“建筑设备”课程教学改革与实践分析
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作者:吕超 姜坪 刘利华
摘 要：文章以浙江理工大学为例，对建筑学、土木工程、工程管理三个专业进行研究，分析了不同专业的教学目标，并从教学内容、教学方法、考核方法三个方面提出了“建筑设备”课程教学改革措施，即合理调整教学大纲与教学内容;采用多种教学方法，优化考核方法;进行多轮授课实践，对授课效果进行主客观及实验法分析，探讨“建筑设备”课程教学改革方向。
关键词：建筑设备;教学改革;高校
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2020）09-0031-04
建筑设备，是为建筑用户提供生活、生产和工作等的各种设施和设备系统的总称[1]。“建筑设备”课程是一门综合性的工程学科，涉及水、暖、电三个专业的内容，是土建类专业的必选课程。学生需要掌握建筑设备的基本功能和原理，从而具备综合解决建筑设备与建筑之间相互关系的能力[2]。
近年来，一些针对“建筑设备”课程的教学改革收到了较好的效果。比如，王凤华提出的“理论教学+实地教学+实地考核”的板块教学法，以工程造价专业为试点，取得良好的教学效果[3]。杨秀峰进行了教学内容、教学方法、考核方式等方面的改革，取得了良好的效果[4]。吴学慧引入研讨与案例教学法、采用实践教学方式，使学生对知识的掌握、实践能力与考试成绩都有了显著提高[5]。梁栋等通过合理安排教学内容和学时、采用理论教学与生活生产实践结合、优化教学方法、灵活教学方式，达到课程的教学目的和要求[6]。何朝阳等分析了美国大学采用翻转课堂的教学模式，得出高等工程教育课堂教学适合实施翻转课堂教学模式，但在实施过程中也要关注一些问题[7]。赵洪总结了几种典型的研究性教学方法，分析了其实施难点和对策，指出研究性教学将成为综合性实践课程的主要教学方法[8]。
很多高校的土建类专业开设了“建筑设备”课程，但由于各专业的特点和培养目标不同，对该课程在教学内容、授课重点上应有一定的调整，然而目前针对不同专业特点的“建筑设备”课程教改研究还不多。本文以浙江理工大学为例，对建筑学、土木工程、工程管理三个专业的“建筑设备”课程教学特点与问题进行研究，分析不同专业的教学目标，从教学内容、教学方法、考核方式三个方面提出具体的改革措施，并应用于授课实践，而且运用实验法分析了教学改革的效果。
一、“建筑设备”课程教学现状分析
目前，“建筑设备”课程教学普遍存在如下问题：（1）课程内容丰富，但课时往往偏少，教学内容没有针对性，不能体现专业特色;（2）授课主要围绕基本理论知识的讲解，而工程实例结合较少[9];（3）有些教材内容相对陈旧，未能体现近年来的新技术和新出台的规范标准[10];（4）教学方法主要是教师课堂讲授，形式较单一，学生积极性不高;（5）考核方式多为期末考试或写论文的形式，容易使学生忽略平时的学习，成绩评价方法的合理性有待提升。
从授课情况来看，大多数院校都是由一位教师主讲该门课程。以浙江理工大学为例，因为该门课程中涉及的很大一部分内容属于暖通空调专业的内容，所以授课教师往往也是来自暖通空调专业（建筑环境与能源应用工程专业）。但由于“建筑设备”课程涉及水、暖、电三个专业的内容，属于一门知识覆盖面较宽的课程，而任何一位教师都只能是某一方面的专家，对另两个专业知识的了解程度一般不如自己本专业那样清楚[11]。而且该课程的授课教师又大多是博士毕业直接从教的青年教师，可以说是“从学校到学校”，相对来说缺少工程实践的经历和经验，所以教学效果无法得到保障。另外，对于授课教师来说，该课程的授课对象不是本专业的学生，这就让教师更难把握授课重点、难点。于是，“建筑设备”课程教学的一个普遍现状就是：一个专业出身的教师，讲授三个专业的知识，授课对象又是其他专业的学生。这就导致这门课程本身就存在一些不足，需要投入更多的精力加以改革。
“建筑设备”课程对土建类专业较为重要。以浙江理工大学为例，建筑工程学院的建筑学、土木工程、工程管理三个专业均开设了该门课程。其中，建筑学专业设置的是48学时的“建筑设备A”，土木工程、工程管理专业设置的是32学时的“建筑设备B”，都为选修课。虽然在学时上有所区分，但通过比较课程以往的教学大纲发现，“建筑设备A”只是比“建筑设备B”多讲授了几章内容，且每章在学时安排上稍多，而并没有针对不同专业的特点予以详细区分。各专业的特点和培养目标不同，即使是讲授同一门课，也应在教学内容、授课重点上给予有针对性的调整。而且教师若想在有限的时间内传授更有价值的内容，也必须了解各专业对本课程的要求，真正做到抓大放小、有的放矢。
