农校中工程设计实践教学探析

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一、实践教学改革的必要性

20世纪80年代初，美国MIT发起的“回归工程运动”以及提出的“大工程观”都要求工程教育应该更加重视工程的系统性及其实践特征。虽然研究型大学毕业生理论知识较强，但在实际工作中，普遍存在工程实践能力和解决实际问题能力缺乏、知识面狭窄等问题。通过增强实践环节、建立以模型温室结构装配实践和综合创意设计的实践教学形式，完成理论与实践的结合，最终实现研究型大学学生工程实践能力的培养和提高。同时，工程实践能力的培养不仅有助于在实践中能够充分应用所学理论知识，而且为培养学生的创造力打下坚实的基础。

二、高校温室设计课程实践教学改革措施

1、注重学生实践能力的培养设施农业科学与工程专业要求学生具有较强的动手实践能力和经验，以及对建筑材料学、温室建筑与结构、工程工艺学等知识的理解。现代温室设计的设计过程，需要设计人员亲自动手才能更好地体现出设计构思的原创性和逻辑性。学生参与其中，在动手制作的过程中，不仅可以激发灵感、发现问题，同时还能掌握各种制作工具的使用方法，了解材料的特性和加工方面的知识。

2、合理安排实践教学在设施农业科学与工程专业课程教学体系中，可适当调整理论教学和实践教学的比例，增加实践教学周数，保证实践教学的时间和条件。教师可以将培养和开发学生创造性思维能力和动手能力的原则具体落实在每门课程和每个教学环节中，提高学生的自学能力、动手实践能力和创新能力。实践教学的内容作为设施农业科学与工程专业课程设置的组成部分，是对理论课程很好的补充和完善，是学生由单纯的动脑到自主动手、自主创新思维的重要实现过程。在具体教学方法上主要包括模型温室装配实践教学和综合创意设计教学两部分。

1模型温室装配教学。通过装配与实际温室结构和设备相同的模型温室，进而认识设施农业科学与工程中温室建筑结构的设计原理与设计方法，掌握温室配套设备的性能和结构特点，掌握温室建筑的构造基本规律，扩大知识面，开阔眼界。同时，也需要组织学生参观温室结构材料和配套设备工厂和加工中心。

2综合创意设计教学。通过带领学生践行设计，使学生能够真正自主创造性思维和动手设计，进而掌握温室设计的设计方法和技巧。在综合创业设计的过程中掌握现代温室建筑和结构的设计流程和内在规律，增加学生的实践创造能力和设计视野。

3、通过制作组装模型温室提高结构动手能力现代温室是一个具备光照、温度、气体调控等综合自控能力的建筑体系，涉及到土建、钢结构、建筑装饰和设备安装等多方面专业技术领域。在实践中，要达到熟练设计温室建筑和结构并进行设备安装设计，就需要设计师深入地、完备地掌握温室结构和设备的各个细节。因此，在教学中就势必要通过完备的模型来辅助教学，进而使学生能够直观地掌握温室建筑结构以及设备安装的细节。

1温室概况。模型温室采用了温室中应用广泛的Venlo型温室，该座温室南北长8m，东西宽9.6m，檐高2m，脊高8m，屋面角度27°。结构组成上为1个标准跨度和2个开间。整体的模型温室结构如图1所示。模型温室主体钢结构采用冷轧双面热镀锌管材；顶部采用4mm浮法玻璃覆盖，四周墙体采用双层玻璃覆盖。温室设双层内保温系统、外遮阳系统、湿帘风机降温系统、天窗通风系统、供暖系统、滴灌系统、补光照明系统、统一智能控制系统等。整体配套设备和实际现代温室相同，集成了智能温室的主要配套设备和控制系统。

2模型温室屋架结构。模型温室脊高8m，屋面角度27°，单个跨度3200mm。模型温室跨度方向为一跨，单个跨度由3个标准单元组成。温室主体钢结构采用双面热镀锌型材，要求先焊（接）后热镀锌，现场不得焊接；配件均采用热镀锌防腐螺栓和自攻钉联接。结构部件主要包括：主立柱采用矩形热镀锌矩形管；墙面檩条采用热镀锌方管；室顶桁架由温室专用铝合金型材；天沟采用5mm厚的热镀锌钢板冷弯成型；连接件采用热镀锌钢板冲压成型，外形美观；均采用热镀锌高强螺栓和自攻螺丝连接，全结构无焊点。从模型温室的建筑结构以及屋架系统来看，模型温室与现实的现代温室除了钢结构的小型化以外，其他结构及配套设备均采用了相同的完备的配置，因此，掌握了模型温室的装配方法和建筑结构的构造原理，也就掌握了现代温室的建筑结构技术。

