供熱工程課程教學(xué)改革與創(chuàng)新
——基于OBE理念及BIM技術(shù)

劉元芳

(黑龍江東方學(xué)院，哈爾濱 150060)

1 供熱工程課程教學(xué)現(xiàn)狀

教學(xué)內(nèi)容較為陳舊。按照課本內(nèi)容進(jìn)行授課已不能滿足教學(xué)需要，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)時(shí)刻更新，過(guò)時(shí)的內(nèi)容應(yīng)刪除，陳舊的內(nèi)容應(yīng)替換，缺少的內(nèi)容應(yīng)補(bǔ)充。

教學(xué)目標(biāo)不夠明確?，F(xiàn)階段不僅要培養(yǎng)設(shè)計(jì)、施工、管理類人才，還應(yīng)與建筑節(jié)能目標(biāo)、創(chuàng)新目標(biāo)相結(jié)合。

教學(xué)模式較為單一。教師雖然采用了結(jié)合藍(lán)墨云班課的線上線下教學(xué)模式，但仍難以實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，仍以傳統(tǒng)的教學(xué)模式為主，學(xué)生處于被動(dòng)接受狀態(tài)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題的主動(dòng)性較差。

考核方式有待優(yōu)化。部分高校仍實(shí)行平時(shí)成績(jī)占30%、期末成績(jī)占70%的考核方式，過(guò)程性考核不足，且過(guò)程考核方式僅包括出勤、作業(yè)、平時(shí)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)。期末試卷不能全面覆蓋教學(xué)大綱內(nèi)容，教學(xué)目標(biāo)無(wú)法與教學(xué)內(nèi)容相契合。

2 供熱工程課程教學(xué)改革策略

2.1 明確教學(xué)目標(biāo)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

供熱工程課程教學(xué)目標(biāo)不應(yīng)僅局限于工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理等實(shí)際運(yùn)用能力，還需要增加新技術(shù)、新設(shè)備、新規(guī)范等內(nèi)容，如熱泵技術(shù)、新能源技術(shù)、太陽(yáng)能與建筑一體化技術(shù)。掌握了解本課程涉及的建筑節(jié)能相關(guān)知識(shí)，具備建筑節(jié)能建筑設(shè)計(jì)、改造能力，具備建筑節(jié)能產(chǎn)品如節(jié)能門窗、節(jié)能墻體的設(shè)計(jì)能力。具備發(fā)現(xiàn)本課程涉及實(shí)際問(wèn)題并提出解決方案能力，具備本課程領(lǐng)域創(chuàng)新能力，具備供熱工程領(lǐng)域BIM應(yīng)用能力，了解各種節(jié)能新設(shè)備和供熱系統(tǒng)節(jié)能新理念等。針對(duì)新的教學(xué)目標(biāo)對(duì)應(yīng)新版人才培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求編制新的培養(yǎng)大綱，教學(xué)大綱中預(yù)期學(xué)習(xí)成果匯總?cè)绫?所示。

表1 課程知識(shí)點(diǎn)預(yù)期學(xué)習(xí)成果匯總表Tab.1 Summary of expected learning outcomes of course knowledge points

2.2 建設(shè)教學(xué)資源庫(kù)

本課程在開(kāi)展教學(xué)改革前，教師需要做好充分的準(zhǔn)備，搜集多方面資料，豐富教學(xué)內(nèi)容，形成一套完善的課程體系支持教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展。通過(guò)搜索資料和多方篩選，建設(shè)能夠服務(wù)于課程教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展的視頻資源庫(kù)。將課程中涉及的常用部分、重點(diǎn)部分摘錄出來(lái)，形成文檔并進(jìn)行分類，建設(shè)應(yīng)用規(guī)范庫(kù)。關(guān)注公眾號(hào)、相關(guān)網(wǎng)站等，查閱篩選后分享給學(xué)生，建立網(wǎng)頁(yè)新技術(shù)庫(kù)，并且在使用過(guò)程中不斷更新、完善。選擇規(guī)模適中、難易程度適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目及生活中常用的案例，建設(shè)案例項(xiàng)目庫(kù)。從試卷、教材、網(wǎng)站中篩選試題，靈活改變題目形式，建立測(cè)試試題庫(kù)。

