問題—圖紙案例—實訓教學模式在建筑設備課程教學中的應用

摘要：建筑設備課程涉及建筑給排水、暖通和電氣等三大專業，教學上包括理論知識、施工圖紙和設備施工安裝等。在應用型本科寬口徑、深基礎和重實踐的人才培養目標下，建筑設備教學從過去的純理論教學逐漸向理論與實踐結合的方向轉變。問題—圖紙案例—實訓三者交叉融合的教學模式，通過問題教學法強化建筑設備理論知識學習，在理論講授中強調聯系圖紙案例;通過系統的圖紙學習提高學生實際應用能力，同時鞏固理論知識;通過現場實訓或模擬實訓增強學生對設備安裝的認識。問題—圖紙案例—實訓教學模式著重解決在教學中如何更好地理論聯系實際，處理好理論與實踐之間關系。通過該教學模式，對比純理論教學課程評價，學生對課程的認可度提高，課程考核成績呈上升趨勢，學生從關注教學方式轉向關注課程內容，同時也反映出該教學模式能夠提高課程教學質量。

關鍵詞：建筑設備;課程教學;問題;圖紙;實訓

中圖分類號：G642.0;TU6 ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：10052909（2021）05015508

近年來，國內應用型高校緊緊圍繞基于任務、項目、案例和專業實訓開展課程教學，以加強學生對工程實踐的認識[1-3]，嘗試解決理論與實踐脫節的問題。應用型大學本科人才培養目標要求寬口徑、深基礎和重實踐，而基于任務、問題、案例等的教學模式未從本質上分析理論教學與實踐應用的關系，容易造成學生基礎理論知識不系統、教學深度不夠，將大學本科教育趨同于職業教育，這一點在《建筑設備》教材內容安排上可見一斑[4-5]。本科《建筑設備》教材以理論知識介紹為主，學生識讀圖紙的能力欠缺。若以職業院校類《建筑設備》教材為學習藍本，理論知識欠缺，只能讀懂圖紙表面，而不懂規范等相關要求。因此，單一的基于問題側重于理論知識，基于案例側重于實踐應用，基于任務側重于具體教學目標，未能將理論知識與實踐應用很好的結合。

對此，在建筑設備課程教學中，引入問題—圖紙案例—實訓教學模式。根據課程的特點，在教學中通過“問題”強化理論教學，通過“圖紙案例”熟悉工程語言和規范要求，通過“實訓”系統了解建筑設備與建筑的關系和具體的施工過程。

一、問題—圖紙案例—實訓教學模式

問題—圖紙案例—實訓教學模式是將理論知識、工程實例和實訓緊密結合的一種教學方法。問題主要指在建筑設備理論知識講授時所采用的主要方法，圖紙案例主要指圍繞理論知識所列舉的應用實例，而實訓則是圖紙在工程中的具體實施。

問題教學法是專業課中常用的教學手段，通過一個個問題將教學的主要內容串聯以理清思路，引導學生思考。如何提出問題，并通過問題總結教學內容是課程教學的關鍵。建筑設備課程教學，若僅僅講授理論知識，不聯系相應的圖紙則無法實現應用型本科教學的目標。圖紙案例的關鍵在于選擇適合教學的規范圖紙，在講解中注重聯系理論知識和規定規范。實訓是指配合圖紙到現場觀察相應設備施工安裝。問題—圖紙案例—實訓教學模式要求教師要有豐富的教學素材積累，能針對不同的專業要求有深度不一的理論講授、圖紙案例教學和實訓，三者之間的關系如圖1。

二、問題—圖紙案例—實訓教學實施

（一）建筑設備課程簡介

1.課程教學目標

建筑設備是一門介紹滿足建筑環境要求的各種現代化設備工程的專業課程，主要為學生日后從事建筑設備安裝造價、房屋建筑設計、土建施工等打下建筑設備知識基礎。

2.課程教學特點

建筑設備課程涉及專業門類多，各種專業規范多、設備類型多、知識點瑣碎，內容可深可淺[6]。隨著現代建筑發展，人們對建筑環境的要求日益提高，建筑設備特別在公共建筑、高層建筑中日趨復雜[7]，如現代空調技術、熱泵技術、智能化技術等。建筑設備技術更新較快，但相應的教材難以及時跟進，內容陳舊[8]，需要教師及時自主調整教學內容以適應時代發展。

