王庚,胡浩威,李雪飛,胡寧 (安徽建筑大學,安徽 合肥 230601)
CAR-ASHRAE學生設計競賽(以下簡稱“競賽”)始于2009年,是由中國制冷學會(CAR)、美國采暖、制冷與空調工程師學會(ASHRAE)及教育部高等學校建筑環境與能源應用工程專業(以下簡稱“建環專業”)教學指導分委員會共同主辦的賽事[1],是國內建環專業內級別最高的兩項比賽之一。作為一項每年一次的學生比試活動,競賽旨在促進我國建環專業教學、提高本專業學生運用所掌握的專業知識解決工程實際問題的能力、提升學生的綜合設計水平,并促進國際交流。
具有選拔性質的競賽,本身并不屬于建環專業培養方案內的項目,但其對于參賽學生的鍛煉意義重大且深遠,安徽建筑大學多年來積極參與競賽。在實際操作過程中,和很多兄弟院校一樣[2],將競賽題目作為畢業設計題目下達給參賽學生。
2019年3月18日,習近平總書記在學校思想政治理論課教師座談會上曾指出,“要挖掘其他課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源。”2020年6月,教育部發布《高等學校課程思政建設指導綱要》(教高〔2020〕3號)(以下簡稱《綱要》)強調,要“發揮好每門課程的育人作用。”工科專業的思政教育正如火如荼展開[3]。畢業設計作為本科生大學階段最后一門必修科目,且為培養方案中學分最高的一項,思政教育應是必備內容。而且,指導老師帶領學生參賽并完成比賽全過程,也符合2017年2月27日中共中央、國務院印發的《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》提出“要堅持全員、全過程、全方位育人”要求的精神。
安徽建筑大學指導老師從不自覺到有意識地在指導過程中引入思政教育,注重其與競賽涉及專業知識的深度有機融合并不斷加強,把單純的競賽指導過程升級為“立德樹人”過程,春風化雨,潤物無聲,取得了不錯的效果。近年有4屆學生獲得名次,其中榮獲一等獎一次,并代表國內學生前往美國參加ASHRAE冬季年會。
每年的競賽題目都是經出題老師精心制定、組委會嚴謹評估后發布的。多年累積的競賽題目,為思政教育準備了現成的素材。指導老師深入、精準發掘題目背后蘊含的思政教育元素,可以在競賽之初、給學生解讀競賽題目的時候穿插進思政教育,為整個指導過程定下基調。
競賽題目中的建筑,通常為2~3萬m2大型公共建筑,體量大、空間形式多樣、功能復雜,還有曾經因為體量過大而不適宜納入本科生設計比賽題目范疇的建筑,如機場航站樓大部分都已建成,僅一例作為競賽題目時還處于施工圖階段,后續建成。大型工程的建設涉及大到國家經濟實力、社會發展階段,小到設計理念、設計計算理論、建筑材料的研發生產、工程機械大型化智能化、施工方法創新等方面,各個方面實力都達到一定水平才會有這樣的需求,才有能力建成這類工程。
就題目所涉及的地點而言,早期的競賽題目中,有把實際工程地點更換后作為競賽題目,例如2014年的題目就是“假題真做”,2015年以來的題目都是客觀存在的項目,工程地點囊括淮南、西安、長沙、天津、上海、重慶、沈陽、常德等城市。大型公共建筑遍地開花,從北方的嚴寒地區、寒冷地區到中南的夏熱冬冷地區;從東部沿海地區到內陸的中部、西部;從國家中心城市到省會城市、非省會的三、四線城市。在引導學生總結往年題目、翻看《中國建筑熱工設計分區圖》時,學生們也都能切切實實感受到祖國各地的發展。
