空气调节课程设计改革与实践

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【摘要】建筑环境与能源应用工程专业改名后，学生需要在课程设计中训练并应用建筑节能的知识，但是开设一门专门的建筑节能课程设计存在很大困难。考虑到空气调节课程设计中的建筑空调、采暖负荷计算部分内容对建筑节能工作有着极为重要的作用，探索尝试将其内容调整，改为进行建筑负荷与能耗的计算，并进行建筑节能评估。

【关键词】空气调节；课程设计；改革；建筑节能

0前言

截止2011年底，设置建筑环境与设备工程专业（后面专业均简称“建环”）的高等院校达到了181所。这一方面表明了各高校对建环就业前景的认可，另一方面也为专业带来了一定的就业压力。建筑环境与设备工程专业在2012年更名为“建筑环境与能源应用工程”，专业范围扩展到建筑节能技术领域，适时为建环专业拓宽了生存空间和就业方向，因此我们在空气调节的课程设计以及暖通方向毕业设计的教学和内容方面进行了改革尝试，希望增加学生在建筑节能方面的实际设计知识，熟悉专业设计软件，提高在建筑节能行业的从业能力。

1空气调节课程设计存在的问题

1.1建筑节能设计内容考虑较少。

建筑节能是十二五节能减排规划中的重点工程，十二五期间，我国建筑节能目标是1.16亿吨标准煤（tce）。建筑节能包括新建建筑的节能设计和既有建筑的节能改造，二者在我国有巨大的市场潜力，使得建筑节能市场快速发展。预测到2020年，我国建筑节能市场年规模将达到2300亿，而截止2012年底，批准备案的节能服务企业就高达3200家。一方面是巨大的市场需求，另一方面却是建环专业的学生在传统的就业领域竞争日益激烈，却少有去建筑节能企业应聘的。出现这种局面的可能性是多方面的，一是建环专业扩展建筑节能方向的时日尚短，很多高校建环的学生习惯性的还是去本专业熟悉的传统单位应聘；二是知识结构欠缺，对于建筑节能部分的就业能力自觉不足，在有其他选择的情况下，不敢去应聘。我校自2013年起给本科生增设了建筑节能技术课程，但是对于建筑节能的相关课程设计却不好开设，因为原有的课程设计数目都是固定的，如果新增加一门课程设计，就得砍掉原有的一门课程设计才行。原有的课程设计体系都是经过多年形成，难以调整的结果就是建环专业鲜有在课程设计中加入建筑节能技术内容，这就导致上述的矛盾出现。

1.2指导教师组织题目素材困难

建环的发展除了开设学校增加外，还体现在学生数量的增长上。我校建环自2001年开设以来，招生数量从64人增加至2014年的142人，很多高校建环招生都达到了100人以上。当一个专业班级超过30人以后，教学工作的质量就会明显降低，甚至课程设计中给学生准备题目素材也变的困难。空气调节传统课程设计都是以一栋建筑来进行中央空调系统设计，并绘制图纸。指导教师为学生准备合适的建筑图纸时，如果图纸数量少，分组的每组学生过多，则容易互相抄袭。若图纸数量过多则会让指导教师头痛。指导教师只能是尽量控制分组学生的数量在一个合适的范围，但是随着学生数量的增加，而学校又要求近年的设计用图纸不能重复，这就给指导教师的工作增加了很大的难度。

1.3学生锻炼有限，容易抄袭

抄袭是很多高校专业教师都十分头痛的问题，课程设计乃至毕业设计都抄袭严重。虽然很多教学改革都针对这个问题进行了探索，但从实践的效果看，都不是很理想。空气调节的课程设计，如果是多人一套图纸，由于老师记忆能力有限，审阅时间也有限，只要抄袭不是过分明显，就有可能被蒙蔽。过去也采取了一些“防伪”方法，比如要求同组同学地点不一致，围护结构参数不一致等等，虽然提高了抄袭的难度，但其核心内容如风系统、水系统设计及水力计算、绘图等，在软件上调整十分容易，学生只需稍微调整一点，就能有所变化，从而蒙混过关。至于为课程设计查阅各种资料即使没有进行，也多半能完成设计。这就使得设计的锻炼作用很大程度上取决于学生的个人自觉和主观能动性，但多数学生的学习积极性并不高。1.4不同学校不同层次学生难于因材施教不同学校、不同专业的学生高考分数差距很大，表现在学生的三力－“智力、努力、能力”上也有很大差距，即使一个班的内部同学也因为招生数量扩大而拉大了差距，这是一个无法回避的现实。以我校建环2012级为例，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数十分之多。课程设计过去对于所有人都是一样的要求，任务书上的内容都得完成，然后根据完成的情况由指导教师进行打分。由于上述的问题存在，最后相当数量学生的成绩超过其学习付出。事实上，一个班里的同学如果要分为上、中、下三个层次的话，面对完全一样要求的课程设计内容和要求，下层的学生往往直接放弃，觉得完全超过自己愿意付出及能达到的水准。中层相当一部分的同学则会开始没放弃，而在过程中因为不够努力或者别的原因浪费了时间，最后发现难以达到完成要求，就会放弃努力，和下层的同学一样选择抄袭来混过去。

2改革思路

2.1题目内容调整

新的课程设计内容调整为建筑节能评估设计。实际上，传统的空气调节课程设计的主要内容，我们如果进行适当分割，会发现很多内容或者说目标，在其他课程设计中已经体现过。比如说学习CAD制图、水力计算、设备选型等等。而其他课程设计无法替代的建筑冷热负荷计算，在新的课程设计内容中依旧是重要内容。还有部分确实难以在新课程设计内容中实践到的如空调系统方案选择、风系统和水系统的设计等内容，在毕业设计中还要进行更加详细细致的设计。调整后的内容可以实现前言中改革探索的目的。

