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序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇建筑能源與環(huán)境范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
作者簡介:劉煜(1968-),女,西北工業(yè)大學(xué)力學(xué)與土木建筑學(xué)院教授,博士,主要從事綠色、生態(tài)及可持續(xù)建筑研究,(e-mail)liuyu@nwpu.edu.cn。
摘要:在當(dāng)今能源與環(huán)境問題日益加劇的背景下,如何在建筑學(xué)專業(yè)教育教學(xué)中,有效啟發(fā)學(xué)生提出與之相關(guān)的設(shè)計策略和措施,成為引發(fā)更多關(guān)注的研究課題。文章通過傳統(tǒng)建筑設(shè)計與綠色建筑設(shè)計特征的比較分析,結(jié)合綠色建筑設(shè)計課教學(xué)的實踐經(jīng)驗,從“觀念”和“方法”教育的角度,對綠色建筑設(shè)計課中與“能源”和“環(huán)境”密切相關(guān)的具體問題進行了探討,旨在對相關(guān)建筑教育理論及實踐的發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞:建筑學(xué);綠色建筑;能源;環(huán)境;教育
中圖分類號:g6420文獻標(biāo)志碼:a文章編號:10052909(2013)05013704隨著全球“能源”與“環(huán)境”問題的日益加劇,“能源”與“環(huán)境”已經(jīng)成為(包括建筑學(xué)專業(yè)在內(nèi))眾多專業(yè)領(lǐng)域備受關(guān)注的重要議題。研究顯示,建筑的生產(chǎn)和運行能耗占各國總能耗的30%~45%,其排放的污染物占各類污染物總量的10%~20%,因此,建筑對全球的能源與環(huán)境問題負有不可推卸的重要責(zé)任。自20世紀90年代以來快速興起的“綠色建筑”,是建筑領(lǐng)域在此背景下發(fā)展起來的新方向。
迄今為止,世界各國對“綠色建筑”的理論和實踐探討已經(jīng)取得了大量成果,然而,在高等建筑教育領(lǐng)域,如何將“能源”與“環(huán)境”問題與 “建筑設(shè)計”有機結(jié)合,仍然是值得深入探討的課題。
一、傳統(tǒng)建筑與綠色建筑設(shè)計的比較
(一)設(shè)計內(nèi)容的比較
傳統(tǒng)建筑設(shè)計的主要內(nèi)容涉及建筑的尺度、色彩、質(zhì)感、流線等方面,同時也兼顧與建筑使用者相關(guān)的經(jīng)濟、文化、社會、心理等因素。其所關(guān)注的重點,主要在于建筑的“功能”和“形式”。例如:中國在20世紀50~60年代曾提出“適用、經(jīng)濟、美觀”的設(shè)計原則,其中前兩項原則與“功能”直接相關(guān),后一項原則與“形式”直接相關(guān)。西方社會在現(xiàn)代建筑發(fā)展早期,也出現(xiàn)過“形式追隨功能”等主要圍繞“功能”與“形式”特征,影響深遠的設(shè)計理念。
與傳統(tǒng)建筑相比,當(dāng)代綠色建筑設(shè)計更加強調(diào)對“能源”和“環(huán)境”因素的關(guān)注,并且提出“設(shè)計結(jié)合自然”等更加關(guān)注自然環(huán)境的新的設(shè)計理念及表達[1]。根據(jù)中國2006年出臺的《綠色建筑評價標(biāo)準》[2] ,所有綠色建筑必須考慮節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)保等方面內(nèi)容。比較而言,在傳統(tǒng)建筑設(shè)計中,是否考慮上述內(nèi)容,以及考慮的程度,主要取決于建筑師的個人認識、意識和偏好。
(二) 設(shè)計過程的比較
傳統(tǒng)建筑設(shè)計過程一般由建筑師主導(dǎo)。其主要流程包括方案策劃階段、方案設(shè)計階段、施工圖初步設(shè)計階段、擴大初步設(shè)計階段和詳細設(shè)計階段。設(shè)計過程基本上可以描述為單一方向的工作流程。在這個流程中,雖然項目立項之初就會組建由建筑、結(jié)構(gòu)、水暖、概預(yù)算等多專業(yè)人員構(gòu)成的設(shè)計團隊,但只有建筑師的工作自始至終貫穿項目設(shè)計全過程,其他領(lǐng)域?qū)I(yè)人員大多直到施工圖階段才會真正加入設(shè)計團隊,展開具體設(shè)計工作。同時,在線性工作流程下,各專業(yè)領(lǐng)域人員加入設(shè)計團隊開展工作的程序、方式和深度都基本固定并可預(yù)期。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
劉煜,等綠色建筑設(shè)計課中的能源與環(huán)境教育探討
綠色建筑設(shè)計過程與傳統(tǒng)建筑設(shè)計的相同之處,主要在于通常都是由建筑師主導(dǎo)設(shè)計過程。其不同之處主要為以下3個方面:首先,在設(shè)計團隊中,除了建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電、概預(yù)算等專業(yè)人員之外,一般還需要能源工程師、環(huán)境工程師、生態(tài)咨詢師等更多特殊專業(yè)領(lǐng)域?qū)<壹尤朐O(shè)計咨詢團隊;第二,綠色建筑設(shè)計過程并非單一方向的線性流程,而是螺旋式推進的非線性流程。它是基于多專業(yè)參與的多因素復(fù)雜決策過程,相比傳統(tǒng)建筑設(shè)計需要更多的檢查、評價和決策支持;第三,從綠色建筑設(shè)計的最初階段開始,就需要多專業(yè)領(lǐng)域人員的密切配合。隨著方案的進展,在不同設(shè)計階段可能需要咨詢不同領(lǐng)域的專家,而所需咨詢的專業(yè)領(lǐng)域,以及不同專業(yè)加入設(shè)計討論的時機,可能隨著方案性質(zhì)的不同和具體進展情況隨時發(fā)生變化,并無統(tǒng)一的標(biāo)準和模式可以參考,有時很難預(yù)期。
二、基于綠色建筑設(shè)計特征的課程教育
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既然綠色建筑設(shè)計具有顯著不同于傳統(tǒng)建筑設(shè)計的內(nèi)容和過程,在針對綠色建筑的教育和教學(xué)中,必然需要探討新的、更加適應(yīng)這些特征的理念和方法。鑒于綠色建筑關(guān)注的重點內(nèi)容在于“能源”和“環(huán)境”問題,下文從觀念和方法的角度,分別探討如何在綠色建筑設(shè)計課程中開展能源與環(huán)境教育。
(一)綠色建筑設(shè)計課中的能源教育
1.關(guān)于“能源”的觀念教育
要做出好的設(shè)計,首先必須具備好的設(shè)計觀念。關(guān)于綠色建筑,目前在社會上存在不少錯誤的觀念。例如:節(jié)能建筑就是采用了太陽能、地源熱泵等新能源技術(shù)的建筑,綠色技術(shù)多的建筑就是好的綠色建筑等。對于建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生而言,“能源”領(lǐng)域的相關(guān)概念,在其主干專業(yè)課程(建筑設(shè)計)中很少接觸。學(xué)生平時從網(wǎng)絡(luò)、報紙、期刊等不同渠道接觸到大量與節(jié)能相關(guān)的概念和信息,對這些信息如果不加分辨地接受,也有可能形成片面甚至錯誤的觀念。
根據(jù)筆者多年主講綠色建筑設(shè)計課程所積累的教學(xué)經(jīng)驗,在建筑學(xué)專業(yè)的建筑設(shè)計課中開展與“能源”相關(guān)的教育時,有必要引導(dǎo)學(xué)生從以下3個方面理清基本觀念。
(1)建筑能耗的基本構(gòu)成。建筑能耗的基本構(gòu)成包括“運行能耗”(operation energy)和“隱含能耗”(embodied energy)2個部分[3]。“隱含能耗”也稱“含能”,在綠色建筑設(shè)計課教學(xué)中需特別探討的是 “隱含能耗”的概念。將學(xué)生的視野,從建筑建成后的“運行能耗”,擴展到其建成之前各種建筑材料和部品在生產(chǎn)、加工、運輸和安裝使用過程中的能耗以及已經(jīng)造成的環(huán)境污染,使其從節(jié)能環(huán)保角度,具備選擇建筑材料的“獨到”眼光。 (2)建筑節(jié)能的基本途徑。建筑節(jié)能有“設(shè)計節(jié)能”和“技術(shù)節(jié)能”兩大基本途徑。在綠色建筑設(shè)計教學(xué)中,首先,需要強調(diào)“設(shè)計節(jié)能”的重要價值和巨大潛力,并將其視為建筑節(jié)能的首選途徑。引導(dǎo)學(xué)生通過各種不同的設(shè)計途徑和方法,探索實現(xiàn)建筑自然通風(fēng)、自然采光和自然調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度等目標(biāo),進而達到經(jīng)濟節(jié)能的目的。其次,需要使學(xué)生明確,節(jié)能技術(shù)并非越多越好,也不是越新越好,只有適用的才是最好的。此外,鼓勵學(xué)生在探索設(shè)計節(jié)能途徑的同時,從集成設(shè)計的角度對太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等可再生能源技術(shù)在建筑中的應(yīng)用進行探索。
(3)建筑節(jié)能的全生命周期經(jīng)濟分析。經(jīng)濟性無論何時都是決定建筑設(shè)計及技術(shù)應(yīng)用的重要因素,這對于傳統(tǒng)建筑和當(dāng)代綠色建筑同樣適用。
在綠色建筑設(shè)計課中,有必要使學(xué)生明確,雖然節(jié)能設(shè)計及節(jié)能技術(shù)都有可能增加建筑的初次投資費用(造價),但同時也會減少建筑的運行和維持費用,因此,從全生命周期的角度分析,其總體費用往往更低。也只有從全生命周期的角度分析,才能更加全面地理解綠色建筑的經(jīng)濟性和合理性。
2.關(guān)于“能源”的方法教育
“節(jié)能”是綠色建筑關(guān)注的重要議題。在傳統(tǒng)建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)課程體系中,除了建筑物理課程的熱工章節(jié)內(nèi)容以外,學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中所接觸到的建筑節(jié)能理論和設(shè)計計算都非常有限。根據(jù)筆者的教學(xué)實踐經(jīng)驗,對建筑節(jié)能設(shè)計方法的教育,至少可從以下3方面進行引導(dǎo)、加強和拓展。
(1)基于基本原理的邏輯分析方法。“邏輯分析”是任何科學(xué)研究中都不可或缺的重要分析方法之一。在以“形象思維”培養(yǎng)占主導(dǎo)地位的傳統(tǒng)建筑學(xué)教學(xué)中,其重要性往往并未得到充分的重視。教學(xué)實踐證明,綠色建筑課程教育中,在具備建筑熱工基本原理的基礎(chǔ)上,通過“理性”和“邏輯”分析的方式,引導(dǎo)學(xué)生自主探討設(shè)計節(jié)能的各種可能性,相比課堂講授而言,可以更加充分地激發(fā)學(xué)生在設(shè)計節(jié)能領(lǐng)域深入探索的主動性、積極性和創(chuàng)造性,其設(shè)計成果往往也具有更多的新意。
(2)建筑能耗的模擬方法。與傳統(tǒng)建筑設(shè)計不同,當(dāng)代綠色建筑設(shè)計中,可以借助軟件分析和能耗模擬,對設(shè)計方案的能耗表現(xiàn)進行定量評價。因此,在綠色建筑設(shè)計課教學(xué)中,有必要引導(dǎo)學(xué)生認識能耗模擬軟件的積極作用和意義,并鼓勵其探索和初步掌握簡單建筑能耗模擬軟件的基本使用方法。
(3)建筑能耗的實驗方法。傳統(tǒng)建筑設(shè)計過程中,建筑師往往借助工作模型,推敲和完善建筑的造型及功能;在當(dāng)代建筑設(shè)計中,建筑師應(yīng)用“造型軟件”進行造型和空間分析;在當(dāng)代綠色建筑設(shè)計中,設(shè)計師通過“模擬軟件”,對建筑能耗進行模擬和分析。然而,現(xiàn)有能耗模擬軟件大多是針
對工程專業(yè)開發(fā)的,對于大多數(shù)建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言,要掌握模擬軟件的原理和背景,并熟練應(yīng)用其進行能耗模擬分析的難度比較大。
筆者在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn),建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生,完全可以基于對熱工原理的基本理解,通過工作模型的制作,結(jié)合簡單的實驗方法,實現(xiàn)對節(jié)能設(shè)計效果的初步比較和分析。例如:利用電吹風(fēng)、蠟燭、鋸末、碎紙屑等工具完成的簡單吹風(fēng)實驗,就可以在模型中初步驗證和比較不同設(shè)計方案風(fēng)壓通風(fēng)和熱壓通風(fēng)的實際效果;使用手電筒、紙板、布簾等工具完成的簡單照明實驗,也可以初步驗證和比較不同設(shè)計方案的自然采光效果等。實驗與軟件模擬的結(jié)果,可以互相驗證其有效性,并共同為設(shè)計方案的改進和提高提供有益的參考。
(二)綠色建筑設(shè)計課中的環(huán)境教育
1.關(guān)于“環(huán)境”的觀念教育
從建筑設(shè)計的角度看,綠色建筑設(shè)計與環(huán)境相關(guān)的內(nèi)容,主要為建筑設(shè)計與“環(huán)境負擔(dān)”的關(guān)系,以及建筑設(shè)計與“環(huán)境質(zhì)量“的關(guān)系。在綠色建筑設(shè)計課的環(huán)境教育中,需要引導(dǎo)學(xué)生在這2方面建立正確的觀念。
(1)建筑設(shè)計與環(huán)境負擔(dān)的關(guān)系。傳統(tǒng)建筑設(shè)計一般不涉及“環(huán)境負擔(dān)”的概念,但在綠色建筑設(shè)計中,建筑對環(huán)境的負面影響,是一個必不可少的重要的議題。在綠色建筑教育中,必須使學(xué)生建立并明確“建筑有可能對自然環(huán)境造成負擔(dān)或危害”的觀念,并引導(dǎo)其分析建筑在建造、運行和拆除的全過程中,對環(huán)境造成負擔(dān)或危害的各種潛在途徑,以及避免和減少環(huán)境負擔(dān)或危害的各種設(shè)計策略和技術(shù)方法。
(2)建筑設(shè)計與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系。傳統(tǒng)建筑設(shè)計與當(dāng)代綠色建筑設(shè)計都涉及“環(huán)境質(zhì)量“的概念。前者主要從定性角度,分析建筑設(shè)計與室內(nèi)外空間的功能利用、流線組織、視覺表現(xiàn)等環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系;而后者則從定量角度,強調(diào)建筑設(shè)計與室內(nèi)外“空氣質(zhì)量”“熱舒適度”等物質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的相互關(guān)系,包括建筑設(shè)計與全球“溫室氣體排放”等大范圍環(huán)境質(zhì)量的相互關(guān)系。
可以說,建立從宏觀(全球環(huán)境)到微觀(建筑內(nèi)環(huán)境)綜合全面的環(huán)境觀念,并從定性和定量的角度,正確理解建筑設(shè)計與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系,是當(dāng)代綠色建筑設(shè)計課程中環(huán)境教育必不可少的重要內(nèi)容。
2.關(guān)于“環(huán)境”的方法教育
在綠色建筑設(shè)計中,“環(huán)境”質(zhì)量是與“節(jié)能”同等重要的問題。在綠色建筑設(shè)計課教學(xué)中,提高環(huán)境質(zhì)量的方法教育,主要涉及以下3個方面。
(1)環(huán)境分析方法。與傳統(tǒng)建筑設(shè)計相比,綠色建筑更加強調(diào)設(shè)計初期的多學(xué)科環(huán)境分析,包括從場地環(huán)境的氣候、地形、地貌、動植物群落、土地資源、水資源等角度,分析其與建筑設(shè)計的相互關(guān)系,包括潛在的相互影響和利用的可能性等。對不同環(huán)境的分析,既可以采用基于邏輯推理的一般方法,也可以采用相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的特殊方法。在建筑設(shè)計課的環(huán)境教育中,應(yīng)通過多種方式和渠道,鼓勵、引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)并探索多種不同的環(huán)境分析方法。
(2)環(huán)境模擬方法。在綠色建筑設(shè)計中,常常需要利用計算機軟件對建筑設(shè)計方案的熱環(huán)境、光環(huán)境、風(fēng)環(huán)境等進行模擬。和能耗模擬一樣,環(huán)境模擬已成為常見的設(shè)計輔助方法,因此,在綠色建筑教學(xué)中,同樣有必要引導(dǎo)學(xué)生掌握常見環(huán)境模擬軟件的操作和使用方法,以及模擬結(jié)果的比較和分析方法。 (3)環(huán)境評價方法。隨著綠色建筑的發(fā)展,從20世紀90年代開始,國內(nèi)外已經(jīng)建立一批綠色建筑的環(huán)境評價體系或工具。其中包括breeam(英國)[4]、leed(美國)[5]、casbee(日本)[6]、綠色建筑評價標(biāo)準(中國)[2],以及被稱為第二代綠色建筑評價體系的dgnb(德國)[7]。這些體系或工具中的評價指標(biāo)、標(biāo)準和權(quán)重,對了解“綠色建筑”概念、內(nèi)涵以及環(huán)境與能源問題重要性等國際建筑界的共識問題具有重要參考價值。因此,在綠色建筑設(shè)計課的環(huán)境教育中,有必要向?qū)W生介紹現(xiàn)有國內(nèi)外主要環(huán)境性能評價體系,引導(dǎo)其在設(shè)計中正確理解并科學(xué)參考和應(yīng)用這些評價體系或工具。
