建筑环境学课程思政探索

作者: 杨建明 李丽 张先勇 操瑞兵

[摘 要]文章探索了在建筑环境学课程中融入思政元素的方法。在人体热反应机理课堂中,运用“温水煮青蛙”实验和热舒适问卷评价,激发学生的创新思维和研究兴趣;通过分析防疫工作服的热舒适例题,培养学生吃苦耐劳的意识与职业精神;在课后思考题中,引入我国“双碳”目标与低碳节能概念,以培养学生勤俭节约的习惯。通过采用二维码问卷和现场结果分析等方法,提高学生的课堂参与度和创新研究兴趣,从而增强专业能力和思政素质。此外,探索了建筑环境学课程思政教育不同阶段成效的评价方法,为建筑环境学课程思政提供参考。

[关键词]课程思政;建筑环境学课程;热舒适;节能

[中图分类号]G41 [文献标识码]A [文章编号]2095-3437(2024)21-0088-05

建筑环境学课程是一门跨学科课程,涉及热学、物理学、心理学等领域,旨在探究建筑与环境之间的和谐发展路径,以创造一个健康、舒适、高效的建筑环境[1]。在当今日益凸显的能源与环境问题背景下,培育具备高度环保意识的高素质人才已成为高等教育的重要目标之一。习近平总书记强调,要把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业发展新局面[2]。因此,将思想政治教育有机融入课堂,是当前建筑环境学课程教学的重要任务之一。

近年来,许多教育研究者致力于探索建筑环境学课程的教学改革与育人路径。比如通过眼神交流、随堂提问、鼓励式教学等方法加强互动,有效地激发了学生对建筑环境学课程的学习兴趣[3];通过融入课程设计和毕业设计等实践环节,培养学生的建筑节能分析能力[4-5];从人对环境的需求角度出发,提出了“以人为本,创建环境”的教学新理念[6-7]。此外,一些教师从课程教学方案、思想政治教育在专业课程的应用、课程思政效果评价方法和体系等角度,探讨了建筑环境学课程教学与思政育人融合的内在联系[8-9]。然而,对于建筑环境学课程思政新方法的运用及其效果的评价方法,目前仍缺乏明确的指导。

为此,本文旨在探索和设计建筑环境学课程思政教学及其效果评价方法,从课堂内容讲授、案例分析和课后思考等环节寻找思政元素的融入点;结合现代技术手段,设计一种互动性、启发性和实践性强的思政教学方法,探索一种适用于建筑环境学课程思政教育不同阶段成效的评价方法,为高校教师提供一种可行的思政教育模式和应用经验,为建筑环境学课程思政教育提供参考。

一、课程思政设计方案与创新方法

(一)课程思政设计方案

以建筑环境学课程“人体的热反应机理”这一部分的教学为例,探讨在人体热感觉和热舒适评价中融入思政元素。教学目标主要包括人体热反应的知识教学、创新研究能力的培养和思政素质的增强三个方面。在知识传授方面,学生将从心理学和生理学的角度理解人体在热湿环境中的反应,加深对室内环境舒适和健康要求的认识。引导学生学习人体热感知、能量平衡方程、热舒适性评价标准以及预测模型等基本方法。在能力培养方面,在学习建筑环境系统与人体热反应的基础上,通过对室内热环境作用与人体热反应的分析,培养学生舒适性建筑环境系统设计的能力,以解决实际建筑与环境及能源问题,从而增强他们的应用知识判断和解决问题的能力。在思政素质方面,本案例在以上知识掌握和能力培养的基础上,使学生树立居安思危和创新思辨的意识,培养学生吃苦耐劳的意识和无私奉献的职业精神,并养成勤俭节约、节能低碳的行为习惯。通过将热环境专业知识与思政元素相融合,实现对学生的知识、能力与素质的全面培育和提高。

(二)课程思政教学方法

为实现本案例教学内容与思政元素的有机融合,采用以下教学方法。

1.实验研究教学

倡导学生积极参与探究性学习,以增强独立思考和探索的能力。通过引导学生开展热环境与热舒适问卷调查,收集数据,并进行数据分析和结果讨论,使其能够深入了解人体热反应和建筑环境的关系,培养创新思维和研究兴趣。

