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摘要：
“建筑环境与能源应用工程”专业实验是建环专业课程的重要组成部分，实验条件的限制直接影响学生对所学知识的消化和应用。本文通过分析实验内容、实验设备和实验考核方式的不合理性，给出了专业实验教学改革的方向，并将部分改革成果实施在教学中，收到很好的教学效果。
关键词：
建筑环境与能源应用工程；专业实验；教学改革；教学模式
建筑环境与能源应用工程是以建筑环境为学科基础，培养学生能够从事工业与民用建筑环境技术领域的工作，使学生具有建筑设施的设计、相关设备的安装、调试以及建筑自动化与能源管理应用能力。随着城市建设的加快、建筑节能技术的发展、以及国家一系列节能减排相关政策法规的颁布和实施，建筑环境与能源应用工程专业的发展机遇与挑战并存，面临紧迫的专业建设任务。本学科带实验的专业课程有工程热力学、传热学、流体力学、热质交换原理与设备、建筑环境学、燃气输配等，通过实验教学可使学生更深刻地掌握专业理论知识，培养学生的实践动手能力和综合素质。本科实验教学的主要目标是培养学生应用理论知识解决工程实际问题的能力和设计创新能力，因而以培养学生综合能力为主的实验教学，理应发挥重要作用。随着专业更名为建筑环境与能源应用工程，新教学大纲对专业实验提出了更高的要求。陈旧的实验教学模式亟待更新，实验教学的改革势在必行。笔者基于多年的专业课教学及实验教学的经验，研究了专业实验的教学改革方向。
一、实验教材和实验内容
在教材上，专业实验的教材基本是沿用上世纪80年代的编写模式，按部就班地从实验目的、实验器材、实验原理、实验步骤流水账一样地进行罗列出，甚至于记录试验用的表格都已经设计好。一些实验仅有内部编写的讲义，对实验过程介绍也不详细，使学生在阅读过程中弄不清重点，对实验效果肯定大打折扣。另一方面，由于建筑环境与能源应用工程各专业课之间知识具有渗透性，因此以往的教材在实验内容和原理上相似度大的地方可以相互合并。例如“供热工程”课程的“热网水力工况分析实验”和“流体输配管网”的“水泵特性曲线和流体水力工况测定实验”就可以合并成一个实验放在“流体输配管网”课程下。部分实验教材重复要求的内容较多，如流速、流量、压差的测量，几乎每个实验都重复这些内容，使实验显得主次不明。因此可以将这些内容统一安排在某一典型实验课中专门介绍，这样既避免了琐碎的重复，又节省了教学资源。在教材内容上，部分实验课程设置不能涵盖专业目录的教学要求，没有随着理论课内容的改变而突出重点，例如，“建筑环境学”课程的实验“对喷淋水室的喷水性能测试”就与“热质交换原理与设备”课程的实验比较雷同，而“建筑环境学”的侧重点在室内外空气环境和设备，原有的实验课程设置满足不了理论课程的教学要求。目前我校的建环专业课实验将重复性内容经过了合并和精简，并将实验性质由原来的大多数演示性实验向综合性实验转变，收到了较好的实验教学效果。
二、实验硬件设备
建环专业实验应以学生为主体，通过学生的实际操作加深学生对所学理论知识的消化和理解。特别是对于专业主干课程如“暖通空调”等，开设的实验多为演示性和验证性实验，限制了学生的动手能力。我校在原有的实验设施基础上，新建了“风机盘管测试实验室”和“湿空气焓差研究实验室”将暖通空调、制冷系统、气流组织等技术平台综合到一起，主要用于实践教学和学生实习，提高了学生学习的主动性和积极性，并通过实验培养了学生分析问题和解决实际问题的能力。建环专业实验由于涉及到有压气体和燃气，实验台的设计如果不合理，势必会存在潜在的安全隐患。如工程热力学课程中的“二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定”实验装置见图1。在本实验中，要用到压力台将二氧化碳气体加压到9.8MPa的高压，如果承压玻璃的质量不过关，或者承压玻璃与水银杯的连接出现质量问题，就会在加压过程中因承压玻璃承受不住压力而爆裂破碎，水银杯里的水银也会喷溅到实验台上，将对操作者的人身安全造成威胁。因此，这种实验装置有很大的改进空间：将承压玻璃换成不锈钢，在侧面开条缝状小口用钢化玻璃密封以观察二氧化碳的临界状态变化；传递压力的物质也可将水银改作其他的无毒介质。除此之外，“燃气热值测定实验”所用气源为家用液化石油气罐，连接烧嘴和加湿器的管道为胶皮管。众所周知，液化石油气罐由于安全隐患而逐渐被天然气管道代替，因此在此实验台中也应将液化气罐和胶皮软管更换成天然气管道和金属软管并安装燃气报警装置。总之，实验教学平台的建设，应该在首先保证安全的前提下尽可能地发挥学生的主观能动性，有利于新的教学方法的实施。
