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關鍵詞:公共場所;空調通風系統衛生;防治措施
Abstract: the air conditioning system of health problems have been hvac designers and owners concern, air conditioning system health problems mainly comes from air pollution and water pollution in two ways, because of the air conditioning system of air from the fresh air system from outside to inside of the delivery of fresh air and return air system of the combination of indoor air and become mixed air. Whether outdoors or indoors air contains many suspended particles and of all kinds have (not) machine gas pollutants. Through the adsorption, sedimentation, breeding process, causing the air bacteria and other harmful substances, constantly which has drastically increase, cause undesirable building syndrome and all kinds of allergic symptoms even infectious diseases. This article through to public health problem of the air conditioning and ventilation system to make simple elaboration, and how to solve the author puts forward his own point of view and opinions.
Keywords: public places; Air conditioning and ventilation system health; Prevention and control measures
中圖分類號:TU831.3+5文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
引言
隨著國民經濟的不斷發展,人們生活水平的不斷提高。越來越多的建筑和其他公共場所開始使用空調來進行空氣循環,人們大部分的時間都是在有空調的場所里學習、工作和生活。但是隨著空調的不斷普及和使用,帶來的問題也開始不斷的顯現出來,其中以空調通風系統中的衛生問題尤為嚴重。國內外的調查表明,空調系統宛然對室內空氣質量影響極大,已成為室內空氣污染的主要來源。現對商業辦公樓、影院等公共場所空調通風系統常見的衛生相關問題展開討論。
一、空調通風系統產生的常見問題
1.1空調系統的衛生問題主要是有空氣污染和水污染引起的。空調系統空氣來源一般是新風和回風組合的混合空氣。這些室內、外空氣受大氣環境、人類活動和建筑裝修材料等影響,包含了許多懸浮顆粒物(粉塵、微生物、花粉、氣溶膠)和各類有(無)機氣體污染物,隨著空調的“吐故納新”過程進入系統,通過吸附、沉積、滋生等過程,濃度或數量不斷增加,引起不良建筑綜合征,各類過敏癥狀甚至傳染病。
1.2新風量的缺失
在世界上發達國家中對中央空調新風量的要求一般是30-50立方米/小時,我國對中央空調新風量的要求一般中有20立方米/小時,甚至更低。在市面上還有不少新風量很低的中央空調一直在銷售和使用。在商業辦公樓、影院等公共場所中,人流量一般都十分的巨大,導致這些場所的空氣質量急劇的下降,空氣中的細菌和其他有害物質急劇增長,若新風量達不到要求,室內空氣得不到及時的更換,一直在空調的回風系統中循環,為細菌的滋生提供溫床,也為疾病的傳播創造了條件。所以,足夠的、清潔的新風是改善室內空氣質量唯一可靠方法。新風能保持室內空氣的新鮮度,調節室溫并去除過量濕氣,稀釋空氣污染溶度,并形成正壓抵御室外污染空氣進入。當然,空調系統能夠提供新風不等于一定就能改善室內空氣質量,因為新風的效能又同新風的量和潔凈度以及室內氣流的組織等密切相關。只有足夠的且清潔的新風才能改善室內空氣質量,預防空氣傳播疾病。
1.3空調的安裝不合理