三、結(jié)語
“能源”與“環(huán)境”是綠色建筑設(shè)計中需要面對的兩大主題。文章結(jié)合筆者多年相關(guān)建筑設(shè)計課程教學(xué)的實踐經(jīng)驗,從觀念和方法的角度,對綠色建筑設(shè)計課中“能源”和“環(huán)境”主題下需要特別關(guān)注的具體問題進行了初步的總結(jié)和探討。
值得注意的是,在實際教學(xué)過程中,由于多學(xué)科教學(xué)的授課水平、多學(xué)科教學(xué)團隊組建能力,以及多學(xué)科教學(xué)團隊管理機
等方面因素的制約,綠色建筑教育所倡導(dǎo)的多學(xué)科集成化設(shè)計模式,在具體操作中面臨諸多困難。如何突破限制,使綠色建筑在“能源”與“環(huán)境”等多學(xué)科領(lǐng)域的教育主題中得到更加充分的體現(xiàn),還需要在今后的綠色建筑教學(xué)實踐和理論研究中作進一步的探索。
參考文獻:
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energy and environment education in the green building design course
liu yu, li jing, liu jinghua
(school of mechanics, civil engineering and architecture, northwestern
polytechnical university, xi’an 710072, p. r. china)
中圖分類號:G642.3 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1005-2909(2017)03-0036-05
2012年9月教育部對建筑環(huán)境與設(shè)備工程進行調(diào)整,并入了建筑智能設(shè)施(部分)、建筑節(jié)能技術(shù)與工程兩個專業(yè),更名為“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”,主要涉及建筑環(huán)境和建筑能源兩個主要方向[1]。該專業(yè)自成立以來,曾幾次更名:從20世紀50年代初期的“供熱、供煤氣及通風(fēng)”,到 1987年調(diào)整為“供熱、供燃氣、通風(fēng)及空調(diào)工程”與“城市燃氣工程”兩個專業(yè),1998年合并為“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”,再到如今的“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”。每次更名都與當(dāng)時國民經(jīng)濟水平與社會發(fā)展息息相關(guān),專業(yè)名稱具有一定的指向性,在一定程度上反映了不同時期國家對專業(yè)人才提出的不同戰(zhàn)略需求。新名稱強調(diào)“建筑環(huán)境”“能源”方向,符合“十三五”規(guī)劃中有關(guān)全球氣候變化及綠色低碳發(fā)展的應(yīng)對要求,與規(guī)劃中“綠色”“協(xié)調(diào)”的發(fā)展理念不謀而合,對大力推進綠色改革,推動協(xié)調(diào)發(fā)展,加強生態(tài)文明建設(shè)有著積極意義。從國家戰(zhàn)略規(guī)劃與市場需求的層面看,新專業(yè)要以節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟為導(dǎo)向,
應(yīng)在原有暖通、燃氣等專業(yè)課程基礎(chǔ)上增加建筑節(jié)能、綠色建筑、新能源應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容,以符合當(dāng)前社會需求,培養(yǎng)專業(yè)復(fù)合型人才。
此外,中國是能源消耗大國,近20年建筑行業(yè)的飛速發(fā)展使得建筑能耗在社會總能耗中占比越來越大,這說明中國建筑節(jié)能有著廣闊的提升空間和社會前景,而降低建筑能耗刻不容緩。在提倡建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的大環(huán)境背景下,建筑節(jié)能課程應(yīng)被更多專業(yè)納入本科教育中,成為土建行業(yè)各專業(yè)的通識課程。
一、問題的提出
(一)建筑節(jié)能技術(shù)涉及的多學(xué)科性
建筑能技術(shù)是一門綜合性較強、學(xué)科內(nèi)容高度交叉的課程,它不僅涉及建筑材料、土木工程、建筑學(xué)等工科知識,也與社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、管理學(xué)等人文學(xué)科緊密相關(guān)。主要包括建筑環(huán)境、建筑被動設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)材料、建筑設(shè)備(暖通空調(diào)、照明、給排水)、建筑施工、建筑管理等內(nèi)容。
由于建筑節(jié)能課程涉及的學(xué)科較多,不同專業(yè)教師在講解時會有不同的側(cè)重點,例如建筑能源與應(yīng)用工程專業(yè),教師會偏向介紹空調(diào)節(jié)能方法,建筑學(xué)教師會較多關(guān)注建筑單體設(shè)計與節(jié)能,若采用不同專業(yè)教師合作講解建筑節(jié)能課程則可避免產(chǎn)生這種情況,但是課時安排的不足、知識體系的龐雜會讓學(xué)生覺得所學(xué)知識深奧晦澀難懂,從而對建筑節(jié)能技術(shù)的認識只停留在表面。不同專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)時由于對其他專業(yè)領(lǐng)域的知識不太熟悉,更愿意關(guān)注自己所學(xué)專業(yè)部分的節(jié)能手段,一定程度上也限制了學(xué)生對節(jié)能知識的了解。
(二)與新的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)課程體系的銜接與融合
在最新版的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)規(guī)范中,課程體系大體沿用原建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的設(shè)置,被并入的專業(yè)如建筑節(jié)能技術(shù)與工程的關(guān)鍵專業(yè)知識單元,建筑節(jié)能技術(shù)、節(jié)能建筑計算與仿真等均未包含在內(nèi)。新規(guī)范課程側(cè)重點依舊是傳統(tǒng)的暖通與燃氣模塊,對節(jié)能、智能設(shè)施領(lǐng)域涉及不深。隨著社會的發(fā)展,能源消耗量劇增,結(jié)合國家對行業(yè)人才提出新的戰(zhàn)略需求,本專業(yè)所涉及建筑能源方向不再僅限于燃氣應(yīng)用,更多地是建筑能源的有效利用,即建筑如何節(jié)能。在本科教學(xué)中增強對建筑節(jié)能重要性的認識,增加建筑節(jié)能技術(shù)相關(guān)課程迫在眉睫。
在此背景下,如何將建筑節(jié)能技術(shù)與新專業(yè)課程體系有效融合,諸如建筑環(huán)境學(xué)、暖通空調(diào)、土木工程材料、綠色建筑設(shè)計原理、建筑環(huán)境測試技術(shù)、低能耗建筑理論與應(yīng)用,避免和其他專業(yè)課程理論教學(xué)與實踐教學(xué)重復(fù)顯得尤為重要。
(三) 建筑節(jié)能方向人才培養(yǎng)存在斷層
自工業(yè)革命以來的幾次經(jīng)濟危機表明,能源利用效率低下極大程度限制了經(jīng)濟的發(fā)展,走建設(shè)節(jié)約型社會、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的道路是必經(jīng)之路,也是歷史的選擇。中國當(dāng)今社會能耗主要集中在工業(yè)、交通、建筑三個領(lǐng)域,建筑能耗占社會總能耗的三分之一以上[2],建筑節(jié)能具有較大的潛力,是降低中國社會能耗的重要組成部分,社會發(fā)展迫切需要建筑節(jié)能領(lǐng)域相關(guān)人才。
目前,國內(nèi)研究建筑節(jié)能技術(shù)主要集中在建筑學(xué)專業(yè)下的建筑技術(shù)方向和土木工程專業(yè)下的供熱、供燃氣、通風(fēng)及空調(diào)工程方向。由于建筑技術(shù)方向的學(xué)生對數(shù)學(xué)、傳熱學(xué)、工程流體力學(xué)、建筑環(huán)境學(xué)等基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)不夠深入,在建筑節(jié)能仿真與能耗模擬、建筑物理環(huán)境等方面的知識儲備遠沒有建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的學(xué)生豐富,在分析流體、熱環(huán)境、建筑能耗的實驗、模擬數(shù)據(jù)時,缺少對結(jié)果準確的判斷力和深入的分析能力,從而在一定程度上阻礙了研究的順利進行。同時,由于供熱、供燃氣、通風(fēng)及空調(diào)工程方向的學(xué)生本科專業(yè)大多為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程,對建筑設(shè)計、建筑構(gòu)造等建筑知識不夠了解,在建筑區(qū)域小環(huán)境設(shè)計、遮陽構(gòu)件的選擇等建筑設(shè)計方面缺少經(jīng)驗。因此,在建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)本科階段加入綠色建筑設(shè)計原理等相關(guān)課程,讓學(xué)生掌握一定的建筑被動式設(shè)計等交叉學(xué)科知識,有助于建筑節(jié)能領(lǐng)域復(fù)合型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。
二、建設(shè)內(nèi)容
(一)教材建設(shè)
目前市面上有關(guān)于建筑節(jié)能主題的教材雖然多,但是質(zhì)量參差不齊,內(nèi)容重疊性強,經(jīng)典的教材較少,內(nèi)容更新的速度較慢。此外,現(xiàn)有建筑節(jié)能類教材,部分適合建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生,內(nèi)容偏建筑節(jié)能設(shè)計;部分適合高職高專學(xué)生或工程技術(shù)人員,重全面性,偏科普性;部分適合高校研究人員,重理論,缺少工程實例。因此,建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)需要編制適應(yīng)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)規(guī)范要求,強調(diào)專業(yè)課程間的銜接與融合,注重節(jié)能理論性與知識系統(tǒng)性結(jié)合、理論與實踐相互促進、國際化的建筑節(jié)能教材。
教材編撰可從以下三個方面進行優(yōu)化。
(1)提煉、梳理基本理論與方法。本科專業(yè)教材的特性應(yīng)是系統(tǒng)講授基本理論、原理與方法,重在教授學(xué)生為什么(Why),而不僅僅是傳授學(xué)生怎么做(How),做什么(What)。因此,在眾多有關(guān)建筑節(jié)能主題的圖書資料中,如何脫離科普類特征,遵循建環(huán)專業(yè)規(guī)范的課程體系要求,提煉出基本理論、原理與方法是建筑節(jié)能教材編撰的核心問題。
(2)注重理論知識、設(shè)計計算與工程案例融合。理論知識內(nèi)容應(yīng)與建筑節(jié)能相關(guān)設(shè)計規(guī)范標(biāo)準相適應(yīng),以加深理論知識在應(yīng)用層面的理解,提升學(xué)生節(jié)能設(shè)計與計算技能。另外,工程案例內(nèi)容不應(yīng)局限于簡單節(jié)能技術(shù)的介紹,應(yīng)融合理論知識與設(shè)計計算內(nèi)容,構(gòu)建各知識點理論、設(shè)計與案例的鏈條式體系。
(3)增加建筑節(jié)能研究分析方法與國內(nèi)外最新技術(shù)發(fā)展等內(nèi)容。教材內(nèi)容需顧及不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)能力需求,增加建筑節(jié)能研究分析方法與最新技術(shù)發(fā)展等內(nèi)容,以拓寬學(xué)生的知識面,促進知識應(yīng)用能力的提升。例如建筑與風(fēng)環(huán)境知識單元可以增加Fluent、EnergyPlus等軟件模擬內(nèi)容,以講授不同的組團布局對建筑能耗的影響。
(二)理論教學(xué)
建筑節(jié)能課程的理論框架系統(tǒng)較為固定,包括建筑節(jié)能基本知識、建筑節(jié)能設(shè)計原理、建筑規(guī)劃設(shè)計與節(jié)能、建筑單體設(shè)計與節(jié)能、圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計、遮陽設(shè)計、采暖節(jié)能設(shè)計、制冷節(jié)能設(shè)計、采光與照明節(jié)能設(shè)計、太陽能利用等單元,但由于建筑節(jié)能是一門與時俱進的學(xué)科,新技術(shù)、新工藝、新材料的出現(xiàn)推動著建筑節(jié)能技術(shù)的不斷革新,很多成果具有一定的時效性,教師應(yīng)多關(guān)注國際先進的建筑節(jié)能理念,關(guān)注建筑節(jié)能領(lǐng)域的最新研究進展,不能一味地照本宣科。
建筑節(jié)能課程強調(diào)應(yīng)用性與實踐性,教師不能單單只講授生硬的理論,還應(yīng)將理論聯(lián)系實際,多結(jié)合工程實例分析節(jié)能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用。理論給予實踐支撐,實踐豐富理論內(nèi)涵。單純的理論過于枯燥,不利于深化學(xué)生對原理的認識,也會使得學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣。例如教師可以重點分析當(dāng)?shù)啬骋还?jié)能建筑的設(shè)計原理和途徑,探討當(dāng)?shù)氐赜驓夂蚝徒ㄖ攸c對節(jié)能設(shè)計的影響等。
(三) 課程設(shè)計
根據(jù)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程新專業(yè)規(guī)范,教學(xué)課程主要分為理論課與實踐課兩個類別。知識的輸入主要集中在理論課上,幫助學(xué)生建立對專業(yè)基礎(chǔ)知識的了解,以備在日后工程實踐中準確運用;知識的輸出與檢驗主要體現(xiàn)在設(shè)計實踐中,這不僅是對理論原理的鞏固,還是對已掌握內(nèi)容的檢驗。
近年來,建筑行業(yè)的快速發(fā)展、建筑環(huán)境與建筑能源領(lǐng)域?qū)θ瞬排囵B(yǎng)的要求變化較大,日益注重建筑節(jié)能。如圖1所示,在新專業(yè)規(guī)范體系中增大了建筑節(jié)能技術(shù)模塊比重,強調(diào)理論與實踐統(tǒng)一,從知識的輸入、輸出和檢驗三個方面對課程體系進行重新整合,增加了以設(shè)計實踐為主的綠色建筑設(shè)計、建筑節(jié)能等課程,以此形成適合建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程新專業(yè)規(guī)范的建筑節(jié)能課程理論與實踐教學(xué)特色,體現(xiàn)時代性、體系相容性、專業(yè)創(chuàng)新性,既符合當(dāng)代社會的專業(yè)人才培養(yǎng)要求,也展現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展的必然趨勢。
三、教學(xué)方法改革
建筑節(jié)能是一門理論與實踐結(jié)合緊密的課程,不僅需要教師在課上對基礎(chǔ)理論進行系統(tǒng)講解、對典型案例進行詳細分析,而且要求學(xué)生在課下積累豐富的相關(guān)知識并動手實踐。目前老師講學(xué)生聽的傳統(tǒng)模式很容易讓學(xué)生產(chǎn)生枯燥感、無法集中精力,從而降低了學(xué)習(xí)效率與課堂教學(xué)質(zhì)量。此外,課下作業(yè)類型單一,課程論文、試卷問答較多,社會調(diào)查實踐、課程設(shè)計類作業(yè)較少,無法讓學(xué)生充分吸收并利用所學(xué)進行成果輸出。這些因素導(dǎo)致了建筑節(jié)能課程流于形式,成了一門科普課,學(xué)生既]有深入理解知識,也沒有機會親自實踐,無法深刻理解建筑節(jié)能的真正意義,從而也失去了開設(shè)這門課的意義。
