摘要 实验教学是高校实践教学体系中的一个重要环节，对于培养学生实践能力和创新意识有着不可替代的作用。针对建筑环境与设备工程专业实验教学的现状及存在的问题，从更新实验教学内容、改进教学方法和完善评价体系3个方面进行改革探索，旨在培养学生的工程实践能力和自主创新能力，取得良好的效果。
关键词 实验教学；改革；建筑环境与设备工程专业
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1671-489X(2011)15-0120-03
Reform of Architectural Environment and Equipments Engineering Experimental Teaching based on Engineering Talents Training//Zhang Aining, Yan Qiuhui, Yang Quan, Yan Shuangzhi
Abstract Experimental teaching is an important part in higher education practical teaching system and plays an irreplaceable role in training of students practical ability and creative consciousness. This article analyzed the status and problems of the experimental teaching in the discipline of architectural environment and equipments engineering at the present stage. Aim to cultivate students engineering practical ability and innovative ability, reforming measures from aspects of renewing contents, reforming methods of experimental teaching and improving the evaluation system have been implemented, which gains a good teaching effect.
Key words experimental teaching; reform; architectural environment and equipments engineering
Author’s address Xi’an University of Architecture & Technology, Xi’an, China 710055
1 前言
2010年6月教育部启动“卓越工程师教育培养计划”，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。西安建筑科技大学是首批入选的“卓越计划”61所试点高校之一。中国工程院院士左铁镛建议[1]，工程实践教育必须加强，包括强化工程实践训练和案例教学，强化教师的工程背景，加强创新意识、设计能力和创业方法的培养环节。同时，进行宽、专、交结合的知识教育，培养多样化人才，由此可见实践训练是非常重要的环节。工程的实践性首先要求工科学生必须具备较高的实际动手能力，而实验教学以培养学生的基本实验技能、方法和手段及科学思维和创新能力为主要目标，培养学生具有科技工作者必须具有的实验能力和基本素质，是高等工科院校培养学生实践能力的关键环节[2-3]。在当前就业竞争非常激烈的环境中，对于实践性非常强的建筑环境与设备工程专业，如何更多、更好地建设综合性、设计性和开放性实验，提高学生综合素质以及工程实践能力，是一个重要课题[4-5]。因此，促进和完善建筑环境与设备工程专业实验教学的改革，既是专业的要求，更是培养创新人才的时代需要。
2 建筑环境与设备工程专业实验教学现状
建筑环境与设备工程专业学制4年，一、二年级及三年级上学期是专业基础课学习阶段，其中工程热力学、流体力学、传热学、建筑环境学、流体输配管网、热质交换原理与设备、建筑环境测试技术7门专业基础课课程学时是418学时，共开设15个实验，实验学时只有26学时。三年级下学期及四年级是专业课学习阶段，涉及的5门专业课课程学时是216学时，共有9个专业实验，实验学时只有18学时。从课时分配上看，实验学时偏少，况且在所有的实验中，演示和验证实验占必做实验的50%以上。此外，在所涉及的实验中，部分实验的内容存在交叉和重复。比如，制冷（热泵）循环演示实验和制冷系统的循环演示实验，前者是专业基础课工程热力学要求开设的，后者是专业课空调用制冷技术要求开设的，两实验的核心内容是一致的。因此，现有的建环专业实验教学不利于学生创新能力、动手能力、独立分析问题解决问题能力的培养，很有必要对建筑环境与设备工程专业实验教学进行改革和探索。
3 建筑环境与设备工程专业实验教学的改革与探索
针对建筑环境与设备工程专业实验教学中存在的问题，结合西安建筑科技大学建环专业实验教学改革的思路和实践，以培养学生的工程实践能力和自主创新能力为目标，对建环专业实验教学从教学内容、教学方法以及评价体系三方面进行改革与探索。
3.1 实验内容的更新
实验内容的更新主要从两方面着手。一方面是将原有实验内容扩充，逐年增加具有工程性质内容的实验比例，在不改变主要实验内容的前提下增加一些与实验理论相关的工程案例，引导学生在实验过程中联系工程实际，改变过去那种单纯验证理论的实验教学。比如做“制冷（热泵）循环演示实验”时，首先要求学生观察和思考空调是怎么工作的，雪糕如何制作，室内溜冰场如何保证冰层厚度等，在学生分组讨论后演示他们的工作过程和原理，最后让学生自己总结刚才所提问题的解决办法。
