工建筑先后完成空调、通风、供热、供燃气的设计任务,这些任务合并为“暖通空调综合课程设计”,使学生综合考虑设计方案,得到整体的设计训练。并在设计过程中设置多个节点,每到一个关键节点就组织学生到建筑现场进行对比学习,在这个过程中可以给学生以感性的认识,提高学习效率。将工程概预算、建筑安装工程造价与施工管理等内容合并为“设备安装综合课程设计”,使学生对设备安装过程建立总体的工程理念,系统地掌握各部分之间的关系,提高对设备安装整体性观念。将新课程群涉及的新领域“建筑智能设施”以及“建筑电气”合并为“建筑电气综合课程设计”,该领域是目前就业方向的热门,而且在湖南省同类高校中,笔者所在院系是在建筑电气方面力量较强的,是特色所在,通过设立建筑电气综合课程设计,能进一步提升本系在建筑电气方面的教学能力。以上课程设计时间较长,总时间为17周,在项目实施过程中都结合了实际工程进行设计,选择已建成的项目,学生将自己的设计与实际工程对比后能快速找到自己的问题、设计的缺陷。通过以上综合课程设计,学生普遍反馈这种课程设计方式更加科学合理,能提高学习效率,不仅可以熟练掌握暖通空调的设计原理与方法,而且对建筑电气设计也熟悉,同时具备安装施工的基本能力,真正成长为复合型人才。毕业设计改革方面试点成立设计小组,分工合作,分块完成设计任务,培养学生的团队协作精神。其中分配任务时主要考虑学生自己的兴趣方向和今后就业的方向,将这几方面结合起来选择。毕业设计主要分为暖通、电气、给排水和BIM方向,其中BIM方向也是紧随现有工程设计的趋势所新建立的方向,并且每年都参加MDV和BIM的毕业设计大赛,获得不错名次,这在地方普通高校中是处于领先水平的。在校外进行毕业设计的学生试点实行周汇报制,以便导师掌握设计进度。毕业设计(论文)同时试点与教师科研课题相结合,在毕业设计选题时打破以前只采用工程设计作为毕业设计内容的传统,加入一部分科研课题作为学生的毕业设计,让有课题的教师将课题中的某一部分作为本科毕业设计题目。这主要是针对考研通过的学生,可以让其提前进入研究生的学习状态,比如提高他们的文献检索能力、科技论文写作能力,促进研究思维的启蒙等。通过以上方式的改革使毕业设计多样化,能够针对性地对学生进行培养,特别是在毕业后,学生普遍反映毕业设计收获很大,许多学生将毕业设计所学直接应用于工作中。实习实训改革方面实习实训的改革主要为了提高实习质量,目的是让学生真正学到实践知识。但是限于每个实习时间较短,学生人数较多,所以实习实训改革首先定在毕业实习。毕业实习是与寒假连在一起的,相对来说,学生可以适当延长实习时间,对实习工作有更深入的了解。另外,毕业实习阶段正是学生找工作的高峰时间,学生可以利用实习进入有意向的单位提前熟悉工作环境,初步进入工作状态;也让企业和学生进行一定的相互了解,双方都满意后再签订就业协议,这是企业与学生都愿意看到的。所以在实习实训教学改革中,首选鼓励学生进入有工作意向的单位进行实习,这部分由学生自由选择。但是总会有学生并不是很清楚自己将来的就业方向,无法找到适合自己的企业。这部分学生由教研室联系实习单位,学生在这些单位里轮岗,等到寒假过完要返校进行毕业设计时,可根据毕业实习情况选择留在实习单位进行校外毕业设计。通过两年的试点,毕业实习效果得到极大改善,获得学生和企业的一致好评!
论文摘要:根据我校建筑环境与设备工程专业的特点,对本专业课程体系的改革以及课堂教学和实践教学方法进行探讨。指出原有专业课程设计体系中存在的问题以及围绕该问题采取的一系列改革措施,并在此基础上提出了多种教学手段相融合的教学方法,以供热、通风类课程为例,对该教学方法进行了设计和探讨,同时指出具体实施过程中需要解决的问题。
论文关键词:建筑环境与设备工程;课程体系;教学改革
建筑环境与设备工程专业是教育部于1998年将原有供热、通风与空调工程专业(简称暖通空调专业)与燃气工程专业合并后重新组建的一个新兴专业,其中还涵盖了给排水工程专业中的建筑给排水的部分内容。作为一个重组后的专业,其所涵盖的内容并不是原有专业内容的简单合并,而是从学科的系统性和科学性角度对现有内容进行融合。从教育部公布的调整后的本科专业目录可知,建筑环境与设备工程专业是土建类一级学科下属的二级学科,但由于其涉及的专业基础课程多数是隶属于动力工程及工程热物理一级学科,为此当前开设该专业的大专院校均是在结合自身的具体情况和办学特点的基础上对其专业的从属进行归类。我校于1999年依托能源与动力工程学院开始着手组建建筑环境与设备工程系,并于2001年开始招收建环专业的本科生。由于办学历史较短,办学经验与老牌暖通类院校相比略显不足,在制定专业人才培养方案、课程体系等方面均存在某些不足。但是经过系室老师们不断的探索、改革,经过长期的实践,取得了较好的教学效果,同时也积累了一些宝贵的教学经验。本文以供热、通风类课程的教学改革为例,对建环专业课程体系改革以及课堂教学各环节进行回顾和探讨。
一、原有专业课程体系设置中存在的问题
办学之初,本专业以主要培养具有室内环境系统与设备及建筑公共设施系统的设计、安装调试、运行管理及国民经济各部门所需的特殊建筑环境研究开发的基础理论知识及能力,能在建筑环境与设备的设计研究、制造安装、物业管理等部门及相关的科研、生产、教学等单位从事工作的高级工程技术人才作为培养目标制定培养方案,提出以工程热应力、流体力学和传热学作为专业基础课,以建筑环境学、供热、通风、空气调节、燃气工程作为专业必修课,以建筑冷、热源,制冷等作为专业选修课并结合工程力学、机械、电子类课程以及相关的课程设计为整体的课程体系,通过几年的教学实践,发现原有课程设计体系存在如下的问题。
1.专业课程总学时过长,教学计划分布不均
相对于其他专业,由于建环专业是将原有的暖通专业与燃气工程专业进行了合并,其涵盖的内容有所增加。同时,由于专业课的教学主要集中在大三的下半学期以及大四的上半学期,而这一阶段正是学生考研复习和找工作的黄金时期,在考研和找工作的双重干扰下,学生不能集中精力进行专业课程的学习,进而导致课堂教学效果差,学生听课不认真的现象时有发生。
2.理论教学与课程设计脱节,课程设计时间不充裕
对于建环专业的学生来说,课程设计是检验其是否真正掌握专业知识的一个重要依据。但在课时安排上,为了避免与主干课程冲突,课程设计往往安排在学期之末,即在专业课程完全讲授完以后开始进行课程设计。这样就会造成在讲授理论知识时,学生无法掌握这些理论知识所具有的实践价值,而到进行课程设计时,学生对这些理论知识已经比较陌生,不知道如何利用理论知识来指导实践。同时,由于需要安排课程设计的专业课程较多,往往出现一个学期末要同时完成几门课程设计,时间比较紧张,此时学生还要面临考试、考研以及找工作等事情,无法抽出足够的精力来投入到课程设计中去,这就造成了课程设计的整体质量不高,并存在严重的抄袭现象。
3.实验课程涵盖内容不够全面,学生动手能力锻炼不足
在课程体系制定之初,相关实验环节部分也进行了考虑,但是在具体的实施过程中并没有将实验环节单独作为一个整体,而是将其融入到理论教学内,将实验环节所需的课时数纳入到理论教学之中,由于缺乏专业的实验任课教师,具体的教学安排则取决于专业任课老师的教学计划,这样一来,就导致实验课程不能充分受到重视,学生实验能力无法得到充分锻炼。
二、专业课程体系的改革与实践
针对原有专业课程体系存在的问题,我们在着手修订新的培养方案的同时,根据“基础厚、口径宽、能力强、素质高”的原则对专业课程体系的制定也进行了相关的调整。
1.强调学科基础,突出专业特色
建环专业的突出特色是人工热湿环境。随着当前人民生活水平的提高,人们对人居环境的要求日益提高,这就迫切需要有更宽厚的学科基础。因此,在修订培养方案时将工程热力学、流体力学、传热学、建筑环境学、热质交换原理与设备、流体输配管网六门课程作为专业主干课程。 转贴于
2.减少专业重复内容,优化教学质量
