農(nóng)校中工程設(shè)計實踐教學(xué)探析

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一、實踐教學(xué)改革的必要性

20世紀(jì)80年代初，美國MIT發(fā)起的“回歸工程運動”以及提出的“大工程觀”都要求工程教育應(yīng)該更加重視工程的系統(tǒng)性及其實踐特征。雖然研究型大學(xué)畢業(yè)生理論知識較強，但在實際工作中，普遍存在工程實踐能力和解決實際問題能力缺乏、知識面狹窄等問題。通過增強實踐環(huán)節(jié)、建立以模型溫室結(jié)構(gòu)裝配實踐和綜合創(chuàng)意設(shè)計的實踐教學(xué)形式，完成理論與實踐的結(jié)合，最終實現(xiàn)研究型大學(xué)學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)和提高。同時，工程實踐能力的培養(yǎng)不僅有助于在實踐中能夠充分應(yīng)用所學(xué)理論知識，而且為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力打下堅實的基礎(chǔ)。

二、高校溫室設(shè)計課程實踐教學(xué)改革措施

1、注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)要求學(xué)生具有較強的動手實踐能力和經(jīng)驗，以及對建筑材料學(xué)、溫室建筑與結(jié)構(gòu)、工程工藝學(xué)等知識的理解。現(xiàn)代溫室設(shè)計的設(shè)計過程，需要設(shè)計人員親自動手才能更好地體現(xiàn)出設(shè)計構(gòu)思的原創(chuàng)性和邏輯性。學(xué)生參與其中，在動手制作的過程中，不僅可以激發(fā)靈感、發(fā)現(xiàn)問題，同時還能掌握各種制作工具的使用方法，了解材料的特性和加工方面的知識。

2、合理安排實踐教學(xué)在設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)課程教學(xué)體系中，可適當(dāng)調(diào)整理論教學(xué)和實踐教學(xué)的比例，增加實踐教學(xué)周數(shù)，保證實踐教學(xué)的時間和條件。教師可以將培養(yǎng)和開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和動手能力的原則具體落實在每門課程和每個教學(xué)環(huán)節(jié)中，提高學(xué)生的自學(xué)能力、動手實踐能力和創(chuàng)新能力。實踐教學(xué)的內(nèi)容作為設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)課程設(shè)置的組成部分，是對理論課程很好的補充和完善，是學(xué)生由單純的動腦到自主動手、自主創(chuàng)新思維的重要實現(xiàn)過程。在具體教學(xué)方法上主要包括模型溫室裝配實踐教學(xué)和綜合創(chuàng)意設(shè)計教學(xué)兩部分。

1模型溫室裝配教學(xué)。通過裝配與實際溫室結(jié)構(gòu)和設(shè)備相同的模型溫室，進而認(rèn)識設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程中溫室建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理與設(shè)計方法，掌握溫室配套設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)特點，掌握溫室建筑的構(gòu)造基本規(guī)律，擴大知識面，開闊眼界。同時，也需要組織學(xué)生參觀溫室結(jié)構(gòu)材料和配套設(shè)備工廠和加工中心。

2綜合創(chuàng)意設(shè)計教學(xué)。通過帶領(lǐng)學(xué)生踐行設(shè)計，使學(xué)生能夠真正自主創(chuàng)造性思維和動手設(shè)計，進而掌握溫室設(shè)計的設(shè)計方法和技巧。在綜合創(chuàng)業(yè)設(shè)計的過程中掌握現(xiàn)代溫室建筑和結(jié)構(gòu)的設(shè)計流程和內(nèi)在規(guī)律，增加學(xué)生的實踐創(chuàng)造能力和設(shè)計視野。

3、通過制作組裝模型溫室提高結(jié)構(gòu)動手能力現(xiàn)代溫室是一個具備光照、溫度、氣體調(diào)控等綜合自控能力的建筑體系，涉及到土建、鋼結(jié)構(gòu)、建筑裝飾和設(shè)備安裝等多方面專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。在實踐中，要達到熟練設(shè)計溫室建筑和結(jié)構(gòu)并進行設(shè)備安裝設(shè)計，就需要設(shè)計師深入地、完備地掌握溫室結(jié)構(gòu)和設(shè)備的各個細(xì)節(jié)。因此，在教學(xué)中就勢必要通過完備的模型來輔助教學(xué)，進而使學(xué)生能夠直觀地掌握溫室建筑結(jié)構(gòu)以及設(shè)備安裝的細(xì)節(jié)。