2.3 改進(jìn)教學(xué)方法

任務(wù)教學(xué)與項(xiàng)目教學(xué)結(jié)合法。以“項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”為核心組織教學(xué)。以特定的任務(wù)為目標(biāo)，以具體項(xiàng)目為導(dǎo)向，使學(xué)生的實(shí)際操作能力在真實(shí)的項(xiàng)目中得到鍛煉和提高。劃分的教學(xué)任務(wù)主要包括室內(nèi)供暖施工圖識(shí)讀、室內(nèi)供暖施工圖設(shè)計(jì)、室外管網(wǎng)施工圖識(shí)讀以及綜合實(shí)訓(xùn)等。

案例問(wèn)題教學(xué)法。將工程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題總結(jié)整理分配到相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)下，在掌握相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上設(shè)置解決問(wèn)題環(huán)節(jié)，讓學(xué)生們集思廣益，發(fā)散思維，尋找問(wèn)題的根源，找出解決的辦法，能夠活躍課堂氣氛，開(kāi)闊思路，提高學(xué)生動(dòng)腦思考、舉一反三的能力，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

創(chuàng)新教學(xué)法。在掌握了供熱工程理論知識(shí)后，學(xué)生能夠總體上把握和理解供熱行業(yè)的要求，供熱領(lǐng)域的任務(wù)，并能夠?qū)⒔档筒膳芎牡茸鳛榻ㄖ?jié)能的一項(xiàng)突破點(diǎn)。為大學(xué)生普及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相關(guān)知識(shí)，并要求學(xué)生根據(jù)在生活中遇到的供熱問(wèn)題或社會(huì)問(wèn)題進(jìn)行思考、調(diào)研并尋求解決途徑。

小組討論法。將班級(jí)學(xué)生分成若干小組，選出組長(zhǎng)，在組長(zhǎng)的組織下，組內(nèi)成員以項(xiàng)目為中心進(jìn)行角色分工，主動(dòng)參與實(shí)踐，針對(duì)問(wèn)題互相討論，提出設(shè)計(jì)實(shí)施方案、進(jìn)行匯報(bào)等，組內(nèi)成員進(jìn)行補(bǔ)充，最后小組成員進(jìn)行互評(píng)，再由教師給出評(píng)價(jià)、提出建議。這一過(guò)程中，教師以鼓勵(lì)為主，對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、啟發(fā)、引導(dǎo)，突出學(xué)生的課堂主體地位，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

平臺(tái)教學(xué)法。供熱工程課程采用三輪藍(lán)墨云班課教學(xué)以及一輪超星學(xué)習(xí)通教學(xué)。利用平臺(tái)進(jìn)行資源共享、任務(wù)分配、試題測(cè)試、評(píng)價(jià)、討論、經(jīng)驗(yàn)值統(tǒng)計(jì)等。平臺(tái)教學(xué)法能夠有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，活躍課堂氛圍。

2.4 完善課程考核方式

最終成績(jī)以百分制體現(xiàn)，滿分100分，包括過(guò)程性考核(70%)和期末考試(30%)。其中，期末考試的30%是以閉卷形式進(jìn)行考查，過(guò)程性考核包括10%的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，20%的創(chuàng)新環(huán)節(jié)成績(jī)，10%的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)成績(jī)，30%的平臺(tái)顯示經(jīng)驗(yàn)值成績(jī)。各環(huán)節(jié)考查內(nèi)容及要求如圖1所示。

制訂各個(gè)環(huán)節(jié)的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)分表，如實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(占總成績(jī)的10%)、創(chuàng)新環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)示例(占總成績(jī)的20%，按照小組進(jìn)行答辯)、實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(占總成績(jī)的10%)、平臺(tái)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及統(tǒng)計(jì)表(占總成績(jī)的30%)。

3 BIM技術(shù)在供熱工程課程中的應(yīng)用

供熱工程課程共有56學(xué)時(shí)，其中課程講授48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，實(shí)訓(xùn)4學(xué)時(shí)，并安排2周課程設(shè)計(jì)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)設(shè)置某工程水暖工程BIM設(shè)計(jì)。在第四學(xué)期開(kāi)展32學(xué)時(shí)的BIM基礎(chǔ)課程，在第五學(xué)期開(kāi)展40學(xué)時(shí)的BIM應(yīng)用課程。BIM技術(shù)主要應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)、課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和專業(yè)競(jìng)賽中。

3.1 實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)