2.思政案例教学

引入以思政元素为依托并涉及热舒适的典型案例,使学生在分析解决实际问题的过程中,把理论知识运用到实践中,以更好地培养其问题解决和实际应用的能力。在案例中融入思政元素,可在增强课程内容对解决实际问题的意义、提升学生思政素质的同时,培养学生学习建筑环境学课程的兴趣。

3.节能实践升华

将建筑热环境与节能减碳联系起来,引导学生拓展思维,通过开展拓展性课题或专题研究,深入思考热舒适性和节能减碳的深层次问题,并提出创新的解决方案。此外,学生可以进行现场考察和实践操作,以深化对环境温度变化和人体热反应的认知。通过观察、记录和分析实际情况,结合理论知识,学生能够更好地评估建筑环境的热舒适性和能源需求,培养将理论知识与实践应用相结合的能力。

二、讲授内容与思政元素融合分析

(一)人体热反应基础与创新研究

课程中引入“温水煮青蛙”实验,以揭示热刺激对生物热感觉的影响。当青蛙置于煮沸的大锅中时,它会立即感受到极度的热刺激并试图逃离,以保护自己;然而,当青蛙置于逐渐加热的凉水锅中时,它无法察觉到温度的缓慢上升,最终因没有及时逃生而被煮熟。该实验揭示了热刺激、刺激的强度和持续时间,以及原有状态对热感觉的影响,不仅阐明了人类对环境温度变化的感知与适应性,而且蕴含了深刻的哲学理念。它强调了危机意识的保持以及学习和创新思维的重要性,是避免“青蛙效应”现象的关键所在。该实验有助于培养学生的思辨能力,使其具备居安思危和研究创新的能力。

在研究热感觉和热舒适度评价方面,由于无法直接测量热感觉,通常需要采用问卷调查来了解个体对环境热感觉的程度,这称为热感觉投票(TSV)。热感觉的评价标度主要有贝氏标度和ASHRAE标度两种,均采用七级分度。然而,热舒适的评价与热感觉存在一种分离的现象,因此需要建立一种评价热舒适程度的投票(TCV)。它是一种采用0~4的五级分度指标,分度范围由舒适至难以忍受。

为了加深学生对人体热反应评价的认识,本课堂采用现场热感觉与热舒适问卷投票的方法。笔者利用微信小程序生成热感觉与热舒适投票的二维码,引导学生使用微信扫一扫功能,就当前的热感觉和热舒适状况进行投票,如图1所示。问卷主要由学生当前的热感觉状况投票和当前的热舒适状况投票两部分组成。通过这一教学技术的应用,学生体验到科学研究中常使用的热感觉和热舒适投票手段,课堂参与度有所提高。

在全体学生完成投票后,可以即时生成现场投票结果,反映出学生当天热环境的热感觉和热舒适度。结果显示,在投票当天的教室热环境下,60.56%的学生感到热中性,而感到热舒适的学生占比为64.29%。另外,分别有5.63%和1.41%的学生感到热和很热。相比之下,有5.71%的学生在热舒适投票中选了很不舒适,表明热感觉和热舒适之间存在分离的现象。教师向学生分析了这一简单问卷的局限性,例如没有统一每名学生的着装,这在实际的问卷研究中是需要考虑的因素。

总之,课程通过引入“温水煮青蛙”实验和现场热感觉与热舒适度问卷投票的方法,旨在增强学生对人体热反应评价的认识。同时,学生能够参与其中,并体验科学研究中常用的热感觉和热舒适度评价手段,从而培养学生居安思危的意识和研究创新的能力。

(二)防疫工作服热舒适与职业精神

课程基于上述人体热反应的基础知识进行习题案例教学,并提出以下问题:利用专业知识解释为什么防疫工作服会让人感到闷热,从人体热舒适的角度,有哪些有效的方法可以缓解这种现象?学生分组讨论并回答这些问题。针对以上问题的具体分析如下。

1.原因分析

首先,由于防疫工作服通常采用较为密实的材料,皮肤的显热散热能力受到限制,导致人体感到热不舒适。其次,部分防疫工作服缺乏透气性,降低了皮肤表面的汗液蒸发散热功能,从而导致人体感到黏稠不适。最后,防疫工作服可能导致呼吸区域的空气湿度增加,限制了肺部排热的能力,进而产生闷热的不适感。