我國大多數的公共場所空調系統采取上入上回的氣流組織,這樣很難做到新風的均勻分布,有些送風口和排風口距離過近,甚至發生“短路”(即剛從排風口排出的空氣還沒有逸散到外界大氣中,就已經被送風口再次吸入中央空調中,送入室內)現象。在中央空空調的安裝過程中,要充分考慮,合理的布置送風口和排風口,充分將新鮮空氣送入工作區,才能提高室內的換氣效果,達到提高空氣品質的目的。
1.4空調自身的設計缺陷、經營者的管理不當及相關法律的空白
1.4.1國外對中央空調新風量和空氣過濾的要求很高,如日本強制性要求中效過濾,達不到要求將受到嚴厲的懲罰。我國對中央空調只是用簡單過濾網,不少中央空調連低效過濾都達不到,也沒有什么懲罰措施;其次,國外對中央空調排風要求很高,并且是強制性的,國內一般沒有此項要求;最后,國外中央空調普遍裝有空氣加濕裝置,國內中央空調很少見到空氣加濕裝置,也很少有企業主動安裝空氣加濕裝置。國外對中央空調風光潔凈度要求同樣十分嚴格,在施工質量、管理、檢查、經常性清洗等方面一直保持著標準很高的評判指標,國內在這方面沒有什么要求。國外中央空調的制造標準體現出很高的環保特性、智能化、網絡化特此能夠,對生產過程、材料、制冷劑等都有較高的環保要求,更強調空氣品質。
1.4.22004年衛生部組織對30個省市區60個城市937家賓館飯店、大型商場、超市的空調系統進行了監督抽檢,結果顯示,空調通風系統存在嚴重的生物性污染和顆粒物污染。微生物污染的有411家,站抽檢總數的47.1%,中毒污染的占46.7%,合格率僅為6.2%;通風管道內最高積塵量達到了486g/m2.。
1.4.3通過調查發現,商場、賓館集中空調系統積塵量污染狀況嚴重;積塵中細菌、真菌總數污染屬中等水平;公共場所空調系統污染嚴重和管道長期未做清洗有直接關系。 管道未做清潔工作的主要原因為:
(1)衛生法規和相關衛生標準處于空白;
(2)國內無管道清洗服務機構;
(3)經營、管理者主觀上未給與足夠重視;
(4)清洗費用較高
二、防治措施
2.1為提高室內的空氣質量,應當對中央空調的通風系統做維護和清洗,必要時還要進行消毒,以下列舉了消毒的時機:
2.1.1當中央空調通風系統導致或可能導致空氣傳播疾病時。公共場所經營者應當及時關閉所涉及區域的中央空調通風系統,并按照當地疾病預防控制機構的要求,對公共場所及其中央空調通風系統進行消毒處理。消毒處理的中央空調通風系統經衛生學評價合格后方可重新啟用。
2.1.2檢測發現冷卻水、冷凝水中檢測出嗜肺軍團菌;空調送風中檢測出嗜肺軍團菌、β―溶血性鏈球菌、風管積塵中檢測出致命病菌等情況時,公共場所經營者應當立即對中央空調通風系統進行清洗和消毒,待其檢測、評價合格后。方可運行。
2.1.3 空氣傳播性疾病在本地區暴發流行時,采用全新風方式運行,確保風房間獨立通風,啟動空氣凈化消毒裝置并保證該裝置有效運行。
2.2如果新風本身收到污染,就談不上改善室內空氣質量的作用,新風的潔凈度也會控制著室內空氣污染的關鍵點之一。有空調系統的公共建筑大多坐落在城市的中心,室外的空氣流動性差,多被各類廢氣、塵埃污染;而且建筑物自身也存在許多污染源,如開放式水塔,各類排風口。在空調的設計中,應對同庚系統中加裝過濾網、加濕裝置等。安裝時,新風口的位置要設置在室外,避免信封的二次污染,保證新風的潔凈;其次新風口與開放式冷卻塔。高車流量道路、建筑物本身各類排風口的位置要有最小安全距離‘最后新風口還要采取防雨、防蟲、防鼠和防塵等措施。
2.3由于空調系統的污染持續存在,對空庭進行定期的維護和清洗十分重要。不要指望每兩年一次的清洗消毒來結局所有的問題是不現實的。在這種 情況下,系統的日常維護就顯得更為重要,設備表面積塵和凝露水的清理,各級空氣過濾器(網)及時清洗更換,積水盤的堵塞清理,管道溫濕度的控制,設備的維護維修,各種制度的實施保障等等,都能有效降低污染和減少微生物繁殖。
三、結束語
解決空調系統衛生問題是一個系統工程,需要多部門的配合解決,可以通過設計、安裝和自身管理等多個環節來減少。要達到這個目的,僅依靠衛生部門的監管是無法完全實現的。需要政府來完善法律;衛生、社保質監等部門的大力監管,公共場所運營者的完善管理等各方面的努力。
參考文獻:
[1]方強,洪佳冬,林岳程.公共場所集中空調通風系統衛生問題探討[J].預防醫學情報雜志2010(04)
【關鍵詞】火災自動報警;消防聯動控制;醫藥工程
引 言:
隨著我國現代化建設的迅速發展不斷加強,火災自動報警系統在工業與民用建筑的防火工作中發揮著越來越重要的作用,成為現代消防不可缺少的安全技術措施。回顧近年來,我國發生一系列的重大、特大火災安,造成了人員傷亡和經濟損失。醫藥生產企業通過化工合成的方法合成藥物的新工藝越來越多,生產加工過程中的火災危險程度也比民用建筑要高。與一般的工業廠房相比,醫藥的潔凈廠房具有如下特殊性:空間密閉、工藝復雜、空間分隔多、裝修材料多。這意味著,醫藥廠房將面臨著比一般廠房更加嚴峻的消防問題。筆者將在下文中,談論一下在醫藥工程中,火災自動報警系統的應用。
1.消防控制室