建筑环境学、热质交换原理与设备、流体输配管网三门主干课程是将原有专业课程中的共性部分经提炼而形成的具有特色的专业理论课。为了避免与原有专业课程体系中的相关内容重复,就必须对原有专业必修课进行适当的调整和重组。以建筑环境学为例,该课程主要由建筑外环境、室内空气品质、室内热湿环境、建筑声环境、建筑光环境以及人对热湿环境的反应等知识模块组成。其中热湿环境与空气品质知识模块主要涉及的是太阳辐射对建筑物的热作用、围护结构热湿传递的机理、冷负荷与得热量的关系、典型冷(热)负荷计算方法的原理、通风稀释方程、新风量的确定、自然通风与局部通风等知识点,而这些内容又分别涵盖在工业通风、供热工程以及空气调节等专业课程中,为了避免重复教学,就需对这些专业课程的知识体系进行适当的删减和合并,在不打乱教学系统性的同时减少教学的课时数。
3.注重课程设计与理论教学同步性,加强实践教学环节
原有课程体系调整的一个重点就是如何解决课程设计与理论教学存在的严重脱节问题。为了有效地解决这一问题,在现有的课程体系中引入理论教学与课程设计同步的教学思想,即将课程设计穿插在理论教学的过程中,要求学生在学习理论知识的同时开始着手进行课程设计,这样就能够做到理论知识与实际应用的有机结合,同时也提高了学生的学习积极性。此外,应在原有课程体系中增加实践教学环节,加大实验课程以及生产实习课程所占的比例,锻炼学生的动手能力,激发学生运用自己所学的专业知识解决实际问题的热情。
三、多种教学手段相融合的教学构想与实施
通过对原有课程体系存在的问题进行相关改革,已经初步取得了较好的教学效果。但从具体的实施过程来看,还是暴露出了一些问题,导致调整后的课程体系无法充分发挥出预期的效果。究其原因主要是在具体的教学实践过程中,课堂教学、课程设计、实践教学等环节不能很好地融合。为此,笔者总结最近几年在供热、通风类课程教学过程中所积累的一些经验,结合本专业课程体系的调整提出了多种教学手段相融合的教学构想。其具体的思路如下。
1.深入分析理论教学、课程设计与实践教学各环节的内在联系,实现三者之间的有机融合
以工业通风和供热工程课程为例,两者的研究重点在通风管路以及室内供暖管路和供热管路的设计与运行的相关知识上,目的是培养学生具备一般民用建筑以及工业产房通风系统和供暖以及供热系统的设计能力。为此,在进行理论教学之前,可以先展开生产认知实习,即先带领学生走出校园,亲身接触一些已投入运行的系统设备,并结合其具体的运行过程简要地阐述这些设备的运行原理以及设计过程中需要掌握的基本内容。在认知实习结束后开始理论教学,同时将课程设计融入到其中,即理论教学一开始,就向学生布置课程设计任务,明确设计内容,并结合教学进度合理安排设计进度。当教学环节结束后,课程设计基本完成,此时再带领学生进行生产实习,在实习过程中让学生对课程设计进行自我总结,指出其中存在的问题,并在现场给学生进行指导。这样一来,一方面加深了学生运用理论知识解决实际问题的能力,同时也激发了学生深入研究专业理论知识的热情和积极性,为后面的毕业设计打下良好的基础。
2.因地制宜,平衡理论教学、课程设计与实践教学各环节的主次关系
仍以工业通风和供热工程课程为例,由于二者侧重解决具体的工程实际问题,所包含的理论基础较为薄弱。考虑到本专业学生的毕业去向问题(一部分选择就业,一部分选择考研),在理论教学、课程设计以及实践教学环节三者课时的分配上要结合学生的自身特点,因地制宜,灵活地调整三者之间的课时分配比例。即一方面重视理论教学、课程设计以及实践教学三者并行、有序进行,另一方面要依据学生自身的原则有所侧重。对于直接就业的学生要锻炼其动手实践的能力,而对于考研的学生,则要锻炼其理论功底。
[关键词] 建环专业;教学团队;建设
一、教学团队的含义与发展
团队(Workteams)是由少数技能互补,愿意为了共同的目的、业绩目标和方法而承担责任的人们组成的的群体。它作为一个学术概念最初来源于企业管理,团队管理被认为是企业成功的基本保障。把团队引入教育领域以后出现了教学团队的概念。教学团队比较典型的定义是“由一个专业或某一课程的教师组成的,以提高教学质量为目标而相互协作、共同承担责任的教师群体。”
美国在上世纪50年代中期开始在中小学推行团队教学,70年代以后在高校应用团队教学,目前美国的大中小学中存在80%左右实施某种形式的团队教学。我国高校在上世纪90年代后期才开始进行教学团队实验。2007年国务院、教育部、财政部先后出台了国发(2007)14号文件、教高(2007)1号文件和2文件,全面实施高等学校本科教学质量与教学改革工程(简称“质量工程”),明确提出“加强本科教学团队建设,重点遴选和建设一批教学质量高、结构合理的教学团队,建立有效的团队合作机制,推动教学内容和方法改革和研究,促进教学研讨和教学经验交流,开发教学资源,推进教学工作的老中青相结合,发扬传、帮、带的作用,加强青年教师培养。”同年教育部在全国选出100个国家级教学团队,并成为全国教学团队建设的范例。
下文对本校省品牌专业-建环专业教学团队的设置特色、专业特色、创新性改革措施、资源建设与网络教学等特色内容分别进行总结,以供其他高校教学团队建设借鉴。
二、建环专业教学团队的建设内容与特色
建环专业是1998年教育部将原供热通风与空调工程专业和燃气工程专业(简称“暖通专业”)经调整拓宽组建而成的新专业,它主要培养从事燃气工程、供热工程、通风空调工程等方面的设计、施工、运行管理等方面的高级复合型人才。目前,全国已有140余所高校设置了建环专业,每年培养专业技术人才过万人。本校建环专业是湖北省高校中最早开办建环专业的学校。生源地涉及全国20多个省、自治区和直辖市。建环专业教学团队从1985年组建以来,经过创始、稳定发展与快速发展三个阶段20多年的建设和发展,拥有了一个特色鲜明的优秀教学队伍。
(一)教学团队的设置特色
1.团队成员高学历、高层次,知识与年龄结构合理。团队由14人组成,其中教授4人、副教授5人、讲师3人;具有博士学位的4人(博士后1人)、1位教师正在攻读博士学位,硕士学位的7人;硕士生导师6人。团队成员中,50岁以上4人、40岁以上5人、35~40岁4人、35岁以下1人,老中青配置合理,年龄结构优化,是可持续发展的教学团队。
2.以品牌专业建设为契机,全面发展,打造精品教学团队。经过团队成员多年不懈的共同努力,目前团队具有了良好的发展平台。2008年“建筑环境与设备工程专业”被评为省级品牌专业,2009年“建筑设备实验教学示范中心”被评为省级教学实验示范中心,2009年建筑自动化课程被评为省级精品课程,2009年“建筑环境与设备工程专业课程体系改革的研究”与“土建类人才培养的立体化教学模式研究与实践”均获省教改立项。另外,还有关于专业发展定位与人才培养模式、专业课程教学、双语教学等方面的研究获校教研立项。这些教研项目既有对专业发展进行全面的宏观研究,也有就某门专业课程的教学进行微观的教改研究,还有对实验等实践教学环节进行的教研。它们既相对独立,又相互促进,是全面建设“建筑环境与设备工程专业”省级品牌专业的重要内容。
3.分工协作、优势互补、充分发挥团队优势。本专业开设专业基础课、专业方向课与专业选修课共35门。团队12名专业教师均承担1门及以上专业主干课程与2至3门专业选修课程的理论课堂教学,每门专业主干课程都由2个及以上教师组成课程教学小组共同负责。
除实验外本专业共完成42周实践教学,其中36周是专业实习、设计由专业教师负责指导完成。团队12名专业教师每年均要承担毕业实习与毕业设计的工作,每人指导6至8名学生,毕业设计1生1题,选题由设计指导小组把关;认识实习和生产实习主要由中青年教师承担,分小组指导,集中答辩与评定成绩;课程设计由任课教师组织课程教学小组集中对学生进行设计指导、答疑与成绩评定。
课程实验由任课教师与专职实验员共同指导,实验分组进行。课外开放与创新实验以学生为主体,申请相关教师课外指导。
以上教学工作安排充分发挥了分工协作、优势互补的团队优势,取得了很好的教学效果。
4.教研结合,以研促教,教研并重。根据教学需要,目前本专业已经形成了三个教学科研团队:团队A主要研究本专业课程体系如何适应科学技术的发展、市场经济的需求;团队B主要研究学生工程能力与创新意识的培养:团队c主要研究供热空调系统与建筑智能化的有机结合,扩展专业范围,适应智能建筑的发展。
