案例教学法在建筑设备课程中的应用探讨
戴绍碧 王娇琳 王倩 徐娓
[摘 要]案例教学法的主要目的在于提高学生学习与思考的主动性，提高学生对理论知识的应用能力，培养学生的批判性思维及创新能力。工程案例教学能够提高教师的教学效率，提升学生学习的积极性，增加学生接触工程实践的机会，提高他们的工程应用能力，同时这还能提高教师的工程实践水平。
[关键词]工程案例教学；建筑设备；教学改革
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）06-0037-03
案例教学起源于美国哈佛大学法学院，并在哈佛法学院与商学院中取得巨大成功，培養出了众多世界顶级的企业家与管理人才。案例教学法的主要目的在于提高学生学习与思考的主动性，提高学生对理论知识的应用能力，培养学生的批判性思维及创新能力。案例教学在人文学科教学中取得了巨大成功，这启发了从事工程教学的教学人员。一些教学研究者把它应用到工程教学领域，并取得了一些宝贵的经验。米伟哲[1]阐明了案例教学在工程学科应用的主要目的，并论述了案例教学在工程实践教学中应用的必要性与可行性。许朝阳[2]等以岩土工程教学为例对案例教学的实施进行了探索与思考，并指出了工程学科案例教学需要注意的问题。贾绍义[3]等把案例教学应用到化工原理教学中，并总结了一个具体的教学案例，为在化工原理中开展案例教学提供了书写案例的样本。荆肇乾[4]提出在给排水专业教学中进行教学改革，应注重实践教学，实施案例教学。罗蕾蕾[5]等分析了食品科学与工程专业课的特点，并指出其实施案例式教学的必要性，提出食品科学与工程专业课案例式教学的基本要求。可是，在公开的文献中，缺少针对建筑设备开展案例教学的研究与探索，本文将对此进行尝试。
一、在建筑设备课程中开展案例教学的必要性
建筑设备是建筑学、环境艺术、土木工程与暖通空调等土建类专业的一门专业必修课，也是注册建筑师与注册勘察设计工程师的考查科目之一。其主要内容包括建筑给排水、暖通空调、建筑防火排烟、燃气供应、建筑供配电、建筑照明、建筑节能及智能建筑等。学习和掌握建筑设备基本知识与设备系统的设计理念及方法，有利于土建类与能源动力类专业学生了解相关专业的主要内容。土建类学生可以初步掌握结构、水、电、暖等各专业的合理布局与配合；能源类学生也能够初步掌握用能设备的基本原理与构造，为系统地考虑能源利用打下基础。但建筑设备课时一般较少，而且在传统的讲授式教学模式中教师是主体，学生只能被动接受。虽然教师授课效率很高，但由于学生学习没有主动性，对海量的信息没有经过思考与加工，对于没有接触过实际工程训练的学生来说要想理解和掌握这些相关内容是比较困难的。如何在有限的课时内使学生系统地掌握广领域、多学科、内容丰富且相互联系的课程，并具有分析问题、解决问题的能力，甚至具备一定的工程创新能力，成为教学者必须认真思考的问题。
结合案例教学的特点，笔者认为，若案例教学法能有效地应用到建筑设备课程教学中去，应该能有效解决上述问题。基于这个想法，笔者在本校能源与动力工程专业建筑设备课程教学中做了尝试，并取得了一些经验。
二、案例教学在建筑设备课程中的实施
（一）以企业实际需求为依托的案例构建与实施
广东石油化工学院是一所以工科为主且以石油化工为特色的本科院校，而能源与动力工程专业则是根据教育部2012版本科专业设置要求从热能与动力工程（制冷与空调方向）调整而来。学生的就业方向为暖通空调系统设计、施工与监理，同时也有一部分学生进入热电厂与空调设备厂。根据教育部专业设置要求、学校办学特色及企业的实际需求，专业课主要以培养暖通、制冷与动力工程应用人才为目标，授课内容统筹安排。其中建筑设备课主要负责建筑给排水、通风与防排烟工程、建筑电气工程、建筑节能工程四部分的专业教学，而课程包含的空调工程与供热工程两部分内容属于专业主干课程需单独开课，燃气输配部分归入自学内容。通过对用人单位的调研我们了解到，企业要求暖通工程师除了能承担暖通专业的任务以外 ，还要能够担负室内给排水设计与施工工作，懂得与燃气专业配合、能承担与暖通工程相关的电气系统设计与施工工作，同时还要掌握绿色建筑设计的理念与方法。根据企业的上述要求，我们在建筑设备课中有针对性地构建课程案例。
