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摘要:在《建筑给水排水》课程设计教学环节中,设计选题以工程实际项目为设计任务的原型,按照课程教学的内容,将主要内容体系划分成不同模块,分析不同模块的要点,以模块结合与搭配形成多个设计任务题目。以扎实应用理论作为基础,熟悉设计程序为导向,结合规范的查阅和应用,并按设计步骤进行内容的阶段性分解,采用分步完成,分步验收的进度管理模式,结合成果汇报答辩的方式进行最终的成绩的评定。设计过程中注重设计内容完成与课程教学内容的密切结合,对学生学习兴趣的激发和实践能力的提高取得了良好的效果。
关键词:课程设计;设计选题;过程管理;成绩评定
本文引用格式:王维红,等.《建筑给水排水》实践教学与课程教学密切结合的教学模式探索[J].教育现代化,2019,6(96):268-270.
一 引言
让学生掌握好一门专业课,既要有扎实的理论作为基础,还要有应用实践能力的培养,在应用技术的专业课教学中往往会对该专业课程的设计原理,计算方法及相关的规范条款等做详细的讲解。为了强化对理论知识的理解、巩固,培养工程思维能力,提高实践应用能力,课程往往还配备实践教学环节。做好实践教学有助于更加扎实的掌握专业理论,有效的提高实践应用水平,因此注重实践教学环节的中的课程设计的效果对掌握专业课尤为重要。
将课程设计作为实践环节来培养学生的工程实践能力,设计任务的选择就要注重设计题目与实际工程间的对接,最好以实际工程项目作为设计任务的原型,结合教学内容和予以培养、掌握的专业技能,有目的地进行项目内容的修正,作为课程设计的任务书。这种以实际项目为任务驱动的方式,既能培养学生的动手能力,又能激发学习兴趣。在课程设计的实践中,通过不断探索与教学改进,总结出课程设计中关键环节的教学改进做法供借鉴与参考。本文以《建筑给水排水》课程的课程设计为例加以探讨。
《建筑给水排水》是一门专业性很强的应用技术课,主要是对建筑及小区的供水,排水及消防系统设计内容的系统学习,课程一般安排2周的课程设计。
二 课程设计的选题
做好选题,首先要对设计拟完成内容的框架构成进行规划。框架内容的确定应根据教学大纲的要求并结合实际工作的应用需要。这就需要专业课教师充分了解该专业领域的工程应用情况。另外,内容的确定还要结合课程设计的周数和学生所掌握理论知识的水平。如果设计任务对所学的内容面面俱到,势必内容太多,任务量大,学生疲于应付反而不能深入掌握甚至无法完成。如果内容太少,所学的知识不能全面系统化的加以训练,学生不能形成系统的工程设计思路,应用能力难以真正提高。因此设计任务既要能突出课程内容的重点和系统性,又要留给学生充分思考和查阅资料的时间,让学生在探索、研究中完成任务,同时提高其学习能力。
(一)《建筑给水排水》课程内容体系的划分
《建筑给水排水》课程内容体系主要可以分为以下几个模块:
(1)建筑小区(即庭院的)给、排水
小区给水,包括:冷水、热水及消防用水的外管网部分。小区排水,包括:雨水及生活污废水的管网排除系统,又包含污水小型处理构筑物如隔油池,化粪池、中水处理设施及泵站等内容。
(2)建筑内给、排水
给水部分,包括:室内冷水供应,热水供应及消防系统。消防系统根据建筑的用途、性质又分为消火栓给水灭火系统和自动喷水灭火系。
排水部分,包括:污水排水系统和屋面雨水排水。由上述内容可见,在2周的设计中不可能将上述2个大模块的内容全部纳入到课程设计中。就2个模块的重要性而言,模块2显然是重点掌握的内容。但模块1在工作中也会用到,需要学生加以掌握。由于时间限制,在学习安排中只能将模块2的内容作为设计框架内容,那么模块1的掌握就需要依靠平时的课堂教学中加以消化。比如,布置以建筑小区庭院设计为设计任务的大作业,以此形式强化和巩固这部分知识。