在科研方面,各个团队都有自己的研究方向与特色。团队十分重视科研转化教学工作,同时也积极鼓励学生参与到科研课题中来,培养学生创新思维和实践动手能力。
5.立足教书育人,开放办系,服务社会。团队紧紧抓住“以学生为本”的教育宗旨,以培养本专业工程应用型人才为目标,结合当前复合型人才培养模式和社会需求,开放办系。鼓励教师积极参加专业教研与科研等会议、专业教学与技能等培训,并给予经费支持。每年毕业设计都定期邀请知名专家来我校为师生作专题讲座。另外,本系是“湖北省土木建筑学会暖通空调专业委员会”和“武汉土木建筑学会暖通空调专业委员会”的挂靠单位,依托这个资源优势,本系在社会上有一定的影响力,在学生落实实习单位与教师开展对外技术服务方面都有一定的优势。
在服务社会方面,要抓住两型社会对环境与节能的永恒需求这个契机,充分利用本专业节能环保的专业知识优势,通过“产、学、研”结合,使本专业人才能更好地服务于社会,将知识转化为生产力,创造价值,通过进一步的建设,使团队形成自己的特色,为学生服务,为社会服务。
(二)教学团队的专业特色
1.结合专业的技术发展和社会需要开展科学研究。本团队成员在暖通空调系统节能、建筑节能、泵与风机的节能应用研究、平衡阀的应用研究、智能控制、暖通空调CFD、室内空气品质、蓄能技术应用、地源热泵、太阳能除湿空调、制冷系统的匹配等领域开展了深入的理论与应用研究,取得了一批有价值的科研成果,既服务了两型社会的建设需要,同时也丰富了课堂教学内容。
2.实习方式的改革和教学体系改革是本专业教学改革的
两个主要方面。暖通专业“顶岗实习”实施方式及效果研究曾获原冶金部教改成果二等奖。几年来仍在不断探索和改进学生的专业实习方式。关于本专业的教学体系改革,不断完善培养方案、编制实践性教学环节体系,结合自身优势开设了暖通空调新进展、冷热源工程、热泵及应用、智能建筑概论、暖通空调工程设计方法与系统分析、小型制冷设备的组装与维修、蓄能空调技术等多门特色专业选修课。另外在大一、大二年级实行了专业导师制度,对学生进入大学后如何有效的学习和做好未来的职业规划进行引导,培养学生对本专业浓厚的学习兴趣,建立师生沟通的良好渠道。
(三)教学团队的创新性改革措施
本校建环专业历来重视教学改革研究,倡导用正确的理论指导教学实践。教学改革是一个渐进的过程,经过团队成员多年的实践探索,及时总结有关经验,参与相关教研课题工作,取得了些阶段性教学成果,得到了几点切实可行的创新性改革措施。
1.依据社会发展和市场需要,提出了地方高校建环专业发展定位与人才培养模式的新要求。社会的发展对建筑环境与设备专业的人才提出新了的要求。“以人为本,舒适、便捷、安全、健康、环保、节能”的思想已成为本专业的核心理念。而高校要发展,专业要适应社会需求,就必须及时掌握社会发展需求与专业设置和教育模式之间的差距。通过调查研究,并根据我校的办学优势和地方特点,探讨本校建环专业学科的发展定位是主要培养从事燃气工程、供热工程、通风空调工程等方面的设计、施工、运行管理等方面的高级应用型人才,能适应其专业服务面广、跨行业特色的需要。面对新的形势,应对专业教学体系与人才培养目标进行及时的调整,配置适应市场要求的课程体系和教学内容,真正体现教育面向社会经济发展、服务于市场经济建设的精神。
2.改革教学体系,加强实践环节的教学投入,突出应用型人才的培养特色。加强实践环节的教学投入,实践环节的教学主要是通过做设计、实验或论文培养学生发现问题的能力,综合运用所学知识分析问题、解决问题,培养实际动手能力。
团队主要通过三方面的措施来加强实践环节的教学投入。首先,优化实践教学队伍。选派认真负责、实践经验丰富的教师指导实习与设计实践教学:专业任课教师与专任实验教师共同指导课程实验;科研能力强的教师指导学生的创新实践等。其次,灵活安排实践教学时间。根据本专业特点,把4周的生产实习调整到第七学期前4周,便于学生充分暑假进行实习,一方面夏季更容易找到实习工地,另一方面,可以满足学生与实习单位要求实习时间延长的实际需求。由于毕业就业找工作与考研的冲击,毕业设计可提前布置给学生,以便能保证设计时间与质量。通过几年的实施,取得满意的效果。最后,尽可能地加大实践经费的投入,以保证实践效果。比如向实习单位争取报销学生的交通费与适量的实习补足等。
3.设置特色课程,培养知识面宽的专业人才,满足市场需求。经济建设的发展和科学技术的进步使得节约能源已成为建筑设备管理十分紧迫的任务。建筑设备的能效管理必然成为今后的一大热点领域和重要市场。所以计划增设中央空调系统运行管理和物业设施管理等方砸相关选修课程。
另一方面,原暖通专业的教授内容主要是建筑物单纯的供热和空调,缺少建筑物内热、湿、声、光及空气质量等方面的综合考虑,尤其对创造人工建筑环境对生活和生产质量的影响的重要性认识不足,因此应对建筑环境学、建筑环境测试技术等课程的内容进行重新调整,并充分重视建筑设备动化与智能建筑等课程在专业教学中的作用。
另外,随着经济的全球化发展需要,应强化学生的英语与计算机应用能力,计划多开些双语课程。
(四)教学团队的资源建设与网络教学
1.网站与多媒体课件建设。为了充分发挥计算机和网络通信技术在专业教学中的重要作用,本教学团队十分注重专业信息平台和网络环境的建设,建立了网络化的教学和管理信息平台,实现网上辅助教学和网络化、智能化管理。在资源建设与网络教学方面主要做了许多工作。团队购买了一批专业课动画索材,自行开发了一批多媒体课件,目前本专业所有主干课程均采用了多媒体课件辅助教学,教学效果很好,深受学生的欢迎。先后建设了建筑自动化省级精品课程网,建筑智能化教学网http://hvac.省略/,建筑设备实验教学示范中心网http://jzsblab.wust.省略/,专业基础课教师博客http://zhou3.woku.eom/,QQ答疑与师生交流群等。
2.教材建设。教材是体现大学教学内容和教学方法的知识载体,是进行教学的基本工具,也是深化教育教学改革,全面推进素质教育,培养创新人才的重要保证。本团队教师注重教材,近几年主编、参编教材《建筑自动化》、《建筑安装工程概预算与运行管理》、《室内污染控制与洁净技术》、《制冷装置管理技术》、《热泵技术与应用》、《燃气供应工程》、《自动控制原理与CAI教程》、《制冷技术与装置》以及《建筑环境学》等9部,这些教材的编写、出版和使用对教学效果的提高起到了很好的保障作用。
3.实践教学资源建设。本专业的教学非常注重理论与实践的结合,注重学生实践能力与工程能力的培养。本专业设有开放实验室,大学生科技创新基地,实验教学示范中心等,为培养学生动手能力,科研能力,创新能力等提供了较好的平台,学生积极参加各种科技竞赛活动,取得了一些可喜的成果。
经过近20年的发展,已形成了比较稳定的实习基地,学生的金工实习、认识实习、生产实习以及毕业实习均有比较固定的地点,建有8个校外实习基地,4个签订实习协议单位,2个校内实习基地,实习基地为学生各类实习提供了很好的保障。另外,本专业同湖北省内多家设计院建立了长期稳定的合作关系,定期与不定期邀请一些工程设计专家到校举办学术和技术讲座,开拓师生的视野,深受师生欢迎。
关键词:设计;CAR-ASHRAE竞赛;学生
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)05-0108-02
一、CAR-ASHRAE比赛简介
中国制冷学会(CAR)、住房和城乡建设部高等学校建筑环境与设备工程学科专业指导委员会(以下简称建环专指委)和美国供热制冷空调工程师学会(ASHRAE)共同举办CAR-ASHRAE学生设计竞赛。竞赛通过项目设计的形式,锻炼提高学生综合运用专业基础知识的能力,帮助学生建立工程设计的基本概念。比赛旨在促进我国建筑环境与设备工程专业教学,提高本专业学生实际工程设计应用水平,促进国际交流。
二、北京工业大学14年竞赛