给排水部分，要求学生掌握建筑室内给排水系统的设计与施工方法。该部分知识点较多，工程应用很强，但基本上都可以在一个具体的工程案例中得到体现。为此，我们筛选出一个难度适中、工作量较小的三层别墅的给排水系统作为教学案例。案例来源于设计院已完成的真实个案，原给排水系统设计方案的优缺点已分析清楚。该案例要求学生在建筑施工图上完成一个完整的给排水设计，包括：1.用水设备的布置；2.给排水方式的选择；3.给排水平面图的绘制；4.给排水系统图的绘制；5.给排水系统各管段设计秒流量的计算；6.给排水系统各管段管径与阻力的计算；7.计算系统总阻力损失；8.选用水表、阀门、水箱等系设计统设备；9.经计算确定系统中是否需要水泵。上述案例在6个课时内完成，首先利用2课时给学生讲述设计任务与设计要点，罗列设计所必须的参考书籍与规范，对学生进行分组（约8人一组），并明确组内成员分工与设计进度要求。接着安排2课时对学生的设计进行中期检查与方案讨论。由于学生较多（两个班，每个班40人左右），在上课讨论前要求学生以组为单位提交初步方案，教师把10组的方案整理成集，下发给每一组审阅，并让每一组对另外9个方案给出具体评议。这样，通过课下准备，在上讨论课前，学生和教师都能对所有方案有所了解，并能对自己的设计优缺点有初步的认识。通过分析，挑出具有代表性的3～4个作品，作为课堂上的讨论对象，剩下的6～7个方案教师要给出具体的修改意见，并告知他们没有被挑选为课堂讨论方案的原因，尽量不要打击他们的积极性。在课堂上，让每个选中的组代表用5分钟陈述方案，再用10分钟时间进行讨论，最后教师用5分钟的时间对该方案及学生们的建议进行评述与讲解，并提出修改意见。最后，教师利用10～20分钟对所有设计共同存在的问题进行评述与讲解，并对该类设计的方法、步骤与要点进行归纳总结。讨论课结束后，给学生两天时间，修改完善方案。最后2课时用于设计案例答辩，要求每个小组都陈述5分钟，并要求使用多媒体辅助，接着教师利用3分钟对方案存在的相关问题进行提问，对方案进行评点，并给出成绩。
电气、消防、建筑节能三部分的案例，均以上述三层别墅为对象。案例設计与实施和上述给排水部分相似，不过时间安排有些差别。对于通风与防排烟部分，设计对象为一个中型的地下停车场。由于篇幅有限，这里就不对每一个案例展开描述了。
（二）案例教学效果
通过对热能与动力工程2011级与2012级学生在建筑设备课程中实施案例教学，我们取得了较为显著的教学效果。
第一，扩大了学生的知识来源渠道，锻炼了学生步入职场所必须的各种能力。在传统讲授式教学中，学生的知识主要来源于课堂教学，而案例教学中学生可以通过对教师布置案例的分析与思考得到实际工程应用中所必需的方法与经验，也可以从与教师或同学的讨论中感悟到解决相同工程问题的不同思维方式。由于工程案例教学的主体是学生，解决工程问题需要依赖学生的主动学习与思考，教师的角色转变为案例的组织者与推动者。因此，学生在完成工程案例的过程中会增强自己独立学习与思考的能力，同时也获得了解决实际工程问题的经验与知识。在工程实际案例教学过程中，学生以组为单位，为了完成案例，必须相互配合，这锻炼了他们的团队协作能力。除了案例介绍环节由组代表发言外，在案例讨论环节与教师评点环节中，学生都可以主动发言或由教师指定学生发言，组内不允许任何一个同学不发言，这就打消了学生“混课”的念头。讨论发言过程会极大锻炼学生的语言组织能力与公众场合的表达能力，这些都是传统教学中学生欠缺的基本素质。通过与2011级、2012级部分学生交流，笔者发现他们比2010级学生在上述能力上有很大的提高。