1.1 消防控制室系統布置
火災自動報警控制器是火災自動報警系統的核心,能接受現場火警探測器的報警信號,對報警信號進行分析判斷。在確認火災后,能夠聯鎖啟動相應的消防設備:如排煙風機、消防噴淋泵等。火災自動報警控制器設置在消防控制室內,需要24小時有人值班。當現場的報警設備動作時,聯動消防控制室顯示并且聲光報警。消防控制室內設置的消防設備除了火警控制器外,還應包括火警圖形顯示裝置、消防專用電話總機、應急照明和疏散指示系統控制裝置等。在醫藥工程中,部分車間、甲類倉庫有可燃氣體釋放源,可燃氣體報警控制器也應該設置在消防控制室內。
1.2 火災自動報警控制器
火災自動報警控制器單機系統每一總線連接設備總數不宜超過200點,且應留有不少于額定容量10%的余量。系統包括可編地址的各種探測器、手動報警按鈕、聯動模塊以及報警顯示裝置等設備,設備總數和地址總數均不應超過3200點。探測器或聯動控制模塊發生斷線或短路故障時,控制器可顯示發生斷線或短路故障的探測器或聯動控制模塊的地址號,伴隨有聲光報警并記錄相關的故障信息。
2.火災自動報警系統設備
1)火災探測器的布置
根據《火災自動報警系統設計規范》規定,在大部分制藥生產車間、綜合辦公樓、科研實驗室區域,屬于火災初期有陰燃階段,產生大量的煙和少量的熱,很少或沒有火焰輻射的場所,應設置感煙火災探測器。對于部分會產生大量蒸汽或煙霧、有較大粉塵的場所,則適宜設置感溫火災探測器。在醫藥廠區的防爆區域,如甲類倉庫、防爆廠房等,需要選擇防爆型號的火災探測器。在防爆區域一般會生產或保存可能釋放可燃氣體的有機溶媒,針對這種區域應該選擇可燃氣體探測器。
2)報警按鈕以及聲光報警器的布置
建筑物每個防火分區至少設置一個手動報警按鈕。每個防火分區的任何位置到臨近的報警按鈕步行距離不應大于30m。滿足上述規范的同時,應該在人員疏散的出入口、車間或綜合樓的主出入口等方便人員逃離火場時按動的位置設置手動報警按鈕。每個報警區域內均勻設置聲光報警器,一般情況下可與手動報警按鈕布置位置相同,若車間內等比較寬敞的區域在滿足報警要求的情況下,為控制工程成本可適當減少聲光報警器的數量。消火栓(或泡沫栓)按鈕一般安裝在消火栓內,根據安全專業提供的條件布置,設置硬線直接聯鎖啟動消防泵(或泡沫泵)并送報警信號到消防控制室的火災自動報警控制器。特別注意的是由于醫藥廠房潔凈廠房上方存在大量技術夾層,根據《潔凈廠房設計規范》,在技術夾層內也應設置火災報警探測器。
3)消防電話的布置
根據火警規范,消防控制室必須設置消防專用電話總機,消防電話分機則應該設置于消防水泵房、變配電室、空調機房等比較重要的消防場所。消防控制室、值班室內,應設置可直接報警的外線電話。
3.消防聯動控制系統
3.1 防排煙系統聯動控制
醫藥工程廠房是封閉的廠房,內部平面布置曲折,且暖通通風管延伸至廠房內各個房間,當發生火災時,煙氣容易順著暖通風管蔓延至整個廠房。在這種情況下,防排煙系統顯得尤為重要。
建筑物內的防煙分為自然通風或機械加壓送風方式;排煙可采用自然排煙或機械排煙方式。本文中防、排煙聯動控制方式主要針對的是后者機械加壓送風及機械排煙方式。
當感煙(或感溫)火災探測器動作、手動報警按鈕動作或70℃防火閥關閉時,在消防控制中心報警,同時聯鎖開啟相應排煙區內的常閉排煙口、對應排煙風管上的電動閥及相應的排煙風機和排煙補風機,并關閉相應排煙分區的空調通風系統及新風管上的電動風閥。當排煙溫度到達280℃,排煙風機前的排煙防火閥自動關閉,聯鎖關閉對應的排煙風機和排煙補風機。
設有擋煙垂壁的防火分區,當感煙(或感溫)火災探測器動作時,火災報警控制器聯鎖控制降下相應排煙分區邊界的擋煙垂壁,放置煙氣快速蔓延至其它排煙分區。
在某些防爆區域和非防爆區域之間的緩沖間,暖通專業存在正壓通風系統,設置了差壓開關和失壓報警器,用來實現對應房間的失壓報警及聯鎖控制啟動正壓風機。
3.2 噴淋系統聯動控制
自動噴淋系統具有幾種不同的聯動控制方式:濕式系統和干式系統、預作用系統、雨淋系統以及水幕系統。對于這幾種系統,筆者針對自己所完成的醫藥工程經驗選擇預作用系統進行闡述。
整個系統需要聯鎖控制的設備包括有水流指示器、信號閥、壓力開關、噴淋消防泵。當報警區域兩個火警探測器或一個火警探測器與手動報警按鈕動作時,火警控制器給預作用閥組送開啟信號;若系統設置有快速排氣裝置,則需聯動控制排氣閥前的電動閥開啟。噴淋泵控制柜的啟動和停止按鈕,需要用專線連接至消防控制室的手動控制盤。系統的水流指示器、信號閥、壓力開關動作狀態,消防泵的運行狀態及閥的啟閉狀態應該在消防控制器上顯示。
3.3 防火卷簾聯動控制
為了防止煙氣和火勢的蔓延,兩個防火分區之間一般設置有防火卷簾。
疏散通道上的防火卷簾控制如下,當防火分區內兩個感煙探測器或防火卷簾專用感煙探測器動作,聯動防火卷簾下降至距離樓板1.8m處位置;若防火卷簾專用感溫探測器動作,則聯動防火卷簾下降到樓板。非疏散通道上的防火卷簾則在接受了防火分區內兩個獨立的火災探測器的報警信號時,聯動防火卷簾直接下降到樓板。
