刘国丹　胡松涛　王刚　赵一舟　王甫来　马开杰

摘  要：实践能力的培养对专业学位研究生至关重要，在研究生课程教学中实施案例教学法，发挥团队丰富的教学科研和工程经验优势，建设“产学研赛”一体化案例库。案例紧密贴近社会需求，现实应用价值大；案例源于工程实践，理论与实际紧密结合；案例源于科研项目，达到“教”“研”合一，“多课共享”；CFD仿真等现代技术的应用，提高理论分析能力。探索非标准答案全过程考核方式，全面评价学生成绩。实践证明，教学效果良好，指导的研究生在全国科技创新获奖多次，授权发明专利，综合创新能力大大提升。

关键词：专业学位研究生；案例式教学；创新能力；科技创新；现代通风技术

中图分类号：G643        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）16-0053-04

Abstract： The practical ability is very important for professional degree postgraduates. The case teaching method is adopted. Teaching group has rich teaching and research and engineering experience， and builds a case base for training， learning， research and competition. The cases are close to the social demand and have great practical application value. The cases come from the engineering practice， and the theory is closely combined with the practice. The cases come from the scientific research project， achieving the integration of "teaching" and "research"， and "multi course sharing". The application of modern technologies such as CFD simulation improves the theoretical analysis ability. The whole process assessment method of non-standard answers is explored， and students' achievements are comprehensively evaluated. The practice has proved that the teaching effect is good. The postgraduate students have won many awards in national scientific and technological innovation， granted invention patents and greatly improved their comprehensive innovation ability.

Keywords： professional degree postgraduate; case teaching; innovative ability; scientific and technological innovation; Modern Ventilation Technology

到2025年，我国硕士研究生培养计划中将有70%专业硕士学位研究生，实践能力的培养对专业硕士至关重要，若仅通过导师的科研项目或工程项目进行实践训练，不仅知识覆盖面有限，且难以形成可持续培养模式[1]。案例教学是一种将现实生活实践与理论研究相结合，以实际案例为依据，强调学生自主研习、自主探究，从而提高学生运用理论解决实际问题的教学方法[2]。

在此背景下，为提高研究生培养质量，创新教学模式，在研究生课程教学中实施案例教学法十分必要、意义重大。实施案例教学法的首要前提是构建教学案例库。

本文以现代通风技术课程为例，进行案例教学法研究，并结合科研课题和工程实践，构建有针对性的专业教学案例库，为该领域研究生的培养提供良好的实践学习平台，以强化专业学位研究生的实践应用能力和创新能力培养。

一  课程特点分析

在现代技术型社会中，人们有90%以上的时间是在人工环境（如住房、车间或交通工具）中度过的，良好的通风是内部人员的基本诉求，可以保障室内人员舒适和安全以及工业过程性能。不良的通风使得室内空气品质恶化日益严重，尤其是在空调建筑中“病态建筑综合征”已成为节能时代的代名词[3-5]。这些室内空气品质问题与设备的维护差、室内产生的污染物含量高、室外新风量少等因素有关。

由于人们对更高质量的室内空气环境的需求，通风系统也在日常生活中得到广泛的应用，应用场景也从最初的主要服务于工业生产车间的通风除尘，扩展到更为广阔的领域，如大空间建筑通风、地下工程施工通风、公路铁路隧道通风、地下车库通风和太阳能烟囱等自然通风、公共交通工具内部通风、医疗建筑通风[6-8]。尤其在2019年底暴发新冠疫情以来，通风更是引起人们的广泛关注，方舱医院内手术室、负压隔离病房等通风系统设计，更是防止病毒空气传播及为医护人员提供安全空气环境的重要手段[9-10]。

然而，通风系统的原理复杂，影响通风效果的因素众多，系统设计难度大。仅从通风方式来分有自然通风、机械通风和混合通风等，加之应用场景不同，受到建筑内部空间构造、穿堂风、室内热气流、室内外气象条件和送风口布置及形式等影响，通风气流复杂多变，只有合理设计，才能达到理想通风效果。对于医疗建筑而言，还需要保证洁净度和压力梯度的设计要求。为了更好地计算通风系统的气流分布，CFD（Computational Fluid Dynamics），即计算流体动力学技术，广泛应用于通风系统设计中，通风已经发展成为一门集科学研究和工程应用为一体的综合学科。

