我们该怎么样教书？ 谈专业课程教学方法

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1 我们该怎么样教书？ 谈专业课程教学方法
朱颖心 清华大学 建筑学院 建筑技术科学系 参考文献： 朱颖心、石文星，对工科专业课程教学方法的思考，《高等建筑教育》，2011年 第20卷 第5期，p78-82

2 人才培养中存在的问题 通过历年“人环奖”竞赛考评、研究生入学考 试发现的问题
学生可能掌握了工程制图、施工操作等技能，但却 缺乏分析专业相关问题的能力 学生可能背熟了书本上的概念定义，但面对一个具 体的问题就不知道应该如何运用这些概念 学生可能很精于公式计算，但却对问题的大方向却 缺乏定性的认识

3 问题举例1 给办公楼设计空调系统，请对比一下变风量系统VAV和风机盘管加新风（FCU+OA）两种系统在能耗和环境性能方面优缺点
理由 VAV是发达国家采用的先进技术 VAV可以适应负荷的大变化，所以更节能 VAV具有独立调节功能 VAV的空气品质好…… 背出一大篇教科书上的VAV和FCU系统定义、组成、优缺点

4 问题举例2 消声器应该装在送风机的出口，而不应该 装在回风机的入口，对不对？ 绝大部分人的答案： “对，不应该装在回风 机的入口”。
反映出来的问题：学生会做噪声衰减和消 声器选择计算，但却缺乏基本的判断力， 还不如高中生有用。

5 学生缺乏分析能力和思辨能力，只会纸上谈兵
反映出来的问题 学生缺乏分析能力和思辨能力，只会纸上谈兵 有知识，缺能力 不能把背的知识与问题结合

6 什么样的学生才是实用型的人才？ 遇到一个现象：水泵总被烧坏 A、B、C，谁是真正的实用型人才？ A、C两种人才都是亟需的，最忌两边都够不上！

7 本科与高职高专执业能力的区别 本科人才 高职高专人才 设计：制定方案，做可行性与技术经济分析 施工：系统与设备调试 运行：优化运行，故障诊断
楼宇自动化：做运行决策和控制方案，系统调试 高职高专人才 设计：落实已经确定好的方案，绘制施工图 施工：安装操作 运行：值班，设备维护与维修 楼宇自动化：安装

8 本科与高职高专教育的区别 本科教育 培养方法 高职高专 培养方法 以培养工程师为目的 基础厚，适应能力较强 重分析能力
通识型专业人才，有发展后劲 培养方法 较厚实的基础理论培养 专业课训练重思考与分析 实习内容要综合运用知识 高职高专 以培养技术员为目的 基础相对薄，重专门知识传授 重操作能力 专才，基本定型 培养方法 较少基础课 专业课门类多，介绍为主 实习着重操作能力训练

9 最忌两边都够不上！ 可能的弱点 本科教育不比高职高专强多少，只是靠生源比人家好来弥补 灌输的知识比高职高专多，但学生记不住
分析问题的能力不比高职高专强 动手操作能力比高职高专差

10 总 结 本科教育的关键 如何培养分析问题的能力？从两个角度入手 打下宽厚的理论基础 对建筑环境系统的分析能力 课程体系和教学内容 教学方法
总 结 本科教育的关键 打下宽厚的理论基础 对建筑环境系统的分析能力 定型产品越来越多 ——掌握性能 系统形式越来越复杂，规模越来越大——整体分析 如何培养分析问题的能力？从两个角度入手 课程体系和教学内容 教学方法

11 为什么课程体系和教学内容非常重要？ 靠教师讲课技巧的提高是远远不够的 更重要的是 知识灌输型 启发引导型、学生主动参与型
专业课程的内容需要合理地设计、规划