針對這些問題,信息時代提供了一種可有效平衡理論教學(xué)與課程實踐的教學(xué)模式,即 “翻轉(zhuǎn)課堂”。“翻轉(zhuǎn)課堂”是一種利用互聯(lián)網(wǎng)進行教學(xué)的新興教學(xué)方式,學(xué)生課前在網(wǎng)上收看授課視頻,課堂上在教師指導(dǎo)下完成作業(yè)或?qū)嵺`[3]。翻轉(zhuǎn)課堂分為課程、作業(yè)、答疑三個模塊,根據(jù)課程不同的性質(zhì)可采用不同的組合方式。當(dāng)課程的知識框架體系短期內(nèi)不會有太大的革新時,則適合將其理論知識錄制成視頻,供學(xué)生反復(fù)觀看。相較傳統(tǒng)教學(xué)方式,“翻轉(zhuǎn)課堂”既節(jié)省了教師重復(fù)授課的時間與精力,又讓學(xué)生能較為靈活地安排學(xué)習(xí)計劃,從而留出更多的課堂時間進行有針對性的答疑。
建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)中大量課程均可采用“翻轉(zhuǎn)課堂”進行教學(xué),例如傳熱學(xué)是以理論的講授為主、作業(yè)與答疑為輔的課程,理論內(nèi)容較為單一,作業(yè)通常為計算題,可采用線上基礎(chǔ)理論教學(xué)與線下作業(yè)、答疑相結(jié)合的方式。建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)測試技術(shù)課程涉及較多的測量實驗,可采用線上視頻講解儀器使用方法與測量原理、線下學(xué)生親自操作儀器進行實地測量的模式。建筑節(jié)能課程則是強調(diào)理論與實踐的結(jié)合,理論與實踐同等重要,課程理論知識框架比較固定,實踐部分中課程設(shè)計作業(yè)的相關(guān)資料與設(shè)計規(guī)范要求一般比較多,適合網(wǎng)上,故適用于線上教學(xué)、布置作業(yè),線下完成作業(yè)、答疑的教學(xué)模式?!胺D(zhuǎn)課堂”通過將“預(yù)習(xí)時間”最大化來完成對教與學(xué)時間的延長,其關(guān)鍵之處在于教師需要認真考慮如何利用課堂時間,實現(xiàn)高效率的課堂教學(xué)[4]。因此,建筑節(jié)能課程的課堂內(nèi)容和教學(xué)形式可多樣化:可以是師生面對面交流答疑,例如學(xué)生通過PPT、數(shù)值模擬等方式來解說自己的設(shè)計,教師針對其設(shè)計進行面對面點評,學(xué)生從教師點評中獲取信息來反省自己的設(shè)計;可以是建筑節(jié)能領(lǐng)域的最新研究成果分享與展示、線上理論視頻的補充案例;還可以是實踐調(diào)研類活動,例如參觀當(dāng)?shù)氐墓?jié)能建筑,調(diào)查統(tǒng)計當(dāng)?shù)孛裼媒ㄖ捎玫墓?jié)能方式等,使學(xué)生在實踐中探索、理解并運用理論,實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。
四、課程教學(xué)思考
(一)教學(xué)內(nèi)容
建筑節(jié)能課程對學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和操作能力要求較高,學(xué)生只關(guān)注理論知識根本不足以融會貫通,必須輔以一定量的實踐課程加以深化。實踐是學(xué)生認識、完善、運用知識的最佳方式,因此可適當(dāng)增加實踐課的課時。建筑節(jié)能理論知識系統(tǒng)龐雜,講授需要花費大量時間,教師若采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式,理論教學(xué)以線上視頻的方式教授,課堂則留出大量時間分配給實踐課,可有效解決課時安排不足的問題。
在踐課的所有形式中,課程設(shè)計是最為有效的輸出方式。設(shè)計課程一般為綠色建筑設(shè)計,內(nèi)容可從小體量如小型別墅設(shè)計,大體量建筑如小區(qū)熱環(huán)境分析入手。前者可以結(jié)合《綠色建筑評價標(biāo)準》進行建筑節(jié)能的設(shè)計與運用,后者可側(cè)重模擬軟件的使用,計算模擬小區(qū)熱、風(fēng)環(huán)境。除此之外,在針對不同章節(jié),可增設(shè)不同內(nèi)容的調(diào)查課程。例如遮陽設(shè)計單元調(diào)查當(dāng)?shù)卣陉栃问脚c熱工氣候區(qū)的關(guān)系;建筑節(jié)能常用學(xué)術(shù)名詞單元可通過讓學(xué)生記錄在宿舍的活動狀況、衣著類型、溫度感受等來理解室內(nèi)熱舒適度;圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計單元增加實測墻體、門、窗等圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)實驗等。通過設(shè)計、調(diào)查、模擬等多種形式相結(jié)合,豐富實踐課的內(nèi)容和形式,讓學(xué)生有興趣、有樂趣、有志趣地主動學(xué)習(xí)。
(二)教學(xué)形式
建筑節(jié)能課程的傳統(tǒng)教學(xué)形式為課堂講解與考試或課堂講解與課程論文組合的形式,這兩種方式忽略了建筑節(jié)能課程的實踐性,將其當(dāng)成工程熱力學(xué)一類的學(xué)科理論課程來教學(xué),很大程度上只起到了科普的作用,制約了學(xué)生綜合能力的深入拓展。
在采用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)后,設(shè)計實踐課占比增大,課堂將成為師生交流互動的平臺,拉近了師生之間的距離。考試形式不再僅限于試卷、課程論文,課程設(shè)計每個階段的成果、學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)等按照一定權(quán)重成為學(xué)生最終成績考核的重要依據(jù)。
五、結(jié)語
根據(jù)建設(shè)節(jié)約型社會、走可持續(xù)發(fā)展道路的理念要求,實現(xiàn)能源高效利用是當(dāng)務(wù)之急,而隨著建筑節(jié)能話題日趨受關(guān)注,社會對建筑節(jié)能領(lǐng)域的復(fù)合型人才需求不斷增大。在建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的新專業(yè)規(guī)范背景下,建筑節(jié)能作為一門不可或缺的課程,現(xiàn)實意義重大,實現(xiàn)與新規(guī)范專業(yè)體系的融合與銜接尤為重要。應(yīng)從教學(xué)內(nèi)容、形式等多方面進行改革,以滿足人才培養(yǎng)的需要。新興的“翻轉(zhuǎn)課堂”線上視頻線下課堂的教學(xué)模式恰好滿足了建筑節(jié)能課程特點的要求,體現(xiàn)了理論與實踐的相互融合,相互促進。
參考文獻:
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1引言
農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程作為農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域下轄的七個二級學(xué)科之一,是我國發(fā)展現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、推進鄉(xiāng)村振興的基礎(chǔ)學(xué)科。由于專業(yè)的針對性不強、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢以及一些學(xué)生對從事農(nóng)業(yè)領(lǐng)域工作的偏見,因此該專業(yè)較少有高校開辦且均由農(nóng)業(yè)類大學(xué)設(shè)立。隨著傳統(tǒng)化石能源危機和全球范圍的環(huán)境問題、溫室效應(yīng)越發(fā)突出,以及“雙碳”背景下農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、農(nóng)村城鎮(zhèn)化和現(xiàn)代新農(nóng)村建設(shè)戰(zhàn)略的實施,該專業(yè)將在低碳化農(nóng)業(yè)及“新能源+新農(nóng)村”的建設(shè)進程中發(fā)揮決定性作用[1]。太陽能作為一種清潔環(huán)保的可再生能源(5%的太陽能相當(dāng)于世界能源需求的50倍),將其應(yīng)用于社會發(fā)展的各個領(lǐng)域是緩解甚至解決人類面臨的能源危機的根本途徑[2]。近年來,結(jié)合我國能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改革,太陽能光伏發(fā)電和光熱利用得到了廣泛推廣,從而推動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此,農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程作為農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域中與能源利用緊密相關(guān)的專業(yè),設(shè)立太陽能工程課程對確保整個專業(yè)課程體系構(gòu)建的完整性、合理性和科學(xué)性具有重要意義。本文結(jié)合農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)(以下簡稱我校)在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的學(xué)科特色,對太陽能工程課程的內(nèi)容設(shè)置、課程思政建設(shè)、課堂教學(xué)改革、課后創(chuàng)新實驗建設(shè)及考核方式多樣化等環(huán)節(jié)進行探討,從而實現(xiàn)對現(xiàn)有課程的改造與提升,滿足新時代的人才培養(yǎng)需求。
2太陽能工程課程教學(xué)存在的問題
(1)教材針對性弱。由于太陽能工程技術(shù)涉及學(xué)科眾多,因此太陽能工程課程的教材選擇要具有較強的針對性。目前有關(guān)太陽能利用技術(shù)的教材較多。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)的不同,有些教材主要圍繞光伏發(fā)電技術(shù)而展開,有些教材則是針對光熱發(fā)電技術(shù)來闡述,但已有的教材主要集中于太陽能在工業(yè)及高端制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,偏離了農(nóng)業(yè)類大學(xué)課程建設(shè)和人才培養(yǎng)目標(biāo),因此缺乏適用于農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)的優(yōu)質(zhì)教材。(2)課程實驗設(shè)備匱乏。完善的配套課程實驗不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且能夠幫助學(xué)生理解并掌握課堂理論知識,培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力[3]。目前尚沒有企業(yè)開發(fā)針對太陽能光熱轉(zhuǎn)換和光伏發(fā)電的課堂配套實驗設(shè)備,已有的實驗平臺存在體積大、可移動性和操作性弱等問題,導(dǎo)致實驗教學(xué)不能有效融入課堂教學(xué)過程。(3)輔助教學(xué)資源較少。輔助教學(xué)資源是指可以豐富和強化教學(xué)過程的各類素材,如工程案例影視介紹、系統(tǒng)運行原理動態(tài)解析、復(fù)雜儀器的分解等教程。目前缺乏太陽能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的教學(xué)資源,從線上線下可以查閱搜集到的可用素材非常有限,且大部分素材為企業(yè)產(chǎn)品的宣傳視頻,不適用于課堂教學(xué)。教師只能采用文字描述或靜態(tài)圖片加文字注釋的模式進行教學(xué),不能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,課堂活躍度較低。(4)考核形式單一。在義務(wù)教育階段,主要采用傳統(tǒng)的考試方式,通過試題來考查學(xué)生對知識點的掌握程度,偏重于對理論知識的考核。到了大學(xué)后亦是如此,考試內(nèi)容教材化、考試題型標(biāo)準化、考核方式單一化以及考試前“臨時抱佛腳”的現(xiàn)象凸顯[4]。特別是大學(xué)生在脫離了家長和教師的約束后,容易出現(xiàn)遲到、曠課、逃學(xué)等問題,嚴重者甚至出現(xiàn)大面積掛科、拿不到學(xué)位證書的情況。
3太陽能工程的課程建設(shè)
培養(yǎng)目標(biāo)和知識點之間的關(guān)系是影響課程內(nèi)容設(shè)置的兩個主要因素。在培養(yǎng)目標(biāo)方面,要滿足社會的需求且形成專業(yè)特色。我校農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)立足于農(nóng)業(yè)大省河南,歷經(jīng)了近四十年的發(fā)展,成為國家級特色專業(yè),在農(nóng)村清潔能源利用如農(nóng)林廢棄物資源化利用(制氫/沼氣)、糧食干燥和太陽能利用等方面取得了一系列成果,開設(shè)的相關(guān)課程主要包括工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、沼氣工程、生物質(zhì)能工程、節(jié)能原理、能源與環(huán)境、可再生能源、太陽能工程等。太陽能工程課程開設(shè)的目的是使學(xué)生理解太陽能利用對新農(nóng)村建設(shè)和低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要意義,用專業(yè)的理論和方法處理農(nóng)村能源相關(guān)領(lǐng)域需求要素之間的關(guān)系,最終運用所學(xué)知識對農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域太陽能利用工程進行合理科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計,使學(xué)生成為綠色農(nóng)業(yè)工程方面的建設(shè)者、低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的開拓者,為我國新農(nóng)村建設(shè)和“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)貢獻力量。在知識點之間的關(guān)系方面,由于太陽能工程課程涉及光學(xué)、傳熱學(xué)、熱力學(xué)、材料學(xué)、電子學(xué)以及環(huán)境學(xué)、地理學(xué)等多種學(xué)科,因此需要科學(xué)合理地設(shè)計先導(dǎo)課程,使學(xué)生循序漸進地學(xué)習(xí)課程知識,避免教學(xué)過程出現(xiàn)知識點錯亂穿插及重復(fù)講授等問題??梢詤⒖棘F(xiàn)有的太陽能利用相關(guān)優(yōu)秀教材、專著以及結(jié)合我校農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)特色,加工整理自編講義。教學(xué)內(nèi)容包含五部分:第一部分,對太陽能的概述。使學(xué)生了解太陽能的特點、資源分布、利用方式和現(xiàn)狀、太陽輻射計算等,掌握太陽常數(shù)、大氣質(zhì)量和太陽輻照度等基本概念。第二部分,首先介紹太陽能光熱轉(zhuǎn)換原理,通過常見的太陽能集熱系統(tǒng),使學(xué)生掌握與太陽能有關(guān)的熱傳導(dǎo)問題如導(dǎo)熱、對流換熱和輻射換熱等,然后介紹常見的集熱器如平板式、真空管式、槽式、塔式集熱器以及新型的菲涅爾式聚光集熱器的結(jié)構(gòu)和原理。第三部分,利用太陽能空調(diào)系統(tǒng)使學(xué)生掌握太陽能制冷的物理原理和常用方式,包括吸收式制冷、吸附式制冷及噴氣壓縮式制冷等,并能夠通過工程熱力學(xué)知識對常見的太陽能制冷系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計及性能評價。第四部分,通過簡單的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)使學(xué)生掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成、原理以及光伏系統(tǒng)評價指標(biāo)和評價方法,了解光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及制造。第五部分,介紹太陽能利用技術(shù)的具體應(yīng)用實例,即太陽能復(fù)合系統(tǒng)在農(nóng)村能源領(lǐng)域的應(yīng)用,如農(nóng)村家用太陽能光伏發(fā)電、供熱與空調(diào)集合系統(tǒng)(光伏屋頂),農(nóng)業(yè)建筑(新型太陽能生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚)一體化太陽能光伏光熱技術(shù)系統(tǒng)[5],太陽能光伏/光熱耦合生物質(zhì)的分布式能源系統(tǒng)等。結(jié)合具體的農(nóng)業(yè)工程應(yīng)用案例使學(xué)生了解太陽能熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的常用形式、系統(tǒng)設(shè)計方法和系統(tǒng)運行控制策略等。
4太陽能工程課程教學(xué)改革路徑
4.1加強課程思政環(huán)節(jié)
