建筑环境与设备工程专业毕业设计培养模式的创新和实践

摘要:通过对建筑环境与设备工程专业毕业设计教学环节的建设,总结了一些关于毕业设计教学环节的经验,并将其赋予实践,取得了很好的效果。

关键词:建筑环境与设备工程;毕业设计;培养模式

作者简介:夏国强(1978-),男,天津人,河北工业大学能源与环境工程学院建筑环境与设备工程系,助教,工学硕士,主要研究方向:供热系统计量模式及节能;杨华(1969-),女,天津人,河北工业大学能源与环境工程学院建筑环境与设备工程系系主任,教授,工学博士,主要研究方向:供热系统计量模式及节能。(天津 300401)

基金项目:本文系河北工业大学校级教学改革项目的研究成果。

建筑环境与设备工程专业(以下简称“建环”)是一个工程实际应用较强的工科专业,在其本科教学阶段,实践教学环节能够大大提高学生对于本专业知识的理解和掌握。其中,毕业设计是本科教学整个本科教育中最后一个环节。毕业设计阶段,学生将本科所学的知识综合应用,最终完成建环专业的相关一整套设计工作。因此,毕业设计环节不但大大锻炼了学生查阅文献、计算、绘图、计算机应用等方面的能力,更重要的是整个环节往往能将学生在本科学习阶段所学多门专业课有机地结合起来,巩固课堂上传授的内容,为以后实际工作打下坚实的基础。可以说,毕业设计是将大学理论教育与实际工程应用紧密联系的一个中间关键环节。而传统的毕业设计由于受到诸多原因的限制,往往只是设计一个空调系统或者供热系统,这样毕业设计就变成了课程设计的一个延伸,对于学生的培养并不能起到毕业设计本应该起到的作用。在这种模式下,指导教师扮演的是一个甲方的角色,向学生提供设计要求,学生根据具体要求完成相关设计。这只是一种一对一的关系,而实际上,在一个正常的设计过程中,各专业之间,设计者与甲方之间都存在各种关系,是多对多的关系。正是基于这种情况的考量,河北工业大学(以下简称“我校”)建环专业对于毕业设计的培养模式提出了一些新的想法和思路,并通过2005级学生毕业设计的实践应用取得了一定的效果。

一、改革思路

1.综合各专业的培养模式

对于绝大多数的建环专业的教学来说,往往只是围绕自身的某个部分来进行。比如,对于供热系统的讲授通过供热工程这门专业课来完成知识的传递,通过课程设计的阶段对该部分的内容进行巩固加深。在这种教育模式下,学生对于供热的基本知识能够得到比较深刻的理解,但是却忽视了各专业之间的配合。在这种模式下,学生在学校完成一整套体系的学习以后,只有在进入到实际的工作角色后才能够注意到这种问题。而建环专业是土木一级学科下面的二级学科,在实际建筑设计的工作中,建环专业要与建筑专业、结构专业、给排水专业、建筑电气专业等相关专业进行相互配合来完成。因此对于建筑环境与设备工程专业学生的培养不能仅仅立足于自身的体系来进行,而应该将立足点放在整个建筑的整体设计的角度上进行考虑。因此,基于上述原因,在毕业设计的设计过程中,提出了多专业相互配合的思路,对某个设计实现多专业的综合设计。

2.新型技术的应用

毕业设计阶段不能只是成为课程设计的一个延伸,在其设计过程中如果只是将教材上的内容付诸实践,其结果就是培养出来的学生缺乏创新意识和缺乏应用新技术的能力。因此,在毕业设计阶段,要将建环专业的新产品、新技术、新系统尽可能应用进去。尽管这些内容可能在专业课程的学习阶段并没有得到详细的介绍,是学生不熟悉的内容,但也正是由于这种原因,其设计理念和设计思路并没有受到相关条条框框的约束,更能够发挥学生的创新意识。同时,由于学生对这些内容不够熟悉,为了完成相关的设计,必须要进行大量的资料收集、阅读、整理工作,也大大锻炼了学生在这方面能力。

3.不同的设计分工

传统的毕业设计就是进行某项设计,其设计工作最终的成果是设计说明书和设计图纸。现在的设计院在工作中为了能将系统设计得更为合理,往往会对不同的系统进行计算机模拟比较,选定最优设计。因此,计算机模拟设计也将会成为毕业设计的一部分内容。

4.专业工具的应用

众所周知,建环专业在实际设计工作中有大量的专业工具可以应用。但是由于在本科学习阶段为了让学生更加了解基本的设计过程,在课程设计阶段一般是不允许使用这类工具的。而在毕业设计阶段情况有所不同,由于毕业设计更加接近于以后的实际工作情况,笔者认为可以允许使用专业工具。这样也可以将学生从大量计算、绘图的工作中解放出来,从而将更多的精力放在系统的设计、新技术新产品的了解和应用上面。

5.提倡换位思考,加强角色扮演

在实际的设计中,投资方和设计方的矛盾是不可避免的。在出现这种矛盾的时候,需要设计方提出合理可行的解决方案。但是若设计者在设计之初就考虑到有可能发生的问题,也许这种矛盾就会少一些。因此,作为设计者,设计时从使用者角度来出发,进行换位思考,可能就会发现原有设计中的一些问题。为了增强学生的这种意识,安排负责其他不同方向的学生承担投资方角色扮演任务,与设计人员进行交流。