北京工业大学2014年组织学生参加CAR-ASHRAE竞赛,参赛小组由教研组老师进行评定,参赛学生最终为14届保研大四学生四名,指导老师三名。
北京工业大学2014年CAR-ASHRAE竞赛,共有四名学生组成,其中将设计内容分为四个方面,分别为负荷计算、方案比选(由组长完成)、冷热源设计以及自控策略,每人负责相应的部分,每一个部分都有专门的指导老师进行指导设计。组长将此次设计项目作为自身的毕业设计题目并进行申优答辩,组员需要另外进行自己的毕业设计。设计考查由每个部分专责的老师每周定期进行指导和检查,然后布置下一周的设计内容。
设计时间为四个月,设计题目为江西九江某医院通风空调设计,内容主要是对江西九江的综合大型医院的病房和门诊部进行设计,设计本身的理念为以人为本,满足病人,医生和家属的实际需求,在此基础之上,本着可持续发展和低碳原则,设计进行节能分析,方案进行详细的经济技术比选。
三、出现的问题及总结
CAR-ASHRAE学生设计竞赛作为在校大学生进行工程设计,高校老师和工程师共同审评的一个比赛,其主要目的为:(1)考察建筑环境与设备工程专业学生对本专业本科教学内容的掌握;(2)考察学生是否具备工程设计的基本思路;(3)鼓励和培养学生进行合理的创新。在本次参赛参赛过程中,发现学生存在以下几方面的误区,从以下几个方面对学生进行指导。
(一)负荷与计算方面误区
负荷与计算是设计的依据,也是问题存在最多的部分,学生出现的错误主要体现在有以下几点:
(1)设计死板,概念存在误区。学生设计时,参考了大量的文献,并且对北京的三甲级医院―北京市协和医院进行了实地现场调研,结合医院设计规范和手册,对医院室内外的设计参数进行设计。但是实际设计时只是设定了一个具体的温度值,没有考虑到空调设计精度的问题,概念和应用方面存在不足。
(2)计算过程不清晰。负荷计算部分,学生抄了一大堆计算公式在上面,但具体问时,发现学生对于公式里面的设计参数不是很理解,计算结果没有进行很好的分析利用,只是得出结果,不知道正确与否就进行设计;采用软件进行计算时,更是对一些输入参数不进行深究,造成计算结果出现很大误差,甚至对于自己采用一些软件,比如Dest等软件的目的不明确,人云亦云,别人用了,然后觉得自己也应用,实际上不明白运用这些软件的目的意义。在课程以及毕业设计指导中,指导老师应当对学生进行正确以及明确的指导,培养他们的思考意识和主动性,不要被动接收,被动使用。
(3)对理论知识的运用不到位。学生在实际设计时,忽略了医院内区的存在,我们发现设计不到位,考虑不够全面,比如他们进行了内外分区,接下来实际空调系统设计的时候,就直接将内外区分开来进行设计。今后的教学中应当强调这部分内容,鼓励学生放手去做,大胆去尝试。
(二)方案选择误区
设计中,最重要的部分是方案的比选,无论是冷热源还是系统以及设备的选择,都是极其重要的一部分,由于学生没有实际的设计经验,方案比较以及可行性论证时,存在以下几点问题:
(1)方案比选简单。学生对调系统类型选择的原则是:大空间便选全空气,凡是小空间便选风机盘管。后续要求学生进行经济与技术上面的比较,但是结果仍然是如此,而且比选的过程过于简单,没有系统的全周期以及客观的比较。只是将参考书上面的一些东西直接摘抄。
(2)系统设计单纯的只追求高科技。学生设计只追求高科技,忽略建筑本身的特色,并且对于高科技的把握不准确,没有考略这是一个实际项目,忽略了用户的客观需求,一些方案不具有可实施性,设计理念中的以人为本没有很好的贯彻始终。
(3)方案设计片面,全局把握不准确。方案设计时,只是注重极限工况,忽视全年的运行。这也与学生对于自己的计算结果没有进行合理的分析有很大的关联。
(4)冷热源方案设计误区大。实际学生进行设计时,我们发现最大的问题在于对整体的把握,也就是冷热源方案的选用,由于现在对于冷热源方面的资料比较多,而且现下对于节能的要求比较高,学生设计时新颖以及创新的地方均需要符合节能减排的需求,造成学生片面的追求新型和节能,设计浮于表面化,不具有工程实际价值。
(三)末端设计误区
末端系统与用户的使用息息相关,极为重要,但是我们发现,末端设计出现了很多细节问题,有以下几个方面:
(1)设计没有针对性。学生设计的主要内容包含有意愿的病房和门诊楼两部分,这两部分的房间使用时间不同,房间功能不同,设计时,学生将他们混为一谈,后期修正后,虽然将不同的部分进行了分区,但是系统仍然采用的都是风机盘管加新风的系统方式,这也与方案选择简单有关。
(2)设计细节不足。室内机组安装位置,安装方式,以及后期的关于室内管道的保温设计等均没有考虑。医院属于需要安静的环境,因此噪音的设计显得极为重要,学生设计缺乏实际经验,考虑不周,很多地方即使考虑也是丢三落四。
(四)参赛体会与小结
北京工业大学14年学生是由建筑环境与能源应用学科部整体教师进行评定商议进行的,通过此次的设计指导,我们对学生的参赛进行了反馈总结,学生的普遍反映是经过此次实际的方案设计,发现自己的基础理论知识有,但是有些概念和原理存在误区,实践经验严重不足,设计中只考虑理论,设计的方案在实际的施工或者操作方面存在很大的问题,缺乏常识性问题。通过整个医院的设计,学生学到很多的实际知识,是在理论学习过程中所没有接触过得,在专业知识的认识和应用方面有了很大的进步和提高。
学生CAR-ASHRAE竞赛,年年有,每年是不同的类型,设计包含体育馆,宾馆,医院等,都是一些常见的大型公共建筑,对于设计人要求比较高,今后设计时,不仅仅是针对一次比赛,更应该是注重积累,对经验进行总结积累,今后的设计指导中就能够避免很多问题,此次参赛,没能将前几次的学生经验进行吸收,学生设计从零开始,遇到很多实际的问题,今后当以此为戒。
四、指导老师存在的问题
在学生参赛过程,我们发现学生的很多东西不正确来源于教师指导方式的不当,根据学生的反馈,我们总结出以下几条:
(1)过多的注重理论,与实际工程项目脱节。这主要是由于很多大学的老师没有实际的工程经验,教学以及指导的过程中,过多的注重理论,教学大部分是灌输式教学,不利于激发学生的主动学习性,在实际项目的设计中出现很多常识性工程错误。
(2)指导不及时,不能满足学生需求。很多老师在学生需要指导的指导,力度不够,甚至有些是学生自己做的东西,老师没能及时的把关,出现一些很严重的原则性问题,后续进行修正,导致设计时间不足,设计仓促完成。
(3)团队协调能力不足,分工不合理。在一些团队当中,团队协调性不够。出现分工不合理,指导老师和学生的目标不明确,导致效率低,沟通不及时,问题堆积。
五、总结
针对此次学生设计比赛,经过以上的总结,得出以下结论:
(1)学生设计中,存在很多概念的误区。暖通空调专业知识面非常广,有制冷、空调、供热采暖、通风和燃气等,有些是跨专业、多学科的工作,作为优秀的设计人员,概念必须非常清楚。参赛过程中发现学生对于自己所学的东西掌握不牢,甚至出现原则性错误,在今后的教学中,应该着重抓基础,将学生的一些错误概念纠正。让学生有完善的知识结构和广阔的视野。
(2)在教学中,应当多给学生一些实际参考或者设计的经历,使得学生不仅仅只掌握理论,将实际工程结合起来,让学生学以致用,理论与实际相结合,激发学生的学习兴趣。不管是那种工程设计,系统观、工程观的形成非常重要,这需要指导教师长期的灌输和培养。建议教学过程中,给学生继续提供更多的工程实践、实习机会。
(3)作为指导老师,希望指导工程设计的教师,就要先有工程经验,要能够指导学生进行恰当的设计,不脱离实际,与时俱进。培养和提高学生和设计人员的宏观思维能力。
参考文献:
[1]朱颖心.历年竞赛作品的常见问题与专业教学问题的探讨[M].2014年暖通CAR-ASHRAE设计竞赛开题宣讲会,2013,11.
[2]邵宗义.CAR-ASHRAE学生设计竞赛的实践及思考[M].2013年暖通CAR-ASHRAE设计竞赛开题宣讲会,2012,12.
[3]毕月虹,陈超,刁彦华,谢静超,尚春鸽.建筑环境与设备专业实践教学的思考[A].土木建筑教育改革理论与实践(第12卷)[C].2010.