第二，培养了学生学习的主动性，活跃了课堂，取得了良好的教学效果。工程理论系统性很强，若学生对其中一个环节不理解，则后面的所有内容学生都难以理解，而工程理论教学又很难讲得趣味横生，学生上课也难以集中精神。再者，在传统的讲授式教学中，学生作为知识的被动接受者要想跟着教师的思路走还是有难度的，他们非常容易因为“听不明白”而厌学，这样课堂效果就会大打折扣。而案例教学注重的是学生的主动思考，目的是培养学生的学习能力与分析、解决问题能力，课堂只是一个讨论场，每一个发言都是思想的碰撞，都会引起学生的共鸣与思考。显而易见，案例教学的课堂非常活跃，而且教学效果非常好。2011级、2012级两个年级在实施案例教学的过程中，没有学生出现逃课现象，课堂讨论也很激烈，相对于2010级以前的传统教学，其教学效果是相当好的。
第三，用人单位对2011级、2012级毕业生的反映很好。我们能动专业教师与毕业生长期保持联系，也会不定期地到毕业生工作单位调研。通过与毕业生及用人单位的交流我们发现，2011级、2012级的毕业生能更快地融入工作岗位，更好地完成建筑设备的相关工作，用人单位对我们的毕业生相当满意。
（三）开展案例教学的难点与建议
工程案例教学有着诸多优点，但我国工程领域开展案例教学的时间比较短，特别是土建类与能源类专业案例教学尤其缺乏，可参考的教学案例几乎没有。想在工程领域开展案例教学，丰富且高质的案例库是必不可少的。因此，教师需要投入大量的时间与精力去收集与编写教学案例，这对教师的专业素质提出了很高的要求。目前，国内高校对教师的考核主要以教学工作与科研工作为主，而对教学工作的考核主要体现在“量”上，即课时的多少，而对课程的“质”关心不够。教师为了教好一门课所付出的努力难以量化。同时，得过且过的行为也不会被惩罚，这导致教学工作越来越得不到重视。如果想提升教学工作质量，那就得想办法认可教师在教学中的付出，让热爱教学的人不吃亏。这样的话，编写案例应该得到学校与教学主管部门的大力支持，工程案例教学也应该被大力推进，并作为提升教师的工程应用能力与教学能力的主要抓手。
在工程案例教学中，学生是实施的主体，能否调动学生的积极性关系到工程案例教学的成败。在教学过程中，教师应能很好地组织、引导与督促学生，并把学生领入案例当中，让学生领略到工程案例的关键步骤、关键内容，增加工程实践能力，让学生能学以致用，这样大部分学生的积极性才会提高。
三、结语
传统教授式教学在工程教育中存在诸多问题，教学方法的革新势在必行。案例教学法在本校的建筑设备教学中取得了一定的成效，毕业生素质明显提高。可见，案例教学法在工程教学中的尝试有着重大的意义。通过工程案例教学能够提高教师的教学效率，提升学生的学习积极性，增加学生接触工程实践的机会并提高他们的工程应用能力，同时这也能提高教师的工程实践水平。总之，工程案例教学对培养高素质的工程应用人才有着极大的积极意义。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 米伟哲.案例教学法在工程实践教学中的应用[J].实验室研究与探索，2010（3）：145-146.
[2] 许朝阳，张莉.工程专业案例教学的实施方案研究[J].高等建筑教育，2008（3）：100-102.
[3] 贾绍义，夏清，吴松海，姜峰.工程案例教学法在化工原理教学中的应用[J].化工高等教育，2010（3）：78-81.
[4] 荆肇乾，曹世玮，王祝来，林少华，王郑.给排水科学与工程专业施工课程教学探索[J].大学教育，2015（2）：167-168.
[5] 罗蕾蕾，吴俊，杨安运，费先德. 食品科学与工程专业——专业课案例式教学探讨[J].继续教育，2014（10）：33-34.