2.2设计素材多样化组合

合适的建筑图纸确实很难准备太多的数量，考虑到新的设计内容主要是建筑围护结构的全年冷热负荷计算与相应的建筑节能评估，鉴于全年冷热负荷计算和建筑节能评估工作的特点，以少量的建筑图纸为基础，通过修改建筑所在城市，进行组合，就可以满足数量较多学生的需要，比如一套图纸用于10个城市，而简单的直接抄袭容易被识别的。

2.3设计深度分级

一个专业的学生，素质和能力参差不齐，这是一个让广大教师很痛苦的问题。课程教学和期末考试很难进行差异化设计，只能一个标准。但是课程设计可以适当考虑学生的这种差异，在设计深度上进行分级。同学根据自己情况选择不同深度，这不是降低要求，也不是搞特殊化，在成绩考核标准上可以体现出差别的。就像商品分级销售，不同等级价格不同，深度要求高的同学成绩的起点应该高于深度低的同学，这也可以激励部分同学力争上游。设计深度通过三个设计任务模块来区分：低级版仅需使用DEST软件绘制图纸，完成三维建模，并进行必要的设置，然后进行初始围护结构条件下建筑全年的空调、采暖负荷逐时动态计算，对比当地建筑单位面积负荷节能要求，如果达不到，则修改围护结构数据，直到计算节能达到节能要求；中级版则需在低级版基础上进行参考建筑的权衡计算；高级版进一步要求使用DEST-E进行权衡计算时要考虑不同空调系统设计方案的优化对结果的影响，并给出建筑节能评估报告。选择低级版的设计成绩不能超过中等，中级版不能超过良好，高级版不限。

3改革尝试

为了更好的进行改革探索，避免对学生的学习影响过大，我们采取了渐进式的实施过程。首先在建环2009级及2010级的毕业设计中选择部分暖通方向的同学进行了尝试，因为毕业设计时间相对宽松一些。相关同学在毕业设计中使用了DEST软件进行负荷计算分析，并对节能效果进行了评估，毕业设计其他内容及要求适当减少，从结果上看能完成相关内容的设计计算。随后又对建环2011级和2012级的课程设计进行了尝试，从题目到内容都按照预想的方案进行调整。由于两个年级的学生数量均为70人左右，因此指导教师提供了10套不同图纸，平均7人一个组。然后指定了北京、哈尔滨、大连、武汉、成都、西安、兰州等有代表性的城市作为建筑所在地，每组内同学的城市不能重复。考虑到学习DEST软件和节能评估知识的难度，给学生进行了五次讲座，且讲座的时间并不完全局限于课表安排的两周，而是与空气调节课程教学同时进行，选择合适的时间分别插入讲座。最后的集中设计时间也比理论的两周增加了不少，部分原因是现实有很多其他课程的教学、考试等等诸多因素使得学生无法全力做课程设计。

4效果与问题

课程设计改革尝试取得了一定效果，部分实现了教学改革预期目的。通过内容的调整，学生对于建筑节能评估的工作有了一定的认识，初步掌握了软件DEST，可以使用软件来建模以及进行负荷及能耗计算，能简单进行权衡判断。这些都是原本课程设计很难涉及的地方。而在2011级本科生的毕业设计中，因为已经有了课程设计的基础，对部分暖通方向同学的毕业设计也尝试不减少其他设计内容和要求的前提下加入建筑节能设计这块内容，要求学生对建筑围护结构和选用的空调系统方案进行能耗分析评估，选择符合建筑节能要求的方案。从毕业设计的情况来看，基本上能完成设计任务，丰富了毕业设计内容，锻炼了学生，并且首次有一名同学进入了建筑节能设计咨询公司就业。虽然取得了一定的成绩，但是依旧发现一些问题。一是学生的积极性仍然难以调动，新的题目内容依旧不能打动多数同学去积极进行新软件和新知识的学习，更有部分同学觉得增加了自己的劳动量而颇有怨言。二是进度缓慢，实际以往专业课程设计也是如此，学生们总是会难以在规定的两周内完成，而改革后需要学习新的软件和建筑节能评估方面的知识，也需要查询当地的建筑节能相关数据，进度问题就更加突出了，大部分同学都是在3～4周才完成课程设计。三是抄袭问题，课程设计抄袭问题由来已久，改革后使得简单的抄袭不太容易了，但是依旧没法杜绝。虽然设计内容直接复制别人会很容易被识别，但是依旧可以在软件中拷贝对方的建模，然后修改设置的一些参数，从而大大降低使用软件的工作量。四是设计的质量，两级分化严重，部分认真努力的同学，做的比较好，而相当数量的同学，即使让他们在设计深度上选择较为容易的模块，最后上交的设计成果依旧做的很差，最终成绩拿到优秀的同学才2人。这是很多二本院校建环专业缺乏优秀生源而面对的一个现实问题。五是指导教师的实际工作量增加了，而学校的课程设计工作量是按照标准2周来定的。

5结论

多数高校建环专业还是以培养工程应用性人才为目标，招生和教学是要以市场为导向的。为了应对我国建筑节能市场的发展而对教学和课程设计内容做一定调整是有必要的。通过对空气调节课程设计内容的教学改革尝试有一定效果，但是很难做到一蹴而就，包括课程设计内容改革后与指导性专业规范的要求有一定的出入也尚待进一步讨论。有很多高校老师对空气调节课程设计改革进行了有益的探索和尝试，有收获也有失望，我们应将改革持续进行下去。

参考文献：

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作者：韩滔 裴桂红 马红艳 岑康 单位：西南石油大学土工工程与建筑学院