環工專業暖通概論課程的教學改革與探索

摘"要：暖通概論課程是環境工程專業的一門交叉開放課程，該課程的知識面較廣、系統原理較復雜、課時相對較少，對外專業學生學習難度較大，學習效果不佳。本文針對環工專業暖通概論課程教學中存在的一些問題，從教學內容、教學方法和課程考核方式這三個方面進行了改革與探索，注重課程教學內容的合理選擇、加強教學方法的改進以及加大平時考核的比重，從而提高課程教學效果。

關鍵詞：新工科；環境工程；暖通概論；教學改革

Teaching"Reform"and"Exploration"of"HVAC"Course"for

Environmental"Engineering

Yu"Jia"Jia"Tao"Zhang"Qiang"Yang"Xiufeng

College"of"Electrical，Energy"and"Power"Engineering，Yangzhou"University"JiangsuYangzhou"225100

Abstract：The"introductory"HVAC（Heating，Ventilation，and"Air"Conditioning）course"is"an"interdisciplinary"elective"within"the"field"of"environmental"engineering.This"course"features"a"broad"scope"of"knowledge，intricate"fundamental"principles，and"a"relatively"limited"number"of"class"hours，which"poses"a"considerable"challenge"for"students"majoring"in"other"disciplines.Consequently，the"overall"learning"outcomes"have"been"suboptimal.This"paper"addresses"some"of"the"issues"encountered"in"teaching"the"introductory"HVAC"course"in"the"field"of"environmental"engineering.Reforms"andnbsp;explorations"have"been"undertaken"in"three"key"areas；the"selection"of"teaching"content，improvements"in"teaching"methodologies，and"an"increased"emphasis"on"regular"assessments.These"efforts"aim"to"enhance"the"effectiveness"of"the"course"instruction.

Keywords：emerging"engineering"education；environmental"engineering；heating"and"air"conditioning"of"architecture；teaching"reform

一、研究背景

交叉與融合是新工科建設的主要途徑之一［13］，并且已被國際多所知名高校推廣應用［45］。專業交叉與融合是通過把兩個或兩個以上的不同專業的知識進行有機融合，讓學生能夠獲得新的綜合知識來解決復雜工程的過程，開放課程是體現這一過程的重要方式。開放課程能夠繼承和發展原有專業課程的優勢，積極應對社會需求變化，主動吸收和消化最新科技成果，來培養學生的創新能力和應變能力，提升學生解決本專業復雜工程問題的能力［2］。

在新工科的建設理念下，暖通概論是環境工程專業（以下簡稱環工）設立的一門交叉開放課程。通過該課程的學習，學生理解建筑物供暖系統、通風系統和空調系統的基礎理論和工作原理，掌握暖通系統的設計方法，具備完成環工專業與暖通工程交叉設計的能力。然而，暖通概論課程所涉及的知識范圍較廣，課時相對較少，暖通系統原理和相關理論知識和概念較復雜，從而增加了暖通概論課程的教學難度。針對目前該課程教學中尚存在的問題，筆者擬針對教學內容、教學方法和考核方式這三個方面進行研究。

二、教學課程的改革

（一）教學內容的選擇

在學時的限制條件下，課程內容需要根據學時合理選取。針對環工專業的培養目標，也就是讓學生具備解決復雜環境工程問題的能力。筆者以非暖通專業的視角，從工程實際出發介紹供暖、通風及空調系統的工作原理和設計方法。供暖部分包括設計熱負荷、熱水供暖系統、蒸汽供暖系統、輻射供暖系統等；通風部分包括全面機械通風、局部排風、自然通風、通風管道設計計算等；空調部分包括空氣調節處理過程、空氣處理設備、集中式空調系統、半集中式空調系統等。

另外，由于暖通概論相關教材中缺少關于暖通系統設計的一些基礎知識［6］，如圖1，所以在授課過程中首先對相關的理論知識進行了適當補充，如圖2。通過補充傳熱學、流體力學和工程熱力學中的一些基礎知識，便于學生更好地理解供暖系統、通風系統和空調系統中空氣處理過程的原理。例如，流體的主要物理性質、流體靜壓強及其分布規律、恒定流方程、流動阻力、傳熱的基本方式、傳熱過程及傳熱系數、濕空氣的物理性質、濕空氣的焓濕圖及其應用、濕球溫度與露點溫度等。

（二）教學方法的改進

1.注重多媒體和板書相結合

多媒體和板書作為目前最常用的教學模式，都不能過分偏向某一種方式。多媒體和板書以哪一種方式為主，是一個相對比較復雜的問題，與專業的培養目標、教師知識結構、學生知識背景、社會發展水平等因素密切相關［7］。由于暖通概論課程主要以應用知識為主，所以總體而言應該以多媒體教學為主，板書教學為輔，同時將二者有機結合。在課程教學大綱的基礎上，把所有的教學內容梳理出來，再把教學內容分類成基本概念、原理以及理論應用部分。