针对课程特点，现代通风技术课程比较适宜采用案例法教学，将理论与工程实践相结合，针对具体工程，进行个性化案例设计，也可进行工程诊断，辅以现代计算机CFD模拟仿真技术，以提高学生的理论分析能力。

二  本课程案例教学现状分析及实施方案

案例库在教育领域广为采用，美国多所知名大学制定了教学资源库计划，以满足学习者对于知识与技能的学习需求。这些案例库在学科类别、企业规模类别、企业性质类别、行业类别、区域类别和案例功能类别等方面非常齐全[11]。在我国，最早的是管理学和商学专业在本科生中进行案例教学，而在研究生教育培养中，关于通风理论及设计的教学案例库的研究还相当少。

目前在通风方面的本科案例教学主要集中于矿井通风系统优化改造和煤矿通风与安全[12-13]，基本停留在原有的工业通风系统设计方面，但是随着通风技术的广泛应用，其应用场景多变，系统设计要求不一，例如医疗建筑、厂房、地下空间等设计中需要特殊处理的差异较大，迫切需要针对具体工程，进行个性化案例设计。此外，通风原理课程内容复杂繁多，概念抽象，许多学生对此缺乏学习兴趣，影响教学效果。

因此，根据教学目标和课程内容的需要，以典型案例为基本教学素材，将学生引入特定案例中，引导学生理解和掌握基本理论，激发和培养学生创新性思维能力。同时引入CFD模拟仿真手段，进行理论分析的同时，可以进行通风系统中流场及温度场的可视化，将抽象的原理形象化展示。因此开展本课程教学案例库的建设在当前是十分重要和必要的，且具有十分重要的意义和广阔前景。具体实施思路如图1所示。

三  产学研赛一体化的实战案例库建设

教学团队长期致力于人工环境营造与通风技术研究，积累了较丰富的科研经历，取得了若干研究成果，获批6项国家自然科学基金项目，以及“973”子课题、国家科技部“十一五”科技支撑计划子课题、“863”子课题等多项省部级科研课题，这些经历和研究成果为专业教学案例库的建设奠定了良好的基础。此外，团队还主持完成了山东省优质课程实验的理论基础，如山东省本科高校教学改革研究项目《基于BIM平台的集成化绿色建筑实践教学模式改革》、青岛理工大学专业学位研究生教学案例库建设项目《空调工程系统优化设计》、青岛理工大学名校工程建设项目《“通风与空调工程”课程教学模式创新研究》等教改课题，多人具有注册全国共用设备师（暖通空调方向）和一、二级建造师或造价师的执业资格证书，团队教学科研及工程经验丰富。

在教学过程中，充分发挥科研和工程经验优势，案例库建设大多来源于团队的研究实践和实际工程，具有鲜明的特色，其特色及创新性如下。

（一）  案例紧密贴近社会需求，现实应用价值大

例如引入针对新冠疫情的通风系统设计，ICU内污染物扩散规律及控制等典型案例（图2），并进行个性化局部空气处理装置研究，激发学生的学习兴趣。

加装局部装置后，颗粒物浓度降低，并且分布均匀，无涡流区域，降低了交叉感染发生的概率（图3）。

（二）  案例源于工程实践，理论与实际紧密结合

将实际工程凝练为专业教学案例，具有很好的工程背景和实践特征，在研究生工程实践能力和工程创新能力的培养方面优势突出。例如，本团队与清华大学联合中标，进行青岛新机场通风空调系统专项研究，团队购买了无线小型气象站、发烟机等设备，带领研究生进行现场测试气流组织，参加系统调试，并进行问题诊断与分析，大大提高了学生的工程分析能力（图4、图5）。

（三）  案例源于科研项目，实现“教”“研”合一，“多课共享”

区别于本科生的案例教学，针对专业学位研究生，在案例教学过程中，科研贯穿于教学中，通过对以往研究项目的总结和提炼，形成特色鲜明、针对性强的专业教学案例，从而使案例具有高起点、高水平、宽口径的特点，并涵盖了通风原理课程的多个教学内容，也可用于空气污染与控制、建筑能耗与模拟仿真等涉及到通风系统的相关课程教学中。