1溫室概況。模型溫室采用了溫室中應(yīng)用廣泛的Venlo型溫室，該座溫室南北長8m，東西寬9.6m，檐高2m，脊高8m，屋面角度27°。結(jié)構(gòu)組成上為1個標(biāo)準(zhǔn)跨度和2個開間。整體的模型溫室結(jié)構(gòu)如圖1所示。模型溫室主體鋼結(jié)構(gòu)采用冷軋雙面熱鍍鋅管材；頂部采用4mm浮法玻璃覆蓋，四周墻體采用雙層玻璃覆蓋。溫室設(shè)雙層內(nèi)保溫系統(tǒng)、外遮陽系統(tǒng)、濕簾風(fēng)機降溫系統(tǒng)、天窗通風(fēng)系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)、補光照明系統(tǒng)、統(tǒng)一智能控制系統(tǒng)等。整體配套設(shè)備和實際現(xiàn)代溫室相同，集成了智能溫室的主要配套設(shè)備和控制系統(tǒng)。

2模型溫室屋架結(jié)構(gòu)。模型溫室脊高8m，屋面角度27°，單個跨度3200mm。模型溫室跨度方向為一跨，單個跨度由3個標(biāo)準(zhǔn)單元組成。溫室主體鋼結(jié)構(gòu)采用雙面熱鍍鋅型材，要求先焊（接）后熱鍍鋅，現(xiàn)場不得焊接；配件均采用熱鍍鋅防腐螺栓和自攻釘聯(lián)接。結(jié)構(gòu)部件主要包括：主立柱采用矩形熱鍍鋅矩形管；墻面檁條采用熱鍍鋅方管；室頂桁架由溫室專用鋁合金型材；天溝采用5mm厚的熱鍍鋅鋼板冷彎成型；連接件采用熱鍍鋅鋼板沖壓成型，外形美觀；均采用熱鍍鋅高強螺栓和自攻螺絲連接，全結(jié)構(gòu)無焊點。從模型溫室的建筑結(jié)構(gòu)以及屋架系統(tǒng)來看，模型溫室與現(xiàn)實的現(xiàn)代溫室除了鋼結(jié)構(gòu)的小型化以外，其他結(jié)構(gòu)及配套設(shè)備均采用了相同的完備的配置，因此，掌握了模型溫室的裝配方法和建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理，也就掌握了現(xiàn)代溫室的建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)。

4、通過綜合設(shè)計競賽項目提高學(xué)生的專業(yè)設(shè)計能力現(xiàn)代溫室建筑設(shè)計是設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專業(yè)的主干工程課，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然科技手段，更是提升和創(chuàng)新農(nóng)業(yè)基本功能的重要途徑。現(xiàn)代溫室建筑設(shè)計競賽旨在激勵學(xué)生有效利用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理，綜合應(yīng)用現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)、現(xiàn)代環(huán)境控制技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)和農(nóng)業(yè)科學(xué)基本原理，設(shè)計現(xiàn)代溫室新型結(jié)構(gòu)、新型配套設(shè)備和管理運行新模式、構(gòu)建設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新體系，最終達到增強學(xué)生綜合知識應(yīng)用和實踐創(chuàng)新能力。同時，綜合設(shè)計競賽有助于大學(xué)生工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng)，提高學(xué)生針對實際工程問題進行設(shè)計、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的綜合能力，為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造條件。現(xiàn)代溫室建筑設(shè)計設(shè)計競賽活動是一項參與度廣泛、持續(xù)性強的設(shè)施農(nóng)業(yè)工程學(xué)科競賽活動。每年競賽主題可有效融“政策、技術(shù)、社會需求”于一體，并具有挑戰(zhàn)性和新穎性。在實踐基礎(chǔ)上，現(xiàn)代溫室建筑設(shè)計設(shè)計競賽很容易發(fā)展成為現(xiàn)代溫室行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)技術(shù)人才學(xué)科競賽活動。在實踐教學(xué)中，綜合創(chuàng)意設(shè)計項目實踐的操作方式分為作品征集、初賽、決賽、展示4個階段。