[责任编辑：陈 明]
[摘 要]案例教学法的主要目的在于提高学生学习与思考的主动性，提高学生对理论知识的应用能力，培养学生的批判性思维及创新能力。工程案例教学能够提高教师的教学效率，提升学生学习的积极性，增加学生接触工程实践的机会，提高他们的工程应用能力，同时这还能提高教师的工程实践水平。
[关键词]工程案例教学；建筑设备；教学改革
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）06-0037-03
案例教学起源于美国哈佛大学法学院，并在哈佛法学院与商学院中取得巨大成功，培養出了众多世界顶级的企业家与管理人才。案例教学法的主要目的在于提高学生学习与思考的主动性，提高学生对理论知识的应用能力，培养学生的批判性思维及创新能力。案例教学在人文学科教学中取得了巨大成功，这启发了从事工程教学的教学人员。一些教学研究者把它应用到工程教学领域，并取得了一些宝贵的经验。米伟哲[1]阐明了案例教学在工程学科应用的主要目的，并论述了案例教学在工程实践教学中应用的必要性与可行性。许朝阳[2]等以岩土工程教学为例对案例教学的实施进行了探索与思考，并指出了工程学科案例教学需要注意的问题。贾绍义[3]等把案例教学应用到化工原理教学中，并总结了一个具体的教学案例，为在化工原理中开展案例教学提供了书写案例的样本。荆肇乾[4]提出在给排水专业教学中进行教学改革，应注重实践教学，实施案例教学。罗蕾蕾[5]等分析了食品科学与工程专业课的特点，并指出其实施案例式教学的必要性，提出食品科学与工程专业课案例式教学的基本要求。可是，在公开的文献中，缺少针对建筑设备开展案例教学的研究与探索，本文将对此进行尝试。
一、在建筑设备课程中开展案例教学的必要性
建筑设备是建筑学、环境艺术、土木工程与暖通空调等土建类专业的一门专业必修课，也是注册建筑师与注册勘察设计工程师的考查科目之一。其主要内容包括建筑给排水、暖通空调、建筑防火排烟、燃气供应、建筑供配电、建筑照明、建筑节能及智能建筑等。学习和掌握建筑设备基本知识与设备系统的设计理念及方法，有利于土建类与能源动力类专业学生了解相关专业的主要内容。土建类学生可以初步掌握结构、水、电、暖等各专业的合理布局与配合；能源类学生也能够初步掌握用能设备的基本原理与构造，为系统地考虑能源利用打下基础。但建筑设备课时一般较少，而且在传统的讲授式教学模式中教师是主体，学生只能被动接受。虽然教师授课效率很高，但由于学生学习没有主动性，对海量的信息没有经过思考与加工，对于没有接触过实际工程训练的学生来说要想理解和掌握这些相关内容是比较困难的。如何在有限的课时内使学生系统地掌握广领域、多学科、内容丰富且相互联系的课程，并具有分析问题、解决问题的能力，甚至具备一定的工程创新能力，成为教学者必须认真思考的问题。
结合案例教学的特点，笔者认为，若案例教学法能有效地应用到建筑设备课程教学中去，应该能有效解决上述问题。基于这个想法，笔者在本校能源与动力工程专业建筑设备课程教学中做了尝试，并取得了一些经验。
二、案例教学在建筑设备课程中的实施
（一）以企业实际需求为依托的案例构建与实施
广东石油化工学院是一所以工科为主且以石油化工为特色的本科院校，而能源与动力工程专业则是根据教育部2012版本科专业设置要求从热能与动力工程（制冷与空调方向）调整而来。学生的就业方向为暖通空调系统设计、施工与监理，同时也有一部分学生进入热电厂与空调设备厂。根据教育部专业设置要求、学校办学特色及企业的实际需求，专业课主要以培养暖通、制冷与动力工程应用人才为目标，授课内容统筹安排。其中建筑设备课主要负责建筑给排水、通风与防排烟工程、建筑电气工程、建筑节能工程四部分的专业教学，而课程包含的空调工程与供热工程两部分内容属于专业主干课程需单独开课，燃气输配部分归入自学内容。通过对用人单位的调研我们了解到，企业要求暖通工程师除了能承担暖通专业的任务以外 ，还要能够担负室内给排水设计与施工工作，懂得与燃气专业配合、能承担与暖通工程相关的电气系统设计与施工工作，同时还要掌握绿色建筑设计的理念与方法。根据企业的上述要求，我们在建筑设备课中有针对性地构建课程案例。