（四）  CFD仿真等现代技术的应用，提高理论分析能力

由于通风系统气流复杂，影响因素众多，传统的计算方法难以满足工程分析需要，借助CFD模拟仿真手段（图6），进行通风系统气流模拟与仿真优化，改进后的送风方案大大提高车厢内温度场均匀性和乘员舒适度，实际案例分析和前沿技术应用，提高了研究生理论联系实际的综合分析能力。

四  非标准答案的全过程考核方式探索

对学生进行全过程化考核与评价，破除标准答案的单一考试模式，对学生的学习过程进行全程考查，具体做法如下：①课前。教师布置或学生自选工程案例，学生自主查阅资料与分析，制作PPT。②课中。采用翻转课堂方式，先由学生进行PPT讲解，阐述自己观点，再由教师进行点评及提问，以及其他学生进行提问，最后由教师进行总结。与此同时，教师记录演讲学生的表现、专业分析能力，并记录其他同学的提问及分析等课堂参与度和活跃度指标，作为每位学生平时成绩考核依据。③结课。按照科技论文写作规范撰写课程报告，锻炼了研究生的科研写作能力，为进一步研究论文的撰写奠定基础。

五  结合科技竞赛提升创新能力

打造“学产研赛交流”的第二课堂育人模式，课外带领研究生积极参加科技创新和学科竞赛，多次获得国家和省级以上奖项，并赴美国颁奖1项。例如，在2022年带领研究生针对学校地下车库结露问题，进行现场实测、理论分析、CFD仿真，提出通风系统改善措施，参赛题目《基于空调冷凝热利用的地下车库防结露措施调研与对策研究》，获得全国节能减排大赛二等奖。此外，指导研究生授权及发明专利申请十余项，多名研究生在国内外学术会议进行专题报告，提高了研究生综合创新能力，指导的研究生获得研究生国家奖学金、山东省优秀硕士论文、山东省研究生优秀成果奖等。

六  结束语

随着专业学位研究生教育迅速发展和实践能力培养的需求不断增大，在教学过程中采用实战案例教学法，建设“产学研赛”一体化案例库，达到“教”“研”合一，“多课共享”，同时探索全过程考核方式，全面评价学生成绩。有利于研究生独立思考、实践动手、创新等能力的培养和提升。

参考文献：

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[2] 德里克·博克.美国高等教育[M].北京：北京师范学院出版社，1991.

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[4] 周佳佳，徐宝萍.基于室内空气质量和节能的通风策略研究[J].建筑热能通风空调，2019，38（12）：27-32.

[5] 杨会盼，刘瑞琦，刘志超.浅谈暖通空调系统对室内空气品质的影响[J].居舍，2019（16）：10，41.

[6] 李杰.轿车室内气流组织与空气品质的研究[D].桂林：桂林电子科技大学，2019.

[7] 传染病医疗建筑电气设备专业通风空调控制的特殊性[J].智能建筑电气技术，2018，12（1）：97.

[8] 沈晋明，刘燕敏.德国医疗建筑手术部通风与空调系统的应用研究[J].中国医院建筑与装备，2017，18（3）：33-37.

[9] 张再鹏，陈焰华，雷建平，等.某方舱医院的通风空调系统设计[J].暖通空调，2020，50（11）：62-65，87.

[10] 周珣树，彭亮，陈强，等.大花山方舱医院通风空调系统设计与改造探讨[J].暖通空调，2020，50（6）：55-59.

[11] 康宁.走近哈佛课堂[M].桂林：广西师范大学出版社，2004：47.

[12] 沈斌，秦宪礼，王洪粱，等.矿井通风系统优化改造案例编制及其教学实践[J].价值工程，2013，32（28）：284-285.

[13] 杨桂琴.“煤矿通风与安全”课堂教学中的实践与探讨[J].低碳世界，2013（12）：145-146.

基金项目：山东省专业学位研究生教学案例库建设项目“《通风理论与设计》案例库”（SDYAL20113）；山东省研究生教学改革面上项目“‘科教融合·赛创融炼·四链融通的工科研究生创新实践能力提升研究”（SDYJSJGC2023041）；青岛理工大学研究生教育教学改革重点项目“‘科教融合·赛创融炼·四链融通的工科研究生创新实践能力提升研究”（Y032023-004）

第一作者简介：刘国丹（1969-），女，汉族，黑龙江哈尔滨人，博士，教授，博士研究生导师。研究方向为暖通空调。