案例教學法在建筑設備課程中的應用探討

戴紹碧　王嬌琳　王倩　徐娓

[摘 要]案例教學法的主要目的在于提高學生學習與思考的主動性，提高學生對理論知識的應用能力，培養學生的批判性思維及創新能力。工程案例教學能夠提高教師的教學效率，提升學生學習的積極性，增加學生接觸工程實踐的機會，提高他們的工程應用能力，同時這還能提高教師的工程實踐水平。

[關鍵詞]工程案例教學；建筑設備；教學改革

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）06-0037-03

案例教學起源于美國哈佛大學法學院，并在哈佛法學院與商學院中取得巨大成功，培養出了眾多世界頂級的企業家與管理人才。案例教學法的主要目的在于提高學生學習與思考的主動性，提高學生對理論知識的應用能力，培養學生的批判性思維及創新能力。案例教學在人文學科教學中取得了巨大成功，這啟發了從事工程教學的教學人員。一些教學研究者把它應用到工程教學領域，并取得了一些寶貴的經驗。米偉哲[1]闡明了案例教學在工程學科應用的主要目的，并論述了案例教學在工程實踐教學中應用的必要性與可行性。許朝陽[2]等以巖土工程教學為例對案例教學的實施進行了探索與思考，并指出了工程學科案例教學需要注意的問題。賈紹義[3]等把案例教學應用到化工原理教學中，并總結了一個具體的教學案例，為在化工原理中開展案例教學提供了書寫案例的樣本。荊肇乾[4]提出在給排水專業教學中進行教學改革，應注重實踐教學，實施案例教學。羅蕾蕾[5]等分析了食品科學與工程專業課的特點，并指出其實施案例式教學的必要性，提出食品科學與工程專業課案例式教學的基本要求。可是，在公開的文獻中，缺少針對建筑設備開展案例教學的研究與探索，本文將對此進行嘗試。

一、在建筑設備課程中開展案例教學的必要性

建筑設備是建筑學、環境藝術、土木工程與暖通空調等土建類專業的一門專業必修課，也是注冊建筑師與注冊勘察設計工程師的考查科目之一。其主要內容包括建筑給排水、暖通空調、建筑防火排煙、燃氣供應、建筑供配電、建筑照明、建筑節能及智能建筑等。學習和掌握建筑設備基本知識與設備系統的設計理念及方法，有利于土建類與能源動力類專業學生了解相關專業的主要內容。土建類學生可以初步掌握結構、水、電、暖等各專業的合理布局與配合；能源類學生也能夠初步掌握用能設備的基本原理與構造，為系統地考慮能源利用打下基礎。但建筑設備課時一般較少，而且在傳統的講授式教學模式中教師是主體，學生只能被動接受。雖然教師授課效率很高，但由于學生學習沒有主動性，對海量的信息沒有經過思考與加工，對于沒有接觸過實際工程訓練的學生來說要想理解和掌握這些相關內容是比較困難的。如何在有限的課時內使學生系統地掌握廣領域、多學科、內容豐富且相互聯系的課程，并具有分析問題、解決問題的能力，甚至具備一定的工程創新能力，成為教學者必須認真思考的問題。

結合案例教學的特點，筆者認為，若案例教學法能有效地應用到建筑設備課程教學中去，應該能有效解決上述問題。基于這個想法，筆者在本校能源與動力工程專業建筑設備課程教學中做了嘗試，并取得了一些經驗。

二、案例教學在建筑設備課程中的實施

（一）以企業實際需求為依托的案例構建與實施

廣東石油化工學院是一所以工科為主且以石油化工為特色的本科院校，而能源與動力工程專業則是根據教育部2012版本科專業設置要求從熱能與動力工程（制冷與空調方向）調整而來。學生的就業方向為暖通空調系統設計、施工與監理，同時也有一部分學生進入熱電廠與空調設備廠。根據教育部專業設置要求、學校辦學特色及企業的實際需求，專業課主要以培養暖通、制冷與動力工程應用人才為目標，授課內容統籌安排。其中建筑設備課主要負責建筑給排水、通風與防排煙工程、建筑電氣工程、建筑節能工程四部分的專業教學，而課程包含的空調工程與供熱工程兩部分內容屬于專業主干課程需單獨開課，燃氣輸配部分歸入自學內容。通過對用人單位的調研我們了解到，企業要求暖通工程師除了能承擔暖通專業的任務以外 ，還要能夠擔負室內給排水設計與施工工作，懂得與燃氣專業配合、能承擔與暖通工程相關的電氣系統設計與施工工作，同時還要掌握綠色建筑設計的理念與方法。根據企業的上述要求，我們在建筑設備課中有針對性地構建課程案例。