另一方面是将原来独立但有内在联系的实验综合。比如将热电偶制作和校验、壁面温度及介质温度的测定两实验综合起来，要求学生分组设计实验方案，在实验方案里要考虑所用热电偶材料、质量成本、测量精度、制作并校验热电偶，然后用本组所制作的热电偶测风道或烟道的温度。实验数据是否准确与实验方案的科学性正相关，实验完毕后评选出一个最优方案，评选出的最优方案具备以下特点：测定参数符合质量要求，选用材料价格低廉，可操作性强并在工程中能推广应用。再比如室内噪声和室外噪声综合为声环境影响评价，要求学生自己调查与测量校园环境噪声并写出声环境评价报告。类似这样结合工程实际的综合实验还有几个，总原则都是尽可能让实验内容与工程实际紧密联系，在实验过程中渗透和强化工程意识，不要认为它们是实验而不负责任地做，要把该实验当作一个具体的小工程来实施。
通过这些改革，发现学生做实验的积极性调动起来，愿意进实验室并希望能成立实验兴趣小组，实验任务布置后能主动查资料做方案，团队分工协作，责任到人，实验过程中发生的问题能自己独立解决，仪器故障也能主动查找原因。同时实验报告也不同以往，实验数据增多并对数据进行理论分析，问题讨论也提出一些工程实际问题的解决办法，更有可参照性。
3.2 教学方法的改进
以前讲解实验内容基本遵循实验指导书，按照实验目的、实验原理、仪器等内容按部就班讲解。但是从学生交上来的实验报告可以看出两点问题：1）实验理论和实验装置是分离的，无法实现“理论与实践”的一一对应关系；2）测量物性参数的常规仪器、仪表不能熟练使用且不清楚其使用场合和测量精度。针对上述情况，提出“三层次、三模块”的实验理念。
“三层次”是指刚进入实验室的学生、做过许多实验的三、四年级学生及欲考研或探究欲望强烈的学生这3个层次。对于不同层次的学生，实验要求掌握的深度、广度、熟练程度不一样。
第一层次的学生，重点要求：1）会使用常见仪器、仪表，如温度计、压力表、电流表、电压表、气压表等；2）专业基础实验以“验证性”为主，因此实验装置图要做到心中有数，会连接；3）如风机、压缩机等常见设备，实验室有拆开演示的展板，学生应熟悉其构造。
对于第二层次的学生，实验侧重“综合设计性”，如“水平圆管外自然对流换热实验”属于设计性实验，该实验要求学生根据任课教师所给的提纲，利用实验室现有设备，自己设计实验方案和操作步骤，按照各组所设计的方案进行实验，在实验过程中可以调整方案不合理之处，最后做数据整理和分析并理解实验所利用的相似原理。综合性实验如“散热器热工性能实验”，该实验要求学生掌握水系统和加热系统如何调节才能保证密闭小室的温度以及高、中、低温3种工况下标准水流量的测试，最后通过实验数据整理计算并回归出标准散热量的公式。
对于第三层次的学生，突出探究性、创新性，该类实验强调与科研项目结合，如“热网水力工况实验”就可以与科研项目“双热源区域供暖”“壁面温度与介质温度测定”以及“水电站地下洞群火灾模拟与火灾风险控制关键技术研究”相结合，都是利用热电偶测温。学生事先要了解导师所做的课题，同时自己要大量查阅文献资料，自己确定一个与课题相关的实验方案。
“三模块”指的是基本实验、综合设计性实验、研究创新性实验。对于不同层次的学生，不同模块的目标培训是不一样的，实验要求上有选做和必做之分。另外建立开放性“主动探索式”实验项目，如“管道内风速风量的测定”“空气的热湿交换设备性能测定”等，实验开放时间要预约，由兼职教师负责预约。为了满足社会多层次、多样化的需求和学生不同资质与志向的需要，开放实验给学生留有足够的空间和时间进行自主设计和选择自己喜欢的课程。此外，实验室开设有多媒体模拟工程案例的实验课，此类实验学生有身临其境的真实感，实验完成后印象深刻，提问很积极。总之，无论教学方法还是内容，都是紧紧围绕工程实践展开，使学生从入学到毕业整个阶段都能得到系统的实践训练，工程实践能力和创新设计能力得到极大的提高。
3.3 实验教学评价体系的完善
目前建筑环境与设备工程专业的实验教学评价体系主要考量以下几方面：课前准备、实验操作、实验记录、实验态度、安全清洁、实验报告。其中实验操作和实验报告占实验成绩的75%左右。从工程师的培养目标来看，现有的评价体系侧重于工程知识和部分能力的考查，静态的指标多一些，忽略创新性思维能力和系统性思维能力以及独立分析解决问题等综合实验能力的考核，同时也忽略沟通和团队协作能力以及责任感、人文素养等综合素质的考核。因此，完善现有的考评体系是必要的。针对不同层次的学生，实验要求、实验类型、实验模块均不同，考评体系的侧重点也有所区别，建立以考评实验综合能力为主的操作能力、沟通能力以及团队研发、设计、自制小实验等多种形式的考核方法，不断激发和挖掘学生的工程潜力，使实验教学真正成为学生工程实践的第一课堂。
4 结语
西安建筑科技大学是教学研究型工科大学，以培养从事工程技术开发和应用的设计工程师和生产工程师为主要目标。正如美国工程师专业发展委员会（ECPD）所描述的[6]：“工程师必须是一位善于构思并形成概念的专家，是一位设计者、开发者、新技术的形成者、标准规范的制定者，一切都是为了有助于满足社会的需要。工程师必须会规划和预测、系统化和评估——能够对公众的健康、安全、幸福和财富有利害关系的系统和组成部分做出判断。对工程师来说，创新应该是他们的中心任务。”我国工程教育专业认证标准（试行）提出工程专业毕业生必须具备10个方面的知识、能力和素质[7]。因此，无论国外还是国内，对21世纪的工程师都提出综合能力和综合素质的培养要求。
然而，由于目前市场经济的大环境，企业缺乏对大学生生产实习的积极性，国家对大学生到企业实习也没有相应的制度保障和政策扶持，工科学生真刀真枪的工程训练机会往往很少。通过对建筑环境与设备工程专业实验教学的改革和探索，发现学生对实验课的态度由无所谓变积极了，实验过程中提问题的深度和广度都增加了，互动环节增多，对突发的故障有了应对能力，同时有兴趣参与改造自制实验小设备，有了“系统工程的概念”。在实验过程中，不再只是为了验证课堂理论，对于材料、造价、规范、可操作性都开始考虑。笔者认为，实验室在未来能够成为工科学生工程实习的完美场地。
参考文献
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[6]赵韩强,郭宝龙,赵东方,张波.国外大学产学合作教育对我国实施卓越工程师教育培养计划的启示[J].高等理科教育,2010(4):49-52
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