防火卷簾兩側設置手動按鈕控制防火卷簾升降,防火卷簾控制器一般設置在現場,將現場防火卷簾的狀態信號反饋到消防控制室的火警控制器。
3.4 防火門聯動控制
常開防火門在防火分區內兩個火探測器或一個火災探測器和一個手動報警按鈕動作時,聯鎖關閉防火門。防火門控制器開關、故障信號應該反饋到現場的防火門控制器,同時監控器應該將信號遠傳至消防控制室的防火門總監控器。
結束語
隨著經濟科技的發展,國內醫藥工程建設的規模在不斷地擴大,消防安全的問題也應該受到我們充分得重視。為了避免發生重大的消防事故,我們必須用高度的責任心、科學的態度去面對經濟發展中可能出現的一系列安全問題,使醫藥企業消防工作做得更安全更可靠。
參考文獻:
[1]火災自動報警系統設計規范(GB 50116-2013)
[2]潔凈廠房設計規范(GB 50073-2013)
關鍵詞:建筑環境與能源應用工程;建筑節能;教學改革;翻轉課堂
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2017)03-0036-05
2012年9月教育部對建筑環境與設備工程進行調整,并入了建筑智能設施(部分)、建筑節能技術與工程兩個專業,更名為“建筑環境與能源應用工程”,主要涉及建筑環境和建筑能源兩個主要方向[1]。該專業自成立以來,曾幾次更名:從20世紀50年代初期的“供熱、供煤氣及通風”,到 1987年調整為“供熱、供燃氣、通風及空調工程”與“城市燃氣工程”兩個專業,1998年合并為“建筑環境與設備工程”,再到如今的“建筑環境與能源應用工程”。每次更名都與當時國民經濟水平與社會發展息息相關,專業名稱具有一定的指向性,在一定程度上反映了不同時期國家對專業人才提出的不同戰略需求。新名稱強調“建筑環境”“能源”方向,符合“十三五”規劃中有關全球氣候變化及綠色低碳發展的應對要求,與規劃中“綠色”“協調”的發展理念不謀而合,對大力推進綠色改革,推動協調發展,加強生態文明建設有著積極意義。從國家戰略規劃與市場需求的層面看,新專業要以節能減排、發展低碳經濟為導向,
應在原有暖通、燃氣等專業課程基礎上增加建筑節能、綠色建筑、新能源應用等相關內容,以符合當前社會需求,培養專業復合型人才。
此外,中國是能源消耗大國,近20年建筑行業的飛速發展使得建筑能耗在社會總能耗中占比越來越大,這說明中國建筑節能有著廣闊的提升空間和社會前景,而降低建筑能耗刻不容緩。在提倡建設資源節約型、環境友好型社會的大環境背景下,建筑節能課程應被更多專業納入本科教育中,成為土建行業各專業的通識課程。
一、問題的提出
(一)建筑節能技術涉及的多學科性
建筑能技術是一門綜合性較強、學科內容高度交叉的課程,它不僅涉及建筑材料、土木工程、建筑學等工科知識,也與社會學、經濟學、管理學等人文學科緊密相關。主要包括建筑環境、建筑被動設計、圍護結構材料、建筑設備(暖通空調、照明、給排水)、建筑施工、建筑管理等內容。
由于建筑節能課程涉及的學科較多,不同專業教師在講解時會有不同的側重點,例如建筑能源與應用工程專業,教師會偏向介紹空調節能方法,建筑學教師會較多關注建筑單體設計與節能,若采用不同專業教師合作講解建筑節能課程則可避免產生這種情況,但是課時安排的不足、知識體系的龐雜會讓學生覺得所學知識深奧晦澀難懂,從而對建筑節能技術的認識只停留在表面。不同專業學生在學習時由于對其他專業領域的知識不太熟悉,更愿意關注自己所學專業部分的節能手段,一定程度上也限制了學生對節能知識的了解。
(二)與新的建筑環境與能源應用工程專業課程體系的銜接與融合
在最新版的建筑環境與能源應用工程專業規范中,課程體系大體沿用原建筑環境與設備工程專業的設置,被并入的專業如建筑節能技術與工程的關鍵專業知識單元,建筑節能技術、節能建筑計算與仿真等均未包含在內。新規范課程側重點依舊是傳統的暖通與燃氣模塊,對節能、智能設施領域涉及不深。隨著社會的發展,能源消耗量劇增,結合國家對行業人才提出新的戰略需求,本專業所涉及建筑能源方向不再僅限于燃氣應用,更多地是建筑能源的有效利用,即建筑如何節能。在本科教學中增強對建筑節能重要性的認識,增加建筑節能技術相關課程迫在眉睫。
在此背景下,如何將建筑節能技術與新專業課程體系有效融合,諸如建筑環境學、暖通空調、土木工程材料、綠色建筑設計原理、建筑環境測試技術、低能耗建筑理論與應用,避免和其他專業課程理論教學與實踐教學重復顯得尤為重要。
(三) 建筑節能方向人才培養存在斷層
自工業革命以來的幾次經濟危機表明,能源利用效率低下極大程度限制了經濟的發展,走建設節約型社會、實現可持續發展的道路是必經之路,也是歷史的選擇。中國當今社會能耗主要集中在工業、交通、建筑三個領域,建筑能耗占社會總能耗的三分之一以上[2],建筑節能具有較大的潛力,是降低中國社會能耗的重要組成部分,社會發展迫切需要建筑節能領域相關人才。