高等教育是提高我國核心競爭力、實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ),其不僅致力于提高學(xué)生的知識水平,還肩負著培育學(xué)生的思想品德、引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的政治方向等職責(zé)。大學(xué)課堂是實施人才培養(yǎng)和落實立德樹人的主戰(zhàn)場,有效地把課堂知識講授與思想政治工作有機結(jié)合起來是推動課程思政建設(shè)的關(guān)鍵[7-8]。太陽能工程作為新興的可再生能源技術(shù)產(chǎn)業(yè),與我國經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展、環(huán)境保護和資源可持續(xù)利用等息息相關(guān)??梢酝ㄟ^介紹行業(yè)內(nèi)有著突出貢獻的人物如獲得2020年太陽能熱利用科學(xué)技術(shù)杰出貢獻獎的葛新石教授以及因發(fā)明漸變鋁氮/鋁太陽能選擇性吸收涂層技術(shù)而取得太陽能熱利用技術(shù)重大突破的殷志強教授,從而對學(xué)生進行愛國主義教育,培養(yǎng)學(xué)生的奉獻精神。通過介紹光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上具有代表性的企業(yè)如隆基股份、天合光能和晶澳科技等突破國外技術(shù)封鎖、實現(xiàn)“彎道超車”的故事,培養(yǎng)學(xué)生勇于挑戰(zhàn)、攻堅克難的品質(zhì)。合理挖掘各章節(jié)知識點所蘊含的思政元素,能夠?qū)崿F(xiàn)課堂知識能力和思政素養(yǎng)的雙重培養(yǎng)。
4.2實施教學(xué)方法改革
太陽能工程作為一門工程類課程,是在學(xué)生掌握工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)基本理論以及電工電子技術(shù)的基礎(chǔ)上開展的。因此,太陽能工程課程不能像上述理論課程一樣局限于書本,并過多地關(guān)注理論知識的講解與推導(dǎo),而應(yīng)當(dāng)更多地把多媒體教學(xué)和實驗教學(xué)融入課堂教學(xué)中[9]。利用多媒體視頻使學(xué)生了解國內(nèi)外有關(guān)太陽能利用的工程案例,確保課堂聲像俱佳,不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且可以有效幫助學(xué)生理解理論知識[10]。另外,太陽能技術(shù)發(fā)展迅速,特別是在光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域,因此可以結(jié)合最新的科研講座視頻開展相關(guān)的教學(xué)研究,使學(xué)生在習(xí)得知識的同時掌握最新的科研動態(tài),從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、拓展課堂教學(xué)的深度。雖然現(xiàn)有的太陽能工程課程設(shè)置了相應(yīng)的實驗環(huán)節(jié),但是理論教學(xué)和實驗教學(xué)基本上是分開的,即在學(xué)生在完成了相關(guān)理論知識的學(xué)習(xí)后,再進行統(tǒng)一的實驗。因此,可以把簡易的實驗引入課堂教學(xué)中,或者把課堂教學(xué)搬到實驗室進行,實現(xiàn)理論教學(xué)和實驗教學(xué)的有效結(jié)合。
4.3更新實驗裝置及實驗內(nèi)容
實驗教學(xué)是幫助學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的重要環(huán)節(jié),對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、啟發(fā)學(xué)生思考及解決實際應(yīng)用問題、提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力具有重要意義[11]。一方面,可結(jié)合我校農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)特色,搭建太陽能光伏光熱耦合干燥器實驗平臺,通過光伏發(fā)電為整個干燥系統(tǒng)提供強制對流動力,提升干燥效率;另一方面,通過換熱器對光伏板進行冷卻,提升光伏發(fā)電效率,同時對進入干燥系統(tǒng)的冷風(fēng)進行預(yù)熱。通過該平臺了解太陽入射角影響、太陽能電池板伏安特性、電池板溫度與輸出功率間的關(guān)系等[12],并且可以實驗探究太陽能電池板冷卻特性如冷卻介質(zhì)、換熱工況及換熱器形式等因素的影響。篩選出對太陽能利用技術(shù)有濃厚興趣的學(xué)生,指導(dǎo)其完成諸如新型太陽能生態(tài)農(nóng)業(yè)大棚的設(shè)計、太陽能干燥系統(tǒng)與吸收式制冷系統(tǒng)耦合的限氧干燥裝置設(shè)計、利用熱管和相變儲熱技術(shù)的太陽能沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)設(shè)計等農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的創(chuàng)新實驗,鼓勵學(xué)生參加全國大學(xué)生節(jié)能減排大賽、全國大學(xué)生農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程相關(guān)專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽,形成以研促學(xué)、以賽促學(xué)的創(chuàng)新教學(xué)模式。
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)51-0106-02
建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程是以建筑環(huán)境為學(xué)科基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生能夠從事工業(yè)與民用建筑環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域的工作,使學(xué)生具有建筑設(shè)施的設(shè)計、相關(guān)設(shè)備的安裝、調(diào)試以及建筑自動化與能源管理應(yīng)用能力。隨著城市建設(shè)的加快、建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展、以及國家一系列節(jié)能減排相關(guān)政策法規(guī)的頒布和實施,建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)并存,面臨緊迫的專業(yè)建設(shè)任務(wù)。本學(xué)科帶實驗的專業(yè)課程有工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)、流體力學(xué)、熱質(zhì)交換原理與設(shè)備、建筑環(huán)境學(xué)、燃氣輸配等,通過實驗教學(xué)可使學(xué)生更深刻地掌握專業(yè)理論知識,培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力和綜合素質(zhì)。本科實驗教學(xué)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識解決工程實際問題的能力和設(shè)計創(chuàng)新能力,因而以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為主的實驗教學(xué),理應(yīng)發(fā)揮重要作用。隨著專業(yè)更名為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程,新教學(xué)大綱對專業(yè)實驗提出了更高的要求。陳舊的實驗教學(xué)模式亟待更新,實驗教學(xué)的改革勢在必行。筆者基于多年的專業(yè)課教學(xué)及實驗教學(xué)的經(jīng)驗,研究了專業(yè)實驗的教學(xué)改革方向。
一、實驗教材和實驗內(nèi)容
在教材上,專業(yè)實驗的教材基本是沿用上世紀80年代的編寫模式,按部就班地從實驗?zāi)康?、實驗器材、實驗原理、實驗步驟流水賬一樣地進行羅列出,甚至于記錄試驗用的表格都已經(jīng)設(shè)計好。一些實驗僅有內(nèi)部編寫的講義,對實驗過程介紹也不詳細,使學(xué)生在閱讀過程中弄不清重點,對實驗效果肯定大打折扣。另一方面,由于建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程各專業(yè)課之間知識具有滲透性,因此以往的教材在實驗內(nèi)容和原理上相似度大的地方可以相互合并。例如“供熱工程”課程的“熱網(wǎng)水力工況分析實驗”和“流體輸配管網(wǎng)”的“水泵特性曲線和流體水力工況測定實驗”就可以合并成一個實驗放在“流體輸配管網(wǎng)”課程下。部分實驗教材重復(fù)要求的內(nèi)容較多,如流速、流量、壓差的測量,幾乎每個實驗都重復(fù)這些內(nèi)容,使實驗顯得主次不明。因此可以將這些內(nèi)容統(tǒng)一安排在某一典型實驗課中專門介紹,這樣既避免了瑣碎的重復(fù),又節(jié)省了教學(xué)資源。
在教材內(nèi)容上,部分實驗課程設(shè)置不能涵蓋專業(yè)目錄的教學(xué)要求,沒有隨著理論課內(nèi)容的改變而突出重點,例如,“建筑環(huán)境學(xué)”課程的實驗“對噴淋水室的噴水性能測試”就與“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程的實驗比較雷同,而“建筑環(huán)境學(xué)”的側(cè)重點在室內(nèi)外空氣環(huán)境和設(shè)備,原有的實驗課程設(shè)置滿足不了理論課程的教學(xué)要求。目前我校的建環(huán)專業(yè)課實驗將重復(fù)性內(nèi)容經(jīng)過了合并和精簡,并將實驗性質(zhì)由原來的大多數(shù)演示性實驗向綜合性實驗轉(zhuǎn)變,收到了較好的實驗教學(xué)效果。
二、實驗硬件設(shè)備
建環(huán)專業(yè)實驗應(yīng)以學(xué)生為主體,通過學(xué)生的實際操作加深學(xué)生對所學(xué)理論知識的消化和理解。特別是對于專業(yè)主干課程如“暖通空調(diào)”等,開設(shè)的實驗多為演示性和驗證性實驗,限制了學(xué)生的動手能力。我校在原有的實驗設(shè)施基礎(chǔ)上,新建了“風(fēng)機盤管測試實驗室”和“濕空氣焓差研究實驗室”將暖通空調(diào)、制冷系統(tǒng)、氣流組織等技術(shù)平臺綜合到一起,主要用于實踐教學(xué)和學(xué)生實習(xí),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,并通過實驗培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決實際問題的能力。
建環(huán)專業(yè)實驗由于涉及到有壓氣體和燃氣,實驗臺的設(shè)計如果不合理,勢必會存在潛在的安全隱患。如工程熱力學(xué)課程中的“二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及p-v-t關(guān)系測定”實驗裝置見圖1。在本實驗中,要用到壓力臺將二氧化碳氣體加壓到9.8MPa的高壓,如果承壓玻璃的質(zhì)量不過關(guān),或者承壓玻璃與水銀杯的連接出現(xiàn)質(zhì)量問題,就會在加壓過程中因承壓玻璃承受不住壓力而爆裂破碎,水銀杯里的水銀也會噴濺到實驗臺上,將對操作者的人身安全造成威脅。因此,這種實驗裝置有很大的改進空間:將承壓玻璃換成不銹鋼,在側(cè)面開條縫狀小口用鋼化玻璃密封以觀察二氧化碳的臨界狀態(tài)變化;傳遞壓力的物質(zhì)也可將水銀改作其他的無毒介質(zhì)。
除此之外,“燃氣熱值測定實驗”所用氣源為家用液化石油氣罐,連接燒嘴和加濕器的管道為膠皮管。眾所周知,液化石油氣罐由于安全隱患而逐漸被天然氣管道代替,因此在此實驗臺中也應(yīng)將液化氣罐和膠皮軟管更換成天然氣管道和金屬軟管并安裝燃氣報警裝置??傊?,實驗教學(xué)平臺的建設(shè),應(yīng)該在首先保證安全的前提下盡可能地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,有利于新的教學(xué)方法的實施。
三、實驗教學(xué)方法
明確了專業(yè)實驗的內(nèi)容后,及時地更新實驗教學(xué)手段對于能否保證實驗教學(xué)的質(zhì)量,實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo),完成實驗室功能的拓展等方面都有影響。新大綱中對于提高學(xué)生科研意識和創(chuàng)新意識的要求,也對專業(yè)實驗室建設(shè)提出了更高的要求。筆者認為,實驗教學(xué)方法的改革應(yīng)體現(xiàn)在以下幾個方面:
1.提高學(xué)生主體參與意識。采取開放型實驗教學(xué)方式,使學(xué)生成為實驗主體,成為建環(huán)專業(yè)實驗教學(xué)方法改革的主要方向。實驗報告的編寫也可由學(xué)生自由組織,對表格的設(shè)計、數(shù)據(jù)的處理都可以有=發(fā)揮很大的自由性。專業(yè)實驗的教學(xué),應(yīng)讓學(xué)生參與進來,盡可能地使每個學(xué)生都動手操作,形成自己的想法。
2.培養(yǎng)科研和創(chuàng)新能力。暖通實驗很多為開放性實驗,學(xué)生可根據(jù)所學(xué)的專業(yè)理論知識和現(xiàn)有的實驗儀器,自己設(shè)計實驗項目和處理數(shù)據(jù),而不必拘泥于以往的既定的實驗項目。有意識地培養(yǎng)學(xué)生的科研意識和創(chuàng)新能力,對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、開展創(chuàng)新思維鍛煉都大有裨益。例如“強迫對流管族管外換熱系數(shù)測定”實驗,理論課上教師只講解用對流準則關(guān)聯(lián)式來求解強迫對流換熱系數(shù),理論性很強,學(xué)生需要很長時間進行消化,并對工程上怎樣測算不同工況的傳熱系數(shù)比較迷茫。實驗時,教師可以只講解換熱系數(shù)的測試方法,而不必像實驗教材上指定實驗?zāi)康?、實驗步驟等,學(xué)生可以制定出各種工況下的傳熱系數(shù)的測定如:(1)不帶翅片管外強迫對流的傳熱系數(shù)的測定;(2)帶翅片管外強迫對流換熱測定;(3)流體縱向外掠過管外時強迫對流換熱系數(shù)測定;(4)流體橫掠圓管對流換熱系數(shù)測定等一系列的工況,并通過計算機繪制不同工況下Sh數(shù)與其他準則數(shù)的函數(shù)關(guān)系,研究影響強迫對流換熱系數(shù)的因素,并給出具體工況下的對流換熱系數(shù)的表達式。通過這種實驗方式,可激發(fā)學(xué)生科學(xué)研究的能動性和創(chuàng)新意識。
3.引入數(shù)值分析教學(xué)。建環(huán)專業(yè)實驗系統(tǒng)不應(yīng)是暖通原理的簡單演示和驗證,而實驗內(nèi)容延伸到暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能新技術(shù)、建筑熱工對暖通負荷及能耗的影響、建筑能耗模擬分析等。通過配置建筑能耗模擬分析的相關(guān)教學(xué)軟件,使學(xué)生通過實驗系統(tǒng)的軟件平臺掌握當(dāng)前工程領(lǐng)域中采用的暖通能耗模擬分析及評價工具,切實感受到所學(xué)專業(yè)知識在工程環(huán)境中的應(yīng)用實況,初步樹立能源效率意識和工程觀念。目前,本科教學(xué)中可視化程度和本科實用性兼顧的數(shù)值模擬軟件可選擇Airpak、Fluent等,通過對簡單物理模型的分析,加深對動量微分方程、能量方程、傳質(zhì)微分方程等具體的應(yīng)用。
四、實驗考核方式
一般情況下,專業(yè)課的實驗成績是計入到相應(yīng)的理論課成績中的,所占比例也很小,這將導(dǎo)致學(xué)生和理論課教師對專業(yè)實驗的重視程度不夠,因此,可以把專業(yè)課與專業(yè)實驗單獨考核,形成專門的實驗考核體制。另一方面,傳統(tǒng)的專業(yè)實驗考核方法是基于學(xué)生的實驗報告、數(shù)據(jù)處理的完成情況和學(xué)生在試驗中的表現(xiàn)進行綜合考評,但由于實驗條件的限制,往往是若干個同學(xué)合并成一組做同一個實驗,對實驗結(jié)果的處理基本一致,不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。對于實驗課程的考核,要兼顧學(xué)生對理論知識的綜合運用、實驗過程的相互協(xié)調(diào)能力和團隊合作精神及實驗創(chuàng)新精神等多個方面的因素。
綜上,傳統(tǒng)的專業(yè)實驗教學(xué)已跟不上暖通行業(yè)快速發(fā)展的腳步,對建環(huán)專業(yè)實驗課程的改革,不僅要著眼于實驗教材、實驗內(nèi)容、實驗教學(xué)方法、實驗設(shè)備以及考核方式,改變傳統(tǒng)的實驗教學(xué)理念和教學(xué)模式,使專業(yè)實驗教學(xué)從理論課教學(xué)中獨立出來,讓專業(yè)實驗教學(xué)也成為培養(yǎng)暖通人才的另一重要的途徑。
參考文獻:
[1]李銳,郭全,等.“暖通空調(diào)”課程設(shè)計性實驗教學(xué)研究[J].中國科技信息,2009,(20),217-218.
