建筑环境测试技术课程教学与实践模式的探究

周波 潘杨

[摘 要]建筑环境测试技术是面向建筑环境与设备工程专业本科生的一门专业必修课，针对现有建筑环境测试技术课程教学模式的不足，教师在建筑环境测试技术课程教学中采用“多元化课堂教学—开放性实践教学—课题研究教学”的模式，打破了传统填鸭式的教学模式，有助于学生自发主动学习，提升其解决实际问题的能力；教师致力于因材施教，与学生形成良性互动，对教学质量的提高和学科体系的优化具有重要意义。

[关键词]建筑环境测试技术；教学模式；开放性实践教学；网络教学

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2018）08-0012-03

教学是教师运用已有知识，通过教的过程向学生传授知识，帮助其学习新知识，提高能力的过程，因此教学必须是教与学的结合体。习近平在中共十九大报告上指出建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程，必须把教育事业放在优先位置，深化教育改革，加快教育现代化。加快一流大学和一流学科建设，实现高等教育内涵式发展[1]。然而传统的接受型教学模式重教轻学，已无法满足当前高等教育内涵式发展。因此，新型教学模式的探索和研究是高校教学改革的重要工作内容。

建筑环境测试技术是面向建筑环境与设备工程专业本科生的一门专业必修课，在本科课程体系中占有重要地位，对建筑环境测试技术理论体系的深刻理解有益于对后续课程，如暖通空调、锅炉原理的掌握，因此其教学质量会直接影响建筑环境与设备工程专业人才培养效果。随着教学改革的深入，建筑环境与设备工程专业课程设置逐步合理，课程内容愈发完善，各门课程之间的交叉相对稳定，以现代科技为特征的传感技术、计算机测量和通信技术的发展，丰富了建筑环境测量的方法和手段，这也对建筑环境测试技术课程的教学提出了新的挑战，课程教学和实践教学过程中不仅要求学生充分掌握建筑环境测试技术的基础理论和传统研究方法，更要求培养学生利用新型测试手段和应用软件解决实际工程中的具体问题的能力，帮助其逐渐形成工科人才思维模式，从而为今后从事相关专业的工作和学习打下扎实的理论与实践基础。

因此，苏州科技大学环境科学与工程学院建筑环境测试技术教学研究课题组与苏州科技大学环境科学与工程学院江苏省实验教学示范中心共同承担了建筑环境测试技术课程研究性教学环节改革工作，针对现有课程教学的不足，将实例式教学、开放性实践教学及网络教学等模式相结合，尝试在建筑环境测试技术教学实践中采用“多元化课堂教学—开放性实践教学—课题研究教学”的模式，其中，课堂教学环节以全体学生为教学对象，旨在加强基础理论的掌握；开放性实践教学环节以小部分学生为教学对象，旨在对基础理论进行凝练与提升；课题研究教学环节则以少数拔尖学生为教学对象，旨在实现其固有知识结构的体系化。这种教学模式促使教师致力于因材施教，有助于提高其教学质量和效率；学生量力自主选择学习，人人皆可为才，有助于提升其解决实际问题的能力。

一、多元化课堂教学

根据全国高等学校土建类专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求中对于建筑环境测试技术课程的课堂教学与实践教学的参考学时比例，该课程还是以课堂教学为主，实践教学为辅。由于建筑环境测试技术课程实践性强，涉及内容较广，包括：测量误差分析、热工参数测量方法、测量仪表的种类和原理、智能仪表与自动测试系统。传统课堂教学模式的弊端尤为明显，结合笔者所在学校教学评价系统中学生测评结果，发现：学生普遍反映测试技术课程内容抽象，经过一轮课程学习，只认识了几种仪表的书本图例，记住了仪表工作原理，而对于测量方案、测量系统、仪表选择和操作注意事项等一无所知。这种传统的教学模式，形式较单一，学生课堂体验较差，教师也无法与学生产生思维碰撞。