12 专业课到底该讲什么？ ——先搞清楚专业课是什么东西
专业课到底该讲什么？ ——先搞清楚专业课是什么东西 基础课 基础课是Science 基础理论是相对稳定的，每一个进步都会带来技术质的重大变化 掌握基础知识 任务是知识传授（但不是灌输） 尽量掌握必备的基础理论 专业课 专业课是Technology 技术是与时俱进的，是永远教不完的 培养运用基础理论去解决专业问题的能力 重点是方法和能力，而不是知识的传授 并不一定要用尽所有学过的基础理论

13 基础课与专业课 基础课与专业课之间的互动关系 基础课是制造砖石，专业课是用砖石盖房子——如果专业课依然只是制造砖石，那么就永远盖不出房子来
专业课也需要传授一定的知识，但只相当于粘合砖石的灰沙，而更重要的是学会盖房子的方法 基础课 专业课

14 基础课与专业课 创新能力靠的是扎实的基础理论 专业课的学习反过来会促进理论基础的扎实 要有足够数量和质量的砖石才能盖好房子
没有扎实基础的创新搞出来的是伪科学 缺乏宽厚的基础就没有创新的思路 专业课的学习反过来会促进理论基础的扎实 盖房子的时候能够发现砖石是不是够多，是不是够结实 专业课是使基础理论的扎实化的环节，让学生“开窍”

15 传统的专业课讲法 面面俱到的知识点灌输型教学方法 体系 讲法
从基本原理、系统结构特点、设计计算、校核计算、 课程设计，形成一个独立封闭的体系，甚至与基础 课关系不大 讲法 罗列知识点，讲知识点，考知识点 介绍技术的现状，要求学生都掌握 介绍各种细致的设计算法，以及各种公式、表格

16 传统的专业课讲法 弊病 把整个知识链条割裂成一块一块的碎片，而不是学习一种分析问题解决问题的方法——学生还是面对一堆砖头，不知道怎么盖房子
大量罗列技术和设备，但对其特点、适用条件只是概念化的介绍，缺乏深入的分析 重点放在了教学生做细致的设计计算，但对大方向的问题却没有涉及 只告诉学生这个技术现在就是这样的，但没有告诉学生为什么现在是这样的，它的历史和未来又是什么样的，没有把技术产生的过程和思路展示给学生

17 专业课教学方法的改革要点 从基础课思维方式向综合型工程思维方式转变
从制备建筑材料，向教学生用建材盖房子转变，重在分析和运用 改变传统专业课面面俱到的知识点灌输型教学方法，向系统思维型启发性教学方法转变 不要再塞给学生一堆砖头，而应转向教学生盖房子

18 如何传授专业技术？ 上要密切联系基础理论知识，下要密切联系工 程应用，案例分析为重要载体 课堂讲授内容 剔除的内容
技术和设备的特点、原理、发展历史和背景、应用条件、 优缺点判断——以工程应用为依托来介绍 技术组合方案分析：在一定条件下，为达到某种目的， 如何确定适当的技术方案 剔除的内容 学生可通过实践和自学掌握的技术细节 设计和校核计算：课程设计解决

19 专业课该怎么讲？ 课堂教学中应强调基本概念、原理与宏观的技术分析，讲的是精华，是“导读”。
切忌“纲”的内容不够，讲得太细，导致只见树木，不见森林 突出“纲”，是教师的长处、学生的短处 教师的体会、思想是最吸引人的，否则大家可以自己去读书 技术细节与技巧问题 依靠学生自己解决：习题、阅读（习题的设计有讲究） 留待动手型环节中解决，靠学生自己体验 优点 在有限的学时内，提高了效率，提高了教学质量 提高了教师讲课的精彩度和吸引力