中圖分類號:G642.0 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)46-0110-02
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步,人類居住、生產(chǎn)等對建筑環(huán)境的要求逐漸提高,建筑能耗快速增長。目前,人類所有生產(chǎn)生活能耗中,建筑能耗已占到40%以上。為滿足建筑節(jié)能以及新能源在建筑環(huán)境中應(yīng)用的人才需求,2012年,普通高等學(xué)校專業(yè)目錄中把建筑智能設(shè)施、建筑節(jié)能技術(shù)與工程兩個專業(yè)納入建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè),專業(yè)名稱調(diào)整為“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”,專業(yè)范圍擴展為建筑環(huán)境控制、城市燃氣應(yīng)用、建筑節(jié)能、建筑設(shè)施智能技術(shù)等領(lǐng)域。新的“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”專業(yè)規(guī)范(征求意見稿)中,明確了“多樣化與規(guī)范性相統(tǒng)一”、“拓寬專業(yè)口徑”等基本原則,“多樣化與規(guī)范性相統(tǒng)一”的原則既是堅持統(tǒng)一的專業(yè)標(biāo)準,又鼓勵各院校根據(jù)本地區(qū)、本學(xué)校的實際情況,確定具體的課程體系、教學(xué)重點及培養(yǎng)方式,努力辦出自己的特色。
一、更名前課程體系及教學(xué)現(xiàn)狀
在過去的十年中,各學(xué)校在專業(yè)指導(dǎo)委員會的指導(dǎo)下,已基本形成了以“建筑環(huán)境學(xué)”、“流體輸配管網(wǎng)”、“熱質(zhì)交換原理與應(yīng)用”為專業(yè)理論平臺課程;以“暖通空調(diào)”、“建筑冷熱源”、“建筑自動化”為主干專業(yè)課程的課程體系框架[1,2],同時兼具各自的地方及行業(yè)特色。
對于我國北方地區(qū),尤其是內(nèi)蒙古、山西等以能源、鋼鐵為支柱產(chǎn)業(yè)地區(qū)的高校,過去的“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”專業(yè)課程體系多是圍繞著煤、電等傳統(tǒng)化石能源的建筑環(huán)境應(yīng)用技術(shù)來設(shè)置的,隨著國際社會對建筑節(jié)能低碳技術(shù)要求的不斷提高,要求到2050年,化石燃料在建筑空間供熱和熱水制備所占比例減小到現(xiàn)在的5%-20%,制冷系統(tǒng)的平均效率將提高兩倍以上[3-5]。顯然,我們目前的課程體系設(shè)置中在建筑能耗及經(jīng)濟分析、建筑可再生能源利用、建筑能源轉(zhuǎn)化利用模式、區(qū)域能源規(guī)劃、智能建筑控制等方面是不滿足新形勢的要求的。另一方面,隨著我國城鎮(zhèn)建設(shè)、工業(yè)建設(shè)的快速發(fā)展,公用設(shè)備人才需求銳增,僅十年,設(shè)有本專業(yè)的高等院校由1998年的68所猛增至2011年的180所。在教育教學(xué)環(huán)節(jié),由于快速擴增,導(dǎo)致的突出問題是:(1)部分學(xué)校在條件不成熟的情況下,課程設(shè)置不成體系,忽視設(shè)計及實踐環(huán)節(jié);(2)大批新畢業(yè)生進入教師隊伍,缺乏工程和學(xué)術(shù)實踐基礎(chǔ),教學(xué)理念和個人的學(xué)術(shù)水平跟不上時代的要求;(3)專業(yè)實踐被簡化為參觀、參觀、再參觀,學(xué)生動手能力不如高職高專,思維分析能力達不到本科要求;(4)學(xué)生缺乏“工程系統(tǒng)”概念,知識結(jié)構(gòu)不完善,社會、經(jīng)濟、管理知識欠缺。
二、突出地域及行業(yè)背景、拓展課程體系
更名前,我國中西部地區(qū)高校的“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”專業(yè)大部分有著鮮明的地域及行業(yè)特色,都較早地設(shè)置了“供熱通風(fēng)及空調(diào)工程”專業(yè),為國家輸送了大批暖通空調(diào)方面的專門人才。近十年間,本專業(yè)在專業(yè)指導(dǎo)委員會所構(gòu)建的大框架下,大都保留了傳統(tǒng)的集中供熱、工業(yè)通風(fēng)、空調(diào)制冷技術(shù)、鍋爐及鍋爐房設(shè)備等專業(yè)課及課程設(shè)計,方向比較單一,學(xué)生所接觸的暖通空調(diào)系統(tǒng)也較為傳統(tǒng),沒有和目前國家提倡的可再生能源、綠色建筑結(jié)合起來,學(xué)生缺乏節(jié)能、經(jīng)濟的宏觀意識。所以,在新形勢下,我們應(yīng)在必修課中適當(dāng)增加以“建筑能耗及經(jīng)濟分析、建筑可再生能源利用、建筑能源轉(zhuǎn)化利用模式”為主要內(nèi)容的“建筑節(jié)能技術(shù)與管理”課程模塊以及“智能建筑控制、電氣與自動控制”的控制課程模塊。這樣才能使“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”專業(yè)的學(xué)生在從事工程設(shè)計及管理的過程中,具備“工程系統(tǒng)”的概念,能從全局優(yōu)化的層面上去考慮節(jié)能或者工程可行性。
三、加強教師專業(yè)素養(yǎng),優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容
課程體系的范圍寬了,增加了“能源應(yīng)用技術(shù)與管理”以及“建筑節(jié)能控制”的內(nèi)容。如何使專業(yè)教師提高素養(yǎng),分清專業(yè)課的“課堂上該講些什么”就成為我們應(yīng)思考的問題。專業(yè)課的教學(xué)要起到承上啟下的作用,應(yīng)以工程應(yīng)用為依托,介紹技術(shù)和設(shè)備的特點、原理、發(fā)展背景、應(yīng)用條件、優(yōu)缺點判斷;應(yīng)著重于技術(shù)方案分析,讓學(xué)生不僅僅了解各種技術(shù)方案及設(shè)備的基本原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點,更重要的是讓他知道一個系統(tǒng)設(shè)計為什么選這種方案而不是另一種。而對于一些非關(guān)鍵的技術(shù)細節(jié)和一些設(shè)計校核計算,則應(yīng)該在實踐環(huán)節(jié)和課程設(shè)計中解決。這也同時提高了對專業(yè)教師的要求,要求專業(yè)教師通過積極參加科學(xué)研究及工程實踐,努力提高自己的專業(yè)素養(yǎng),只有教師具備了完善的知識結(jié)構(gòu)和廣闊的科學(xué)視野,具備了創(chuàng)造和創(chuàng)新意識,跟蹤技術(shù)進步的意識,才能培養(yǎng)出合格的工程人才。
四、嘗試多專業(yè)配合,建立“工程系統(tǒng)”概念,加強學(xué)生實踐環(huán)節(jié)
培養(yǎng)高規(guī)格的實踐性、應(yīng)用性、實用性和工程系統(tǒng)性思維是工科大學(xué)畢業(yè)生的重要特色和核心競爭力。對于一個“工程項目”的設(shè)計成果是各專業(yè)相互配合形成的,而由于各高校有比較分明的專業(yè)分類,我們在實際“教與學(xué)”過程中,也忽視了與其它專業(yè)配合,導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)后不會對其它專業(yè)提出相關(guān)的設(shè)計要求;同時,同一個專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容又是割裂的,例如“供冷與供暖教學(xué)”,空調(diào)課只管夏天,供熱課僅管冬天,缺乏“工程系統(tǒng)”意識。所以我們需嘗試多專業(yè)聯(lián)合設(shè)計,如暖通專業(yè)、給水排水專業(yè)、建筑學(xué)專業(yè)等,共同設(shè)計一項“公用工程”,培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計的“整體意識”;改進教學(xué)體系,教學(xué)內(nèi)容不能有割裂和鴻溝;并通過以下方法加強設(shè)計實踐環(huán)節(jié)的教學(xué):(1)實踐環(huán)節(jié)與工程實際相結(jié)合;(2)校內(nèi)外指導(dǎo)教師相結(jié)合;(3)設(shè)計環(huán)節(jié)始于專業(yè)課的開始,指導(dǎo)教師根據(jù)課程進度,指導(dǎo)學(xué)生隨時將剛學(xué)到的知識用到設(shè)計之中,以強化理論與工程實際的結(jié)合等。
新形勢下“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”專業(yè)課程體系改革以及“教與學(xué)”方式方法的探索是一項復(fù)雜的工作,需要我們專業(yè)負責(zé)人和一線專業(yè)教師經(jīng)常思索和在教學(xué)實踐中不斷研究。通過明確新的專業(yè)發(fā)展方向,了解新形勢下專業(yè)外延和內(nèi)涵的發(fā)展變化,堅持和發(fā)展自己的專業(yè)特色,提高教師教學(xué)中理論聯(lián)系實際的能力,加強學(xué)生設(shè)計實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練,這樣才能培養(yǎng)出高規(guī)格的實踐性、實用性和工程系統(tǒng)性思維相結(jié)合的工程應(yīng)用型人才。
參考文獻:
[1]朱穎心,石文星.對工科專業(yè)課程教學(xué)方法的思考[J].重慶大學(xué)學(xué)報(高等建筑版),2011,(05).
畢業(yè)設(shè)計(論文)作為綜合實踐教學(xué)環(huán)節(jié),包含畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文兩種類型。從筆者調(diào)查的情況來看,80%以上學(xué)生選擇做工程設(shè)計。根據(jù)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)(以下簡稱建環(huán)專業(yè))規(guī)范[1],專業(yè)工程方案與施工設(shè)計的主要實踐單元和知識技能點包含:掌握綜合工程方案設(shè)計的方法;掌握建筑負荷計算、設(shè)備選型、輸配管路設(shè)計、能源供給量等的計算方法;熟悉工程圖紙正確表達工程設(shè)計的方法;熟悉工程設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準、設(shè)計手冊的使用方法,能夠進行方案論證選定,并做出運行調(diào)節(jié)方案。
針對畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)各高校建環(huán)專業(yè)開展了形式多樣、內(nèi)容豐富的教學(xué)改革研究。丁云飛等[2]提出畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)該有效利用社會資源,變校內(nèi)工程設(shè)計為校外工程設(shè)計模式,或模擬設(shè)計院場景進行多專業(yè)綜合畢業(yè)設(shè)計,并以不同類型的重點工程為依托,在設(shè)計的不同階段邀請工程行業(yè)專家講授設(shè)計過程和設(shè)計方法,強化設(shè)計理念,以達到強化學(xué)生工程能力培養(yǎng)的目的。周義德等[3]針對“如何滿足‘一人一題’的要求”和“畢業(yè)設(shè)計如何與當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合”等問題進行了探索,尋求有效提升畢業(yè)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的途徑。趙海謙等[4]從六個方面探索建環(huán)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),強調(diào)以學(xué)生為主體的教學(xué)理念,重視學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。李俊梅等[5]從專業(yè)內(nèi)涵出發(fā),探討了在系統(tǒng)設(shè)?過程的各個階段如何培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識,幫助學(xué)生建立建筑節(jié)能工程理念。張健[6]探索在畢業(yè)設(shè)計階段采用情景模擬教學(xué)法,提高學(xué)生主動思考問題的能力、應(yīng)變能力和口頭表達能力,強化學(xué)生分析問題、解決問題和創(chuàng)新思維的能力,以適應(yīng)社會的需要。謝東等[7]針對當(dāng)前暖通空調(diào)領(lǐng)域存在的問題,總結(jié)出“一題多方案、一方案一人,多方案比較”畢業(yè)設(shè)計新的指導(dǎo)方法。
本文在相關(guān)文獻研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)專業(yè)規(guī)范要求和工程教育認證標(biāo)準,針對筆者所在學(xué)校畢業(yè)設(shè)計教學(xué)過程中存在的對學(xué)生工程能力培養(yǎng)不足的問題,尤其是對近年來暴露出的典型問題進行系統(tǒng)反思,從畢業(yè)設(shè)計全過程教學(xué)管理角度,探索基于工程能力培養(yǎng)目標(biāo),提高建環(huán)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的有效途徑,可供相近專業(yè)參考。
一、 典型問題分析
(一)指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)滯后,教師工程教育能力不足
隨著高等教育的快速發(fā)展,學(xué)生數(shù)量迅速增加,生師比普遍較高,按“一人一題”要求教師的指導(dǎo)工作量繁重,教育教學(xué)資源不足。從擬定畢業(yè)設(shè)計選題到畢業(yè)設(shè)計答辯工作結(jié)束,畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)工作周期長,任務(wù)重,而且指導(dǎo)教師往往還同時承擔(dān)了其他課程的教學(xué)任務(wù)和科研任務(wù),能實際投入畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)的時間有限。此外,多數(shù)年輕教師雖有注冊公用設(shè)備工程師資格,但缺少足夠的工程實踐現(xiàn)場鍛煉經(jīng)歷,對多樣化的畢業(yè)設(shè)計題目指導(dǎo)能力明顯不足。
(二)工程設(shè)計計算內(nèi)容雷同,工程創(chuàng)新意識不足
雖然畢業(yè)設(shè)計題目不同,選用建筑也不同,但設(shè)計內(nèi)容多數(shù)套用往屆模板,系統(tǒng)方案雷同,缺少對工程領(lǐng)域新技術(shù)、新設(shè)備和新方案的應(yīng)用。比如,公共建筑的暖通空調(diào)設(shè)計,對空調(diào)方案學(xué)生只會就全空氣與空氣―水系統(tǒng)方案進行簡單比較,設(shè)計內(nèi)容限于夏季定風(fēng)量工況,對冬季和過渡季節(jié)缺少分析說明;風(fēng)管設(shè)計只考慮空調(diào)送風(fēng)管路,對新風(fēng)、回風(fēng)與排風(fēng)不作說明;冷熱源方案只會傳統(tǒng)的電動制冷+熱水鍋爐,或采用冷熱同源的直燃式溴化鋰機組、風(fēng)冷熱泵機組,很少結(jié)合建筑功能和使用特性進行冷熱源配置,鮮見采用可再生能源方案。這表明學(xué)生專業(yè)知識面過窄,對專業(yè)前沿技術(shù)缺乏了解,工程創(chuàng)新意識不足。