为此，苏州科技大学环境科学与工程学院建筑环境测试技术教学研究课题组结合高教委关于本科生培育目标和建筑环境与设备工程专业的教学大纲，借鉴了多个版本的《建筑环境测试技术》教材[2]，依托于苏州科技大学环境科学与环境工程学院江苏省实验教学示范中心平台中开放共享的实验视频、网络课程等教学资源，制作了标准化建筑环境测试技术多媒体教学PPT课件。标准化课件的制作和使用使得实例式课堂教学模式得以顺利开展，学生对于仪器设备的认识不再拘泥于课本图例，还可有效保障不同任课老师、不同教学单位在开设该门课程时的教学质量。同时，课题组成员结合各自课题方向引入应用工具和软件作为建筑环境测试技术课程的辅助进行课堂教学。例如，在讲解测量数据处理这部分内容时，传统理论教学中采用最小二乘法来对数据组进行一次及多次的函数拟合，辅助理论教学中则引入了当下时兴的Origin软件进行数据处理示范性操作，并通过两种数据处理方式的比较来分析各自的优劣。此外，教师收集实验和工程项目施工过程中常见参数的测量方式和手段，制作包括热电偶测量高大空间壁面温度、干湿球法测量环境相对湿度、通风管道中空气流速的测量、热阻式热流计测量导热系数等经典案例，形成建筑环境测试技术经典案例数据库，便于教师在课堂教学中调用。

通过多元化课堂教学模式的综合运用，可有效解决目前建筑环境测试技术课程教学中由于理论知识过度灌输所导致的教学效果差，學生对于理论知识一知半解，缺乏面对具体测量问题的分析解决能力的问题。

二、开放性实践教学

实践教学是高校培养工科复合型人才不可或缺的重要环节，对于培养学生的创新思维、创新能力具有重要意义[3]。高校实验课程教学不能采用“一刀切”的方式，应将其分为两个层次：基本实验教学、开放性实践教学。基本实验教学面向全体本科学生，按照教学大纲要求开展4学时制实验，分别为室内环境气象参数测定和风管流速与流量的测定[4]。通过基本实验教学，使得学生掌握常用仪表的测量方法，了解参数测量的基本过程和注意事项等。开放性实践教学面向部分本科学生，学生自愿参加，采用非学分和无学时制方式。鉴于开放性实践教学未纳入教学大纲，同时为了使得学生设计的测量系统具有可比性价值，此次尝试性教学采用指定命题的方式。

依托苏州科技大学环境科学与工程学院的焓差实验室和地源热泵实验室开设了热环境测试实验与楼宇自动控制模拟实验这两个指定命题的开放性实践项目。参与开放性实践项目的学生需经历：测量系统的初步设计、单个测量环节讲解和答辩、测量系统设计的修订和实施、数据处理及报告生成这四个环节的训练。其中，每个环节都由所在实验室负责人及研究生参与辅导和进行技术支持。热环境测试实验通过对室内环境的温度、湿度、空气流速等参数进行测量，让学生自主完成室内参数测量的布点，并通过不同方案的数据测量结果来分析误差和方案的可靠性。楼宇自动控制模拟实验结合由实验室自主开发的控制软件，针对不同季节、不同人员流动等工况，测量学院空调区域内不同用途房间的空调参数，并根据数据进行热舒适性评价。同时，教师将学生引入实验室中讲授，依托实验室中“材料热工参数测试”实验平台、“风洞测试”实验平台以及“人工气候测试”实验平台等各种实验平台进行测量技术原理的讲授，通过对多种热工参数测试方法及手段进行可视化学习，便于学生了解当前实验测试手段，同时益于激发学生深入课题的兴趣。

分层实践教学模式，旨在营造一种自主学习环境，学生不再迫于学分和学时而被动参与，开放型实践过程的系统训练可激发学生的创造性潜力，有效的培养了学生的科研能力。从近几年笔者所参与的开放性实践教学的情况来看，效果非常好，学生和教师的积极性都很高。少数动手能力极强的学生顺理成章的进入了课题组教師的科研团队，参与纵向或横向课题研究工作。