給排水部分，要求學生掌握建筑室內給排水系統的設計與施工方法。該部分知識點較多，工程應用很強，但基本上都可以在一個具體的工程案例中得到體現。為此，我們篩選出一個難度適中、工作量較小的三層別墅的給排水系統作為教學案例。案例來源于設計院已完成的真實個案，原給排水系統設計方案的優缺點已分析清楚。該案例要求學生在建筑施工圖上完成一個完整的給排水設計，包括：1.用水設備的布置；2.給排水方式的選擇；3.給排水平面圖的繪制；4.給排水系統圖的繪制；5.給排水系統各管段設計秒流量的計算；6.給排水系統各管段管徑與阻力的計算；7.計算系統總阻力損失；8.選用水表、閥門、水箱等系設計統設備；9.經計算確定系統中是否需要水泵。上述案例在6個課時內完成，首先利用2課時給學生講述設計任務與設計要點，羅列設計所必須的參考書籍與規范，對學生進行分組（約8人一組），并明確組內成員分工與設計進度要求。接著安排2課時對學生的設計進行中期檢查與方案討論。由于學生較多（兩個班，每個班40人左右），在上課討論前要求學生以組為單位提交初步方案，教師把10組的方案整理成集，下發給每一組審閱，并讓每一組對另外9個方案給出具體評議。這樣，通過課下準備，在上討論課前，學生和教師都能對所有方案有所了解，并能對自己的設計優缺點有初步的認識。通過分析，挑出具有代表性的3～4個作品，作為課堂上的討論對象，剩下的6～7個方案教師要給出具體的修改意見，并告知他們沒有被挑選為課堂討論方案的原因，盡量不要打擊他們的積極性。在課堂上，讓每個選中的組代表用5分鐘陳述方案，再用10分鐘時間進行討論，最后教師用5分鐘的時間對該方案及學生們的建議進行評述與講解，并提出修改意見。最后，教師利用10～20分鐘對所有設計共同存在的問題進行評述與講解，并對該類設計的方法、步驟與要點進行歸納總結。討論課結束后，給學生兩天時間，修改完善方案。最后2課時用于設計案例答辯，要求每個小組都陳述5分鐘，并要求使用多媒體輔助，接著教師利用3分鐘對方案存在的相關問題進行提問，對方案進行評點，并給出成績。

電氣、消防、建筑節能三部分的案例，均以上述三層別墅為對象。案例設計與實施和上述給排水部分相似，不過時間安排有些差別。對于通風與防排煙部分，設計對象為一個中型的地下停車場。由于篇幅有限，這里就不對每一個案例展開描述了。

（二）案例教學效果

通過對熱能與動力工程2011級與2012級學生在建筑設備課程中實施案例教學，我們取得了較為顯著的教學效果。

第一，擴大了學生的知識來源渠道，鍛煉了學生步入職場所必須的各種能力。在傳統講授式教學中，學生的知識主要來源于課堂教學，而案例教學中學生可以通過對教師布置案例的分析與思考得到實際工程應用中所必需的方法與經驗，也可以從與教師或同學的討論中感悟到解決相同工程問題的不同思維方式。由于工程案例教學的主體是學生，解決工程問題需要依賴學生的主動學習與思考，教師的角色轉變為案例的組織者與推動者。因此，學生在完成工程案例的過程中會增強自己獨立學習與思考的能力，同時也獲得了解決實際工程問題的經驗與知識。在工程實際案例教學過程中，學生以組為單位，為了完成案例，必須相互配合，這鍛煉了他們的團隊協作能力。除了案例介紹環節由組代表發言外，在案例討論環節與教師評點環節中，學生都可以主動發言或由教師指定學生發言，組內不允許任何一個同學不發言，這就打消了學生“混課”的念頭。討論發言過程會極大鍛煉學生的語言組織能力與公眾場合的表達能力，這些都是傳統教學中學生欠缺的基本素質。通過與2011級、2012級部分學生交流，筆者發現他們比2010級學生在上述能力上有很大的提高。