目前,國內研究建筑節能技術主要集中在建筑學專業下的建筑技術方向和土木工程專業下的供熱、供燃氣、通風及空調工程方向。由于建筑技術方向的學生對數學、傳熱學、工程流體力學、建筑環境學等基礎知識學習不夠深入,在建筑節能仿真與能耗模擬、建筑物理環境等方面的知識儲備遠沒有建筑環境與能源應用工程專業的學生豐富,在分析流體、熱環境、建筑能耗的實驗、模擬數據時,缺少對結果準確的判斷力和深入的分析能力,從而在一定程度上阻礙了研究的順利進行。同時,由于供熱、供燃氣、通風及空調工程方向的學生本科專業大多為建筑環境與能源應用工程,對建筑設計、建筑構造等建筑知識不夠了解,在建筑區域小環境設計、遮陽構件的選擇等建筑設計方面缺少經驗。因此,在建筑環境與能源應用工程專業本科階段加入綠色建筑設計原理等相關課程,讓學生掌握一定的建筑被動式設計等交叉學科知識,有助于建筑節能領域復合型、創新型人才培養。
二、建設內容
(一)教材建設
目前市面上有關于建筑節能主題的教材雖然多,但是質量參差不齊,內容重疊性強,經典的教材較少,內容更新的速度較慢。此外,現有建筑節能類教材,部分適合建筑學專業的學生,內容偏建筑節能設計;部分適合高職高專學生或工程技術人員,重全面性,偏科普性;部分適合高校研究人員,重理論,缺少工程實例。因此,建筑環境與能源應用專業需要編制適應建筑環境與能源應用工程專業規范要求,強調專業課程間的銜接與融合,注重節能理論性與知識系統性結合、理論與實踐相互促進、國際化的建筑節能教材。
教材編撰可從以下三個方面進行優化。
(1)提煉、梳理基本理論與方法。本科專業教材的特性應是系統講授基本理論、原理與方法,重在教授學生為什么(Why),而不僅僅是傳授學生怎么做(How),做什么(What)。因此,在眾多有關建筑節能主題的圖書資料中,如何脫離科普類特征,遵循建環專業規范的課程體系要求,提煉出基本理論、原理與方法是建筑節能教材編撰的核心問題。
(2)注重理論知識、設計計算與工程案例融合。理論知識內容應與建筑節能相關設計規范標準相適應,以加深理論知識在應用層面的理解,提升學生節能設計與計算技能。另外,工程案例內容不應局限于簡單節能技術的介紹,應融合理論知識與設計計算內容,構建各知識點理論、設計與案例的鏈條式體系。
(3)增加建筑節能研究分析方法與國內外最新技術發展等內容。教材內容需顧及不同層次學生學習能力需求,增加建筑節能研究分析方法與最新技術發展等內容,以拓寬學生的知識面,促進知識應用能力的提升。例如建筑與風環境知識單元可以增加Fluent、EnergyPlus等軟件模擬內容,以講授不同的組團布局對建筑能耗的影響。
(二)理論教學
建筑節能課程的理論框架系統較為固定,包括建筑節能基本知識、建筑節能設計原理、建筑規劃設計與節能、建筑單體設計與節能、圍護結構節能設計、遮陽設計、采暖節能設計、制冷節能設計、采光與照明節能設計、太陽能利用等單元,但由于建筑節能是一門與時俱進的學科,新技術、新工藝、新材料的出現推動著建筑節能技術的不斷革新,很多成果具有一定的時效性,教師應多關注國際先進的建筑節能理念,關注建筑節能領域的最新研究進展,不能一味地照本宣科。
建筑節能課程強調應用性與實踐性,教師不能單單只講授生硬的理論,還應將理論聯系實際,多結合工程實例分析節能技術在建筑中的應用。理論給予實踐支撐,實踐豐富理論內涵。單純的理論過于枯燥,不利于深化學生對原理的認識,也會使得學生失去學習的興趣。例如教師可以重點分析當地某一節能建筑的設計原理和途徑,探討當地地域氣候和建筑特點對節能設計的影響等。
(三) 課程設計
根據建筑環境與能源應用工程新專業規范,教學課程主要分為理論課與實踐課兩個類別。知識的輸入主要集中在理論課上,幫助學生建立對專業基礎知識的了解,以備在日后工程實踐中準確運用;知識的輸出與檢驗主要體現在設計實踐中,這不僅是對理論原理的鞏固,還是對已掌握內容的檢驗。
近年來,建筑行業的快速發展、建筑環境與建筑能源領域對人才培養的要求變化較大,日益注重建筑節能。如圖1所示,在新專業規范體系中增大了建筑節能技術模塊比重,強調理論與實踐統一,從知識的輸入、輸出和檢驗三個方面對課程體系進行重新整合,增加了以設計實踐為主的綠色建筑設計、建筑節能等課程,以此形成適合建筑環境與能源應用工程新專業規范的建筑節能課程理論與實踐教學特色,體現時代性、體系相容性、專業創新性,既符合當代社會的專業人才培養要求,也展現了科學發展的必然趨勢。
三、教學方法改革
建筑節能是一門理論與實踐結合緊密的課程,不僅需要教師在課上對基礎理論進行系統講解、對典型案例進行詳細分析,而且要求學生在課下積累豐富的相關知識并動手實踐。目前老師講學生聽的傳統模式很容易讓學生產生枯燥感、無法集中精力,從而降低了學習效率與課堂教學質量。此外,課下作業類型單一,課程論文、試卷問答較多,社會調查實踐、課程設計類作業較少,無法讓學生充分吸收并利用所學進行成果輸出。這些因素導致了建筑節能課程流于形式,成了一門科普課,學生既]有深入理解知識,也沒有機會親自實踐,無法深刻理解建筑節能的真正意義,從而也失去了開設這門課的意義。