在授課過程中，針對一些基礎理論性公式和原理采用傳統的板書授課，突出理論知識的完整性。例如，基礎理論中的流體靜壓強公式，恒定流的連續性方程和能量方程，傳熱學中的熱傳導、熱對流和輻射換熱計算公式，自然循環熱水供暖系統作用壓力計算公式等。

對于一些偏應用的內容部分，主要是采用多媒體教學為主，讓學生能夠形成系統性的認識。多媒體的選材非常重要，通過選擇學生相對容易理解的方式來增強學生的興趣，從而發揮多媒體的優勢。例如，熱水供暖系統形式、蒸汽供暖系統形式、局部排風罩形式、粉塵凈化設備原理、壓縮式制冷系統（見圖3）等。

2.注重課前預習、課堂提問和課后線上答疑相結合

暖通系統的一些基礎知識對環工專業的學生可能難度較大，所以需要學生適當提前預習，例如，通過看教材和相關參考書，包括《供暖通風與空氣調節》《建筑設備概論》《建筑環境與設備工程概論》等，另外還可以看一些線上資源：愛課程、MOOC等。

在每次上課前，先對上一次課的內容進行回顧，然后根據相關內容進行提問，一方面掌握學生的學習情況，另一方面增加學生對所學知識的理解。

3.注重課后習題作業和課堂習題講解相結合

為了讓學生能夠深刻理解所學知識并且進行靈活應用，布置課后習題并及時指導學生作業是一種非常重要的方式［89］。在每一章節的知識點講解完以后，根據相關知識點及時布置作業，批改作業并發現學生作業中出現的共性問題，隨后在課堂上課過程中及時對共性問題進行評講，從而加深學生對相關知識的理解。

（三）考核方式的改革

為了讓學生更加重視課程平時的學習過程，對課程考核方法進行適當改革。課程成績由課堂表現20%、課后作業20%和期末成績60%組成，如右表所示。課堂表現包括考勤率5%、課堂問題回答情況10%和課堂在線測試5%。作業會在相應章節內容講解完之后發布，見圖2，作業成績主要根據作業的完成情況、正確率、書寫等進行評價，并且在隨后上課過程中進行詳細講解。期末考核采用開卷考試形式，主要目的是考查學生對相關知識的靈活應用，不需要學生死記硬背。

結語

暖通概論作為環境工程專業的一門交叉開放課程，具有知識范圍廣、系統原理復雜、課時較少的特點。本文主要從教學內容的選擇、教學方法的改進以及考核方式的改革這幾個方面來研究，從而提高課程教學質量，增強學生利用環工專業知識與暖通專業知識進行交叉設計的能力。

參考文獻：

［1］鐘登華.新工科建設的內涵與行動［J］.高等工程教育研究，2017，3：16.

［2］蔣英春，蔣秉睿.交叉與融合——“新工科”背景下應用數學類研究生課程體系新探索［J］.教育現代化，2019，6（79）：182184.

［3］趙振宇，薛顯超.“多學科交叉、多領域開放、多手段融合”的課程體系改革與實踐——以溝通課程為例［J］.中國多媒體與網絡教學學報，2019（08）：178179.

［4］胡瑞，陳新忠，薛珊.高等學校促進學科交叉融合的實現策略——以麻省理工學院為例［J］.華中農業大學學報（社會科學版），2012（03）：105110.

［5］張永梅，張婷.高等學校促進跨學科人才培養的主要路徑！——以普林斯頓大學為例［J］.湖州師范學院學報，2015，37（12）：58.

［6］吳萱.供暖通風與空氣調節［M］.北京：清華大學出版社，2006.

［7］劉偉峰.多媒體/板書相結合的工科專業理論課探究式互動教學方法［J］.教育現代化，2019，6（32）：128129.

［8］賈濤，江巍雪，宋金蔚，等.建環專業流體力學課程的教學改革與探索［J］.教育現代化，2021，8（90）：111113.

［9］劉鐵軍.“逆向教學法”在力學類基礎課程教學中的應用［J］.教育現代化，2019，6（70）：7576.

作者簡介：于加（1993—"），男，漢族，江蘇姜堰人，博士研究生，講師，研究方向：建筑熱工與節能；賈濤（1988—"），男，漢族，安徽宿州人，博士研究生，講師，研究方向：納米流體熱物性；張強（1990—"），男，漢族，天津薊州人，博士研究生，講師，研究方向：太陽能熱發電；楊秀峰（1976—"），男，漢族，江蘇泰興人，博士研究生，副教授，研究方向：建筑環境與可再生能源應用。