高职供热通风与空调工程技术专业三年级《人防工程通风防护系统设计》项目化教学设计

高职供热通风与空调工程技术专业三年级《人防工程通风防护系统设计》项目化教学设计

一、课程定位与背景分析

（一）课程性质与【核心定位】

本教学设计定位于高职院校供热通风与空调工程技术专业三年级核心职业技能课程“通风与空调工程”中的人防工程专题模块，学时为8学时（含2学时实训室现场教学）。基于职业教育“岗课赛证”融通理念，对标“建筑信息模型技术员（BIM）”“防空地下室通风设计人员”及“施工图审查助理”等岗位能力要求，以《人民防空地下室设计规范》（GB50038-2005）及《人民防空工程设计防火规范》为基准蓝本，深度融合“1+X”建筑信息模型（BIM）职业技能等级标准。本课题属于【非常重要】的工程应用领域，直接关联注册公用设备工程师（暖通空调）基础考试专业模块【高频考点】，亦是全国职业院校技能大赛“建筑设备安装与调控（给排水、暖通）”赛项的核心拓展内容。

（二）学情研判与教学起点

授课对象为高职三年级学生，已完成“流体力学泵与风机”“热工学基础”“建筑识图与构造”及“通风与空调工程”前半程（普通民用建筑通风）的学习。学生具备风管阻力计算、风机选型基本能力，能识读一般建筑通风施工图，但对于“防化”“冲击波消波”“滤毒与超压”“口部染毒区界定”等国防工程专用概念存在认知盲区，对密闭阀门、过滤吸收器、防爆波活门等防护设备仅停留于外形认知，缺乏系统集成思维。学生的空间想象力在涉及临空墙、密闭墙预埋管及防毒通道气流组织时易出现障碍，这是本课【难点】的认知根源。

二、新标题的确立与教学指向

高职供热通风与空调工程技术专业三年级《人防工程通风防护系统设计》项目化教学设计

三、教学目标与思政融通

（一）知识目标（【基础】）

1、精准复述人防工程三种通风方式（清洁式、滤毒式、隔绝式）的适用时机与转换逻辑，准确界定染毒区、清洁区、密闭通道、防毒通道的核心术语，此为【高频考点】。

2、系统阐述悬板防爆波活门、油网滤尘器、RFP型过滤吸收器、手电动密闭阀门及FCH型防爆超压排气活门的构造原理与选型参数。

3、完整复现二等人员掩蔽所进风系统（设清洁与滤毒分设风机形式）与排风系统（设洗消间与全工程超压形式）的流程图，此为【重中之重】。

4、规范执行滤毒通风新风量计算（按掩蔽人员数量与防化等级）、隔绝防护时间校核及通风管道假定流速法水力计算。

（二）能力目标（【关键能力】）

1、能依据建筑条件图，独立完成乙类防空地下室二等人员掩蔽所的战时通风平面图、系统图绘制及设计说明编制，达到施工图设计深度。

2、能正确选用油网滤尘器、过滤吸收器、超压排气活门规格型号，并完成密闭阀门设置位置及穿墙密闭肋的构造标注。

3、能运用BIM软件（RevitMEP）进行人防通风管线综合排布，重点解决进排风竖井、扩散室与滤毒室的净空冲突。

（三）素质目标（【课程思政】）

1、厚植“人民防空是国之大事”的国家安全观，通过核生化武器效应及防化保障案例，强化居安思危、科技强国的使命感。

2、培育“平战结合、精益求精”的工匠精神，强调染毒区风管采用2-3mm厚钢板焊接成型、密闭阀门气流方向标识等细节设计的防护价值，树立“细节关乎生命”的职业伦理。

四、教学重点、难点与关键破局

（一）【核心重难点】

1、【重中之重】：滤毒通风时工程超压的形成机理与超压排气活门的联动关系。学生极易将超压排气活门等同于普通止回阀，无法理解“通过维持工程内30-50Pa超压，使防毒通道连续换气并将毒剂排出”的逻辑闭环。