20 举例：《建筑自动化》的传感器讲授 方法一 方法二
给学生罗列出各种各样的传感器，展示了很多多媒体图片，其中部分传感器可能是非常新的、高技术产品。老师介绍这些传感器都含有哪些高技术，甚至细化到这些传感器的型号是怎么定义的。 方法二 只举少数几个典型传感器，重点讲传感器的主要特性参数是什么，为什么要有不同特性的传感器，这些传感器适用于何种应用条件有哪些局限性，原理是什么。然后利用课外作业或讨论题，让学生针对不同特点的应用案例来选择不同的传感器，并要求学生阐明理由。

21 不同的效果 方法一 方法二 显得老师知识很渊博，洋洋洒洒，很“高科技” 学生听完了脑子里面没有留下什么有用的东西
看上去采用了现代的多媒体教学，实质上的教学理念还是传统灌输型的 方法二 似乎没有那么多高科技，但却把最基本的东西传授给学生 学生马上就知道为什么需要不同类型的传感器，如何选用，了解传感器的特性应该有什么改进 不仅实用，也有创新的动力，是我们应该提倡的教学方法

22 讲课一定要跟着教材走吗？ 讲课跟教材的思路不同，与教材之间是相辅相成的关系 讲课的逻辑 讲课：为初学者带一条易于入门的路
工程应用带出问题解决方法基本原理概念细节 教材：是入门后巩固与复习的工具 基本概念  基本原理  基本方法  工程应用 讲课的逻辑 先从服务对象需求入手，引出解决方法，介绍不同类型系统，再进入系统部件，最后深入到部件的结构原理

23 教材和讲课的关系 讲课不是教材内容的重现，而是教材的导读 教材 要求完整性，有很多技术细节甚至技巧性内容，很多定量计算
多经典抽象内容，缺乏现代工程案例的分析 讲课 着重的则是系统分析、基本概念；重点是定性分析 与时俱进，用典型工程案例来反映抽象内容，深入浅出

24 应该告诉学生什么？ 现有的技术是怎么发展过来的，其局限性是什么，对未来的展望——技术发展的过程和思路，是学生最需要的
“高技术”不是为了“高”而产生的，只要简单技术就可以解决的问题就不需要复杂技术 没有包医百病的最优技术，所有技术的发展和应用都必须具体问题具体分析 工程问题没有标准（唯一）答案，没有最好只有更好 我们这个专业最高的境界不是繁复的计算和高新技术，而是对技术恰到好处的精妙地运用——创新就是这样来的！

25 讲课内容举例：《空调与制冷技术》 ——讲空调系统部分
讲课内容举例：《空调与制冷技术》 ——讲空调系统部分 讲课的难点 变成不同类型分类法的叙述，学生听得一头雾水：好好的为什么弄出这么多花样？ 应该讲发展的历史和现状：几种不同空调系统的形式是怎么发展过来的？ 美国：全面发展全空气系统（双风道、诱导器、VAV），系统大型化 日本：系统小型化（风机盘管、分体机、VRV多联机），VAV分区很细，相当于“大号风机盘管”

26 讲气流分布： 典型上侧送风的温度场（设计标准26℃）
讲气流分布： 典型上侧送风的温度场（设计标准26℃） 6℃温差送风，送风温度20℃，风口尺寸0.5×0.1，风量0.1m3/s，出口风速2m/s，风口位置距吊顶0.1m。 工作区

27 降低送风速度的温度场效果 6℃温差送风，送风温度20℃，风口尺寸加大至0.6×0.3，出口风速0.55m/s

28 加大送风温差的速度场 大面积滞留区 气流短路严重

29 鹿岛大厦中庭：4种不同气流组织组合的实例 (4) (3) 中庭 (1) (2)

30 关于讨论、思考题和课后习题

31 思考题——引导学生入门 有什么办法把房间里的产热、产湿排出去？(第一讲结尾)
一个房间内，有一个1kW的热源。要维持室内温度为25℃，如何确定送风量和送风温度？（第四讲开头） 一个房间内，有一个1kW的热源，还有一个散湿速率为0.2g/s的湿源。如果要维持室内温度为25℃，相对湿度为60％，如何确定送风量和送风参数？ （第四讲）