（二）問題式教學法為主的理論教學

1.建筑設備問題式教學法

建筑設備教學一般按照先理論后圖紙的順序進行，即先對相應的設備組成、工作原理、主要規范要求等進行學習。理論介紹注意各部分內容之間的邏輯關系，以問題為導向將繁雜的知識點串聯起來。建筑設備與生活息息相關，對于教學內容，學生都有一定的直觀感受。問題教學法則通過提出一個個生活化、直觀化的問題吸引學生注意，引導學生思考，并通過各種問題幫助學生快速熟悉和掌握課程內容，將瑣碎的知識系統化。

問題教學法可具體到每一章每一節的教學中[9]，包括怎樣提出最吸引學生的問題，如何通過問題總結教學內容等?？傮w而言，對于土建類專業學生，主要圍繞四個問題展開，即它是什么？它在哪里？它有什么功能？它如何安裝？以建筑給水專業為例，其主要目標是滿足房間內設置的衛生器具正常的供水，即滿足水質、水量和水壓要求。完成這一功能，涉及給水管道管材、增壓儲水設備、計量設備、給水附件等。又如，最常見的建筑增壓設備水泵，圍繞它是什么、位置、功能和安裝組織教學，水泵的介紹可涉及分類型號、性能參數、水泵房、使用場所（給水泵、潛污泵、消防泵等）和水泵安裝要求（基礎及防震）等。建筑設備問題式教學法邏輯關系如圖2所示。

2.問題式教學法在建筑給排水系統教學中的應用

以建筑給水中難度較大的消防給水為例介紹問題式教學法。按照滅火方式劃分，建筑消防給水分為消火栓給水系統和自動噴水滅火系統，后者系統較復雜，涉及噴頭、水流指示器、報警閥、延遲器、水力警鈴、壓力開關等十余個設備。圍繞系統如何自動噴水、如何報警，學生能快速抓住學習的思路和重點。噴頭為何能自動噴水滅火，從噴頭的構造、工作參數介紹“它是什么”和“它有什么作用”。而自動噴水需要一定壓力的水持續供應，直到撲滅火災，這需要及時啟動水泵，水泵該如何啟動？系統如何發出報警信號，信號發到何處？通過這一系列的問題，讓學生理解建筑設備的構成，熟悉“是什么”“干什么”“在哪里”和“如何安裝”四個基礎問題。介紹完系統后，再提出總結性問題：消防給水與生活給水的最主要區別？這種對比更能幫助學生理解消防給水系統的特殊要求，即水壓不夠、水量不足、停電、停水時的處置?？傊?，通過“問題”將復雜的設備串聯成一個整體，理解整個系統的工作原理和要求。

3.問題式教學法在建筑暖通教學中的應用

以建筑暖通中空調系統為例，該部分主要為集中式空調系統，其設備多、系統和圖紙相對復雜，空調形式對于學生相對陌生。在授課中，首先從學生最想了解的建筑空調知識切入教學內容。比如，空調是如何加熱或冷卻空氣的？空調處理的是室外還是室內空氣？何為中央空調等？圍繞這些問題去展開、延伸，從而將教學內容一一引出。具體到某一類型的空調系統時，仍可以用四個問題來概括。比如，對于小房間常見的風機盤管加新風系統空調，圍繞它是什么？它是應用于旅館、寫字樓、醫院等建筑的一種中央空調系統;它在哪里？該空調系統分為兩部分，一部分屬集中部分，放置在設備房間，一部分屬末端裝置，放置在各個房間內;它的功能？風機盤管主要滿足不同的熱濕要求，新風系統則提供新鮮空氣;如何安裝？即空調系統兩部分的設備、管道及附件的安裝要求。每一個問題根據教學深度適當展開，比如它是什么，既是指它的名稱，也是指這種設備的分類、性能參數、適用場所等;它在哪里還可涉及相關的設備用房，以及該設備用房的布置及要求等。這些內容也是建筑學專業學習的重點。

（三）圖紙案例結合理論知識講授

1.圖紙教學的重要性

在應用型本科教育提出之前，類似課程僅以理論教學為主。應用型課程純理論講授，學生學習感受差，對教學內容印象不深刻。應用型本科建設對該類課程進行了教學目標調整，即根據專業要求掌握識讀不同深度圖紙的能力，熟悉設備的安裝。