針對這些問題,信息時代提供了一種可有效平衡理論教學與課程實踐的教學模式,即 “翻轉課堂”。“翻轉課堂”是一種利用互聯網進行教學的新興教學方式,學生課前在網上收看授課視頻,課堂上在教師指導下完成作業或實踐[3]。翻轉課堂分為課程、作業、答疑三個模塊,根據課程不同的性質可采用不同的組合方式。當課程的知識框架體系短期內不會有太大的革新時,則適合將其理論知識錄制成視頻,供學生反復觀看。相較傳統教學方式,“翻轉課堂”既節省了教師重復授課的時間與精力,又讓學生能較為靈活地安排學習計劃,從而留出更多的課堂時間進行有針對性的答疑。
建筑環境與能源應用專業中大量課程均可采用“翻轉課堂”進行教學,例如傳熱學是以理論的講授為主、作業與答疑為輔的課程,理論內容較為單一,作業通常為計算題,可采用線上基礎理論教學與線下作業、答疑相結合的方式。建筑環境與能源系統測試技術課程涉及較多的測量實驗,可采用線上視頻講解儀器使用方法與測量原理、線下學生親自操作儀器進行實地測量的模式。建筑節能課程則是強調理論與實踐的結合,理論與實踐同等重要,課程理論知識框架比較固定,實踐部分中課程設計作業的相關資料與設計規范要求一般比較多,適合網上,故適用于線上教學、布置作業,線下完成作業、答疑的教學模式。“翻轉課堂”通過將“預習時間”最大化來完成對教與學時間的延長,其關鍵之處在于教師需要認真考慮如何利用課堂時間,實現高效率的課堂教學[4]。因此,建筑節能課程的課堂內容和教學形式可多樣化:可以是師生面對面交流答疑,例如學生通過PPT、數值模擬等方式來解說自己的設計,教師針對其設計進行面對面點評,學生從教師點評中獲取信息來反省自己的設計;可以是建筑節能領域的最新研究成果分享與展示、線上理論視頻的補充案例;還可以是實踐調研類活動,例如參觀當地的節能建筑,調查統計當地民用建筑采用的節能方式等,使學生在實踐中探索、理解并運用理論,實現教學目標。
四、課程教學思考
(一)教學內容
建筑節能課程對學生的應用能力、創新能力和操作能力要求較高,學生只關注理論知識根本不足以融會貫通,必須輔以一定量的實踐課程加以深化。實踐是學生認識、完善、運用知識的最佳方式,因此可適當增加實踐課的課時。建筑節能理論知識系統龐雜,講授需要花費大量時間,教師若采用“翻轉課堂”教學模式,理論教學以線上視頻的方式教授,課堂則留出大量時間分配給實踐課,可有效解決課時安排不足的問題。
在踐課的所有形式中,課程設計是最為有效的輸出方式。設計課程一般為綠色建筑設計,內容可從小體量如小型別墅設計,大體量建筑如小區熱環境分析入手。前者可以結合《綠色建筑評價標準》進行建筑節能的設計與運用,后者可側重模擬軟件的使用,計算模擬小區熱、風環境。除此之外,在針對不同章節,可增設不同內容的調查課程。例如遮陽設計單元調查當地遮陽形式與熱工氣候區的關系;建筑節能常用學術名詞單元可通過讓學生記錄在宿舍的活動狀況、衣著類型、溫度感受等來理解室內熱舒適度;圍護結構節能設計單元增加實測墻體、門、窗等圍護結構的傳熱系數實驗等。通過設計、調查、模擬等多種形式相結合,豐富實踐課的內容和形式,讓學生有興趣、有樂趣、有志趣地主動學習。
(二)教學形式
建筑節能課程的傳統教學形式為課堂講解與考試或課堂講解與課程論文組合的形式,這兩種方式忽略了建筑節能課程的實踐性,將其當成工程熱力學一類的學科理論課程來教學,很大程度上只起到了科普的作用,制約了學生綜合能力的深入拓展。
在采用“翻轉課堂”教學后,設計實踐課占比增大,課堂將成為師生交流互動的平臺,拉近了師生之間的距離。考試形式不再僅限于試卷、課程論文,課程設計每個階段的成果、學生在課堂上的表現等按照一定權重成為學生最終成績考核的重要依據。
五、結語
根據建設節約型社會、走可持續發展道路的理念要求,實現能源高效利用是當務之急,而隨著建筑節能話題日趨受關注,社會對建筑節能領域的復合型人才需求不斷增大。在建筑環境與能源應用工程的新專業規范背景下,建筑節能作為一門不可或缺的課程,現實意義重大,實現與新規范專業體系的融合與銜接尤為重要。應從教學內容、形式等多方面進行改革,以滿足人才培養的需要。新興的“翻轉課堂”線上視頻線下課堂的教學模式恰好滿足了建筑節能課程特點的要求,體現了理論與實踐的相互融合,相互促進。
參考文獻:
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關鍵詞:安全工程;課程建設;協同創新
作者簡介:張洪杰(1982-),女,遼寧鐵嶺人,武漢科技大學資源與環境工程學院安全科學與工程系副主任,講師;向曉東(1958-),男,四川宣漢人,武漢科技大學資源與環境工程學院副院長,教授。(湖北 武漢 430081)
基金項目:本文系武漢科技大學教學研究項目“培養適合社會發展需求的安全工程創新型人才新模式的研究與實踐”(項目編號:2012X94)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)20-0074-02