模块2室内给、排水部分又可以分为以下3个模块:1)室内给水(包括冷水及热水);2)室内排水(包括生活污水及屋面雨水);3)室内消防(包括消火栓系统和自动排水灭火系统)。就模块2的3个小模块全部内容太多也无法融入到一个设计任务书中。
上述3个小模块的内容针对不同性质、类型和高度的建筑,其设计原理,设计计算及设计内容的复杂程度和任务量也有较大差异。
(二)建筑类型对选题内容的影响
在设计题目选择中,建筑类型,如低多层建筑、高层建筑、居住建筑、公共建筑等的确定对设计任务量的影响很大。就低、多层建筑与高层建筑而言,虽然设计的基本原理和方法相同,但相较之下,高层建筑的管网,设施组成更加复杂,设计计算量更大,往往增加了很多设备种类,设备选型等计算内容。如冷水供应部分,低层建筑与高层建筑的系统组成相同,设计水量、压力计算及配管计算的原理与方法相同,但高层建筑的管网系统需要竖向分区,管网数量多且复杂,还需要增加加压泵房和减压设施,对设备及材料的耐压及安全性要求高,涉及的计算更复杂、规范条款更多。因此,选用高层建筑,计算量大,图纸多,学生任务重。
室内排水中,低层建筑和高层建筑在屋面雨水排除系统的设计部分差别不大,可以视为复杂程度相当。而生活污水排除系统,高层建筑与低层建筑的排水系统在管网组成,管网计算,设计原理等方面基本相同,但高层建筑排水系统增加了通气管系统,对保持系统的通水能力和气压稳定的要求更高,所以高层建筑要么采用专用通气管系统代替低层建筑的升顶顶通气管,增加了通气管系统布置与管径计算,要么采用另外的排水方法即特殊配件排水系统。显然,高层建筑排水系统更加复杂,增加了管网计算量,设施设备选型等内容。
室内消防部分,根据我国的《建筑防火设计规范》规定,部分低层建筑不需要设置消防水灭火系统,即使设置,也是以消火栓灭火系统为主,系统较为简单。而高层建筑则必须设置消防系统,且系统设置复杂许多。消防设施的配置首先要根据高层建筑的类型、用途、高度及体积等划分为多个档次,有的高层建筑只需要采用消火栓供水系统且单排布置,同时灭火的消火栓个数较少,有的系统要求采用多排布置,多股水流同时灭火的消火栓系统,有的高层建筑则需要同时设置消火栓灭火系统和自动喷洒灭火系统,因此,其计算原理,计算方法和计算量及涉及的规范差异较大,内容相差较多。尤其是体量大的公共建筑和综合性建筑,其消防系统设计相当复杂,因此如何合理的确定任务书中建筑物形式、建筑高度及体积对课程设计内容组成的影响很大。建筑过于复杂,高度过高,在2周时间完成的难度大,如果是所选的建筑物为较复杂的高层综合楼,只完成内部消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统就要用到2周时间。其它给水和排水的主要内容就得不到训练。
如果单纯选择低、多层建筑,设计内容简单,在一个设计题目中一般可以完成给水,热水、排水和屋面雨水的所有设计内容,掌握基本的机理、方法步骤的目的是可以达到的。但现在的建筑设计以高层为主,有必要提前对高层建筑的内容加以训练。高层建筑作为题目的设计,将多个模块的内容都放进去与设计时间之间有矛盾,因此,只能有选择性的进行模块之间的部分搭配,做到既能保证主要内容的掌握,又要兼顾适度的工作量及设计内容深度。
(三)以主要设计内容的多模块组合,形成系列题目库
为此,在设计中采用了以主要内容的多模块组合,形成系列题目库,将每个班级分为多个设计小组,各组的题目其内容、深度及工作量要求基本相当。按此原则下,可以将设计内容分为以下几种:
(1)建筑物为低、多层建筑
设计内容:室内冷、热水供应,生活污水及屋面雨水排除系统的设计、计算及相应的平面图、系统图及详图。
(2)建筑物为高层住宅,按内容不同划分出以下3个题目:
1)设计内容:室内供水、排水及屋面雨水系统设计、计算及相应的图纸。