三、课题研究教学

研究性教学将科学研究的思路引入教学，通过教学与研究相结合，引导学生创造性地运用知识自主地发现问题、研究问题和解决问题[5]。因此，苏州科技大学环境科学与工程学院建筑环境测试技术教学研究课题组依托教师承担的国家级、省部级科研项目，将教学与科学研究挂钩，寓教于研，鼓励将科研成果进行转化与实际运用。例如，依托于刘锋副教授团队全自动无人船水质在线监测技术在饮用水源地富营养化及蓝藻水华调查中的应用研究项目，学生跟着团队指导教师利用全自动无人船对水源地及周边河流水体中的氨氮、总氮、总磷等富营养化相关物理及化学指标进行监测与分析，并对集中式生活饮用水水源地实现全自动长时间、广地域、全地形的实时监测与调研。学生通过利用自带全地形的全自动无人船水质在线监测技术的学习，独立查阅文献后，从纵深角度对水源地小生态环境中富营养化及蓝藻水华形成原因进行了理论分析和实验研究，为当地湖体治理和水质修复提供理论支持。依托于孟二林老师课题组的土壤重金属污染快速检测技术方法建立及应用研究项目，学生学习了重金属污染场地快速监测技术与方法，参与了传统多阶段调查，对重金属污染场地进行调查，通过建立场地快速监测数据与实验室分析数据关系模型，开展了快速监测数据的模拟与校正，建立污染物空间分布3D模型，提出了可有效提高场地调查效率和污染物空间分布预测精度的方法。同时，该课题组成员在工业区建设了一套网格化大气污染物监控系统，对工业区大气污染物时空分布情况进行24小时实时监测，整合工业区大气在线监控数据，对工业区大气污染物进行溯源分析。由于上述两个课题的测试需要全天候现场监测，课题组成员利用周末时间外出监测，同时也学习了现代化的监测技术与应用手段，得到外界环境中水体污染物的经时变化情况以及重金属污染场地内大气污染物的变化曲线等实测数据，通过理论分析形成研究报告，并以PPT的形式向课题组组长汇报，进行研究结论答辩，在与课题组成员辩论过程中，学生分析、解决问题的能力进一步提升，所学知识也得到了进一步的综合和升华。由于课题研究教学的方向一般与学生所学专业联系较为紧密，故该种教学方式可加深学生对专业知识的应用认可，使学生对学科与专业树立信心，从而超越课堂束缚。卢德馨教授曾指出，在教学过程中使学生对学科发生兴趣，从而超越课堂、教材约束，那是一种值得追求的境界，也是研究性教学的最高境界[6]。

随着近年来互联网技术的逐步推进，网络教育逐渐融入高等教育体系，网络服务技术和应用手段也已深入当前高校课程教学中的各个环节。然而，网络教育模式与当前课程与实践教学的融合仍处于初步探索阶段，尤其在学科重要专业基础课程中，如何行之有效的引入网络教育，使得课程教育不再拘泥于地域和时间的限制，十分值得探索。苏州科技大学环境科学与工程学院建筑环境测试技术教学研究课题组围绕苏州科技大学“致远志恒，务学务真”的校训，以学生为中心，根据学生个性多样和教学内容多样的特点，不断更新教学观念，提高自身专业和科研素养，积极合理的利用网络作为辅助教学，帮助学生正确使用数据资源网站和大数据，并将收集的文献和数据信息通过互联网公众平台，如微信公众号、QQ、微信等，共享资源，形成良好的互动机制。此外，课题组教师通过组织学生参加“挑战杯”等全国大学生竞赛，以学生为主体，进一步提升学生对于学科理论的理解。此外，教师积极建设建筑环境测试技术课程的网络微课，在今后有条件的情况下，将与国内其他高校同类专业的网络微课进行联机模式教学，突破传统课程教学地域限制，优化资源，同时针对课堂教学及群组讨论中共同存在的问题，进行实时答疑，突破传统课程教学的时间限制。

四、结语

在建筑环境测试技术课程中采用“多元化课堂教学—开放性实践教学—课题研究教学”的模式，体现了循序渐进和由浅入深的学习规律，层次化教学也符合现代教育中因材施教的要义。课堂教学是开放性实践教学和课题研究教学的知识基础和人才培养基础，开放性实践教学是基于课堂教学的第一次知识凝练和人才选拔过程，课题研究教学超越课堂和教材的束缚，追求思维和知识的解放，是课堂教学和开放性实践教学的综合和升华。这种新型教学模式，有效激发学生的自主学习兴趣，学生的主体地位得以体现，教师与学生形成良性互动，对教学质量的提高具有重要意义。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 习近平.决胜全面建成小康社会夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利——在中国共产党第十九次全国代表大会上的报告[R].新华网，2017-10-18.

[2] 方修睦.建筑环境测试技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3] 蔡传国.本科力学实验教学的互动式方法探索[J].实验室科学，2008 （2）：44-45.

[4] 高等学校土建学科教学指导委员会[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.

[5] 顾沛.试论研究性教学中教师的作用[J]. 数学教育学报，2006（3）：4-8.

[6] 张福升.解读卢德馨研究性教学[J].中国大学教育，2007（3）：41-46.

[责任编辑 钟 岚]