就題目中建筑功能而言,體育館、大學圖書館、商業綜合體、社區文體中心、博物館、大學綜合樓、辦公樓、醫院都出現在競賽題目里面,可謂“種類繁多”。國家批地、撥款建工程是為了給老百姓創造更優質更便利的健康、生活、文化、教育、工作、就醫條件,安裝暖通空調系統原本就是為了進一步滿足人們對更好生活的需求。
回顧歷年競賽題目,經過對比可以發現對提交作品的要求也在與時俱進。除了一貫的“綠色環保應融匯在設計的全過程”,從“節能”到“節能減排”,從“運行的節能”到突出“建筑功能環控特點”“運行節能建筑能效提升策略”,要求更明確更具體。在此讓學生意識到,改變的動因是各行各業包括暖通空調工程的設計與運行需響應國家宏觀發展戰略,所謂“國家戰略,建環有責”。
在近些年競賽歷程中,競賽依據的規范也有了更新。例如《公共建筑節能設計標準》(GB 50189)由2005版更新到了2015版、《通風與空調工程施工質量驗收規范》(GB 50243)由2002版更新到了2016版、《綠色建筑評價標準》(GB/T 50378)由2014版更新到了2019版等。2017年發布了《建筑防煙排煙系統技術標準》(GB 51251),這是我國第一部專門針對防排煙系統設計的國家標準。2021年出臺了《建筑節能與可再生能源利用通用規范》(GB 55015),是建環行業為更好落實“雙碳”戰略制定的規范。借此讓學生領會到,標準更新史是行業發展的鏡子。標準的更新、增加,既是要求從業人員(包括但不限于設計人員)需要掌握更多的標準、條文,也說明國家對行業的監管越來越規范、嚴格,這是整個建筑行業向好向上發展的必然路徑。
與課程設計和一般畢業設計題目相比,競賽要求的學生和指導老師的工作量更大、耗時更長(從發布題目到提交作品約8~9個月,若通過復審還有答辯環節)。《綱要》強調,落實立德樹人根本任務,必須將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體、不可割裂。《綱要》為如何指導競賽指明了方向,而競賽具有的高階性、創新性、挑戰度在給指導老師提出挑戰的同時,也為進行全面的思政教育提供了很好的抓手和發揮的空間。指導老師借助競賽這個有效載體,將思政教育貫穿于比賽指導全過程,“如鹽溶水”,提升育人效果。
①價值引領方面
指導老師著重于培養學生的愛國主義情感、注重激發科技報國的家國情懷和使命擔當。就建環專業內國產設備的更新換代歷程及在國際同行中的技術實力站位進行講解,促使學生對國產品牌建立堅實的技術自信。同時,也及時提醒學生,了解國產冷、熱負荷計算軟件還需更新升級,BIM(建筑信息模型)軟件與國外軟件相比尚有差距的現實,對此應保持客觀、積極的態度。
指導老師鼓勵學生,作為安徽的參賽隊員,要立志繼承、發揚精益求精、吃苦耐勞的徽匠精神[4],全身心投入到比賽當中,要“敬業”。要堅持科學精神,勤于思考、樂于鉆研,敢于和老師討論技術問題。要求學生冷、熱源方案要經過認真、全面比對后才能最終敲定。特殊房間的氣流組織方案必須經過CFD軟件模擬驗證。
通過介紹一些失敗的工程案例,強調要基于能源條件、建筑特點、政策精神進行設計,遵守工程倫理,絕對不能基于個人喜好、利益來確定技術方案。要務實,不要為了求新而采用不適用的新技術,也不能為了創新而采用一些還不夠成熟的技術。
比賽要順利進行,參賽隊員的團隊精神至關重要[5]。將“友善”的社會主義核心價值觀融入指導過程,讓學生思考“制冷循環四大件密切配合才能制出冷量、高效運轉,若是分開為單個部件呢”?從哲學角度講,整體之所以稱為整體,是因為其具有組合之前,單個組件都不具備且更高級的功能,學生很容易就能得到結論,作為團隊一員必須與其他組員攜手共進,心往一處想、勁往一處使,團隊精神至關重要。指導老師也會讓往屆的學生在必要時對當屆參賽的學弟、學妹加以指導,薪火相傳,這不但是為了經驗和知識傳承,也是為了團隊精神建設。
