实验教学项目特色

体现虚拟仿真实验教学项目建设的必要性及先进性、教学方式方法、评价体系及对传统教学的延伸与拓展等方面的特色情况介绍。)

目前全国有近200所普通高校开设了建筑环境与能源应用工程本科专业,多数高校该专业培养“能够胜任从事工业与民用建筑暖通空调、燃气和建筑用能供应系统的设计、施工、运行、管理工作能力”的高级应用型人才。长期的教学实践经验表明:毕业设计的教学效果对学生培养质量起到关键作用,但毕业设计效果往往因学生理论基础不扎实和工程经验不足而折损,对人才培养质量形成不容忽视的影响。

毕业设计前的毕业实习是弥补学生这些短板的重要时机。而在毕业实习中增加虚拟仿真实验教学是最有效的手段。

由于实际暖通空调工程系统复杂庞大,一些部件安装隐蔽,实习教学时也难以实现全面观看到空调系统的所有细节和厘清复杂的空调系统工作原理。传统教学方式在讲授暖通空调工程设计相关内容时,CAD二维图抽象枯燥,实际的三维几何结构通过多个视图或剖面图表达,需通过空间想象,一旦面临很复杂的系统结构时,很难复原系统的全局构建、各设备、管路、部件间的配合联系,从而难于理解系统的工作原理、流程和转换调节如何实现。

虚拟仿真实验教学可以弥补传统的教学方式在培养学生设计能力方面存在的明显不足,显著提高教学效果。既可以强化学生对空调系统运行调节原理的全局认识,以真实工程案例避免学生遗漏和错误,真正理解规范,灵活运用理论知识。避免出“缺项漏项、不能调节”等等脱离实际的设计。

1. 实验方案设计思路

本项目选用株洲市规划展览馆暖通空调系统为原型,原型的设计理念和技术先进、设计完善,系统复杂程度适中,涵盖多种极具代表性的空调系统,是很好的学习案例。设计思路如下:实验设计3学时长,将知识点布局按照三级层次组织:第一层是分制冷源系统、制热系统、空调及输运系统的运行原理,包括冷热媒输运、循环,设计要点、重要规范;冷热源系统的季节转换和符合适应调节原理。第二层是3种典型常用空调系统的运行原理、调节设计要点,第三层是各设备或部件的技术特点和设计方法、计算选型等。

高度优化教学内容,所有教学内容均准确对应能力目标。 教学内容以必须掌握的核心知识点、必须应用的基础设计规范条款、教学中常见的疑点、难点为主

2. 教学方法创新

实验教学采用虚实结合,学生在展览馆实习结合虚拟实验进行。虚拟实验采用多媒体、虚拟现实、人机交互、在线统计反馈等先进技术,完全还原真实案例情景,使用者可以第一人称视角和上帝视角漫游机房、管路、系统和360度察看设备样貌,教学除注重展现暖通空调系统的完整性,还特别突出了一些学生在课程学习中易于忽视但很重要的细节知识点,注重学生学习的“获得感”。穿插于学习内容之中的知识点以声音、图画、动画等不同形式出现,重要知识点以不同形式重复从而加深印象。

教学形式上,以学生为本,注重打破单一重复的形式,根据虚拟实验内容特点,在“一次回风空调系统”和“风机盘管加新风系统”内容学习中采用了类似闯关游戏的形式插入知识点和考核点,让学生在学习中获得趣味化体验。

注意教学方式,应用引导和启发方法,培养学生思考能力。在实验中设置了50%左右的考核点是需要对知识点综合运用和对案例进行分析才能正确解答的,通过这种训练和考核,帮助学生提高归纳总结知识和领会原理的能力,同时克服传统教学方法中知识点分割,不成系统化,学生难以贯穿领会并灵活运用的缺点。

穿插于学习内容之中的知识点以声音、图画、动画等不同形式出现,重要知识点以不同形式重复从而加深印象。

3. 评价体系创新

注重评价体系科学和完善,本虚拟仿真实验系统提供了实验前预习资料和参考文献资料帮助使用者做好实验前的准备工作。能够记录学生参加实验的全过程,并能随时提供实验指导,不仅记录考核答题的一次正确率,还记录每个学习步骤停留时间和总实验时间。

这样能完善和公平的评价学生预习效果、实验过程以及实验结果。平台完善的反馈机制能全面系统的统计分析学生对实验方面的建议与评价,为改进和完善实验提供参考意见,从而提高教学效果。

4. 对传统教学的延伸与拓展

实验中大量的设备以逼近原型的外观呈现,模型精细,尺寸比例准确,可帮助学生认知熟悉设备构建的样貌,还可操作认知他们的连接和安装形式;虚实结合,学生在展览馆实地实习后,再进行虚拟仿真实验,延伸了传统教学内容,拓展了“看不见”的部分的认识深度、不能“操作”部分的反复操作性。同时。