因此，有必要以不同专业的特点作为切入点，对“建筑设备”课程进行教学改革。根据专业特点调整教学内容，更新教材，完善教学大纲;改进教学方法，提高学生的课堂参与度，加深学生对知识的理解;优化考核方式，引導学生加强平时的学习，全面反映学生的学习效果。通过教学改革及授课实践来提高课程的教学效果，使这门课能够更好地适应不同专业的需求、加强对学生的学业指导。
二、“建筑设备”课程教学改革措施
（一）明确教学目标
教学目标是课程教学非常重要的一个环节，每一节课、每一门课程的教学都离不开教学目标，开展课程教学必须要明确各专业的培养方案、教学目标。
1.通过研读各专业最新的培养方案，分析各专业的特点，了解其培养目标、培养规格及基本要求、核心课程、专业特色等内容。
2.分析“建筑设备”课程在各专业课程体系中的地位、与其他课程的关系，进而合理调整教学内容，对重点内容进行详细讲解。 通过上述工作，浙江理工大学建筑学、土木工程、工程管理三个专业对“建筑设备”课程的主要教学目标分别如下。（1）建筑学专业：掌握建筑设备的功能和原理、系统的布局、规范规定的要求和原则，具有与设备工程师密切配合、合理安排建筑设备及空间的能力;（2）土木工程专业：理解建筑设备的功能和原理、系统的布局、规范规定的要求和原则，具有在土建设计施工时能与设备工程师密切配合、完成相关工作的能力;（3）工程管理专业：理解建筑设备的功能和原理、系统的布局、规范规定的要求原则，具有在完成项目管理、监理及预决算时涉及建筑设备部分的协调工作能力。
从上可以看出，不同专业的培养计划及毕业要求各有不同，因而不同专业在开设“建筑设备”这一门课程时，其教学目标也应做出相应的调整，以满足不同专业的教学要求。
（二）优化教学内容
1.教学大纲。根据各专业特点制定“建筑设备”课程相应的教学大纲，包括课程教学目标、教学内容、学时分配及教学方法、考核方式、推荐教材及参考资料等。其中重点是各专业大纲的具体教学内容要求，要明确章节安排、重点内容、学时分配等细节，使教学大纲内容明确、重点突出、专业适用性强。
教学内容可根据不同的学时分配来进行调整。目前，浙江理工大学的“建筑設备”课程学时，土木工程、工程管理专业是32学时，建筑学专业是48学时。对于32学时的课程，需要将一部分知识内容删除或简化，以便在有限的课时里主要讲解重点知识。可删除或简化的内容如下：室外给排水工程的规划;室内给水中的管材、水箱容积的确定;消防给水中的建筑防火基本知识;室内排水中的污水局部处理设备、中水系统;建筑供暖中的锅炉房设备及系统;建筑通风中的卫生标准与排放标准;空气调节中的系统布置、空调机房和制冷机房的建筑设计;建筑弱电系统;智能建筑;建筑节能等。
不同专业的教学重点应有所不同。对于建筑学专业，应重视建筑设备的选择及统筹布局，以满足建筑的功能性、安全性和舒适性[12]，比如强调在建筑设计阶段预留空调外机设备操作平台，结合实际建筑案例讲授一些绿色建筑与建筑节能的知识，并协调与“建筑物理”课程的内容;对于土木工程专业，应注重建筑设备与建筑主体结构及施工技术的关系[13]，明确设备及管道系统的布置和敷设原则，可通过参观施工工地，了解建筑设备的安装过程;对于工程管理专业，重点应放在对建筑设备工程与技术的造价、经济性评价和建筑设备系统的物业设施管理上[14]，可通过参观已建成的建筑，了解设备运行过程和造价、学习物业管理知识。根据三个专业教学目标的主要区别，应加大对不同专业的差异化重点教学内容授课学时的投入。
2.教材。通过分析各高校使用较为普遍的典型教
材，笔者遴选出四部教材的主要信息和特点，可供建筑学、土木工程、工程管理三个专业选择使用（具体见表1）。笔者之前都是使用陈妙芳主编的教材，但由于其出版年代较早，内容相对陈旧，缺少一些新的技术和规范要求;其他三部教材，出版时间较近，且各有特色，土木工程和工程管理专业可以选择高明远等主编的教材，建筑学专业可以选择吴小虎等主编的教材。