6.明确毕业设计教学的目的

本科教育培养的建环专业的毕业生培养目的是培养具备本专业综合素质的专业应用型人才,其与高职等培养目的最大的不同就是毕业生要具备分析问题解决问题的能力。毕业生如果只是会用规范设计和画图,将不是本科教学的目的。因此在毕业设计过程中同样要注意这种情况。为了强调本科教学的目的,在毕业设计的设计成果的评价上,我校更倾向于对设计思路和设计理念的描述,更看重于对系统方案的分析上,而对图纸具体的画法不作过多的要求。也正是基于这种思想,在系统方案确定的过程中要求学生要具备足够的分析过程和理论支撑,最终确定的方案必须是经过优化以后的方案。

二、实践应用

在2005级建环专业的毕业设计中,我校设立了一个综合性的设计题目。其题目的依据来自于我校即将建设的节能楼。为了体现上述改革思路,将该题目分为几个部分。由于节能楼的设计过程中的建筑和结构设计分别属于不同的学院和专业,因此在配合上有一定困难,又由于建筑和结构设计在设计时间上与建环专业设计上具有一定先后顺序,所以在此次的毕业设计中直接应用了设计好的土建图纸,由指导教师角色扮演建筑师、结构工程师和电气工程师,相互提要求和条件,与学生共同完成毕业设计。而建环专业的设计分别涉及到供热、空调、给排水、消防等设计工作和模拟工作,分别安排不同的学生负责。在设计理念上,充分发挥学生的主动性,由指导教师提出相应基本要求,其他完全由学生完成。在最终的设计中,分别涉及到散热器采暖、地板辐射采暖、地源热泵技术、VRV技术、计算机模拟、太阳能以及自动喷淋等相关系统。虽然节能楼的建筑面积并不是很大,但是充分发挥了其实验特性,运用了不同技术来完成,进而进一步锻炼了学生的能力。

1.毕业设计题目工程概况

工程名称:节能楼;建筑面积:4973m2;地上四层;建筑高度:22米。

2.毕业设计过程

我校建环专业毕业设计总周数为16周。这期间从准备到结束将经历多个设计过程。每个环节都会有一些需要注意的地方。以下是我校的具体做法。

(1)设计分工。基于实际情况,将该综合设计题目分为四个部分:供暖系统设计、空调系统设计、给排水及消防系统设计、计算机模拟设计。由四个学生和四名指导教师组成一个设计小组,由学生分别完成以上各部分设计内容。其中,计算机模拟题目由于其特殊性,将主要暂由指导教师提出。为了加大难度,人为区分了节能楼的使用功能,将节能楼1、2层作为实验室和教室,将3、4层作为办公室,并要求学生设计两套独立的系统。因此具体设计方案将会由于使用功能的不同而进行区别设计。

(2)设计过程。设计是一个团队的整体设计过程,因此在设计过程中模拟“碰头会议”将会定期举办。为了更好地模拟实际工程设计过程,四名指导教师将会充当其他专业负责人和投资方的角色。每个人从各自的立场出发,与其他人员(主要是同学)进行磋商以解决矛盾。比如设计小组第一次会议,工民建工程师就提出预留孔洞的大小问题,电气工程师提出预留电力功率的问题,投资方提出设计基本要求和各专业概算的问题。这种专业之间的相互提要求是设计过程中经常碰到的问题。学生将根据提出的要求在最短时间(1-2天的时间进行收集资料)内做出回答。这类的“碰头会”将贯穿于整个设计过程中。由于一个设计很难做到从开始到结束均无条件的变化,所以在设计过程中不同专业和投资方还会人为地增加一些变化以增加设计上的难度和复杂度,也更能模拟实际工程设计过程。

设计方案的确定在设计过程中单独被强调出来。设计方案在确定之前要求每个设计者对自己的设计提出相应几种设计方案,然后根据自己的判断选择出最优方案并给出理由。方案提出后设计小组对其展开讨论,其中指导教师将作为参与者而不是决策者,设计方案主要由四名学生经过讨论完成。在这一过程中,为了最终确定最优方案,学生们必须对其他同学所涉及内容有较为深刻的理解才能提出有针对性的意见和建议,所以这一过程将会反映每个学生的综合能力。

三、实践效果

经过节能楼的综合设计,四名学生共同完成了其设计题目。其中冷热源为地源热泵和辅助燃气壁挂炉,供暖系统经过协商,1、2层采用了散热器采暖,3、4层采用了地板辐射采暖+太阳能辅助,空调系统为1、2层采用风机盘管+新风系统,3、4层采用VRV+新风系统,消防系统为1、2层采用了干式自动喷淋,3、4层采用消防栓系统,整栋建筑设有给排水和生活热水供应(太阳能),模拟完成了空调房间和地板辐射采暖房间的模拟任务。每个学生都出色地完成各自的任务并取得了非常大的收获。

四、结论

经过对毕业设计环节创新培养模式的探讨和实践,已经初步达到了预期的效果,我校将进一步在将来的毕业设计中继续贯彻这种改革模式和发展新的改革措施,为培养能够快速适应现代建环专业特点的应用型工程人才而努力。

(责任编辑:刘辉)

推荐访问:毕业设计 培养模式 实践 创新 环境

---