给排水部分，要求学生掌握建筑室内给排水系统的设计与施工方法。该部分知识点较多，工程应用很强，但基本上都可以在一个具体的工程案例中得到体现。为此，我们筛选出一个难度适中、工作量较小的三层别墅的给排水系统作为教学案例。案例来源于设计院已完成的真实个案，原给排水系统设计方案的优缺点已分析清楚。该案例要求学生在建筑施工图上完成一个完整的给排水设计，包括：1.用水设备的布置；2.给排水方式的选择；3.给排水平面图的绘制；4.给排水系统图的绘制；5.给排水系统各管段设计秒流量的计算；6.给排水系统各管段管径与阻力的计算；7.计算系统总阻力损失；8.选用水表、阀门、水箱等系设计统设备；9.经计算确定系统中是否需要水泵。上述案例在6个课时内完成，首先利用2课时给学生讲述设计任务与设计要点，罗列设计所必须的参考书籍与规范，对学生进行分组（约8人一组），并明确组内成员分工与设计进度要求。接着安排2课时对学生的设计进行中期检查与方案讨论。由于学生较多（两个班，每个班40人左右），在上课讨论前要求学生以组为单位提交初步方案，教师把10组的方案整理成集，下发给每一组审阅，并让每一组对另外9个方案给出具体评议。这样，通过课下准备，在上讨论课前，学生和教师都能对所有方案有所了解，并能对自己的设计优缺点有初步的认识。通过分析，挑出具有代表性的3～4个作品，作为课堂上的讨论对象，剩下的6～7个方案教师要给出具体的修改意见，并告知他们没有被挑选为课堂讨论方案的原因，尽量不要打击他们的积极性。在课堂上，让每个选中的组代表用5分钟陈述方案，再用10分钟时间进行讨论，最后教师用5分钟的时间对该方案及学生们的建议进行评述与讲解，并提出修改意见。最后，教师利用10～20分钟对所有设计共同存在的问题进行评述与讲解，并对该类设计的方法、步骤与要点进行归纳总结。讨论课结束后，给学生两天时间，修改完善方案。最后2课时用于设计案例答辩，要求每个小组都陈述5分钟，并要求使用多媒体辅助，接着教师利用3分钟对方案存在的相关问题进行提问，对方案进行评点，并给出成绩。
电气、消防、建筑节能三部分的案例，均以上述三层别墅为对象。案例設计与实施和上述给排水部分相似，不过时间安排有些差别。对于通风与防排烟部分，设计对象为一个中型的地下停车场。由于篇幅有限，这里就不对每一个案例展开描述了。
（二）案例教学效果
通过对热能与动力工程2011级与2012级学生在建筑设备课程中实施案例教学，我们取得了较为显著的教学效果。
第一，扩大了学生的知识来源渠道，锻炼了学生步入职场所必须的各种能力。在传统讲授式教学中，学生的知识主要来源于课堂教学，而案例教学中学生可以通过对教师布置案例的分析与思考得到实际工程应用中所必需的方法与经验，也可以从与教师或同学的讨论中感悟到解决相同工程问题的不同思维方式。由于工程案例教学的主体是学生，解决工程问题需要依赖学生的主动学习与思考，教师的角色转变为案例的组织者与推动者。因此，学生在完成工程案例的过程中会增强自己独立学习与思考的能力，同时也获得了解决实际工程问题的经验与知识。在工程实际案例教学过程中，学生以组为单位，为了完成案例，必须相互配合，这锻炼了他们的团队协作能力。除了案例介绍环节由组代表发言外，在案例讨论环节与教师评点环节中，学生都可以主动发言或由教师指定学生发言，组内不允许任何一个同学不发言，这就打消了学生“混课”的念头。讨论发言过程会极大锻炼学生的语言组织能力与公众场合的表达能力，这些都是传统教学中学生欠缺的基本素质。通过与2011级、2012级部分学生交流，笔者发现他们比2010级学生在上述能力上有很大的提高。