2)设计内容:室内供水,消火栓供水系统设计、计算及相应的图纸。
3)设计内容:室内消火栓系统、屋面雨水及污水系统设计、计算及相应图纸。
(3)建筑物为高层建筑综合楼,按内容不同划分出以下6个题目:
1)设计内容:室内供水、排水系统设计、计算及相应图纸。
2)设计内容:室内消火栓系统、排水系统设计、计算及相应图纸。
3)设计内容:室内消火栓系统、自动喷水灭火系统设计、计算及相应图纸。
4)设计内容:室内给水、消火栓系统设计、计算及相应图纸。
5)设计内容:室内给水、自动喷水灭火系统设计、计算及相应图纸。
6)设计内容:室内自动喷水灭火系统、排水系统设计、计算及相应图纸。
由此可见,能够选择的内容组合的题目有以上10种之多,以上组合方式的设计任务其工作量相当,适合在2周内完成,且均包括有需要掌握的重要内容。建议根据每届班级学生数选择其中的4种为宜,这样以来,题目至少供两届学生班级使用,也能避免学生抄袭上一届学生设计的可能性。
对设计题目和设计内容的多少,难易程度,系统性等的合理选择,对课程设计完成和最终的实践能力培养的效果的获得有决定性作用,需要教师按照既定的培养目标做好准确推断和仔细的安排。要在充分研究课程重点基础上确定设计任务框架内容,再根据设计模块的内容确定建筑的高度,体积、类型、复杂程度等并做到合理、适中。建筑类型过于简单,学生的知识能力得不到全面培训,过于复杂,在2周内难以完成,反而使最基本的内容得不到很好的掌握和应用。建议居住建筑可以选用一类居住建筑,公共综合建筑可以考虑选用二类公建。
三 完成阶段性目标,强化过程管理
在完成选题之后,设计内容的框架组成已经清楚,还需要结合设计时间作好进度管理。将全部内容进行阶段划分,分成每个小的设计阶段,以供水部分为例:最初2天内,完成给水方式选择、管网布置、完成平面图及系统图的草图。第3-4天,完成水量计算、管径配管计算、水压计算及设备选型计算等。以此类推,按每个部分的相应设计内容和设计步骤划分,分步推进。每个小阶段的内容完成后,经老师检查验收后,再进行下一步骤的推进,由阶段性内容一步步完成,扎实推进设计进度。这种注重过程管理的做法有助于学生理清思路,将注意力集中在阶段性目标的完成上,同时督促学生按时间节点完成设计任务。采用中间环节验收的方法,也有助于及时在进度管理中的发现,并加以纠正和解决,防止错误内容向后续传导。
分步骤内容引导的方式有助于学生深入理解知识点和培养系统解决问题的思维能力,从而使实践教学和课程学习内容之间建立紧密的联系,同时也是理论与实际的紧密结合。通过巩固理论知识,应用理论知识解决工程问题的过程,培养了工程实践的思维模式。
四 结合汇报、答辩的方式进行成绩评定
完成设计任务后的成绩评定中,结合答辩汇报的方式进行成绩评定。该方式起到以下作用:
(1)迫使学生主动弄懂设计原理、方法及计算等,有助于对理论知识的掌握。
(2)答辩过程可以培养学生的逻辑思维和表达能力。
(3)可以更加公正地评定学生的成绩。
通过过程管理在实际教学中应用已经表明,学生在设计成果表达方面的条理性、逻辑性以及内容的完整性等方面有了提升,设计计算说明书和图纸的成果质量明显有所提高,而且在课程设计完成的过程中能积极参与,小组内积极探讨,查阅资料,咨询老师,表现出浓厚的学习兴趣;对设计内容的整体系统性,逻辑关系,各部分内容的差异的认识理解都增强了,取得了较为满意的效果。
通过在课程设计教学中对设计选题,进度过程管理和成绩评定几个关键环节中采取的模式改进的探索与应用,是对实践教学环节内容的合理把握、题目的科学选取和有效过程管理的有机结合,使课程教学和实践教学结合更加紧密,使两者之间相辅相成,相得益彰。
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