[关键词]供热工程与热源;教学;改革;知行合一
[中图分类号] TU83 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)12-0124-02
供热工程与热源是一门专业课,研究建筑物采暖、生活热水供给系统的设计、施工的工程应用性学科。本课培养学生认识和掌握热量的转换、输送和传递、系统的设计、设备的选型,形成综合的系统设计能力和工程应用能力,课程具有很强的实用性,对提高学生的设计和实践能力具有重要意义。
宁波工程学院2006年开始招收建筑环境与设备工程专业本科生以来,即提出了培养“知行合一、双核协同”的应用开发型高等技术人才的办学目标。[1,2]供热工程与热源是建筑环境专业传统的供暖、通风、空气调节、建筑智能化内容的重要组成部分之一,是实现舒适健康的室内人工环境必不可少的学习内容。在供热工程与热源的教学过程中,激发学生的学习兴趣,提高实践能力,提高教学质量,是培养学生综合素质的重要步骤。
一、课程特点
本课程的特点之一是实用性强,是建筑环境专业基本功的重要组成部分。
特点之二是在浙江及周边地区,供热系统普及度不广,导致大部分学生对供热系统比较陌生,或者认为“无用”而学习动力不强。
特点三是学生难以在生产实习中得到锻炼。由于浙江地区供热系统较少,因此认识实习、生产实习不便,学生日常生活中接触较少,难以在实践中得到锻炼,因此“知行合一”就显得尤为重要,执行过程也更加困难。
二、逐层深入的引导式教学
首先,初步形成供热系统的范围和印象。由于宁波工程学院的学生绝大部分来自浙江及周边省市,北方同学较少,大部分同学对供热系统无直观印象。课程开始之初,通过图片、视频的形式,建立初步的感官印象,使学生了解供热系统的作用和目的,掌握供热系统的基本形态。
(一)系统教学
教学之初首先掌握供热系统的宏观组成:热源(产生热量)、供热管网(输送热量)、热用户(使用热量),形成系统的原理图。供热系统要解决的问题是提供用户生活热水和采暖的需要,首先要解决需要多少热量的问题。如何把热量输送并分配到各用户是供热系统要解决的重要问题之一,也就是供热管网的问题。通过对问题的逐步提出和依次解答,使学生首先对供热系统形成宏观思路,便于授课过程中逐步解决细节问题。
(二)细节教学与项目教学相结合
在宏观系统建立的基础上,通过给定一个具体的小型别墅项目,逐个解决细节问题,帮助理解设计的流程。[3]
细节方面,引导学生思考该设计环节的意义、原因,自主得出结论。以热负荷为例:
热源需要提供多少热量?用户需要多少热量? 用户损失了多少热量,即需要补充多少热量?用户有哪些热损失途径,分别损失了多少热量?
上述一系列的问题提问,归结为用户损失了多少热量的问题,引出系统负荷计算的方法。
损失热量的途径:(1)外门、外窗、屋顶、地面等护结构在室内外温差的驱动下向室外散热;(2)运输进房间的冷物料、过程等需要补充的热量;(3)门窗缝隙渗入的冷空气所需补充的热量;(4)外门开启时侵入的冷空气需要补充的热量。除了热量损失以外,冬季室内还有一些得热的途径,如:(1)室内照明系统散热;(2)太阳辐射得热;(3)室内其他热过程散热;(4)人员散热。
为了保证供暖系统能够提供冬季不利条件下的负荷,忽略室内的得热,将其作为最不利条件下的热量缓冲的部分。太阳辐射得热作为附加耗热量,在后面的计算中以修正系数的方式计入。
主要考虑围护结构热损失、门窗缝隙渗入冷空气所需热量、外门侵入的冷空气所需的热量这几个部分。
围护结构散热主要是温差驱动下的热传递过程,与围护结构的传热性能有关,联系传热学知识,计算过程基本耗热量为:
Q = KFΔt (1)
其中,K为传热系数,见建筑设计参数;F为对应的传热面积;Δt即室内外温差。
室内外温差如何选取呢?由于实际室内外温度状态是一个动态的过程,实际围护结构耗热量是随着室外气象条件、室内使用情况随时变化的。但是设计过程中,为简化计算,按稳态传热处理,室内温度选定一个设计值,即室内设计温度;室外温度根据历年气象资料选择。
在上述基本耗热量的基础上,太阳辐射得热量如何计入呢?常识是,向阳面辐射得热量较大,背阴面较小,且全年太阳辐射得热量也是随着气象条件而变化的动态过程。因此,计算中,考虑在基本耗热量的基础上乘以修正系数的方法,且不同朝向的围护结构修正系数不同。
若建筑处于迎风区域,则需要考虑风力对围护结构耗热量的加强作用,因此考虑风力附加系数。
若建筑高度较高,热气流上升,导致大量热量聚集在屋顶而不能有效利用,因此层高较高的建筑需要增加高度附加值,但不能无限增加,一般高度附加的最大比例为15%。
上述过程仅为负荷计算的理论讲解,要把理论知识转化为设计实践,需要考虑建筑的具体情况。通过给定建筑的计算实践,掌握计算方法,能够巩固和加深对理论知识的理解。
三、实践环节
(一)教学中的实践练习
实践过程要与理论讲解过程相结合,相互促进,才能加深对理论知识的理解,同时提高实践能力。[4]教学过程中,每一部分的理论知识讲解,都附加实际工程应用案例分析,应用理论知识解决实际问题,提高认识。仍以上述负荷计算为例,在理论知识的基础上,附加一个单体别墅建筑的负荷计算作为设计案例,分析护结构(外墙、外门、外窗、地面、屋顶的基本耗热量和附加耗热量;户间传热量;冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量等),学习计算方法。
(二)虚拟实验技术辅助实践教学
实验是辅助理解理论教学内容的重要实践手段。可以结合本校的实验条件,设计虚拟实验。如自然循环热水采暖系统,从循环原理出发帮助学生理解密度差如何促进水循环、排气如何实现、膨胀水箱的作用等知识点,形象的解释抽象的理论。
供热系统中的管网水力设计是系统正常运行的重要保障,可以设计管网水力系统虚拟实验,使学生可通过操作、观察、分析,掌握水力平衡、水力失调、定压等知识点。
(三) 课程设计实践环节
课程各环节知识学习结束之后,学生对供热系统有了宏观整体的把握,也都基本掌握了设计计算过程,这时就可以安排课程设计实践环节进行整体设计练习了。从负荷计算、散热末端设计计算、系统方案设计、水力计算、附属设备设计选型等,实现对整栋建筑的供热设计。
设计过程中,不仅仅要对理论知识加以练习,还需要考虑到建筑的使用过程。
1. 系统设计要符合建筑实际需要。如,散热器的布置,不仅考虑供热系统的功能实现,还需要考虑散热器位置是否会影响建筑的使用功能、空间是否足够布置设计面积的散热器、是否影响建筑美观等;
2. 以最经济的方案实现建筑供热。设计中不仅要实现供热功能,还需要考虑系统的经济性,尽量使系统最节约管材和运行费用。
3. 注意设计中细节的把握,如阀门、放气阀的布置,散热器支管的标高及与干管的连接等。
将理论知识学习和实践有机结合,逐渐建立学生对供热系统的认识,加深理解,掌握系统的设计方法,实现学生综合素质的提高,是本课程的目的和任务。通过该课程的学习,学生基本能够掌握供热系统的设计方法和原则,熟练掌握系统设计各环节,能够绘制供热系统施工图。
四、总结
供热工程与热源是实践性很强的课程,但由于受到当地条件的制约,现场学习很难实现,教学过程中,采用理论联系设计实际的方式,加深对理论知识的理解;通过图片、视频、描述等,形成对供热系统的整体宏观把握,提高学生实践能力。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 张丽娜,巩学梅,魏莉莉. 基于华盛顿协议视角的建环专业人才培养模式探索[J].宁波工程学院,2015(1):76-78.
[2] 高浩其,徐挺,李维维.“知行合一、双核协同”,现代工程师培养模式的探索[J].高等工程教育研究,2007(4):18-21.