另外，本课程涉及面广，各方面内容都有相应的规范标准予以规定，而近年来这些规范也在不断更新，比如《建筑设计防火规范》GB 50016—2014（2018年版）。有些新出版的教材对有些内容做了适当的调整跟进，但有些内容仍未能得到及时更新。所以，现有教材通常无法完全满足授课需求，需要教师通过编写讲义、课件来补充不足的内容，包括补充新规范的内容、相关新知识和新技术、生活热点专题等，使学生能与时俱进地学到一些新知识。
（三）创新教学手段和方法
目前的课程教学大多是以教师教为主、以课堂教学为主的形式，应逐步将这种教学方式转变为以学生学为主、课内外结合教学的形式，倡导参与式、启发式、探究式、讨论式等教学方法，尽可能采用现代化多媒体、实物、案例、实践参观等教学手段。通过改变只依靠教师讲授、板书或PPT中文字过多的形式，采取“举例比喻—设计问题—思考讨论—课后练习”这一系列措施，引导学生多参与、勤思考，将所学知识与实际生活相联系，培养学生的学习、钻研、创新的兴趣和能力。通过采取适合的教学方法，调动学生的听课积极性，调整学生的听课状态。
采取的具体教学方法如下：将系统运行原理通过动画的形式展现;展示设备的图片、视频甚至实物;结合真实工程和施工图纸，讲解图纸的识读方法、基本内容、图例及符号;带领学生参观安装有中央空调或其他设备和系统的建筑，实地观看各种设备及管道的形式和连接;邀请相关企业的工程师来给学生上课，讲授更加实际的工程问题;引入一些生动的例子，适当活跃课堂气氛，提高学生听课的兴趣。
（四）变革考核方式
课程评价应向以形成性评价为主转变，加大平时考核的力度，如平时成绩通过出勤、课堂表现、作业来评判，期末成绩通过课程学习感受、知识点总结、考试等方式来评判。“建筑设备”课程按照考核方式的不同可分为两种性质：一种是考查课（土木工程和工程管理专业），一种是考试课（建筑学专业）。可设定考查课的考核内容及成绩分配比例为：出勤20%、课堂表现20%、作业20%、课程学习感受10%、知识点总结30%;考试课的考核内容及成绩分配比例为：出勤15%、课堂表现15%、作业20%、课程学习感受10%、考试40%。通过调整考核方式，可以增加平时成绩的比重，由此引导学生更加注重平时的学习、端正学习态度，进而更好地掌握所学的知识;这种考核方法也更加合理，能全面反映学生的学习效果。
三、“建筑设备”课程教学改革实践及分析
将教学改革措施应用到实际授课当中，通过学生的学习感受及学习结果来检验教学改革的效果。总结分析主客观数据，包括对学生主观感受、课程成绩的分析，来评价改革的效果，并采用实验法分析各项改革要素对效果的影响。 目前，教学改革措施已完成了多轮授课，对工程管理专业2014级和2015级、土木工程专业2016级、建筑学专业2015级的学生进行了授课实践。
（一）主观分析
学生是听课的主体，他们的反应和感受能最直观地评判授课效果。通过教学改革，学生上课状态有所改善，“低头族”明显减少，课堂上学生与教师间的互动有所增加。在课下的交流和学生撰写的课程学习感受中可以看出，学生对调整后的教学内容更加认可，认为新教材的课程体系更明晰、课程内容更贴近时代;而且学生普遍反映比较喜欢改革后的教学方式，对“知识点总结+课程学习感受”的新型考核方法也非常认可，认为“对知识印象深刻”“激发了学习兴趣”“足以显示对知识吸纳的效果”等，学生对该课程教学的整体满意度有所提高。一些学生意识到该课程对以后的工作、本专业发展、工程实际的作用，而且还对课程内容和上课形式提出一些建议，比如加大播放相关视频、实地参观等方式的比重，这些建议将有助于这门课程在以后进行更加深入的改革。
（二）客观分析
通过分析教学改革前后的学生课程成绩数据，可以在一定程度上反映出教学改革的效果。采取教学改革措施前后，学生的成绩都有不同程度的提高。其中，工程管理专业的成绩优良学生比例从32%提高到89%，土木工程专业的成绩优良学生比例从27%提高到64%，建筑学专业的成绩优良学生比例从58%提高到71%（选课人数较少、不到20人），而且改革后基本没有成绩不及格的学生。能产生这些可喜的变化，一是由于教学内容和教学方法的改革，提高了教学质量，切实提升了教学效果;二是由于考核方式的改革，能够引导学生端正学习态度，课程成绩的评价也更加合理。
（三）实验法分析
实验法是为解决某一问题，根据一定理论或设想（实验因子），组织有计划的实践活动，并對实践效果进行比较分析，从而得出有关实验因子的科学结论。本教改进行了多轮教学实践，可通过实验法来分析各项改革要素对效果的影响。