隨著社會的進步和經濟的發展,對安全工程專業人才的需求越來越廣,已經由原來的礦山、冶金等傳統行業擴展到石油、化工、機械、建筑、航空、交通、信息等領域,同時也對安全工程類人才的綜合素質提出了更高的要求。[1]社會的需求推動了安全工程課程體系的革新,產學研一體化的理念已經滲透到諸多高等院校,人才的培養要圍繞社會的需求,課程體系的組織和安排要為素質型、能力型人才的培養提供保障。在此背景下,武漢科技大學多年來以專業素質教育和實踐能力培養作為課程體系設置的核心思想,搭建了從安全管理到安全技術的系列化安全工程專業平臺課程,包括:安全管理、安全系統工程、工業通風與除塵、建筑施工安全、起重運輸安全、電氣安全等核心專業基礎課。
本文介紹了武漢科技大學在構建安全工程專業平臺課程體系過程中,運用協同創新的理念,探索教師與學生在教學活動中實現協同創新的手段和方法,培養理論與實踐能力兼備的高素質復合型人才。
一、大學協同創新的內涵及基本特征
1.大學協同創新的內涵
“協同創新”是指創新資源和要素有效匯聚,通過突破創新主體間的壁壘,充分釋放彼此間“人才、資本、信息、技術”等創新要素活力而實現深度合作。[2]大學協同創新的內涵是十分豐富的,它既可指大學內部,如精神、理念、制度等要素之間的協同創新,也可指大學外部,如大學與政府、企業、科研院所等之間的協同創新。[3,4]大學協同創新更為強調大學的主體作用,要求大學在協同創新中增強主體性,發揮參與、引導、指導、控制等作用。
2.大學教學協同創新的基本特征
協同在大學教學中的運用,使教與學和諧統一,有利于培養出創新人才,實現教學創新。它具有以下幾個方面的特點。
(1)系統性。大學教學協同創新要求教學按照其自身的目標、結構和功能,必須循序、系統、連貫地進行。教師在教學創新目標之下,按照規定的教學內容,采用合適的教學手段或方法,切合學生掌握知識和能力發展的順序,保證學生獲得系統的知識及對知識的充分理解。同時改變過去只注重教師的“教”,而忽略學生的“學”的現象,使以教師為主導的教授活動與以學生為主體的學習活動兩個方面有機統一起來,相互激勵,共同進步,提高學生的綜合素質及創新能力。
(2)接續性。接續性體現了教師與學生的相互作用是一致的、連續的。教師與學生之間思想的交流、碰撞和融合,使得知識傳承、智慧涵育承前啟后、繼往開來。接續性也說明了教學周期的周而復始,連續運轉,前一階段的交流孕育著后一階段的發展,并成為后一階段發展的動力,最后導致整個創新性教學過程的可持續發展。[5]
(3)涵容性。教學的協同創新實現了教學的真諦,教學協同,使教師和學生不再是主動與被動的關系,而是雙方共同投身于教學之中,各自敞開自我、接納彼此,相互配合、共同參與教學活動。教學過程成為共同思想、情感交流與分享的場所。[5]在師生情感交流中,縮短了師生間的心理距離,鼓勵了學生獨立思考、敢于發言爭辯的能力,珍視了學生獨立的見解,使學生產生愉悅、輕松的心境,這樣學生就學得主動,學得積極,從而使學生學習的能力得到提高。
(4)協同性。協同是指元素對元素的相干能力,表現了元素在整體發展運行過程中協調與合作的性質。結構元素各自之間的協調、協作形成拉動效應,推動事物共同前進,對事物雙方或多方而言,協同的結果使個體獲益,整體加強,共同發展。導致事物間屬性互相增強、向積極方向發展的相干性即為協同性。[6]教學過程充滿著師生的相互關懷、理解、尊重、激勵,隨著師生間的思想交融,使教學進入創新的境界,實現系統和個人的雙重和諧發展。
(5)發展性。動態學習方式主張學生在動態學習環境下,形成動態思維結構,達到情感能力的協調發展。這種發展是在開放思維條件下,全時空發展的學習方式。
二、安全工程專業課程建設的協同創新
要實現安全工程專業課程建設的協同創新,必須按照協同創新的需要,建立行之有效的安全工程平臺課程體系及一套協同創新的機制。以武漢科技大學為例,建立了安全工程專業課程的協同創新機制。
1.教師與學生之間的協同創新
高等教育協同創新的關鍵是最大限度地調動和激發教師、學生的主觀能動性。只有將教師和學生兩個主體的主動性、積極性、創造性同時調動起來,形成思想行動上的共識,才能真正做到教學相長,才能有效提高人才培養質量,提升科學研究水平,增強社會服務能力。[7]武漢科技大學在安全工程專業建設過程中,一直倡導“教師為主導,學生為主體”的教育思想,在課堂教學中確立學生的主體地位。
(1)課程組織建設。教師在選擇教材和準備教案時,在學生中挑選出能力較強的學生作為教學團隊的成員,讓學生參與課程的組織建設工作,實現教師與學生之間的互動。學生在課前預先提出希望了解掌握的知識,課后反饋教學過程中存在的問題,對課程的興趣明顯提高。
(2)本科生參與教師科研。增強本科生參與研究的機會,提升研究意識和能力。例如,一方面本科生參與教師的課題研究,給本科生提供參與科學研究的平臺。另一方面本科生在畢業設計(論文)階段,承擔教師科研課題的占48%以上。