32 课堂讨论题举例 北京某商场，营业面积很大，体形系数偏小。夏季全空气系统工作正常，冬季设计了暖气，但从来冬季不需要用暖气室内仍然偏热。试分析原因。(第四章：负荷与送风参数) 注：强化学生对内区负荷特性的认识

33 讲课要引导学生使用新学到的知识 ——别怕“拔苗助长”
讲课要引导学生使用新学到的知识 ——别怕“拔苗助长” 第三讲 “空调系统”讲完后，就用一商务酒店作为作业，让同学们为该酒店进行分区并选择适当的空调系统形式 不需要留到毕业设计再进行，学生的知识储备已经够了（第四讲就是空调负荷与送风参数） 作业1：商务宾馆空调系统分区练习.ppt

34 课堂讨论 ——“拔苗助长”，学了马上就用 在 “气流分布”中 介绍了某古建筑会议厅气流分布的问题，并讨论改造方案
然后用北京某商用办公建筑作为实例进行课堂讨论，要求同学们诊断该楼的问题并提出改造方案

35 案例分析：某古建筑会议厅气流组织的问题 35

36 课堂讨论 ——“拔苗助长”，学了马上就用 第九讲：气流分布 知识足够 全空气系统分区原则和方法已经讲过 VAV已经讲过 气流组织刚讲过
作业2：某大厦VAV系统诊断分析.doc

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38 课后习题类型应配合期末考题 习题不能只是训练学生动手的能力，还要 训练学生动脑的能力，让他们充分调动自 己以前的知识，来解决问题。
这类习题往往没有标准答案，考察的是学 生写出的理由是否充分。因为工程问题本 来就没有唯一解，只有更适合的解。

39 课后习题 举例1 在需要输送相同能量的情况下，试分析全空气系统和风机盘管系统哪个介质输送的能耗大？（注：空调箱风机扬程500~800Pa，风机盘管末端扬程10~15mH2O） 目的：通过学生自己估算，自己判断全空气系统和风机盘管系统的输配能耗到底哪个大，差多少。对于学生掌握不同类型系统的能耗特点有很大的帮助，而不是靠教师靠列干巴巴的条目来灌输给学生

40 习题举例2：空气处理过程的组合 先加热还是先加湿？ 怎么加？ 要求分析不同空气处理过程组合的特点和长处 2 1 2 ? 1

41 习题举例3 晴朗的夏夜，有效天空温度能达到多少？（建筑环境学 第二章：建筑外环境）
注：公式书上有，但空气温度、地表温度、水蒸气分压力、日照百分率等学生都可以自己拟定出一个合理值，然后计算出有效天空温度。他会发现：夏夜晴空温度竟会是零下！ 日照百分率 地表温度 水蒸汽分压力 空气温度

42 关于习题的小结 习题不能只是训练学生动手的能力，还要 训练学生动脑的能力，让他们充分调动自 己以前的知识，来解决问题。
这类习题往往没有标准答案，考察的是学 生写出的理由是否充分。因为工程问题本 来就没有唯一解，只有更适合的解。

43 关于考试

44 从考试题目看教学思路 最常见的三段式考试题 背书！ 背书背笔记！ 第一段：概念题 第二段：问答题
什么叫做XXX？ XXX的涵义是什么？作用是什么？ 挖词填空 第二段：问答题 XXX有几种？各有什么优缺点？ 在做XXX设计的时候，应该注意哪些问题？ 计算题：已知数据全给好，只要能背得下公式， 计算再仔细点，就能得分 背书！ 背书背笔记！ 44

