建筑环境与能源应用工程专业本科教学改革思考

杨秀峰 于加 倪美琴

[摘 要] 建筑环境与能源应用工程专业是一个与国民经济和社会发展密切相关的土木类专业，通过教学内容、教学环节、考核方法等方面对比明尼苏达大学和扬州大学建环专业的课程教学，发现美国高校理论课程的知识广度和深度均优于国内高校，且考核方式较丰富，更注重过程评价;美国高校实验课程的复杂性和先进性优于国内高校，且成绩评定方法具体，可操作性强，但国内高校实验课程的体系更加完整。从工程教育专业认证的角度提出了课程改革思路，指出教师要转变思想、勇于改革，培养目标要契合行業和社会发展需求，课程改革要反向设计，以能力培养为导向，课程评价要重视过程评价，践行多元评价。

[关键词] 建环专业;工程教育专业认证;反向设计;多元评价

[基金项目] 2018年度扬州大学教改项目（创新创业教育改革专项）“建筑设备节能的案例库建设与创新实践”（YZUCX2018-2B）;2017年度扬州大学教改项目“土建类非设备专业建筑设备类课程的教学改革研究”（YZUJX2017-53C）

[作者简介] 杨秀峰（1976—），男，江苏泰兴人，博士，扬州大学电气与能源动力工程学院副教授，主要从事建筑设备与能源应用研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）39-0084-04    [收稿日期] 2021-05-14

建筑环境与能源应用工程专业（以下简称建环专业）作为我国土建领域高级人才培养和科技发展的重要支撑，在国民经济和社会发展中发挥了重要作用[1] （P5-6）。笔者于2015—2016年在明尼苏达大学（以下简称明大）访学，该校是美国公立常春藤院校之一，位居泰晤士高等教育世界大学排行榜前列。访学期间，笔者全程参与了明尼苏达大学建环专业的理论和实验课程，发现国外名校在人才培养模式方面与国内高校存有显著差异。本文将从课程内容、教学环节、考核方法等方面进行对比分析，并从工程教育专业认证的角度提出课程改革思路，为国内高校建环专业人才培养提供参考。

一、理论课程教学

（一）课程内容

明大“热环境工程”（Thermal Environmental Engineering）课程由ASHRAE杰出服务奖获得者Kuehn教授主讲，共4学分56课时，内容包括基础知识、空气处理过程、热舒适、室内空气质量、室内得热与空调负荷等，涉及国内建环专业课程体系中专业基础课程（热力学、传热学、流体力学、建筑环境学）和主干专业课程（空气调节）的主要内容。

（二）知识点案例（干式除湿，Desiccant Dehumidification）

1.明大课程资料。干式除湿的适用条件和系统特点包括：（1）潜热负荷远大于显热负荷;（2）运行能耗小于水冷系统;（3）空气的露点温度在冰点以下;（4）没有滋生微生物的湿表面。干式除湿的空气处理过程如图1所示，图1（a）中的数字对应着图1（b）中焓湿图上的空气状态点。室外空气先经过除湿转轮进行等焓除湿（1→2），再经过热回收转轮从排风气流中吸收冷量（2→3），最后经冷却盘管再次降温（3→4）;排风气流经热回收转轮升温（5→6）后被再次加热（6→7），最后进入除湿转轮吸湿（7→8）。

2.国内教学资料。《实用供热空调设计手册》[2]（P20 ）给出了干式除湿（转轮除湿）的工作

原理、优缺点等（见表2）。对比国内外高校的课程资料可以发现，《实用供热空调设计手册》中仅介绍了转轮除湿的原理和特点，明大课程将转轮除湿与排风热回收结合起来，并利用焓湿图详细介绍了新风和排风的空气处理过程，拓展了知识的广度和深度。

（三）课程成绩评定

明大“热环境工程”课程的成绩评定体系包括作业、平时测试和期末考试，分别占比20%、40%和40%。作业成绩的70%取决于正确率，30%与写作有关（整洁度、语言组织等）。平时测试和期末考试均为开卷考试，平时测试的时长为1小时，内容是3个实际问题;期末考试的时长为2小时，内容是5个实际问题+几道小问答题。扬州大学“空气调节”2018版课程大纲要求考试成绩占70%，平时成绩30%;“建筑环境学”2018版课程大纲要求考试成绩占60%，平时成绩40%。对比可知，明大课程的平时成绩和期末成绩分别占60%和40%，体现了平时学习过程的重要性;而国内高校课程成绩评定的主要环节是期末考试，平时测试较少甚至没有。近年来，国内高校逐步倡导“加强平时考核，弱化期末考核”，但期末考核在总成绩中的比例依然较高，课程改革的步伐较慢。

二、实验课程教学

（一）课程内容

明大“热环境工程实验”（Thermal Environmental Engineering Laboratory）课程包括13个实验（见表3），每个实验包括主题讲座和实验测试两部分。主题讲座在教室进行，由教授主讲，时长50分钟，内容与实验相关，并进行适当拓展。实验测试部分由博士生助教指导，学生分组进行。实验开始前先进行预习测试，题目是与实验原理、目标和方法有关的简答题。测验结束后助教详细讲解实验系统结构、仪器使用方法、实验步骤及注意事项，此后学生轮流实验，助教从旁指导。

实验完成后学生利用一周的时间撰写实验报告，实验报告分为正式报告、非正式报告和数据纸三类，每类报告均有明确的格式和要求。实验报告由学生独立完成，严禁抄袭，助教批改后提出修改意见。

扬州大学也开设了类似的实验课程，如“建环专业实验技术”，共包括18个实验（见表4）。教师课前布置学生预习实验内容，实验时讲解实验基本操作，介绍实验原理、实验装置及实验仪器使用方法及实验要点，提醒实验注意事项。

对比表3和表4可以发现，明大“热环境工程实验”和扬大“建环专业实验技术”在内容上有相似之处，但前者实验的复杂性和先进性优于后者，后者的实验体系更加完整。两门实验课程差异的根本原因在于国内外教育理念的差异，国内高校看重知识结构的系统性和完整性，国外高校关注学生综合能力的培养。此外，国外实验课程的流程更加严谨。主题讲座在实验前几天进行，内容翔实深入;实验阶段利用预习测验环节检查学生的准备情况;实验报告的内容、深度、格式的要求较高，杜绝抄袭现象，助教对实验报告质量严格把关，常常会要求学生修改甚至重做。