2020年末已建成規(guī)模大、節(jié)點(diǎn)多的工程實(shí)訓(xùn)中心即建筑工法樓，其中包括采暖的整套系統(tǒng)，安排4學(xué)時(shí)的實(shí)訓(xùn)課，通過(guò)參觀使得學(xué)生認(rèn)知集中供熱系統(tǒng)熱源、熱網(wǎng)、熱用戶連接方式，建筑采暖系統(tǒng)入戶即熱力入口連接方式及設(shè)備組成，建筑室內(nèi)采暖系統(tǒng)的連接方式及散熱器及閥門等附件的連接及樣式，散熱器的種類及特點(diǎn)，膨脹水箱、集氣罐、水泵等連接方式及作用，鍋爐房布置示意及鍋爐房設(shè)備連接方式，太陽(yáng)能集熱器種類及太陽(yáng)能集熱器連接方式及作用等。要求學(xué)生在參觀后利用BIM軟件繪制節(jié)點(diǎn)的三維模型，并通過(guò)參觀繪制出工法樓采暖系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。此環(huán)節(jié)學(xué)生看到了實(shí)物且掌握了運(yùn)用BIM技術(shù)繪制采暖系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)及系統(tǒng)圖的本領(lǐng)。

3.2 課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

供熱工程課程設(shè)計(jì)包括熱負(fù)荷計(jì)算、散熱器片數(shù)計(jì)算、方案布置、水力計(jì)算、熱源布置等步驟，這些步驟均可以通過(guò)BIM技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，打破了以往用電腦EXCEL計(jì)算及CAD繪圖的習(xí)慣，全程采用BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)模式。首先，利用BIM軟件建立建筑的BIM三維模型，利用BIM技術(shù)的負(fù)荷計(jì)算軟件進(jìn)行建筑的熱負(fù)荷計(jì)算，并進(jìn)行節(jié)能分析，采取調(diào)節(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)等方法，使建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到要求。其次，進(jìn)行方案布置，課程設(shè)計(jì)為多層建筑，不考慮分區(qū)因素，確定好建筑引入口、采暖管井后進(jìn)行布管，選取機(jī)械樣板進(jìn)行繪制，不同管路采取不同的系統(tǒng)，并采用插入族的方式，繪制散熱器、膨脹水箱、閥門、集氣罐等附件，將整個(gè)系統(tǒng)繪制完畢，進(jìn)行碰撞檢查和修改，進(jìn)行水力計(jì)算、不平衡率分析和調(diào)整，從而確定管段的阻力損失及管徑粗細(xì)。最后，確定水泵的選擇和熱源的布置，得出各層的平面圖、立面圖及采暖系統(tǒng)圖，并對(duì)采暖系統(tǒng)圖進(jìn)行渲染，制作管路走向的漫游視頻。整個(gè)過(guò)程利用BIM技術(shù)完成，成果豐富且生動(dòng)。

3.3 BIM專業(yè)競(jìng)賽

利用學(xué)校教室、電腦設(shè)備、軟件資源等建立了建筑設(shè)備BIM協(xié)同中心，組織學(xué)生在課余時(shí)間進(jìn)行BIM社團(tuán)活動(dòng)，積極參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目申報(bào)，積極參加BIM類相關(guān)比賽，以賽促教，以賽促學(xué)，提高學(xué)生的專業(yè)知識(shí)水平和BIM運(yùn)用能力。

4 結(jié)語(yǔ)

以O(shè)BE教學(xué)理念為前提，剖析本門課程涉及的畢業(yè)要求及專業(yè)核心能力，展開(kāi)一系列改革，建立了多方面的教學(xué)資源庫(kù)，為開(kāi)展教學(xué)做好充足的資料準(zhǔn)備。采取多種教學(xué)方法相結(jié)合的手段，豐富教學(xué)活動(dòng)，全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，改革了考核方式，加大了過(guò)程管理，建立了全面的課程考核體系。融入BIM技術(shù)，將課程所學(xué)知識(shí)點(diǎn)與BIM技術(shù)緊密結(jié)合，應(yīng)用到實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)、課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和專業(yè)競(jìng)賽中，使學(xué)生在學(xué)好理論知識(shí)的同時(shí)掌握BIM技能，實(shí)踐證明教學(xué)效果較好，為供熱工程課程教學(xué)改革提供了參考。