圖紙教學需要引導學生掌握三方面的能力，一是熟悉建筑設備圖紙的表達語言（圖例、畫法等）;二是熟悉相關的規范要求;三是建立建筑設備空間想象能力，能將圖紙內容與實物適時轉化。而上述三方面能力的建立，最好的方法是以一套難度適中、系統完整的圖紙為例進行詳細識讀講解。

2.實物圖、示意圖和施工圖的關系

通過三張圖紙來完成每一種設備的教學。第1張圖為現場實物圖，合適豐富的現場實物圖能快速增強學生對設備的感性認識。第2張為示意圖，示意圖簡單明了，能很好地表示設備工作的原理或關系。第3張為施工圖，施工圖能讓學生熟悉圖紙表達的方式及含義，提高專業能力。實物圖、示意圖和施工圖相對教學內容呈遞進關系。實物圖展示單個設備及管道，直觀清晰。示意圖將實物圖主要內容進行簡化和抽象，如設備用簡化圖例表示，管道用線條表示，流體流動方向用箭頭表示，能很好地反映整個系統的組成、連接關系或工作原理。復雜系統的組成如高層建筑給排水系統、給水方式、消火栓滅火系統等，復雜的工作原理如自動噴水滅火系統、空調系統、消防聯動系統等，借助示意圖進行理論知識的講授，學生能快速掌握教學內容。三張圖的邏輯關系如圖3。

3.建筑設備施工圖教學特點及教學方法

建筑設備圖紙涉及水、暖、電三大專業，從設計說明、圖例到圖紙表達方式都各有特點。雖設備圖紙各成一體，但實質都是繪圖語言和相應規范與實際案例結合的成果。相應的規范內容為理論知識的一部分，實際案例雖千差萬別，但好的案例能起到舉一反三的作用。

圖紙教學要講授清楚，理論知識鋪墊是基礎。從圖紙的設計說明、圖例、平面圖、系統圖到詳圖，從基礎理論到系統的設備組成、名稱、主要工作原理、功能，以及安裝的方式、主要要求等?？炊ㄖO備圖紙不僅要看懂圖紙表面含義，還應通過熟悉基本的設計原則和規范要求了解設備設計人員的意圖，從而了解圖紙背后的含義。因此，在理論知識到位的基礎上進行圖紙識圖是水到渠成的一個過程[10]。

除理論知識講授要具體全面外，設備圖紙的選擇也很重要。圖紙應難度適中，能體現現代設備的應用和發展，過于簡單則不能體現現代建筑設備的特點，太過復雜不適合初學者使用。對于建筑設備圖紙，給排水最好選擇高層建筑，有分區有增壓。建筑消防給水最好選擇公共建筑，有消火栓和自動噴水系統。建筑空調則應涉及一次回風系統、風機盤管加新風系統和多聯機系統三種中央空調形式。智能建筑應涉及火災自動報警和消防聯動系統。上述圖紙若是一棟建筑，最好選擇高層公建，建筑面積不易過大，物業類型1～2種為宜，否則對于初學者學習任務過重，學習效果較差。

在施工圖具體教學中，一般采用如下兩種方法實施。一是理論系統講解完成后，專注于一套圖紙進行詳細學習、訓練。二是理論和實踐同步，講授建筑設備的同時輔以圖紙練習。比如：介紹給水引入管，借助施工圖介紹引入管的位置、埋深、數量等。前者一般上課效率高，有較充分的時間完成教學內容，但理論結合實例少，容易形成空洞說教，教學效果較差;后者理論聯系實際，學生印象深刻，但需要教師花費更多精力備課，教學時需要在PPT和圖紙上適時切換，教學更為耗時。

4.實訓配合圖紙案例

實訓是職業技能實際訓練的簡稱。建筑設備是一門典型的應用型課程，實習實踐是教學中重要的環節。對于建筑設備的認知實習實訓，學生需要借助圖紙配合現場實際深入了解設備的位置、安裝方式、工作過程和原理，對課堂教學形成有益補充。對于土建類專業學生，在有限的學時下，增加現場教學可快速讓學生熟悉各種設備。