(三)設(shè)計說明文件缺乏分析,工程應(yīng)用能力提升不足
畢業(yè)設(shè)計過程中,學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識不強,方法和手段單一,文獻查閱能力不足,缺乏團隊協(xié)作精神和工程系統(tǒng)觀念。建筑環(huán)境與建筑能源系統(tǒng)設(shè)計方案很少提供施工說明與運行調(diào)控策略,僅僅限于典型工況設(shè)計和設(shè)備選型計算,對設(shè)備與建筑如何協(xié)調(diào)、冷暖設(shè)備容量在部分負荷下如何調(diào)控、管網(wǎng)輸配動力裝置如何調(diào)節(jié)等缺乏系統(tǒng)分析。大多學(xué)生雖能套用設(shè)計手冊和應(yīng)用工程設(shè)計軟件,但對參數(shù)取值依據(jù)和計算結(jié)果的合理性不能進行有針對性的說明,不會用簡練的文字和評價指標(biāo)表達設(shè)計內(nèi)容的合理性。學(xué)生最終能完成設(shè)計計算說明書,但對設(shè)計的優(yōu)缺點認識不足,缺少團隊訓(xùn)練,不能合理評價自己的設(shè)計成果;學(xué)生能采用專業(yè)繪圖軟件,但對如何應(yīng)用平面圖、系統(tǒng)圖、剖面圖和大樣圖等綜合表達設(shè)計意圖缺乏整體認識,設(shè)計說明依據(jù)不充分??傊?,學(xué)生應(yīng)用理論知識解決工程實際問題的能力明顯不足。
(四)就業(yè)壓力下學(xué)生畢業(yè)設(shè)計投入精力不足,崗位責(zé)任意識不強
畢業(yè)設(shè)計選題和任務(wù)書一般在第七學(xué)期下達,實際實施大都安排在第八學(xué)期。而這一階段,許多學(xué)生忙于找工作,畢業(yè)設(shè)計被迫為就業(yè)讓步,學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計投入精力不足。有些用人單位還要求已簽約的學(xué)生提前上崗,致使學(xué)生無暇顧及自己的畢業(yè)設(shè)計。一些學(xué)生主觀上對畢業(yè)設(shè)計的重要意義缺乏認識,降低對自身的要求,認為能順利通過答辯就行,有的甚至敷衍抄襲,尤其是圖紙照抄的現(xiàn)象非常普遍。多數(shù)學(xué)生崗位意識不強,缺乏工程責(zé)任意識。
(五)缺乏畢業(yè)設(shè)計過程質(zhì)量控制措施,工程質(zhì)量意識不足
目前,畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)主要以每周一次集中輔導(dǎo)與分散答疑相結(jié)合的方式為主,但集中輔導(dǎo)時間較短,指導(dǎo)教師對學(xué)生實際獨立完成情況的了解不充分,僅根據(jù)所提交成果質(zhì)量進行評分,缺少有效的檢查手段,對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計過程督促檢查不嚴,導(dǎo)致部分學(xué)生蒙混過關(guān)。階段設(shè)計成果沒有量化考核標(biāo)準,過程質(zhì)量難以控制,不同指導(dǎo)教師評分標(biāo)準存在較大差異。此外,學(xué)校對畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師工作評價重量輕質(zhì),按學(xué)生人數(shù)計算學(xué)時量,對指導(dǎo)過程及教學(xué)質(zhì)量缺乏有效評價機制和獎懲制度。
二、 基于工程能力培養(yǎng)的畢業(yè)設(shè)計過程管理途徑
隨著學(xué)科交叉的發(fā)展,以及學(xué)生跨專業(yè)就業(yè)的情況越來越多,建環(huán)專業(yè)畢業(yè)學(xué)生可以從事設(shè)計、施工、監(jiān)理工作,也可以從事制冷空調(diào)設(shè)備研發(fā)、制造、工程造價咨詢、物業(yè)設(shè)備管理等工作。這就要求學(xué)生專業(yè)知識面寬,基礎(chǔ)功底深厚,具備再學(xué)習(xí)能力[8]。在畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié),應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生掌握一般的工程應(yīng)用原理,以“問題導(dǎo)向”引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)的方法,更應(yīng)注重授人以 “漁”,教會學(xué)生如何將所學(xué)工程知識應(yīng)用到工程項目中去,分析和解決實際工程問題。這就需要完善畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)實施細則和制定畢業(yè)設(shè)計成果質(zhì)量標(biāo)準,規(guī)范指導(dǎo)教師和學(xué)生行為,確保畢業(yè)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量,以達到工程教育的培養(yǎng)目標(biāo)要求。
根據(jù)上述畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)存在的典型問題及其原因,結(jié)合筆者所在專業(yè)的實踐情況,可從以下幾個方面加強畢業(yè)設(shè)計全過程教學(xué)質(zhì)量管理。
(一)利用校企合作平臺資源,加強畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)
建環(huán)專業(yè)職業(yè)崗位要求的工程素質(zhì)是綜合素質(zhì),其中,專業(yè)技術(shù)知識素質(zhì)要求學(xué)生能全方位了解建筑環(huán)境營造和建筑能源設(shè)備使用過程,熟悉建筑能源系統(tǒng)的能耗特性,掌握室內(nèi)環(huán)境調(diào)控和提高建筑能源利用效率的基本理論和方法,熟悉建筑環(huán)境與能源工程管理方面的基本原理和方法,熟悉專業(yè)標(biāo)準和現(xiàn)行規(guī)范。校內(nèi)外指導(dǎo)教師首先要具備相應(yīng)的知識和技能,具備相應(yīng)工程設(shè)計經(jīng)歷,并懂得如何指導(dǎo)學(xué)生達成畢業(yè)設(shè)計教學(xué)目標(biāo),才能確保畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量。
學(xué)校通過與多家企業(yè)共建工程實踐教育中心,企業(yè)提供生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)崗位,學(xué)校邀請企業(yè)專家到校授課和參與畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)指導(dǎo)。比如,重慶科技學(xué)院與重慶盛世新興格力電器銷售有限公司共建工程實踐教育中心,同時與格力電器銷售旗下的十幾家企業(yè)建立合作關(guān)系,專業(yè)教師可到企業(yè)進行工程鍛煉,提升教師的工程教育能力;同時,學(xué)生結(jié)合實習(xí)崗位進行畢業(yè)設(shè)計選題,并邀請企業(yè)暖通專家參與畢業(yè)設(shè)計過程指導(dǎo),參與畢業(yè)設(shè)計答辯,按工程設(shè)計標(biāo)準與規(guī)范要求對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計成果進行評價等。這就形成了畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師的“雙師型”隊伍,有利于促進畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)的教師工程教育能力持續(xù)提升。
(二)從源頭抓好畢業(yè)設(shè)計選題申報、任務(wù)書和開題報告的組織管理
畢業(yè)設(shè)計全過程包括畢業(yè)設(shè)計選題、任務(wù)書下達、外文翻譯和開題報告、畢業(yè)設(shè)計計算說明與繪圖、成果提交與畢業(yè)答辯等五個階段,每一個階段實施情況都直接影響學(xué)生工程能力的培養(yǎng)質(zhì)量。
應(yīng)從源頭質(zhì)量控制抓好選題申報、任務(wù)書下達和開題報告的審核工作。選題申報要確保每個題目所涉及的設(shè)計項目對象和范圍要明確,避免同一項目簡單更換地點重復(fù)申報;任務(wù)書所涉及內(nèi)容應(yīng)符合畢業(yè)設(shè)計教學(xué)要求,具有先修課程基礎(chǔ),體現(xiàn)綜合性與應(yīng)用性,對設(shè)計成果的數(shù)量和形式要明確,同一專業(yè)的設(shè)計深度要求應(yīng)一致,不能超出學(xué)生能力范圍。
好的開題報告,是畢業(yè)設(shè)計的良好開端,可以訓(xùn)練學(xué)生結(jié)合實際項目進行系統(tǒng)方案設(shè)計和設(shè)備選型,進一步熟悉設(shè)計任務(wù)和要求,為后續(xù)設(shè)計計算和繪圖奠定基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計的開題報告不同于畢業(yè)論文,應(yīng)結(jié)合選題和任務(wù)書中的實際項目,做建筑環(huán)境或建筑能源系統(tǒng)的方案設(shè)計論證說明,同一項目不同設(shè)計范圍的學(xué)生要確保系統(tǒng)方案有一定差異性,避免學(xué)生開題報告內(nèi)容空洞、概念堆砌,從而避免后續(xù)設(shè)計內(nèi)容因采用相同方案而互相抄襲。在畢業(yè)設(shè)計初期,指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生查閱專業(yè)標(biāo)準、規(guī)范和設(shè)計手冊,結(jié)合實際項目提出不同的系統(tǒng)方案,繪制系統(tǒng)方案草圖,讓每個學(xué)生結(jié)合自己的項目實際進行初步設(shè)計與論證。組織學(xué)生開展方案設(shè)計大討論,并在小組討論中發(fā)言,充分認識方案設(shè)計的可行性與合理性,最后形成文字說明,作為開題報告的主體內(nèi)容。尤其是針對團隊課題,開題報告要組織集中開題,明確學(xué)生的分工與設(shè)計范圍,指導(dǎo)教師可以根據(jù)學(xué)生所做方案的合理性、口頭和文字交流表達能力進行實時評價,幫助學(xué)生建立工程設(shè)計規(guī)范意識和團隊協(xié)作意識,形成工程設(shè)計系統(tǒng)方案比較的初步能力。
(三)抓過程質(zhì)量控制,建立畢業(yè)設(shè)計成果分級評分標(biāo)準
在開題方案設(shè)計基礎(chǔ)上,畢業(yè)設(shè)計的具體內(nèi)容包括負荷計算、空氣處理過程計算與設(shè)備選型、房間氣流組織計算與風(fēng)口選型、空?庥肜淙人?管路布置與水力計算、冷熱源機房系統(tǒng)設(shè)計計算等。針對不同類型的建筑項目、設(shè)計參數(shù)和指標(biāo)取值、系統(tǒng)方案類型和設(shè)備管路布置方式等,可成立畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師教學(xué)團隊,共同制定專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)實施細則,同時確定畢業(yè)設(shè)計成果的質(zhì)量分級評分標(biāo)準。以負荷計算為例,實施細則應(yīng)明確負荷計算所采取的方法,根據(jù)設(shè)計要求明確計算內(nèi)容深度,若施工圖設(shè)計階段要求房間冷負荷應(yīng)逐時計算,典型工況設(shè)計指標(biāo)作為設(shè)備容量配置的依據(jù);若需要制定全年運行調(diào)控策略或冷熱源采用了可再生能源技術(shù),還應(yīng)進行全年動態(tài)負荷計算。對負荷計算結(jié)果的分析說明,應(yīng)明確要求對負荷構(gòu)成特性、日變化特性和全年冷熱負荷指標(biāo)進行比較分析,結(jié)合建筑類型和主要房間功能說明負荷指標(biāo)的合理性。對設(shè)計內(nèi)容的完成數(shù)量和質(zhì)量,實施細則應(yīng)給出必須完成項、選擇完成項和特色加分項,并在任務(wù)書下達時充分說明,使學(xué)生從一開始就有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和努力方向,形成結(jié)果倒逼的工程評價思維。
建立畢業(yè)設(shè)計成果質(zhì)量評分標(biāo)準,按不同階段的設(shè)計內(nèi)容提煉知識點,對應(yīng)不同知識點說明其對工程設(shè)計能力培養(yǎng)的支撐作用,將學(xué)生的工程能力培養(yǎng)程度分為不滿足、基本滿足、較滿足、滿足和優(yōu)秀五個等級,細化評分標(biāo)準。按學(xué)生階段提交成果對工程能力培養(yǎng)的達成度進行等級評分,有利于指導(dǎo)教師客觀、公正地評價學(xué)生,及時反饋階段評價結(jié)果,促進學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計過程質(zhì)量的重視,有利于加強對學(xué)生和指導(dǎo)教師的過程管理,形成工程質(zhì)量標(biāo)準意識。
(四)協(xié)調(diào)學(xué)業(yè)與就業(yè)關(guān)系,注重學(xué)生工程文化素質(zhì)培養(yǎng)
當(dāng)前,高等教育發(fā)展成大眾化教育,應(yīng)用型人才培養(yǎng)與社會需求的矛盾尤為突出。一方面,用人單位對高校工科畢業(yè)生的實踐能力和操作水平要求越來越高;另一方面,隨著高校的擴招,地方高校受地域和教育資源的限制,學(xué)生就業(yè)壓力越來越大。通過提高畢業(yè)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量,規(guī)范學(xué)生畢業(yè)設(shè)計期間的行為,協(xié)調(diào)好畢業(yè)設(shè)計與就業(yè)的關(guān)系,確保學(xué)生有效投入畢業(yè)設(shè)計的時間,促進畢業(yè)生更好就業(yè)。畢業(yè)設(shè)計的選題與過程指導(dǎo)盡量考慮學(xué)生的就業(yè)取向,根據(jù)未來可能的崗位工作內(nèi)容來開展畢業(yè)設(shè)計,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,能更快適應(yīng)崗位工作要求。學(xué)生申請校外畢業(yè)設(shè)計應(yīng)滿足專?I對口,并有明確的校外指導(dǎo)老師,否則,學(xué)生應(yīng)在校內(nèi)教師指導(dǎo)下完成畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容。
由于建筑工程涉及主體利益、風(fēng)險與責(zé)任的分配等問題,這就要求學(xué)生能初步分析工程設(shè)計結(jié)果應(yīng)用可能帶來的社會、經(jīng)濟和環(huán)境方面的風(fēng)險,會進行技術(shù)經(jīng)濟綜合比較,將設(shè)備及系統(tǒng)的初投資與運行費用結(jié)合用戶需求進行綜合考慮,進行系統(tǒng)決策和理性思考。因此,在畢業(yè)設(shè)計階段加強培養(yǎng)學(xué)生的工程文化素養(yǎng),建立職業(yè)使命感和責(zé)任心尤為重要。指導(dǎo)教師專題案例教學(xué),可邀請行業(yè)專家到校授課,讓學(xué)生更好地將畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容與未來工作崗位職責(zé)相聯(lián)系,全面分析不同的設(shè)計方案對工程應(yīng)用帶來的影響。通過工程文化教育幫助學(xué)生樹立正確的工程價值觀,使建環(huán)專業(yè)工程人才具備相應(yīng)的人文精神和情懷,才能在將來的職業(yè)崗位上擔(dān)當(dāng)綠色能源工程師的使命。