②知識傳授方面
在指導過程中,注意采取多種方式夯實學生對基礎知識的理解。多引導,例如讓學生研究冷熱負荷構成及波動情況,以使學生對不同類型房間冷熱負荷特性有深刻印象;多提問,例如拋出問題“該如何去選定冷熱源并制定其運行策略?”引起學生思考,讓學生更牢固地把握各種冷熱源設備的運行及能耗特點;多提示,例如告訴學生不同功能、不同幾何形狀的房間要求,不同的室內溫濕度狀態、送風參數,讓學生對不同的空氣處理過程、空氣處理設備性能、送風末端特性做到心中有數等。
為了拓寬學生知識面,特別詳細介紹教材中較少涉及的冷、熱源設備類型的知識,如地源熱泵、雙工況制冷機;氣流組織方式,例如置換通風、地板輻射供暖;新的設計理念,如綠色建筑、國家“雙碳”戰略、高效機房等。
另外,引入美國采暖、制冷與空調工程師協會設計手冊(ASHRAE Guides)、英國樓宇設備工程師協會設計手冊(CIBSE Guides)中的的相關條文,目的是開闊學生的眼界。
③能力提升方面
競賽題目考察學生對建筑環境相關問題的認識和處理的綜合能力,競賽作品的提交形式也提出了相應的能力要求。指導老師的指導思路是針對競賽要求,既就事論事,幫助學生解決競賽中的問題、完成當前任務,也為了學生長遠發展考慮,加強訓練、全面提升學生各方面的能力。
在比賽進行過程中,參賽學生與組委會老師、指導老師、同學的溝通是必不可少的,溝通能力貫穿始終,要求學生要多溝通、善溝通。另外,把比賽分為四個階段,對參賽學生的能力要求各有側重。準備階段,能夠合理安排整個比賽過程的進度,確定重要的時間節點;能夠通過多種途徑檢索文獻、總結文獻,以便于確定計算依據和參考案例;制定現場調研方案并加以落實。推進階段,學會用比賽選用的負荷計算軟件、能耗計算軟件、流場模擬軟件的基礎上,理解軟件的編程思路、架構,能夠舉一反三,便于以后學習其他類似軟件時更快上手;掌握不同冷、熱源設備的特性,能夠依據能源條件提出多種方案;根據不同功能房間的需求,制定出不同的空氣處理方案;案例標準、規范的學習能力,學會比較各個標準、規范、技術措施中主題相近條文之間的異同,并探尋出原因;質疑能力,例如在“雙碳”背景下,曾經被廣泛接受的冰蓄冷和水蓄冷技術,是否仍然是可行的?成果整理階段,科技文本寫作能力,用詞、圖表、格式規范合理,能夠厘清寫作思路,把自己作品邏輯合理、完整、詳略得當地介紹清楚;制圖(三維、二維)能力,不僅僅掌握繪圖軟件的操作技巧,更重要的是提升制冷裝置空間位置的表達思路和能力。答辯階段,能夠較為熟練使用演示軟件制作答辯PPT,更重要的是把設計說明書中的文字轉化為PPT頁面中的內容的能力;口頭表達能力,能夠完整通順、重點突出、吐字清晰地介紹作品,回答評委老師問題時思路清晰、對答如流。
指導老師體會到,有以下幾方面還有改善的空間。
競賽指導思想應轉變為以學為中心、以學生為中心,以更加有利于學生的融會貫通,并激發學生的主觀能動性及自我教育意識。
與競賽相契合的思政教育素材和元素應更加精煉、思政教育切入點和切入時機應更加合理、競賽指導方法藝術應更加純熟。
總之,思政教育永遠在路上,指導教師將思政教育融入指導CAR-ASHRAE學生設計競賽的全過程、全方位,將顯性教育與隱性教育相結合,學生沉浸式的參與其中,思政教育入眼、入腦、入心。經歷了競賽,學生們有了更深的體悟,在價值、知識、能力三方面都有了顯著的提高,素質得到初步升華,覺悟得到初步提高,在從建環專業從業者成長為中國特色社會主義建設者的道路上邁出了堅實的一步。