2.教師與教師之間的協同創新
教師是教學活動的主導者和實施者,是提高人才培養質量的關鍵。要培養學生的創新精神和實踐能力,教師就要在實踐中錘煉、積淀、提升。[8]
(1)組成教學團隊。為了建立教師與教師間的協同創新機制,武漢科技大學提倡教學團隊的組織模式,要求各個教學團隊必須由老、中、青三個梯隊組成,通過教師間的交互合作,最大限度地形成創新合力,促進教師教學水平的提高。以安全工程平臺課程體系為例,“巖石力學”、“建筑施工安全”及“房屋建筑學”課程的任課教師組成了學科建設團隊,在不同的教學板塊間進行經驗交流,將課程教學中獲得的創新經驗相互融合,實現了教師與教師之間的協同創新。
(2)開展跨學科研究。武漢科技大學充分整合安全工程、采礦工程、機械設計、爆破及職業危害與防護等相關專業資源,確立了武漢科技大學安全工程專業的長期穩定的發展方向,在各位教師的協同配合下安全工程專業快速發展。現已具有“安全科學與工程”一級學科博士點,且為湖北省重點學科。
3.學生與學生之間的協同創新
學生與學生之間的協同創新就是在學生之間建立起一種協同學習的關系,在協同學習過程中,激發每位學生的創新能力。[9]在“安全人機工程學”課程學習過程中,教師將學生的成績劃分為三部分,即平時成績、考試成績及課件準備及講解分數,適當增加課件準備及講解分數所占比例,要求各小組成員準備教學內容,學生表現積極踴躍,從“作業場所安全、機械設備安全”到“汽車安全、ATM的設計”,甚至是“水龍頭、菜刀的安全設計”,內容充分豐富多彩,其他小組成員積極點評,教學氣氛活躍,學生在互動過程中充分理解掌握了“安全人機工程學”課程的內容及精髓。課下同其他小組的同學交叉學習,提高了學生的學習積極性和創新能力。
4.課程與課程的協同創新
安全工程專業的課程設置,注重“知識傳授、能力培養、素質提高”三結合,開展教學改革。
(1)更新課程知識。結合前沿成果更新課程內容,使課程設置與創新型人才培養的要求緊密關聯。例如,在講授“安全評價”課程過程中,為了更好地讓學生掌握“安全評價”過程,增加了安全評價實踐教學內容,要求學生針對實例,如“校園、實驗室、圖書館”等進行安全評價。結合武漢科技大學安全工業專業畢業生的主要就業方向,開設了“建筑施工安全”及“起重運輸安全”等課程。
(2)注重能力培養。本專業以“夯實基礎,拓寬口徑,增強能力,提高素質”的教學理念為指導,設置本專業課程群和實踐創新訓練體系。
(3)開設人文社科類、經濟管理類、科技類、創新訓練類等課程。對于學生素質拓展,要求學生必須修滿創新教育3個學分及第二課堂3個學分。
5.課程與實踐協同創新
注重學生實踐能力培養,搭建了“課程實驗、校內實踐、課外科研”的實踐教學體系。
(1)課程實驗教學體系。建立基本型、綜合設計型、研究創新型的實驗教學模式,開放、探究、任務驅動型的實驗教學方法,將科研成果融入實驗內容;開展實驗教材建設。建立校內實驗教學系統,采用全開放式的教學模式,學生在教務系統中選擇后可隨時到實驗室進行課外實驗,豐富了學生的課余生活,增強了學生的動手能力。
(2)校內實踐創新體系。導師制指導學生科研,為學生畢業設計、課外科研、競賽類立項和自主開展創新研究型項目提供支撐,建構了校內實踐基地,提升實踐教學質量。
(3)課外科研。通過導師選題,組織本科生在課外進行科學研究活動,促進學生對學科研究方法的理解,加深學生對學科應用實踐的認識,及早進入學科前沿。
6.校內資源與校外資源協同創新
通過多元渠道吸收國外高校的先進經驗,提高專業辦學水平和質量。[10]
(1)專家講學,如邀請中鋼集團武漢安全環保研究院、武鋼安全環保部等單位專家為本專業兼職教師進行授課。
(2)聯合培養、合作辦學。與美國橋港大學、德國德累斯頓工業大學、澳大利亞埃迪斯科文大學等多個國家開展學生的聯合培養與合作辦學,促進學生知識的交融,拓寬了學生的學術視野,提高了人才培養質量。
(3)建立校外實習實訓基地。本專業結合自身特色與畢業生就業情況,與武漢鋼鐵(集團)公司、金山店鐵礦、中交二航局等企業建立了一系列校外實習實訓基地。
(4)與武漢大學、華中科技大學等院校建立教師互派、學生互換及學分互認等機制,鼓勵學生到外校學習,發揮優勢、彌補不足,有效擴展了學生的知識獲取空間,激發學生創新潛能。
三、結論
社會對安全工程專業人才的需求不僅僅停留在基本的理論基礎和技能要求,同時還要求學生要具有創新意識、創新思維及創新能力。在安全工程專業課程的教學實踐中,運用協同創新的基本理念和教育思想,結合安全工程專業特色,構建了以協同創新為主題的教學模式和教學環境,提出了“教師與學生協同、教師與教師協同、學生與學生協同、課程與課程協同、課程與實踐協同、校內資源與校外資源協同”的安全工程專業課程建設的協同創新機制。安全工程專業課程建設的協同創新機制的實施,對提高安全工程專業學生的實踐能力和創新能力產生了積極作用。
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