2.缓解措施分析

首先,可以通过降低房间的空气温度和相对湿度,或增加通风设备来实现。其次,在防疫工作服中增加局部通风口、空调装置或采用相变降温系统,以促进空气流通和增强散热效果。最后,采用低黏着性、良好透气性的布料来制作服装,有助于服装内部的空气流通,从而增加排汗量和舒适度。

在面对病毒和疫情时,医护人员是奋斗在第一线的英雄。通过讨论和分析疫情防控案例,提醒学生工作时要做好安全防护,增强应对各种情况的能力,提高自身的专业水平,树立勇于担当、吃苦耐劳的意识和无私奉献的职业精神,为将来工作打下良好的基础。

(三)建筑热舒适与低碳节能

将人体热舒适与建筑低碳节能联系起来,并引用我国的“双碳”目标开展教学,以彰显大国担当。引导学生明白在满足人体热舒适的前提下,降低建筑能耗具有巨大的潜力,可以为实现我国“双碳”目标提供重要助力。对于课后思考题,可以探讨在满足人体热舒适的前提下,如何降低建筑能耗,为实现我国“双碳”目标提供助力。以下是一些可能的思考方向:

第一,能源利用与管理。推广使用清洁能源,如太阳能、地热能等,减少对传统能源的依赖。同时,建立科学的建筑能源利用与管理系统,监控和优化能源使用路径,减少建筑电气设备用能浪费。

第二,技术创新与应用。应用和研发建筑节能新技术,如智能空调系统、照明系统、热回收系统等,提高建筑能效。通过采用先进的建筑材料和技术,改善建筑外墙、窗户、屋顶等部位的隔热性能,降低能量传输损失。

第三,节能低碳宣传。通过开展主题教育和宣传活动,提高大学生对节能意识和行动的重视。在校园中,可以打造绿色低碳示范建筑,展示节能技术和策略的应用效果,营造全校师生共同参与绿色低碳校园的氛围。

可以从空调、照明、风扇、餐饮等方面融入,在宿舍、教室、饭堂等地点提倡节能低碳,促使学生养成节能环保、勤俭节约的习惯。举例来说,在保持适宜的热舒适范围内,夏季将空调温度上调2℃可降低空调能耗约20%。

通过以上措施,深化学生对建筑热环境与热舒适度营造以及能耗之间联系的理解,引导他们在日常生活中寻求、思考并实践低碳节能的策略。这种教学方法有助于增强学生对绿色低碳建筑的重视,使学生养成节能环保和勤俭节约的习惯。

(四)课程思政的成效评价

在建筑环境学课程思政教学过程中,教师关注的重点是学生能否理解、认同并接纳所传递的思政元素,这也是评价课程效果的重要标准。由于思政元素在建筑类专业课程中的隐蔽性[10],本案例采用多元化考核评价方式,包括短期评价(期末考试、小组讨论、实践成果展示)、中期评价(学科竞赛)和长期评价(毕业设计和毕业后工作),以全面评估教学过程中学生在内容知识、能力培养和素质提升方面的表现。

1.短期评价

短期评价着重评价学生对课程知识的掌握情况,引入综合评价方法,包括期末测评、小组讨论、实践成果展示等形式。通过期末测评,可以评估学生对人体热反应机理、舒适范围等知识的掌握程度。小组讨论和实践成果展示则能够评估学生对人体热舒适状态、评价指标、预测模型等基本方法的应用能力。通过思政案例的学习,学生在期末测评中关于热感觉与热舒适的题目的得分明显提高。

2.中期评价

中期评价主要通过学科竞赛的方式,评价学生发现和解决热环境舒适性与节能性问题的能力,包括提出问题、解决问题的策略,创新和实践能力。教师通过组织学生参加与建筑环境学课程相关的创新型竞赛,发现学生参加学科竞赛的积极性明显提升,更多学生逐渐开展对节能与低碳创新的研究。例如,学生设计了“基于机器视觉的太阳能扫地车设计”“一种兼具调光、控温和热回收功能的光伏百叶窗”等作品,并在全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中获奖。

3.长期评价