第二，培養了學生學習的主動性，活躍了課堂，取得了良好的教學效果。工程理論系統性很強，若學生對其中一個環節不理解，則后面的所有內容學生都難以理解，而工程理論教學又很難講得趣味橫生，學生上課也難以集中精神。再者，在傳統的講授式教學中，學生作為知識的被動接受者要想跟著教師的思路走還是有難度的，他們非常容易因為“聽不明白”而厭學，這樣課堂效果就會大打折扣。而案例教學注重的是學生的主動思考，目的是培養學生的學習能力與分析、解決問題能力，課堂只是一個討論場，每一個發言都是思想的碰撞，都會引起學生的共鳴與思考。顯而易見，案例教學的課堂非常活躍，而且教學效果非常好。2011級、2012級兩個年級在實施案例教學的過程中，沒有學生出現逃課現象，課堂討論也很激烈，相對于2010級以前的傳統教學，其教學效果是相當好的。

第三，用人單位對2011級、2012級畢業生的反映很好。我們能動專業教師與畢業生長期保持聯系，也會不定期地到畢業生工作單位調研。通過與畢業生及用人單位的交流我們發現，2011級、2012級的畢業生能更快地融入工作崗位，更好地完成建筑設備的相關工作，用人單位對我們的畢業生相當滿意。

（三）開展案例教學的難點與建議

工程案例教學有著諸多優點，但我國工程領域開展案例教學的時間比較短，特別是土建類與能源類專業案例教學尤其缺乏，可參考的教學案例幾乎沒有。想在工程領域開展案例教學，豐富且高質的案例庫是必不可少的。因此，教師需要投入大量的時間與精力去收集與編寫教學案例，這對教師的專業素質提出了很高的要求。目前，國內高校對教師的考核主要以教學工作與科研工作為主，而對教學工作的考核主要體現在“量”上，即課時的多少，而對課程的“質”關心不夠。教師為了教好一門課所付出的努力難以量化。同時，得過且過的行為也不會被懲罰，這導致教學工作越來越得不到重視。如果想提升教學工作質量，那就得想辦法認可教師在教學中的付出，讓熱愛教學的人不吃虧。這樣的話，編寫案例應該得到學校與教學主管部門的大力支持，工程案例教學也應該被大力推進，并作為提升教師的工程應用能力與教學能力的主要抓手。

在工程案例教學中，學生是實施的主體，能否調動學生的積極性關系到工程案例教學的成敗。在教學過程中，教師應能很好地組織、引導與督促學生，并把學生領入案例當中，讓學生領略到工程案例的關鍵步驟、關鍵內容，增加工程實踐能力，讓學生能學以致用，這樣大部分學生的積極性才會提高。

三、結語

傳統教授式教學在工程教育中存在諸多問題，教學方法的革新勢在必行。案例教學法在本校的建筑設備教學中取得了一定的成效，畢業生素質明顯提高。可見，案例教學法在工程教學中的嘗試有著重大的意義。通過工程案例教學能夠提高教師的教學效率，提升學生的學習積極性，增加學生接觸工程實踐的機會并提高他們的工程應用能力，同時這也能提高教師的工程實踐水平。總之，工程案例教學對培養高素質的工程應用人才有著極大的積極意義。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 米偉哲.案例教學法在工程實踐教學中的應用[J].實驗室研究與探索，2010（3）：145-146.

[2] 許朝陽，張莉.工程專業案例教學的實施方案研究[J].高等建筑教育，2008（3）：100-102.

[3] 賈紹義，夏清，吳松海，姜峰.工程案例教學法在化工原理教學中的應用[J].化工高等教育，2010（3）：78-81.

[4] 荊肇乾，曹世瑋，王祝來，林少華，王鄭.給排水科學與工程專業施工課程教學探索[J].大學教育，2015（2）：167-168.

[5] 羅蕾蕾，吳俊，楊安運，費先德. 食品科學與工程專業——專業課案例式教學探討[J].繼續教育，2014（10）：33-34.

[責任編輯：陳 明]