在本科教學中，開展建筑設備實習實訓有較多的現實問題[11-12]。比如：在大幅縮減教學學時的背景下，要增加建筑設備學時有一定的困難;其次建筑設備實訓更多地是認知方面的實習，難以真正參與實際的施工生產。建筑設備安裝涉及多個專業和工種，較難有條件實施真正意義上的實操和實訓，且部分設備安裝是隨著土建施工進行，短時的實習實踐很難全部參與。

為此，采用線上模擬實訓，將現場轉入課堂、轉入多媒體課件，起到一定認知實訓的效果。正在進行設備安裝且能用于教學的實習場地較難找到，但安裝完成可供認知實習的綜合性建筑卻較常見，比如大型商超、綜合性教學樓，等等。在現場實習實訓中，除分專業實訓外，還可以根據建筑的不同位置進行實地教學，比如管井、吊頂棚、設備用房等。建筑設備圖紙案例的學習和現場實訓案例的關系如圖4所示。學生對圖紙熟悉后，到現場除了進行一一對應外，還能對設備的位置、安裝等有更直觀的認識。

三、問題—圖紙案例—實訓的教學效果分析

教學方法的改變產生的教學效果變化較難以通過指標準確表示。一般體現教學效果的感性指標，比如學生的課程測評分數、學生上課的響應度、學生針對課程提出的各種問題或建議等，較理性的指標為期末考試成績。然而，每一屆每個班的學生學習狀況、學習態度等有差異，不同教師上課的風格不一樣，這些都造成了類似專業課較難全面、準確、客觀地進行教學效果分析的原因。但是，采用以上指標可以初步判斷教學效果發生的明顯變化和趨勢。

自2015年，湖北文理學院三個本科專業的建筑設備課程分別進行了不同程度的問題—圖紙案例—實訓教學，而在此之前，該課程均以理論講授為主，不識讀相關圖紙。學校教務處每學期開展學生網上課程測評，總分100分，該課程的測評數據均在98分以上，學生對教師的評價總體呈上升趨勢。建筑設備任課教師從2015年起四次榮獲教學質量優秀獎（教學質量測評數據排名前十），這從側面也反映了學生對課程教學的認可。教學質量具體數據如表1。

值得一提的是，由于新冠肺炎疫情，建筑設備課程采用線上教學。采用一課一測教學，增加線上問題采集和熱點討論，極大地調動了學生學習的積極性。其中，線上測試27次，學生得分>90分人數占比最高為83%，最低為35%，平均占比為62.09%;70～<90分人數平均占比16.64%;50～<70分人數平均占比6.82%;<50分人數平均占比14.45%。線上考試成績大幅度提高，一方面是考試難度有所降低，另一方面線上教學能夠及時反饋學生的學習掌握情況，并加以強化和鞏固。圖5是線上一課一測成績分布情況。

四、討論和建議

在應用型大學教育背景下，問題—圖紙案例—實訓的教學方法實質是在課堂教學中提高實踐應用比例，同時不弱化理論教學，讓理論與實踐教學緊密結合的一種教學方式。課程教學有如下建議。

（1）理論教學方法多樣，建筑設備知識點瑣碎，專業門類多，學生要留下深刻印象，一定要將瑣碎、片段的知識點聯系在一起，幫助學生留下較深印象。

（2）圖紙教學一定要以較系統和全面的理論知識為基礎，基礎牢固，識圖相對容易。而對于識圖教學，線上教學更有優勢。

（3）受學時及場地的限制，應用型本科較難建設校內建筑設備實訓場地，建議開設短時間的認知實習或將實習、實訓搬上PPT，盡量模擬現場，或通過播放現場照片、視頻等方式進行實踐學習。

五、結語

隨著應用型大學本科人才培養目標和課程設置的日益成熟和明確，實踐性課程的教學質量越來越受重視。問題—圖紙案例—實訓的教學模式根據實踐性課程的性質，盡量在有限的學時下，幫助本科生建立一定的理論知識框架，具備相應的理論知識基礎，并延伸至專業識圖和應用，完成由理論知識到實踐應用的過渡。

現代建筑環境要求日益提高，建筑設備系統也隨之改變，并與土建施工、工程管理、工程造價等專業聯系越來越緊密。由于建筑設備更新速度較快，問題—圖紙案例—實訓的教學模式也應隨之擴充理論知識，更新圖紙和完善實訓實踐，使得理論知識能服務于后續專業實踐，施工圖紙能反映現代建筑設備應用，新的設備新的技術能在實訓實踐中得以體現。

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