在本教改中，改革要素包括：教学内容、教学方法、考核方式、学生、教师，可将这些设定为实验因子。其中，学生和教师可以作为无关因子，因为教师都是同一人，而学生虽然每届不同，但由于入学生源水平相近，且一般无法给同一届学生进行两次以上授课实践，所以可认为每次实验的学生是等同的。这样所考察的实验因子即为教学内容、教学方法、考核方式。
在以上多轮授课当中，工程管理专业的数据较为充分，所以主要对其进行实验法分析。
对工程管理专业完成了两轮教改后的授课。其中，第一轮授课主要从教学方法和考核方式两方面进行改革;而第二轮授课又进一步将教材从陈妙芳主编的教材更换成高明远主编的教材，在教学内容方面进行了较大的调整。分析改革前后的2013、2014、2015级学生的成绩，平均分分别为82.5分、85.2分、86.6分。第一轮授课后平均分提高了2.7分，第二轮授课后平均分又提高了1.4分，这说明教学方法和考核方式两个实验因子对教学效果的提高有较大影响，而教学内容实验因子也起到一定作用。
总结发现，通过调整教学大纲和一些授课内容，讲授重点更加突出，学生理解得更好;通过使用新版教材并在讲授中补充新知识，使内容结构更加优化，学生也学到了近些年的新技术和新规范要求;通过采用适当的教学手段，提高了学生的上课积极性，学生更容易理解一些理论知识;学生通过完成作业和知识点总结，对课程重点内容加深了理解;通过撰写课程学习感受，学生对课程内容进行深度思考的同时，提高了理论联系实际的能力，有助于将这门课的知识应用到生活、专业、工程当中;学生通过平时的学习积累和集中复习，可以在考试中从容应对、发挥水平。这一系列改革措施使得学生满意度和总体成绩得到提高。
四、“建筑设备”课程教学改革展望
从近几年该课程的选课情况来看，有的专业由于选课人数过少，导致课程经常停开。选课人数少的原因大致归结如下：很多学生认为这门课与其专业的相关性较小，甚至认为学习这门课对专业学习的作用不大;另外，该门课程在专业培养计划中设置的开课学期较晚，有些学生修满专业选修课学分之后，觉得没必要再选修这门课。而如前文分析，这门课的作用是不言而喻的。所以应该加大专业教师（特别是选课指导教师）对学生的宣传力度，强调该门课程的重要性，引导学生理性选课，优化知识结构。
本研究虽然是针对浙江理工大学的专业设置来进行教改研究，但国内很多高校的土建类专业设置都有一定相似性，研究成果可以推广到其他高校，并进一步调整和完善。
对于授课教师，建议学科较为齐全的高校尽量安排水、暖、电三个专业的教师来共同讲授这门课，这样能够解决由一位教师授课可能知识结构不全面的问题，发挥各个专业教师的优势。并且各位教师之间也要多沟通，避免出现知识点重复、前后内容缺乏联系等问题，使这门课能够形成一个有机的整体。在这种情况下，也可进一步分析教师作为实验因子的影响。
对于教学方法，有些学生反映应该加大播放相关视频、实地参观等方式的比重，特别是对于课时安排比较充裕的专业。但这需要大量的资源支持，包括制作生动形象、与时俱进的教学动画或视频，联系实际工程来开放参观，邀请企业工程师来给学生讲授更加实际的工程问题等。因此，该门课程的教改还需要很多相关从业者共同努力合作，通过“产学研用”各方面协同，使学校、企业、社会能够互惠互利，实现教学上的深入改革。
五、结论
对“建筑设备”课程进行的教学改革，在浙江理工大学的建筑学、土木工程、工程管理三个专业进行多轮授课实践，得出如下结论：（1）应根据不同专业的特点，明确“建筑设备”课程的教学目标，合理调整教学内容;（2）应尽量选择出版时间较新、有一定特色、适合各专业的教材;（3）通过采取适合的教学方法，调动学生的听课积极性，改善学生的听课状态;（4）课程考核应加大平时考核力度，引导学生端正学习态度，可采取出勤、课堂表现、作业、课程学习感受、知识点总结、考试等形式相结合，并合理分配各部分比例;（5）对改革效果应进行主客观分析，采用实验法分析可明确各项改革要素的效果，指导改革方向。
总体看来，对“建筑设备”课程的教学改革与实践均取得一定成效，授课效果得到有效提升，学生满意度和总体成绩有所提高，但后续还需要继续努力完善各项改革措施，进一步深化对本课程的教学改革。
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[责任编辑 李金波]
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