(五)利用互聯(lián)網(wǎng)+畢業(yè)設(shè)計進行教學(xué)管理,加強學(xué)生的規(guī)則意識
隨著教育現(xiàn)代化程度的越來越高,計算機和網(wǎng)絡(luò)在大學(xué)教育中已經(jīng)普及。針對大學(xué)生信息時代下的學(xué)習(xí)特點,合理利用智能手機和互聯(lián)網(wǎng)平臺開展畢業(yè)設(shè)計教學(xué)管理已成為可能。互聯(lián)網(wǎng)教育模式的本質(zhì)就是在師生分離的情況下,借助于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)開展新型的教育教學(xué)模式,實現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念,而教師則成為整個教學(xué)活動的組織者和引導(dǎo)者?,F(xiàn)有的雨課堂、課堂派等微信平臺和今目標(biāo)等網(wǎng)絡(luò)免費共享平臺,可以實現(xiàn)手機與計算機信息共享。
一、前言
以能力模塊為基礎(chǔ),以崗位需求為導(dǎo)向,以多元化人才培養(yǎng)為特征的“現(xiàn)代職業(yè)教學(xué)體系”的教學(xué)改革正在推動??己耸菍處熣n堂教學(xué)效果以及學(xué)生學(xué)習(xí)情況的檢驗,好的考核方式即會促進教師的教,又會促進學(xué)生的學(xué)。過程考核,即針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進行多方面、多形式、分階段的考核,側(cè)重于對學(xué)生認知過程和綜合應(yīng)用能力的形成進行監(jiān)督和評價,構(gòu)成教與學(xué)和教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)。過程考核是科學(xué)測評學(xué)生學(xué)習(xí)效果、促進自主學(xué)習(xí)、提高綜合素質(zhì)和能力的重要途徑。過程考核目的就是全面考核學(xué)生的知識、能力、素質(zhì),增強學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性,深化理解、掌握、應(yīng)用所學(xué)知識,理論聯(lián)系實際,改變課程結(jié)束時“一錘定音”的做法。
目前,傳熱學(xué)的考核手段和評價指標(biāo)都比較傳統(tǒng)。針對傳熱學(xué)過程考核模式的探索和改革,期待從知識、能力和素質(zhì)等方面,全面提升考核的合理性、公平性、科學(xué)性和有效性。本文針對建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)傳熱學(xué)教學(xué)實施過程考核進行了嘗試。
二、傳熱學(xué)課程基本情況
傳熱學(xué)主要討論和分析熱量傳遞規(guī)律,闡述傳熱方式、傳熱機理、傳熱條件、傳熱基本定律、傳熱速率和傳熱設(shè)備、傳熱測試方法、影響傳熱的因素、增強和減弱傳熱的方法。要求學(xué)生掌握導(dǎo)熱、對流換熱、輻射換熱三種熱量傳遞的基本概念、基本定律,能對典型熱傳遞過程建立和求解方程式,有效地使用增強或減弱傳熱的措施來分析工程某些問題,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。
三、傳熱學(xué)過程考核實施目的
1.知識點考察。知識點考察的目的之一是讓學(xué)生掌握傳熱學(xué)基本概念和理論,主要包括:導(dǎo)熱(導(dǎo)熱基本概念、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)熱微分方程、導(dǎo)熱過程的單值性條件等知識點);對流換熱(流體的流態(tài)和熱傳遞機理、邊界層、相似理論、自然對流、強迫對流等知識點);熱輻射(熱輻射基本概念、黑體、灰體、角系數(shù)等知識點)。目的之二是讓學(xué)生運用以上基本概念和理論分析求解實際傳熱過程,例如平壁導(dǎo)熱(房屋維護結(jié)構(gòu))、圓筒壁導(dǎo)熱(管網(wǎng))、肋片導(dǎo)熱(換熱器);管內(nèi)、外受迫對流、相變對流換熱(空調(diào)蒸發(fā)、冷凝器);實際物體之間的輻射換熱等。
2.能力考察。能力考查主要包含查閱相關(guān)資料的能力、制作PPT等課件能力、語言表達能力、知識點理解能力、分析問題的能力以及正確運用傳熱學(xué)測量儀表的能力。
3.素質(zhì)考察:主要考察學(xué)生的小組合作、創(chuàng)新思維、動手實驗等素質(zhì)。
四、傳熱學(xué)過程考核的實施方法
1.平時作業(yè)層次性考核。平時作業(yè)內(nèi)容除了針對需要理解和掌握的理論知識和基本原理的同時,注重作業(yè)的層次性,在數(shù)量、難度、應(yīng)用等方面進行統(tǒng)籌考慮,使學(xué)習(xí)較好、有能力的學(xué)生多做一些有挑戰(zhàn)性的補充作業(yè),一般甚至較差的學(xué)生則完成基本作業(yè),調(diào)動好同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。此外,通過完成作業(yè)過程中查閱相關(guān)資料以及簡化分析問題的鍛煉,得到解決實際傳熱問題的能力。
此外,平時作業(yè)要求學(xué)生課外自行完成,教師通過定期檢查、答疑的方式,對每個學(xué)生的情況清晰掌握,杜絕抄襲現(xiàn)象。
2.出勤及平時表現(xiàn)考核。主要考察學(xué)生每堂課的出勤以及隨堂提問情況。每次課都記下每個學(xué)生在課堂上的表現(xiàn),可以較好地約束學(xué)生的學(xué)習(xí)意向,引導(dǎo)他們主動參與、并需要注重個人能力的提升,有效減少遲到、早退等現(xiàn)象,同時也有利于了解學(xué)生掌握知識的程度,來及時調(diào)整教學(xué)的方式和方法。出勤部分采用滿分制,違規(guī)時根據(jù)規(guī)則進行減分,而隨堂提問則采取激勵制度,每正確回答一個問題進行獎勵。
3.開放性作業(yè)考核。由于學(xué)時有限,在課堂講授的內(nèi)容無法完全的鋪展、細化,對部分內(nèi)容的講解流于表面,或過于注重重點、難點等局部細節(jié),而忽略課程內(nèi)容的整體性和系統(tǒng)性,會布置一些開放性的作業(yè),這些作業(yè)與生活或者工業(yè)過程貼近。例如,對建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)來說,空調(diào)系統(tǒng)中最主要的部件是兩個換熱器:蒸發(fā)器和冷凝器,其中分別發(fā)生的是制冷工質(zhì)的沸騰吸熱以及凝結(jié)放熱過程,這兩部分換熱的理論基礎(chǔ)分別來自于傳熱學(xué)課本中沸騰和凝結(jié)換熱一章。為了增強換熱器的傳熱面積,肋片的應(yīng)用則增加了同學(xué)們對換熱器表面不同結(jié)構(gòu)的理解和認識??照{(diào)中冷量的載體―制冷劑在管路中的輸送過程需要保溫,經(jīng)濟保溫層厚度的確定也離不開利用傳熱學(xué)知識的計算。
在開放式作業(yè)中,讓同學(xué)調(diào)查、分析本專業(yè)密切相關(guān)的典型案例,建立學(xué)習(xí)小組,以小組為單位做成PPT在課堂上講解和討論。在激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)興趣的同時,讓同學(xué)帶著問題去理解、去學(xué)習(xí)課堂內(nèi)容。此外,也可鍛煉同學(xué)查閱資料、組織構(gòu)建PPT、以及小組分工協(xié)作和語言表達能力。
4.個人自我考核。個人考核是通過對學(xué)習(xí)過程中個人行為表現(xiàn)的反思得到知識技能提高的一種策略,目的在于養(yǎng)成學(xué)生客觀的自我分析和評價。以自我管理能力培養(yǎng)為目的,針對學(xué)習(xí)過程進行自我評價,調(diào)動學(xué)生積極參與的興趣,正確評價自己,全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。此外,給出對本課程學(xué)習(xí)過程的建議,可建立學(xué)生個人考核評價表如下。
5.實驗考核。目前傳熱學(xué)開展的課內(nèi)實驗有兩個,分別是:實驗一:自流對流換熱系數(shù)的測定,實驗二:法向輻射率測試。實驗教學(xué)過程中采用出勤、預(yù)習(xí)報告、實驗報告和個人實驗操作技能考查相結(jié)合的方法。實驗前采取每組一個組員進行實驗講解,其他人補充的方式來檢查預(yù)習(xí)情況,試驗老師針對講解的情況進行重點講解和注意事項的補充;且對每個實驗按照實驗步驟和操作制定詳細的分數(shù),實行扣分制,實驗過程中,進行對項檢查,對小組中個別同學(xué)偷懶的予以扣分,而對那些預(yù)習(xí)較好、動手能力強的進行加分。這樣避開了以小組來計的弊端,又兼顧了個人的表現(xiàn)實驗考核主要通過實驗預(yù)習(xí)、實驗中儀器的正確使用、實驗報告的整理來對學(xué)生進行考核。
將來條件允許,可以通過學(xué)生自主設(shè)計實驗的方式來加深考察。
6.考試??荚囍饕譃槠谥锌荚嚭推谀┛荚嚕送?,有兩次隨堂測驗。期末考試環(huán)節(jié)主要分為兩個部分,其中一個部分針對綜合傳熱問題進行考核,著重考查學(xué)生綜合分析問題的能力;而另一部分則重點考查學(xué)生對基本概念、定性分析方法的理解。
五、傳熱學(xué)過程考核評價標(biāo)準
六、效果
過程考核實施以來,無論從學(xué)生反饋,還是從綜合成績來看,實施的效果均較好。主要表現(xiàn)在:
學(xué)生上課積極性、主動性提高,大大減少了缺勤、吃到、早退等現(xiàn)象;
課堂氣氛好,教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生主動參與、互動,課堂氛圍活躍,不死板;
開放性作業(yè)的準備和匯報過程加深了對本課程發(fā)展現(xiàn)狀、前沿的全面掌握,拓展了課本學(xué)習(xí)內(nèi)容;
個人自我考核環(huán)節(jié)促進學(xué)生自我監(jiān)督、互相監(jiān)督的自我管理素質(zhì);
不定時的隨堂測驗督促學(xué)生自始至終的良好學(xué)習(xí)態(tài)度;
“大咖”在人們的心中,往往都是會讓人感覺可望不可及,但是當(dāng)筆者與徐偉院長面對面交談的過程中,仿佛是在聽他在給筆者傳道授業(yè)。奈何時光飛逝,總是感覺和智者的交流太少太少。
綠色建筑是國際發(fā)展趨勢
當(dāng)筆者和徐偉院長在聊到綠色建筑在中國的發(fā)展現(xiàn)狀時,他向筆者道來:“首先,我們要界定綠色建筑的范疇——在建筑的全壽命期內(nèi),節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(簡稱“四節(jié)一環(huán)?!保?,包括室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境的營造。綠色建筑發(fā)展是國際發(fā)展趨勢,在當(dāng)前的中國市場來說又特別的急需。經(jīng)過30年的高速發(fā)展之后,我們發(fā)現(xiàn)過去的高能耗、高污染、高排放的代價非常之大。中國未來要走可持續(xù)發(fā)展的話,選擇綠色建筑發(fā)展是必然趨勢?!?/p>
綠色建筑的終極目標(biāo)是近零能耗建筑,而近零能耗建筑的特征主要體現(xiàn)在四個方面:第一,集中體現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)先進性和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的建筑節(jié)能技術(shù)集成;第二,適度提高現(xiàn)有室內(nèi)環(huán)境舒適度;第三,能耗比現(xiàn)行居住建筑節(jié)能標(biāo)準節(jié)能80%以上,比現(xiàn)行公共建筑節(jié)能標(biāo)準節(jié)85%以上;第四,不再需要傳統(tǒng)的集中供熱。
建筑的建設(shè)和使用過程會產(chǎn)生能源消耗以及對環(huán)境產(chǎn)生影響。因此,傳統(tǒng)的高消耗發(fā)展模式必然要向高效的環(huán)保型發(fā)展模式轉(zhuǎn)變,綠色建筑的發(fā)展是實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的必由之路,也符合現(xiàn)今世界建筑行業(yè)發(fā)展的潮流??梢哉f,綠色建筑給我們帶來生活品質(zhì)的提高、環(huán)境的保護、能源的節(jié)約,總結(jié)為一句話,就是帶來了建筑的可持續(xù)發(fā)展以及社會的可持續(xù)發(fā)展。
中西方差距慢慢縮小
1978年的之后,中國推行了改革開放政策,中國開始了與世界大多數(shù)國家的文化交流學(xué)習(xí)。在談到中國的綠色建筑節(jié)能發(fā)展過程與西方發(fā)達國家的差距之時,徐偉院長表示:“與西方發(fā)達國家相比,中國的綠色建筑發(fā)展起步晚了10—15年左右,但是在最近的5年里,中國的綠色建筑發(fā)展速度非常之快。在國務(wù)院出臺了《綠色建筑行動方案》之后,包括從中央政府到地方政府,在落實行動方案中,都出臺了舉措,所以說綠色建筑這幾年處于一個快速發(fā)展的時代?!?/p>
但如果說和歐美先進的綠色建筑發(fā)展國家相比的話,在全社會范疇內(nèi),首先是我們國家人們的認識和意識方面有差距。對于行業(yè)內(nèi)的專業(yè)人士而言,綠色建筑的認識和意識已經(jīng)得到了普及、提高。但是在百姓參與綠色發(fā)展綠色建筑等方面,應(yīng)該說還有相當(dāng)大的距離。其次,從產(chǎn)業(yè)角度來講,特別像歐美國家,比如說美國這樣綠色建筑比較先進、比較早的國家,我們產(chǎn)品的性能和質(zhì)量還有差距。在綠色建筑的發(fā)展過程中,我們的設(shè)計行業(yè),也還是有一定差距。
總體來講,我們大多數(shù)綠色建筑設(shè)計,包括實施方面都還處于一種不完全的自覺行為,有一定的政府導(dǎo)向,或者以一種特殊的需求為主。那我們在綠色建筑的建造、運行方面來說,這個距離就更大了一些,這和我們當(dāng)前建筑粗放式的發(fā)展模式是分不開的。綠色建筑除了“四節(jié)一環(huán)?!币酝?,在施工方面講究綠色化施工。施工過程也要強調(diào)節(jié)能、廢物利用,或者對環(huán)境保護來講,差距仍然很大。平時我們從周邊看到的一些在建的項目中,這些都是很有體會。
綠色建筑就是要求我們在生產(chǎn)建設(shè)全過程中做減法。樹立正確的觀念,竭力避免浪費,同時注意投資分配的合理性,將投資轉(zhuǎn)到提高建筑節(jié)能品質(zhì)和節(jié)約資源的技術(shù)上,使得建筑工程總造價增量較少,甚至不增加的情況下實現(xiàn)綠色建筑理念。在建筑全壽命周期的時間里持續(xù)保持低能耗,從策劃、選址、規(guī)劃、設(shè)計、施工、維護運營,一直到拆除的全過程中都應(yīng)該貫徹綠色建筑的低能耗理念。建筑設(shè)計在建設(shè)過程中一直都是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié),尤其是在目前的中國國情之下,建筑設(shè)計對綠色建筑能否順利推行至關(guān)重要。建筑師需要改變創(chuàng)作理念,利用現(xiàn)代科技手段反復(fù)推敲,讓建筑設(shè)計精細化。只有經(jīng)過嚴謹?shù)亩ㄐ苑治龊涂茖W(xué)的定量驗證,才能勾勒出合理的設(shè)計方案。