三、实验教学方法
明确了专业实验的内容后，及时地更新实验教学手段对于能否保证实验教学的质量，实现培养目标，完成实验室功能的拓展等方面都有影响。新大纲中对于提高学生科研意识和创新意识的要求，也对专业实验室建设提出了更高的要求。笔者认为，实验教学方法的改革应体现在以下几个方面：
1.提高学生主体参与意识。
采取开放型实验教学方式，使学生成为实验主体，成为建环专业实验教学方法改革的主要方向。实验报告的编写也可由学生自由组织，对表格的设计、数据的处理都可以有=发挥很大的自由性。专业实验的教学，应让学生参与进来，尽可能地使每个学生都动手操作，形成自己的想法。
2.培养科研和创新能力。
暖通实验很多为开放性实验，学生可根据所学的专业理论知识和现有的实验仪器，自己设计实验项目和处理数据，而不必拘泥于以往的既定的实验项目。有意识地培养学生的科研意识和创新能力，对激发学生学习的兴趣、开展创新思维锻炼都大有裨益。例如“强迫对流管族管外换热系数测定”实验，理论课上教师只讲解用对流准则关联式来求解强迫对流换热系数，理论性很强，学生需要很长时间进行消化，并对工程上怎样测算不同工况的传热系数比较迷茫。实验时，教师可以只讲解换热系数的测试方法，而不必像实验教材上指定实验目的、实验步骤等，学生可以制定出各种工况下的传热系数的测定如：（1）不带翅片管外强迫对流的传热系数的测定；（2）带翅片管外强迫对流换热测定；（3）流体纵向外掠过管外时强迫对流换热系数测定；（4）流体横掠圆管对流换热系数测定等一系列的工况，并通过计算机绘制不同工况下Sh数与其他准则数的函数关系，研究影响强迫对流换热系数的因素，并给出具体工况下的对流换热系数的表达式。通过这种实验方式，可激发学生科学研究的能动性和创新意识。
3.引入数值分析教学。
建环专业实验系统不应是暖通原理的简单演示和验证，而实验内容延伸到暖通空调系统的节能新技术、建筑热工对暖通负荷及能耗的影响、建筑能耗模拟分析等。通过配置建筑能耗模拟分析的相关教学软件，使学生通过实验系统的软件平台掌握当前工程领域中采用的暖通能耗模拟分析及评价工具，切实感受到所学专业知识在工程环境中的应用实况，初步树立能源效率意识和工程观念。目前，本科教学中可视化程度和本科实用性兼顾的数值模拟软件可选择Airpak、Fluent等，通过对简单物理模型的分析，加深对动量微分方程、能量方程、传质微分方程等具体的应用。
四、实验考核方式
一般情况下，专业课的实验成绩是计入到相应的理论课成绩中的，所占比例也很小，这将导致学生和理论课教师对专业实验的重视程度不够，因此，可以把专业课与专业实验单独考核，形成专门的实验考核体制。另一方面，传统的专业实验考核方法是基于学生的实验报告、数据处理的完成情况和学生在试验中的表现进行综合考评，但由于实验条件的限制，往往是若干个同学合并成一组做同一个实验，对实验结果的处理基本一致，不利于创新能力的培养。对于实验课程的考核，要兼顾学生对理论知识的综合运用、实验过程的相互协调能力和团队合作精神及实验创新精神等多个方面的因素。
五、结语
综上，传统的专业实验教学已跟不上暖通行业快速发展的脚步，对建环专业实验课程的改革，不仅要着眼于实验教材、实验内容、实验教学方法、实验设备以及考核方式，改变传统的实验教学理念和教学模式，使专业实验教学从理论课教学中独立出来，让专业实验教学也成为培养暖通人才的另一重要的途径。
作者：程向明 李翠敏 单位：苏州科技学院环境科学与工程学院
参考文献：
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