关键词:城市轨道车辆 辅助供电系统 辅助逆变器
中图分类号:U270.3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)02(b)-0003-02
城市轨道车辆的辅助逆变器是城市轨道车辆上的一个重要电气设备,其主要功能是为车辆上的低压设备提供不同的电压和不同的功率,辅助逆变器的正常工作直接关系到车辆照明系统、空调系统及风机系统等部件的使用性能。此外,城市轨道客车输出的电能质量会直接影响到车辆运行的安全性。
1 城市轨道交通电客车辅逆系统常见故障分析
1.1 轨道客车弱电半导体器件引起故障
在城市轨道交通电客车辅助逆变系统中使用了大量的弱电半导体器件,因此由于弱电半导体器件引起的辅助逆变系统故障是较为常见的故障类型。当弱电半导体器件发生失效故障时,会直接导致系统发生部分功能丧失,严重时甚至会导致系统发生完全性的功能丧失。引起辅助逆变系统中弱电半导体失效的原因有很多,其中包括弱电半导体器件本身的可靠性、工作环境、组装方式及工作条件等,随着生产工艺的不断发展,弱电半导体器件的质量得到了显著的提升。此外,针对外部因素导致的弱电半导体失效问题,需要相关轨道客车技术人员在实际操作的过程中注意辅助逆变系统的温湿度、静电保护、机械保护和过电应力失效等。
1.2 轨道客车电力半导体器件引起故障
强烈的电浪涌干扰是城市轨道客车辅助逆变系统在实际工作中不可规避的问题,这种强烈的电浪涌会给半导体器件造成严重的损坏,因此由于电力半导体器件而引起的辅助逆变系统故障发生的比例最高。为了提高轨道客车辅助逆变系统工作的稳定性,就需要为其配备相应的保护装置。此外,在保护装置设计的过程中,人们对器件保护措施的认识不足也会引起电力半导体器件的失效,从而导致轨道客车辅助逆变系统发生功能性故障。
1.3 轨道客车电容器引起故障
为了提高辅助逆变系统输出压的稳定性,常在系统中使用具有稳压功能的铝电解电容器,通过总结实际的工作情况发现,由于铝电解电容器失效而引起的辅助逆变系统故障也是常见故障之一。铝电解电容表面的氧化铝保护膜会在实际的使用过程中发生损坏,虽然其本身具有一定的自愈性能,但当氧化膜被破坏的速度超过自愈速度时,电容器即使在额定电压下工作也会发生击穿事故,造成电容器的永久性损坏,在极端情况下甚至会使辅助逆变系统发生爆裂事故。
2 轨道客车辅助供电系统的选择分析
2.1 以逆变器电路原理为基准选择
城市轨道交通客车可以根据辅助供电系统逆变器电气结构的不同进行选型,通常按照内部结构的不同,可以将逆变器分为直接逆变和先经过升/降压稳压后逆变两种方式。其中,结构较为简单的是直接逆变的形式,该形式的逆变器在开关器件的选择上通常以GTO或IGBT为主,其常以受电弓或第三方作为其辅助逆变源。直接逆变的方式电路结构简单,涉及的电子元件相对较少,因此控制起来更为方便,但是在实际应用的过程中容易受到电网输入电压的影响。升/降压稳压后逆变的方式相比于直接逆变来说,可以使逆变器的输入电压稳定,因此可以为逆变器提供更加安全的保护,通常情况下其逆变器通过PWM进行控制,因此在进行选择时需要关注开关频率的问题,一方面防止由于开关损坏过高而影响到逆变器的效率,另一方面防止由于“死区”问题影响输出效率。
一、活动主题的确定
从历年农村发生的触电死亡事故来看,不懂用电知识,发生的触电死亡事故占二分之一。因此当前农村安全用电的宣传工作是非常重要的。我们认为安全用电应从学生抓起,因为各家各户都有学生,可以依靠学生宣传安全用电常识。因此我们设计了“安全用电与家庭电路”的综合实践活动。
二、活动目标
通过调查收集资料和讨论,让学生列举家庭用电与农业用电的事实:列举常见的触电现象,并加以归纳分类;寻找农村用电中的安全隐患;总结归纳出当前农村安全用电的注意事项。
教育学生要珍惜生命,培养学生自觉的安全用电的意识和行为习惯。
通过小组活动,培养学生合作、交流的能力,分享学习成果的态度。
鼓励学生利用多种手段、多种途径来获取知识和信息,培养学生收集和处理信息的能力;鼓励学生大胆提出自己的新观点、新方法、新思路,激发他们探究与创新的欲望。
三、活动准备──制订方案
在综合实践活动实施之初,一般由教师设计撰写活动方案,但随着活动的展开,就要指导学生撰写方案、计划。“安全用电与家庭电路”的综合实践活动方案如下:
1.统计自己家及邻居家所用的电器种类
2.调查家庭配电线路结构
3.以小组为单位统计本村农业上所用的电器的种类
4.以小组为单位调查农村安全用电隐患
5.充分利用当地的资源,深入工厂调查各类开关
6.通过多种途径学习安全用电知识
7.通过实验探究为何不能用湿手接触电器
8.学生之间交流,成果共享
9.各组写出调查报告
10.全班集中,各组交流
11.总结出农村安全用电注意事项,给当地政府提出合理化建议
四、活动实施
活动形式为小组活动与班级活动相结合。按照计划开展活动,主要活动过程如下。
1.调查收集资料阶段
利用一周的时间,统计自己家及邻居家所用的电器种类,调查家庭配电线路结构;利用一周的时间,以小组为单位统计本村农业上所用的电器的种类;利用一个月的时间,以小组为单位调查农村安全用电隐患;利用两节课的时间,学生之间交流,成果共享。
如果该课题放在综合实践活动之初,在活动内容方面,可以范围窄一些,问题更具体一些,例如限制在如下三方面。
(1)调查家庭配电线路结构是单回路,还是多回路。
旧的配电线路,负载功率小,所有插座和灯具均接在同一回路中,称为单回路配电线路,在建筑工程图中常用图1表示。这种简单的配电线路常明敷在墙面上。
目前各种家用电器大量涌入家庭,负载功率大增,单回路小负载功率配电线路已不合实用。现已采用较大负载功率的多回路配电线路,如图2所示。图2中有两个分支回路,一个分支回路供照明用电,由一个断路器单独控制;另一个分支回路供插座用电。接插座的用电设备发生故障,不会影响照明用电。还有的空调机和洗手间插座分别单独成一回路,形成多回路(四回路或更多)配电线路,所有户内配电线路已不再采用明敷,而采用钢管或塑料管在墙、地、天花板内暗敷。
可以让学生调查了解自己家里以及邻居、亲友家里的电路属于哪一种。
(2)调查家庭配电线路中的电能表、控制电器和保护电器。
现在家庭电路中用的电能表大体上有三种型式:a.传统的感应式电能表,b.预付费电能表,c.电子式电能表。
控制电器和保护电器有老式的闸刀开关和熔断器(俗称保险盒),还有新式的小型断路器(空气开关)和漏电保护器。
对以上两项调查还可以做些分析,分析新旧的比例,以及城乡的差异。
(3)充分利用当地资源深人工厂调查生产的各类开关
保定市是有名的生产开关的城市,大小开关厂有许许多多,有生产大型开关的,也有生产小型断路器和漏电保护器的。从调查中可以了解各种开关的结构和原理,从而了解物理知识在其中的应用。
2.通过多种途径学习安全用电知识阶段
通过教师讲解、查阅图书资料、上网查询、请教专家、请教电工师傅等途径学习安全用电知识。初步了解:家庭电路的组成,其中包括电能表,控制电器和保护电器,保护措施,如闸刀开关和断路器(空气开关)、熔断器(保险盒)、漏电保护器;保护接地措施的应用及其作用。(参考人民教育出版社出版,王绍符编著《安全用电与家庭电路》一书)
3.探究阶段
通过实验,探究为何不能用湿手接触电器。
我们可以通过万用表、装有水的茶杯来进行实验探究,首先将万用表拨到R×10k挡,测你手指的电阻(两表笔相距3cm);然后将手指沾水浸湿,稍微擦拭以后,再测手指电阻;最后用万用表测茶杯中水的电阻。边实验边把数据记录在事先设计好的表格中。实验完毕,对数据进行分析,得出结论。
五、总结交流
1.各组写出实验报告和调查报告
2.全班集中,各组交流
3.总结出农村安全用电注意事项,给当地政府提出合理化建议
4.把农村安全用电注意事项印成宣传材料发放给当地农民,并且为村里出一期宣传“安全用电”的板报
六、收获与体会
这次活动,较好地达成了预期的目标,同学们的收获很大,主要表现在:
首先,学生们在活动中通过主动的探索,系统地了解了“家庭电路与农村安全用电”的知识,还培养了学生探索科学知识的兴趣。
其次,通过活动,同学们亲历了查阅文献,上网查询和实地调查,以及数据整理和统计等工作,培养了学生们开展科学研究和从事社会实践活动的能力,提高了学生们从事科技实践活动的兴趣。