目前來講,暖通空調(diào)的運行并不被人們所重視,包括人才、專業(yè)技術(shù)等,還有我們的調(diào)試技術(shù)以及財力方面的支持都不夠,差距就會拉開得更大一些??傮w而言,國內(nèi)綠色建筑發(fā)展很快,進步很大,但是差距還是有。
建筑節(jié)能&暖通
通常,人們的印象中建筑節(jié)能和暖通是兩碼事兒。但是兩者之間的關(guān)系,徐偉院長為筆者上了一堂課:綠色建筑講究“四節(jié)一環(huán)保”,而且節(jié)能在綠色建筑發(fā)展過程中是重要的一方面,占比也最高。在節(jié)能方面來說,供暖供冷又是它的主要組成部分,因此暖通空調(diào)關(guān)注綠色建筑發(fā)展是必然的。這個關(guān)系就像在綠色建筑“四節(jié)一環(huán)?!敝?,節(jié)能是它的主要方面,而節(jié)能很大一部分是體現(xiàn)在暖通空調(diào)上,因此可以說暖通空調(diào)和綠色建筑密不可分,而且是貢獻率非常高的一方面。國際上,一些大型跨國性暖通空調(diào)公司,無一例外對綠色建筑非常關(guān)注,大家有目共睹。
從上游產(chǎn)業(yè)來講,首先是綠色建筑的需求,建筑的發(fā)展帶來新的產(chǎn)業(yè),包括我們的設(shè)計、施工、運行等。實際上,機電、暖通空調(diào)的產(chǎn)品,是我們整個建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的基礎(chǔ)。所以說,暖通行業(yè)的節(jié)能性、性能、質(zhì)量,包括對上游的建筑需求必須有更好的融合,或者獎勵。綠色建筑發(fā)展是我們當(dāng)前發(fā)展的一種大趨勢,在這個趨勢下,應(yīng)從建筑的解決方案、能源的解決方案、可持續(xù)發(fā)展的解決方案上多做文章。作為設(shè)備供應(yīng)商來講,要有這種視野和眼光,如何去響應(yīng),如何去提升自己的產(chǎn)品,來滿足它的需求。
1 節(jié)能在建筑設(shè)計中的重要性
隨著近代社會的快速發(fā)展,全世界的能源在快速減少,石油、天然氣、煤炭等這些能源開發(fā)過度,不僅造成能源的缺乏,還給環(huán)境帶來了污染。而我們國家,雖然地大物博,但是人口眾多,而且能源分布不均勻,因此,我們國家人均資源占有量和儲備量都遠遠低于世界水平,并且我們還很依賴煤炭能源,煤炭能源在我國被稱為黑金能源,可見其重要性。在能源缺乏的現(xiàn)狀下,我們國家能源利用率還很低,這就造成了能源的巨大浪費。而隨著近些年我國城市化進程加快,建筑業(yè)成為我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱,但是,建筑業(yè)也是能源消耗的大戶,水泥、鋼筋等大量的使用,加大了人們對能源的掠取。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國的建筑能耗逐年大幅度上升,已達全社會能源消耗量的約30%,加上每年房屋建筑材料生產(chǎn)能耗約13%,建筑總能耗已約達全國能源總消耗量的43%,因此,可見節(jié)能在建筑設(shè)計中的重要性,節(jié)能在當(dāng)前建筑中的應(yīng)用勢在必行。
2 節(jié)能在建筑設(shè)計中應(yīng)用的必要性
2. 1 國家經(jīng)濟發(fā)展的需要
國家經(jīng)濟的快速發(fā)展,離不開能源的支持,可以說,能源是一個國家經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的因素,這也就能理解為什么許多的戰(zhàn)爭都是為了獲取石油、煤炭等能源的原因。我國能源產(chǎn)值與國內(nèi)生產(chǎn)總值的增長相比存在滯后性,這樣的國情現(xiàn)實嚴重影響著經(jīng)濟的進一步發(fā)展。國民經(jīng)濟要想進一步地發(fā)展,必須依賴于能源,但是當(dāng)前能源的緊缺會導(dǎo)致我國經(jīng)濟發(fā)展受阻,因此,這就需要在建筑設(shè)計中進行節(jié)能的設(shè)計,降低對能源的消耗,避免因為高消耗的建筑大量建設(shè),消耗大量能源,制約我國經(jīng)濟的健康、快速發(fā)展。
2. 2 環(huán)境保護的需要
建筑業(yè)中大量使用的水泥、鋼筋等建筑材料,其生產(chǎn)過程除了消耗大量的能源,還會因為廢氣、廢液、廢渣的大量產(chǎn)生,給我國水能源、空氣能源等帶來污染,這些污染給我國人民的健康帶來巨大的危害,近些年霧霾的產(chǎn)生就是例子。同時,后期建筑取暖也是消耗能源、污染環(huán)境的地方,隨著環(huán)保意識的不斷深入人心,進行環(huán)境的保護成為當(dāng)前人們關(guān)心的問題,所以,加強節(jié)能設(shè)計,是當(dāng)前環(huán)境保護的需要。
2. 3 我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要
在我國,環(huán)境問題、能源問題成為當(dāng)前熱門的話題,因此,國家提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,目的就是節(jié)約能源,促進能源的長效利用。而在建筑設(shè)計中,節(jié)能設(shè)計工作的落實變得十分重要。現(xiàn)如今,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施是國家的頭等大事,這就要求我們與建筑設(shè)計相結(jié)合,付諸行動,遏制建筑能源的嚴重浪費,做好建筑節(jié)能設(shè)計工作,把節(jié)能設(shè)計工作落到實處,這是國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。
3 當(dāng)前建筑設(shè)計中節(jié)能的設(shè)計
3. 1 設(shè)計之合理選址
目前,在建筑設(shè)計中,首先涉及到的是建筑的選址,而建筑的選址很重要,建筑的選址要進行科學(xué)的勘測,根據(jù)選址地的自然因素以及周邊的環(huán)境進行綜合考慮,最后擇優(yōu)確定。建筑設(shè)計中,設(shè)計者要想在設(shè)計中達到節(jié)能,就需要讓建筑在整個使用周期內(nèi)保持適宜的氣候環(huán)境,這樣才能避免因為氣候環(huán)境導(dǎo)致大量能源的消耗。建筑的選址合理與否直接影響到是否為建筑節(jié)能打好基礎(chǔ),同時又要以不破壞生態(tài)環(huán)境為前提條件。例如在北方地區(qū),嚴寒的冬季是取暖的高峰,而選擇合適的地址,避免在風(fēng)口處建設(shè),就能保持較為適宜的生活環(huán)境,自然能在取暖期降低能源的消耗,達到節(jié)能的目的。
3. 2 設(shè)計之建筑規(guī)劃和設(shè)計
在進行建筑規(guī)劃和設(shè)計的時候,必須要遵循當(dāng)?shù)氐臍v史文化、風(fēng)俗習(xí)慣和城市總體規(guī)劃,在此基礎(chǔ)上進行節(jié)能設(shè)計。建筑整體規(guī)劃中包含建筑物的布局、建筑物的整體形態(tài)、各部分的組合、風(fēng)吹、日照以及風(fēng)向的轉(zhuǎn)換問題等因素。在這些因素中日照和風(fēng)向是針對冬季建筑物能否從自然環(huán)境中獲取足夠的日照并比開風(fēng)向這些問題而考慮的,在夏季的考慮因素中,要考慮到風(fēng)向是否符合建筑物的門窗設(shè)計保持自然通風(fēng),在日照方面要防止陽光的輻射。這些規(guī)劃和設(shè)計目的就是在滿足人們居住要求的時候,盡可能利用自然環(huán)境,降低建筑在后期使用中的能源消耗,因此,節(jié)能的建筑規(guī)劃和設(shè)計是必須的。
3. 3 選用性價比高的節(jié)能技術(shù)
雖然節(jié)能技術(shù)已經(jīng)在建筑設(shè)計中發(fā)展了一段時間,而且有許多成功的技術(shù)可以應(yīng)用在建筑設(shè)計上,但是一些節(jié)能技術(shù)成本較高,因此,需要在進行建筑設(shè)計的時候,選用性價比較高的節(jié)能技術(shù)。例如,可以廣泛應(yīng)用成熟的太陽能儲熱設(shè)備,太陽能發(fā)電設(shè)備,可以在窗戶的設(shè)計時,進行隔熱膜的使用,可以使用保溫性好的保溫材料等,應(yīng)用適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟發(fā)展情況的節(jié)能技術(shù),達到節(jié)能效果。
3. 4 建筑設(shè)計中進行合理的外部環(huán)境設(shè)計
建筑設(shè)計時,建筑外部的環(huán)境設(shè)計至關(guān)重要,因為單純的建筑進行節(jié)能技術(shù)應(yīng)用,要是外部的環(huán)境影響較大,也會直接導(dǎo)致節(jié)能效果的下降。因此,根據(jù)每一個建筑功能的需要,通過合理的外部環(huán)境的布局設(shè)計來完善現(xiàn)有的微氣候環(huán)境,為建筑節(jié)能創(chuàng)造有力的環(huán)境。最基本的設(shè)計就是在建筑周圍進行相關(guān)的綠化,改變周圍的微環(huán)境,以降低噪音,阻擋風(fēng)沙,凈化空氣,降低溫度。同時可以在不破壞周邊整體環(huán)境的情況下,人為進行仿自然環(huán)境的打造,例如建造人工湖等,目的也是通過改變建筑周邊的微環(huán)境,降低建筑對能源的消耗,達到節(jié)能的目的。
4 結(jié)語
總之,從建筑設(shè)計中來看,節(jié)能設(shè)計主要是設(shè)計人員在設(shè)計期間對其建筑的能源跟資源進行正確的綜合來實現(xiàn),使其能發(fā)揮最大的效果。環(huán)保節(jié)能是今后社會發(fā)展的基本方向,特別是建筑節(jié)能設(shè)計,還有極大的上升空間。
參考文獻
[1]孫琳. 建筑設(shè)計中節(jié)能建筑設(shè)計的分析[J]. 黑龍江科技信息,2013.
2節(jié)能在建筑設(shè)計中應(yīng)用的必要性
2.1國家經(jīng)濟發(fā)展的需要國家經(jīng)濟的快速發(fā)展,離不開能源的支持,可以說,能源是一個國家經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的因素,這也就能理解為什么許多的戰(zhàn)爭都是為了獲取石油、煤炭等能源的原因。我國能源產(chǎn)值與國內(nèi)生產(chǎn)總值的增長相比存在滯后性,這樣的國情現(xiàn)實嚴重影響著經(jīng)濟的進一步發(fā)展。國民經(jīng)濟要想進一步地發(fā)展,必須依賴于能源,但是當(dāng)前能源的緊缺會導(dǎo)致我國經(jīng)濟發(fā)展受阻,因此,這就需要在建筑設(shè)計中進行節(jié)能的設(shè)計,降低對能源的消耗,避免因為高消耗的建筑大量建設(shè),消耗大量能源,制約我國經(jīng)濟的健康、快速發(fā)展。
2.2環(huán)境保護的需要建筑業(yè)中大量使用的水泥、鋼筋等建筑材料,其生產(chǎn)過程除了消耗大量的能源,而且還會因為廢氣、廢液、廢渣的大量產(chǎn)生,給我國水能源、空氣能源等帶來污染,這些污染給我國人民的健康帶來巨大的危害,近些年霧霾的產(chǎn)生就是例子。同時,后期建筑取暖也是消耗能源、污染環(huán)境的地方,隨著環(huán)保意識的不斷深入人心,進行環(huán)境的保護成為當(dāng)前人們關(guān)心的問題,所以,加強節(jié)能設(shè)計,是當(dāng)前環(huán)境保護的需要。
2.3我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要在我國,環(huán)境問題、能源問題成為當(dāng)前熱門的話題,因此,國家提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,目的就是節(jié)約能源,促進能源的長效利用。而在建筑設(shè)計中,建筑設(shè)計中節(jié)能設(shè)計工作的落實變得十分重要?,F(xiàn)如今,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施是國家的頭等大事,這就要求我們與建筑設(shè)計相結(jié)合,付諸行動,遏制建筑能源的嚴重浪費,做好建筑節(jié)能設(shè)計工作,把節(jié)能設(shè)計工作落到實處,這是國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。
3當(dāng)前建筑設(shè)計中節(jié)能的設(shè)計
3.1設(shè)計之合理選址目前,在建筑設(shè)計中,首先涉及到的是建筑的選址,而建筑的選址很重要,建筑的選址要進行科學(xué)的勘測,根據(jù)選址地的自然因素以及周邊的環(huán)境進行綜合考慮,最后擇優(yōu)確定。建筑設(shè)計中,設(shè)計者要想在設(shè)計中達到節(jié)能,就需要讓建筑在整個使用周期內(nèi)保持適宜的氣候環(huán)境,這樣才能避免因為氣候環(huán)境導(dǎo)致大量能源的消耗。建筑的選址合理與否直接影響到是否為建筑節(jié)能打好基礎(chǔ),同時又要以不破壞生態(tài)環(huán)境為前提條件。例如在北方地區(qū),嚴寒的冬季是取暖的高峰,而選擇合適的地址,避免在風(fēng)口處建設(shè),就能保持較為適宜的生活環(huán)境,自然能在取暖期降低能源的消耗,達到節(jié)能的目的。
3.2設(shè)計之建筑規(guī)劃和設(shè)計在進行建筑規(guī)劃和設(shè)計的時候,必須要遵循當(dāng)?shù)氐臍v史文化、風(fēng)俗習(xí)慣和城市總體規(guī)劃,在此基礎(chǔ)上進行節(jié)能設(shè)計。建筑整體規(guī)劃中包含建筑物的布局、建筑物的整體形態(tài)、各部分的組合、風(fēng)吹、日照以及風(fēng)向的轉(zhuǎn)換問題等因素。在這些因素中日照和風(fēng)向是針對冬季建筑物能否從自然環(huán)境中獲取足夠的日照并比開風(fēng)向這些問題而考慮的,在夏季的考慮因素中,要考慮到風(fēng)向是否符合建筑物的門窗設(shè)計保持自然通風(fēng),在日照方面要防止陽光的輻射。這些規(guī)劃和設(shè)計目的就是在滿足人們居住要求的時候,盡可能利用自然環(huán)境,降低建筑在后期使用中的能源消耗,因此,節(jié)能的建筑規(guī)劃和設(shè)計是必須的。
3.3選用性價比高的節(jié)能技術(shù)雖然節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計中發(fā)展了一段時間,而且有許多成功的技術(shù)可以應(yīng)用在建筑設(shè)計上,但是一些節(jié)能技術(shù)成本較高,因此,需要在進行建筑設(shè)計的時候,選用性價比較高的節(jié)能技術(shù)。例如,可以廣泛應(yīng)用成熟的太陽能儲熱設(shè)備,太陽能發(fā)電設(shè)備,可以在窗戶的設(shè)計時,進行隔熱膜的使用,可以使用保溫性高的保溫材料等,應(yīng)用適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟發(fā)展情況的節(jié)能技術(shù),達到節(jié)能效果。
3.4建筑設(shè)計中進行合理的外部環(huán)境設(shè)計建筑設(shè)計時,建筑外部的環(huán)境設(shè)計至關(guān)重要,因為單純的建筑進行節(jié)能技術(shù)應(yīng)用,要是外部的環(huán)境影響較大,也會直接導(dǎo)致節(jié)能效果的下降。因此,根據(jù)每一個建筑功能的需要,通過合理的外部環(huán)境的布局設(shè)計來完善現(xiàn)有的微氣候環(huán)境,為建筑節(jié)能創(chuàng)造有力的環(huán)境。最基本的設(shè)計就是在建筑周圍進行相關(guān)的綠化,改變周圍的微環(huán)境,以降低噪音,阻擋風(fēng)沙,凈化空氣,降低溫度。同時可以在不破壞周邊整體環(huán)境的情況下,人為進行仿自然環(huán)境的打造,例如建造人工湖等,目的也是通過改變建筑周邊的微環(huán)境,降低建筑對能源的消耗,達到節(jié)能的目的。