4、通过综合设计竞赛项目提高学生的专业设计能力现代温室建筑设计是设施农业科学与工程专业的主干工程课，是现代农业发展的必然科技手段，更是提升和创新农业基本功能的重要途径。现代温室建筑设计竞赛旨在激励学生有效利用建筑结构设计的原理，综合应用现代建筑结构技术、现代环境控制技术、现代信息技术和农业科学基本原理，设计现代温室新型结构、新型配套设备和管理运行新模式、构建设施农业生产新体系，最终达到增强学生综合知识应用和实践创新能力。同时，综合设计竞赛有助于大学生工程实践素质的培养，提高学生针对实际工程问题进行设计、结构创新的综合能力，为优秀人才脱颖而出创造条件。现代温室建筑设计设计竞赛活动是一项参与度广泛、持续性强的设施农业工程学科竞赛活动。每年竞赛主题可有效融“政策、技术、社会需求”于一体，并具有挑战性和新颖性。在实践基础上，现代温室建筑设计设计竞赛很容易发展成为现代温室行业标准的专业技术人才学科竞赛活动。在实践教学中，综合创意设计项目实践的操作方式分为作品征集、初赛、决赛、展示4个阶段。

在作品征集期间，选手可以设计制作参赛作品；初赛时，相关教授、专家会对作品进行筛选。进入决赛的选手对其作品进行相关答辩。获奖作品将在全校进行为期3d的展示。参赛作品包括展览温室、生产温室、花卉营销温室、生态餐厅温室、屋顶花园及庭院温室。参赛作品通过CAD建筑软件或手绘图等表达方式进行建筑图设计，同时根据各队具体设计强项采用各种三维建筑建模软件、环境构建软件、手绘效果图等多种方法，充分表达设计思想。参赛最终作品包括：设计方案图纸（建筑、结构套图）、设计说明、全部的设计CAD图纸、建筑模型等。具体实施办法：充分动员，广泛宣传，使同学们了解竞赛活动的主题、目的及程序。学生以个人或者组队的形式参加竞赛，以团队形式参赛的，每队由3~5人组成。该过程是学生完成理论到具体项目转化的过程。

三、结论及讨论

通过西北农林科技大学温室工程课程的实践教学改革探索，发现通过模型温室的结构组装实践教学，学生对温室结构的理解和建筑结构知识的掌握得到了大幅的提高。具体表现在以下几个方面：一是学生对温室结构的学习兴趣和对建筑结构参数的掌握得到了直接的提高；二是学生绘制结构详图和建筑构造图的能力大幅提高，而且更加的准确；三是学生对温室建筑结构施工图的理解达到了新的高度。通过综合设计竞赛的实践教学改革探索，学生的理论和实践能力最终达到了有机的结合。具体表现在：一是学生工程能力的最终提高需发挥在对新的温室建筑结构的设计上，因此，综合创意设计的组织能让学生在熟练掌握基本建筑结构的基础上，激发学生进行创造性的思维，进而全方位的提升学生的科学设计能力；二是通过综合创意设计能够促使学生将已学温室建筑结构知识和创新设计思维进行有机结合，从而培养出理论和实践均过硬的温室工程人才。

以上研究表明，对于大学生开展与结合实际工程的模型工程实践教学和综合设计实践教学是设施农业工程专业高等教育课程体系发展的一种必然趋势，两者既是对设施农业专业理论教学的必要补充，本身也相辅相成，通过模型温室建筑结构的实践教学使得传统理论的成果得以巩固，再通过综合创意设计将学生已有的工程知识和创造性思维进行有机结合，最终培养出基础知识和综合设计能力都过硬的优秀工程人才。在实践中，结合学校和专业的实际情况，适应市场需求，准确定位，合理设置工程模型实践教学课程，积极努力探索开展有针对性的综合设计竞赛实践教学，从而把不同专业课程的知识点融会贯通，实现理论到科学实践的跨越。充分发挥实践教学在高等教育人才培养中的重要作用，不断提高学生的动手能力、创新能力和专业技能，使其成为国家优秀的工程人才。

作者：张勇邹志荣单位：西北农林科技大学