45 从考试题目看教学思路 ——怎么考往往反映了怎么讲
从考试题目看教学思路 ——怎么考往往反映了怎么讲 为什么不能换一种方式提问？ 考题1：气流组织有多少种形式？各有什么优缺点？适用 于什么场合？ 标准答案：跟教材一样，字很多，学生要15分钟才能写完 考题2：请为以下三种空间各提出一种你认为合适的气流 组织形式，并说明理由： ①酒店客房6X4X2.8m ②敞开式办公室，进深20m, 高3m ③候车室100X80X15m 哪一种考法更合理？ 45

46 考题举例：基本概念考查 判断对错，并简明说明理由（16分，每题4分） 在某种条件下，定风量系统冬季按二次回风运行也有利于节能——热平衡
向空气喷水就可以实现空气的等焓加湿过程——工程热力学 空气处理设备的消声段不应该安装在回风机的入口，而应该装在送风机的出口——声学（建筑环境学） 如果把冷水机组放在一层，冷却塔设置在楼顶，则冷却水泵需要有大于楼高度的扬程——流体力学

47 培养用焓湿图分析问题的能力 1 2 考题 目的：考查学生会不会 ts1
室外空气的状态点为1，t1=35℃，1=15%, 需要把新风1处理到送风状态点2，2点的空气参数是t2 =24℃，ts2 =18℃。请提出两种空气处理方案，要求： (1) 说明采用何种设备，以及实现空气处理过程的必备条件（如所采用冷热媒或冷热源条件)； (2) 画出空气处理系统的设备流程原理图； (3) 在下面的i-d图上画出的空气处理过程线; (4)分析对比这两种空气处理方案的优缺点。 目的：考查学生会不会 判断哪种空气处理流程更节能 正确运用各种空气设备来组合所需的空气处理流程 清晰表述技术路线 1 2 ts1 47

48 如何做好教学课件？

49 形式要点 保证听众在有限时间内对重要的信息留下深刻的印象 每页信息重点突出，条目清晰，字数不能太多 多条内容最好设置动画，讲到的内容才翻出来
切忌把WORD文件贴上来 充分利用好示意图——口头难以说清楚的内容 字体不能太小，最好加粗和阴影 图文、表格的颜色、对比度要合适 要有黑板作为辅助手段

50 图像直观表示：PPT的优势 全空气系统 vs 全水系统：结构与占据空间大小

51 否则很多用户室内参数失控，因为变风量末端的调节范围是很有限的
变风量系统末端再热：多区域系统不可避免 否则很多用户室内参数失控，因为变风量末端的调节范围是很有限的 新风 17C 怎么确定送风参数？必然要牺牲某些用户 P 温控器 14C 22C 18C 20C 15C 变风量末端

52 表面式换热器的过程特征 t1, i1 tw2 t2, i2 tw1 tw2 tw1 t2, i2 t1, i1 空气与水不直接接触
逆流、顺流，水温越不过空气的干球温度 空气只能除湿，不能加湿。可实现三种过程 终状态点必在起始点至饱和线的切线或割线上 t1, i1 若空气与水呈顺流，过程如何？ tw1 tw2 t2, i2 tw1 tw2 t2, i2 t1, i1

53 多媒体的缺陷和避免方法 由于形式的生动直观，学生觉得比较容易听懂，自以为理解了 由于是被动性的接受，因此学得不扎实
需要课堂互动，诱导学生思考，同时要留适当的思考题

54 工程界对本科毕业生的提出的要求（中国建筑设计研究院潘云钢总工）
具有扎实的理论基础 综合运用知识解决专业问题的能力 学习、扩充新知识的能力

55 总结 教学方法从传统的强调知识点传授转变为分析型 系统思维培养，以此作为培养学生创新能力的载 体
课堂密切结合工程实践，促进学生对工作对象的 感性认识，并增强知识掌握的自信心和兴趣 专业课教学要实现学生将基础理论和专业知识的 快速搭接和有机融合，学生收获的不再是离散的 书本知识，而是系统的知识链条 采用多种方式促进学生自主学习，促进学生思维 方式从“学习者”到“实践者”的转变

56 谢谢大家！