在作品征集期間，選手可以設(shè)計制作參賽作品；初賽時，相關(guān)教授、專家會對作品進行篩選。進入決賽的選手對其作品進行相關(guān)答辯。獲獎作品將在全校進行為期3d的展示。參賽作品包括展覽溫室、生產(chǎn)溫室、花卉營銷溫室、生態(tài)餐廳溫室、屋頂花園及庭院溫室。參賽作品通過CAD建筑軟件或手繪圖等表達方式進行建筑圖設(shè)計，同時根據(jù)各隊具體設(shè)計強項采用各種三維建筑建模軟件、環(huán)境構(gòu)建軟件、手繪效果圖等多種方法，充分表達設(shè)計思想。參賽最終作品包括：設(shè)計方案圖紙（建筑、結(jié)構(gòu)套圖）、設(shè)計說明、全部的設(shè)計CAD圖紙、建筑模型等。具體實施辦法：充分動員，廣泛宣傳，使同學(xué)們了解競賽活動的主題、目的及程序。學(xué)生以個人或者組隊的形式參加競賽，以團隊形式參賽的，每隊由3~5人組成。該過程是學(xué)生完成理論到具體項目轉(zhuǎn)化的過程。

三、結(jié)論及討論

通過西北農(nóng)林科技大學(xué)溫室工程課程的實踐教學(xué)改革探索，發(fā)現(xiàn)通過模型溫室的結(jié)構(gòu)組裝實踐教學(xué)，學(xué)生對溫室結(jié)構(gòu)的理解和建筑結(jié)構(gòu)知識的掌握得到了大幅的提高。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：一是學(xué)生對溫室結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)興趣和對建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的掌握得到了直接的提高；二是學(xué)生繪制結(jié)構(gòu)詳圖和建筑構(gòu)造圖的能力大幅提高，而且更加的準(zhǔn)確；三是學(xué)生對溫室建筑結(jié)構(gòu)施工圖的理解達到了新的高度。通過綜合設(shè)計競賽的實踐教學(xué)改革探索，學(xué)生的理論和實踐能力最終達到了有機的結(jié)合。具體表現(xiàn)在：一是學(xué)生工程能力的最終提高需發(fā)揮在對新的溫室建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，因此，綜合創(chuàng)意設(shè)計的組織能讓學(xué)生在熟練掌握基本建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，激發(fā)學(xué)生進行創(chuàng)造性的思維，進而全方位的提升學(xué)生的科學(xué)設(shè)計能力；二是通過綜合創(chuàng)意設(shè)計能夠促使學(xué)生將已學(xué)溫室建筑結(jié)構(gòu)知識和創(chuàng)新設(shè)計思維進行有機結(jié)合，從而培養(yǎng)出理論和實踐均過硬的溫室工程人才。

以上研究表明，對于大學(xué)生開展與結(jié)合實際工程的模型工程實踐教學(xué)和綜合設(shè)計實踐教學(xué)是設(shè)施農(nóng)業(yè)工程專業(yè)高等教育課程體系發(fā)展的一種必然趨勢，兩者既是對設(shè)施農(nóng)業(yè)專業(yè)理論教學(xué)的必要補充，本身也相輔相成，通過模型溫室建筑結(jié)構(gòu)的實踐教學(xué)使得傳統(tǒng)理論的成果得以鞏固，再通過綜合創(chuàng)意設(shè)計將學(xué)生已有的工程知識和創(chuàng)造性思維進行有機結(jié)合，最終培養(yǎng)出基礎(chǔ)知識和綜合設(shè)計能力都過硬的優(yōu)秀工程人才。在實踐中，結(jié)合學(xué)校和專業(yè)的實際情況，適應(yīng)市場需求，準(zhǔn)確定位，合理設(shè)置工程模型實踐教學(xué)課程，積極努力探索開展有針對性的綜合設(shè)計競賽實踐教學(xué)，從而把不同專業(yè)課程的知識點融會貫通，實現(xiàn)理論到科學(xué)實踐的跨越。充分發(fā)揮實踐教學(xué)在高等教育人才培養(yǎng)中的重要作用，不斷提高學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和專業(yè)技能，使其成為國家優(yōu)秀的工程人才。

作者：張勇鄒志榮單位：西北農(nóng)林科技大學(xué)