最后,通过这次活动让同学们更深刻地了解了“农村安全用电”问题的重要性。活动总结时让同学们谈谈体会,同学们纷纷说:一定要把安全用电问题放在首位,不仅自己注意,而且要做好宣传工作,为提高全民的安全用电意识做出自己的贡献。
七、活动反思
把综合实践活动规定为基础教育的必修课,这是一个“新事物”。如何认识、对待和开展综合实践活动课程,直接关系到新课程的实施质量。我们一定要把综合实践活动课程和学科课程区别开来。综合实践活动并不着眼于使学生获取系统知识,不是追求严密的知识体系,它立足于学生的自身生活和社会实践,让学生利用已有的知识和经验从事有益的活动,研究和解决问题。在上述活动中,教师始终以一个平等的参与者、交流者的身份加以引导。这种课程形态的核心是要改变学生的学习方式,强调一种主动探究式的学习,是培养学生创新精神和实践能力、推行素质教育的一种新的尝试和实践。
参考文献
[1]宫建.实践探究性课程设计──课程改革新课例.广州:华南理工大学出版社,2001
关键词:工学一体化;会展英语;课程教学
一、引言
会展是会议、展览等集体性活动的简称,是指在一定地域空间,由多个人集聚在一起形成的,定期或不定期的集体性的物质、文化交流活动。广交会的诞生,使广州成为当代国内会展业开始最早的城市,改革开放进一步促进了广州会展业的迅速发展,目前,广州与北京、上海并列为国内三大会展中心城市。为满足广州对会展人才的需求,学院于2009年率先开设了会展专业,采用工学一体化教学模式培养符合市场需求的会展专业人才。
工学一体化教学是目前我国职业教育改革的方向,工学一体化是学习过程和工作过程相结合到一体化程度的简称,所以工学一体化教学就是将学习过程和工作过程结合起来的教学活动。在工学一体化课程改革的背景下,学院文化创意产业系会展策划与实施专业(高中毕业生起点三年制高级技工班)开设了一体化必修课程会展英语。该课程结合专业职业发展阶段贯穿两学年,笔者对课程设计和实施作了一些尝试。
二、教学模式设计
学习过程和工作过程分别属于教育类学校学习与经济类生产经营这两个不同的社会领域,因此,没有必须的特定条件,学习和工作两个过程无法结合,即使结合,也难以体现出应有效果。为了实现“在工作中学习”和“在学习中工作”,教学过程起到了衔接作用。基于工学一体化教学模式的会展英语课程开发在前期专家访谈基础上,提炼典型工作任务,确定学习领域,设置学习情境。
1.典型工作任务
基于工学一体的会展英语课程开发中,典型工作任务的提炼起到关键性作用。典型工作任务描述的是一项具体的专门工作,是根据一个职业中可以传授的工作关系和典型的工作任务来确定的,具有职业的典型意义,同时具有促进该职业领域的职业能力发展的潜力。
如表1所示,学院会展英语课程与其他会展专业课程的典型工作任务均源自工作任务模块和具体岗位的工作内容,将会展专业人员职业发展阶段(入行、成长、立业、提升)和具体岗位工作内容(业务员、项目助理、项目主管、项目经理)结合,由行业专家、学校教师和课程专家共同确定提炼。因此,确保会展英语课程的学习内容和过程与其他会展专业课程的学习内容和过程相吻合,与真实工作内容和过程相一致。
2.学习领域
学习领域设计是确定学习目标、内容和学时要求,把典型工作任务转化为学习领域课程的工作与学习任务,并按照学生的职业成长规律和教学规律进行时间上的排列。它一般包括学:职业的典型工作任务、学习目标、学习与工作内容、学时要求、教学方法和考核评估等。
以考核评估为例,作为教学过程不可缺少的部分,考核评估既是教师了解自己“教”,也是了解学生“学”的情况的重要根据。在“学生为主体,教师为主导”的教学理念下,考核评估阶段也一样提倡确定学生的主体地位,但这并不是把评价的一切都交给学生,而是在评价中,创建有效机制,帮助学生明确学习和评价的目的,使学生在参与评价的同时,接受教育,学会评价。因此,工学一体化会展英语课程建立多元化的、合作互动式的评价体系,从而帮助学生知识技能的提高,促进学生情感、态度、价值观的健康发展,同时也对教学起调节、促进作用。
以学习任务“Sales Booths Assistance(协助招展)”为例(见表2),将形成性评价和总结性评价,自我评价、小组互评和教师点评有机结合。过程性评价常用表格、问卷等易操作的评价工具即使反映学生的学习发展状态,并帮助他们更有效地学习和发展。总结性评价除涵盖自我评价、小组互评和教师点评的评价量表外,常让学生以解说展示的方式对综合性任务进行总结,从而培养学生参与评价和勇于评价的意识。
多元化的考核评估方式将过程和结果有效结合,积极地影响学生的学习进程和效果,更好地促进学生的学习,同时有利于教师的教学反思和教学改进。
3.学习情境
工学一体化课程中的学习情境是与学生所学习的内容相适应的、包含任务的工作活动事件。因此,会展英语课程的每个学习领域内均设计小型的主题学习单元,即学习情境,使与相关职业工作情境在教学过程中得以充分反映。为使学生从经验的积累达到策略的提升,学习情境的设置要在同一范畴内至少设置3个以上(见表3)。在这一系列的学习情境中,过程、步骤和方法是重复的,但内容是不重复的。通过学习与训练,找出其差异性,从而达到知识与技能的迁移,在策略层面得到提升。
为真正体现“在工作中学习,在学习中工作”的工学一体化要求,笔者还将学生带到展会现场,为会展英语课程提供真实的教学情境,让学生体验到英语是实际工作中的交流工具。如09级学生参与了2010年第七届广州车用空调展。展会前在学校学习相应学习情境“Exhibition Reception”,并根据展会资料做好准备工作。3天的展会现场,学生能直接与专业观众沟通,灵活处理问题,获得了会展公司的好评。学生不仅获得学习情境的切身体验,还实现了专业能力、方法能力和社会能力的提高。
三、实施建议
学院工学一体化会展英语课程已实施近3年,首届09级学生已进入全面实习阶段。尽管本学院会展英语课程的教学取得了一定成绩,但笔者在教学实施过程中发现有待完善的方面,据此,提出以下几点建议:
1.教学实训建设
目前的教学过程中,学院能充分利用广州会展业的优势,加强与会展公司的校企合作,同时,也在校内办展,为学生提供真实的学习情境。但这需要学院各部门和各专业课程的协助才能得以实施。大部分教学内容的实施需要的是校内的实训资源,因此,完善会展实训软件和实训室的匹配是十分必要和紧要的。
2.教师队伍建设
工学一体化课程往往重视工作过程和学习过程的关系,但教学过程才是教学质量的保障。学院会展英语教师都具备基础英语的教学能力,也通过下厂实习去了解会展行业的实际操作程序。但会展行业的发展是快速的,因此要进一步加强会展英语专业教师的实践技能培训,通过与其他院校的交流和外出挂职锻炼及时了解行业和市场的需求,从而形成英语水平高、会展专业知识和实践经验丰富、又能把握行业发展动态的专业教学团队,以提高会展英语课程的教学质量。
3.教材建设
学院工学一体化会展英语课程的教学大纲及教材建设在近3年的教学实践中不断完善。尤其是工作页的编写结合工学一体化的要求和征集行业专家的意见,内容上体现了工作过程的完整性。但除教师外,工作页更多的使用者是学生,因此,今后在案例和素材的选取方面应考虑学生的智能特点,满足学生的兴趣需要、学习需要和职业准备需要。教学过程还应重视与辅助教材、教学媒体的结合,使学习情境更真实,教学内容更丰富,进而形成有声有色的课堂。
四、结束语
会展行业是一个新兴、快速发展的行业,会展人才的培养模式需要不断完善以满足市场的需求。通过教学尝试,基于工学一体的会展英语课程教学模式获得学生的肯定并取得初步的效果。但教学改革仍处于起步阶段,在教学模式改革的基础上,要保证教学实训、师资队伍和教材方面的配套,以突破会展英语课程教学中的瓶颈问题。构建较为完整的工学一体化会展英语课程体系,需要在教学实践中不断反馈和调整,进行长期的探索和研究,为最终实现高素质劳动者和实用人才的培养而努力。
参考文献:
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[2]黄景容.工学一体化教学与三个平台的运用[J].中国培训,2011(06).
[3]孙鸣.英语学习与教学设计[M].上海:上海教育出版社, 2004.