第二，培养了学生学习的主动性，活跃了课堂，取得了良好的教学效果。工程理论系统性很强，若学生对其中一个环节不理解，则后面的所有内容学生都难以理解，而工程理论教学又很难讲得趣味横生，学生上课也难以集中精神。再者，在传统的讲授式教学中，学生作为知识的被动接受者要想跟着教师的思路走还是有难度的，他们非常容易因为“听不明白”而厌学，这样课堂效果就会大打折扣。而案例教学注重的是学生的主动思考，目的是培养学生的学习能力与分析、解决问题能力，课堂只是一个讨论场，每一个发言都是思想的碰撞，都会引起学生的共鸣与思考。显而易见，案例教学的课堂非常活跃，而且教学效果非常好。2011级、2012级两个年级在实施案例教学的过程中，没有学生出现逃课现象，课堂讨论也很激烈，相对于2010级以前的传统教学，其教学效果是相当好的。
第三，用人单位对2011级、2012级毕业生的反映很好。我们能动专业教师与毕业生长期保持联系，也会不定期地到毕业生工作单位调研。通过与毕业生及用人单位的交流我们发现，2011级、2012级的毕业生能更快地融入工作岗位，更好地完成建筑设备的相关工作，用人单位对我们的毕业生相当满意。
（三）开展案例教学的难点与建议
工程案例教学有着诸多优点，但我国工程领域开展案例教学的时间比较短，特别是土建类与能源类专业案例教学尤其缺乏，可参考的教学案例几乎没有。想在工程领域开展案例教学，丰富且高质的案例库是必不可少的。因此，教师需要投入大量的时间与精力去收集与编写教学案例，这对教师的专业素质提出了很高的要求。目前，国内高校对教师的考核主要以教学工作与科研工作为主，而对教学工作的考核主要体现在“量”上，即课时的多少，而对课程的“质”关心不够。教师为了教好一门课所付出的努力难以量化。同时，得过且过的行为也不会被惩罚，这导致教学工作越来越得不到重视。如果想提升教学工作质量，那就得想办法认可教师在教学中的付出，让热爱教学的人不吃亏。这样的话，编写案例应该得到学校与教学主管部门的大力支持，工程案例教学也应该被大力推进，并作为提升教师的工程应用能力与教学能力的主要抓手。
在工程案例教学中，学生是实施的主体，能否调动学生的积极性关系到工程案例教学的成败。在教学过程中，教师应能很好地组织、引导与督促学生，并把学生领入案例当中，让学生领略到工程案例的关键步骤、关键内容，增加工程实践能力，让学生能学以致用，这样大部分学生的积极性才会提高。
三、结语
传统教授式教学在工程教育中存在诸多问题，教学方法的革新势在必行。案例教学法在本校的建筑设备教学中取得了一定的成效，毕业生素质明显提高。可见，案例教学法在工程教学中的尝试有着重大的意义。通过工程案例教学能够提高教师的教学效率，提升学生的学习积极性，增加学生接触工程实践的机会并提高他们的工程应用能力，同时这也能提高教师的工程实践水平。总之，工程案例教学对培养高素质的工程应用人才有着极大的积极意义。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 米伟哲.案例教学法在工程实践教学中的应用[J].实验室研究与探索，2010（3）：145-146.
[2] 许朝阳，张莉.工程专业案例教学的实施方案研究[J].高等建筑教育，2008（3）：100-102.
[3] 贾绍义，夏清，吴松海，姜峰.工程案例教学法在化工原理教学中的应用[J].化工高等教育，2010（3）：78-81.
[4] 荆肇乾，曹世玮，王祝来，林少华，王郑.给排水科学与工程专业施工课程教学探索[J].大学教育，2015（2）：167-168.
[5] 罗蕾蕾，吴俊，杨安运，费先德. 食品科学与工程专业——专业课案例式教学探讨[J].继续教育，2014（10）：33-34.
[责任编辑：陈 明]