安装工程 教学方法 案例法 多媒体 实践能力
一、序言
《安装工程计价与控制》是高校和高职院校广泛开设的一门专业课,该课程的教学质量将直接影响学生毕业后在相应岗位的工作能力。因此,探讨一种适合本课程特点的教学方法至关重要。具体来说,即探讨如何能将教学和工作岗位相结合,针对岗位需要,一方面,如何提高学生对实际工作的认知,从而有助于学生对理论知识的理解和掌握;另一方面,如何提高学生对理论知识的应用能力,从而提高学生的实际工作能力。
二、课程特点及目前教学中存在的问题
《安装工程计价与控制》要求学生在掌握建筑给排水、暖通空调、建筑电气及工艺设备基本理论的基础上,首先熟悉各项工程的施工工艺情况,然后在此基础上掌握工程计价的理论知识,并最终将理论和工程实际相结合。
1.课程特点
(1)实践应用性强。这缘于两方面,一方面,是在教学过程中要求学生必须熟悉相关工程的施工工艺;另一方面,要求学生能运用所学知识对实际工程计算造价,即学生在学习及工作过程中都需要和工程实际紧密结合。这就要求教师在教的过程中必须能够与实际紧密结合。
(2)专业性强。在学习过程中,要求学生必须掌握相关专业工程的基本理论知识,能读懂各专业工程施工图,同时学生还必须掌握有关工程计价的基本理论。在实际的教学过程中,对于有关建筑设备、给排水等专业的学生来说主要欠缺的是后者,而对于工程管理(或造价)类的学生来说,主要欠缺的前者。这就要求教师能针对不同学生有重点安排教学内容。
(3)知识面广,知识点多。一方面,涉及机械设备、建筑设备(给排水、暖通、建筑电气等)和石油化工设备等多个专业的知识;另一方面,所涉及的计算规则、定额子目也多,学生学习过程中,感觉枯燥、杂、需要记忆的东西多。这要求教师讲课过程中以理解为主,有重点的要求学生掌握基本的常用的规则。
2.目前教学中存在的主要问题
(1)满堂灌,填鸭式教学。教师授课主要采用满堂灌的形式,没有使教法与学法统一,没有从学生学习的角度来考虑问题。这样使学生感觉课程内容枯燥,难学。同时,授课思想主要强调知识的灌输,强调“是什么”,“怎么做”的问题。这样忽略了对学生能力的培养。
(2)忽视与实践的结合。授课主要是有关理论的内容,和工程实际结合不佳。一方面,是学生对所涉及到很多内容缺乏感性认识,不了解工程实际的施工做法,因此学习起来感觉比较空洞、不知所云;另一方面,学生不能利用所学的规则进行工程量计算和定额套项,缺乏对所学知识应用的能力。
(3)死记硬背,导致学生逐渐失去学习兴趣。由于要求学生记忆的内容太多,导致学生学习起来比较费劲,时间长了,导致学生的学习兴趣下降。
三、《安装工程定额与预算》课程教学应遵循的思路
(1)重视学习方法的探新,突出学生学习的主体性,使“以教为中心的”教法与“以学为中心”的学法从对峙走向整合,从分离走向统一,把教师的教和学生的学统一起来。这需要教师从学生学习的角度出发,根据授课内容的具体特点,来选择相应的教学方法和手段,同时,针对不同的知识点作不同的考核要求。
(2)授课过程中需要更多的和工程实际相结合,介绍更多的工程实际做法,引入更多的工程实例,这样一方面,使学生更容易理解掌握相应的知识,使其实践应用能力得到加强;另一方面,也可以丰富授课内容,减小课程的枯燥性,提高学生学习的兴趣。
(3)在授课过程中既注重知识的传授,也注重学生能力的培养,这既包括学生对所学知识的实践运用能力,也包括学生的自学能力、思维能力和解决问题的能力。
(4)在具体的教授技巧上,应注重对知识内容的启发、引导,这样既可提高学习兴趣也可培养学生的思维能力。
四、《安装工程计价与控制》课程教学方法的创新实践
1.合理安排授课计划,使教学符合学习规律
以往的授课中,一般先讲有关预算的基本理论、专业工程基本理论,然后就开始进行定额子目介绍和工程量计算规则讲解,最后进行实例介绍,采用这种授课顺序学生学习起来感觉比较空洞,同时觉得内容复杂、难理解。经过研究后,将授课顺序进行调整。先学习施工图知识,再学习预算知识,这样使学习预算知识时能更加具体,能和实际结合,避免学习起来空洞、盲目。在施工图知识模块中,学习基本知识的是为了能够读懂施工图,在施工图识读之后在学习施工工艺,是为了能更好地理解施工图,能够把施工图和施工做法联系起来,为准确统计工程量打下基础。在预算知识模块中,把学习工程量计算规则安排在学习有关定额内容之前,这样既易于学生接受,也符合实际的工作流程。总体来说,这样的安排使授课内容层层递进,学习起来循序渐进,同时又与实际工作过程相符,使学生易于理解和掌握。
2.收集典型的工程案例,以案例为中心展开教学
本门课程要求学生能很好的将相关的计算理论运用到实际工程中,高校现在普遍的做法是在课程结束之后集中安排一至二周的课程设计,这种做法可以在一定程度上提高学生的应用能力,但还远达不到实际工作的要求,其原因在于学生的课程设计一般只能完成一个工程的工程造价计算,而实际的工作中各个工程千差万别,所以对学生的锻炼仍是不够。针对于此,任课教师收集整理一些典型工程的施工图,经过适当整理形成案例(经缩印后学生人手一册),并围绕这些典型工程组织编排教学内容。各知识点围绕编制实际工程的施工图预算组织,这样,通过典型案例的示范和训练,既让学生更有效的接受所学内容,又大大增强了学生的实践应用能力。
另外,在“施工图预算编制实例”环节,安排先让学生分组进行计算,然后教师再做示范讲解。通过分组计算既可以锻炼学生的应用能力,也可以培养其团队合作精神;而教师的示范讲解则可以让学生更有效的掌握预算编制的步骤、方法和过程,以及加深对所学计算规则的理解和应用。
3.运用现代多媒体技术将课程内容与工程实际相结合
由于本课程的实践应用性强,要求学生在做预算之前必须熟悉相关工程的施工情况,但在传统的教学方法下,学生对相关工程施工工艺的认识只能停留在想象中,不能熟悉或掌握,对于从事预算的人员来说,试想如果连工程是如何施工的都还不清楚,那怎么能准确地计算出工程施工的费用?有些学校会通过认识实习来解决这个问题,但它的作用是有限的,因为建筑施工本身是一个动态的过程,而学生的认识实习每次只能集中在工程施工的某一个点上,根本不能全面的认识各项工程的施工工艺。所以,如能收集、整理相关工程的施工影像资料,然后利用现代多媒体技术将它们整合穿插到课堂教学中,肯定会大大的提高学生学习的效率。
为此,首先,要对课程全部知识点进行分析,统计出各知识点所需要的资料内容及种类(图片、视频及仿真演示);然后,开始收集整理影像图片资料及仿真演示资料的制作。其中,对于安装工程常见的设备材料重点通过实物图片和仿真演示来展示,对于安装工程施工工艺的介绍主要通过工程图片、视频和动画演示来介绍,总的来说,通过这方面的工作,将工程实际中的资料穿插整合到相关的教学内容中。这样一方面,可以让学生坐在教室即可熟悉安装工程各专业工程现场的施工情况,同时也对安装工程计价与控制所涉及到的各知识点(尤其是工程量计算规则和定额应用规定)形成很好的解释,便于学生理解和掌握。
4.采用启发式(问题引导式)教学方法
为了让学生多思考,避免灌输式(填鸭式)教学,在授课过程中需要多向学生提出问题,先让学生思考、回答,然后教师再分析出答案。另外,对于容易理解的知识内容,通过编排相关的问题,引导学生先自学,然后指出重点,以学生自学为主;对于难理解内容则详细讲解,以教师讲解为主。这样,既培养了学生的思维、自学能力,又对不同的知识内容采用不同的主体中心,使教与学相结合。
5.将知识点分类,指出合理的考核要求
本课程的学习过程中,学生最头疼的就是有关计算规则的记忆。为了减轻学生的学习压力,提高学习兴趣,在备课时将知识点分类,分成基础型(常用的计算规则和定额说明)和提高型两个层次,在授课过程中,对于基本型的内容要求学生熟练记忆,其它内容则要求重于理解,在应用时能通过资料快速查找到相关内容即可。这样,学生学习过程中能把握住重点,有选择性的记忆,将更多的精力投入到对内容的理解上。
6.与国家相应的执业资格考试(造价员、造价师)相结合,采用适合本课程的考试模式和内容
为了使课程的考核更加科学、合理,也为了让学生能更好的适应就业后的岗位考试,在借鉴国家造价员考试的基础上,任课教师对《安装工程计价与控制》的考试进行了改革。对于基本知识主要采用选择题(闭卷)的形式,对于综合应用能力的考核则采用计价案例(开卷)的形式,同时从考核的范围上也尽可能的与造价员考试的大纲结合,这样使课程的考核能更多的体现社会对创新性应用人才的要求。
五、总结
在对课程教学现状分析的基础上,对课程的授课进行了一些改革(已经经过了一届学生的实践,反映良好),取得了一些成效(使授课更加注重学生的主动性,注重学生的实践应用能力),但仍需继续总结教学经验,改进教学方法,不断提高教学水平。
参考文献:
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