2、【难点】：口部进风系统消波设施（悬板活门+扩散室）与滤毒设备的衔接关系，以及临空墙与密闭墙预埋管段划分。学生普遍难以区分“防护密闭门”与“密闭门”对应的通风设备抗力要求。

3、【高频考点】：清洁通风与滤毒通风共用风机时增压管的设置必要性及球阀选型，历年注册考试在此知识点设问率极高。

（二）破局策略

1、采用“流体网络类比法”，将工程主体比作气球，滤毒进风是充气，超压排气活门是泄压阀，通过动态压力传感器演示（实训室倾斜式微压计实测）建立超压直观认知。

2、引入“界限划分法”，以最后一道密闭阀门为界，明确阀前为染毒区（风管需2-3mm焊接钢板），阀后为清洁区（镀锌钢板）。利用三维剖切视图拆解悬板活门与扩散室联合消波的“两次降压”过程。

五、教学实施过程（核心篇幅）

本环节严格遵循“项目载体、任务驱动、做学合一”的职教理念，全程以“某二等人员掩蔽所通风系统设计”真实施工图项目为贯穿载体，共计8学时分解为四大任务阶段。

（一）任务阶段一：工程认知与防护体系建构（2学时，含实训室现场教学）

1、【情境创设与任务发布】

教师展示某在建人防工程现场照片及设计任务委托书：抗力级别为核5级常5级，防化级别为丙级，掩蔽人数800人，防护单元面积1600㎡，战时主要出入口设洗消间。要求学生以设计小组（4人/组，对应建筑、暖通、给排水、电气岗位）承接该工程战时通风系统设计任务。此环节直接锚定职业岗位【非常重要】。

2、【认知冲突引发与概念解构】

教师提问：“普通办公楼卫生间排风直接排至室外，为何人防工程的排风必须先经过防毒通道和洗消间？”学生陷入思维困境。此时，教师播放核生化武器攻击后毒剂侵入途径的动画演示，明确“外部染毒空气既可通过进风口进入，也可通过排风口倒灌”的核心矛盾。由此引出本课首个【高频考点】：“洗消间与防毒通道的超压排风逻辑——只出不进，随排随消”。

3、【现场教学：防护设备实物拆解与功能映射】

将课堂搬至校内人防实训中心（或虚拟仿真中心），学生分组触摸式学习。每组分发悬板式防爆波活门剖面模型、油网滤尘器（LWP型）、过滤吸收器（RFP-500型）及YF型自动排气活门。教师下达指令：每组用标签纸标注各设备在系统图中的“站位”。观察发现，80%学生将过滤吸收器置于油网滤尘器之前。教师当即纠正并点明【易错警示】：油网滤尘器是预滤器，用于过滤粗颗粒及爆炸残渣，保护后端的过滤吸收器（防毒核心），顺序不可颠倒。学生恍然大悟，此时引出【难点】“过滤吸收器防毒机理——浸渍活性炭吸附毒剂蒸气，滤烟纸过滤气溶胶”。教师进一步设问：“为何过滤吸收器外壳上必须标注气流方向且严禁反向？”学生经研讨得出“逆向会导致吸附层穿透失效”的结论。至此，防护设备的原理与层级关系得到深度建构。

4、【系统流程初构：从散点到连线】

各小组利用白板磁吸模块，将设备模型卡片（防爆波活门、扩散室、油网滤尘器、密闭阀、过滤吸收器、风机、超压排气活门）按气流路径摆放在白板框架中。此环节是【基础】技能的第一次集成，多数小组能排出进风路径，但普遍遗漏“增压管”以及排风系统中“测压装置（倾斜式微压计）”的位置。教师巡回干预，仅提示“滤毒通风时若共用风机，如何防止清洁管路漏气？”部分小组在讨论后联想到增压管回流原理。教师集中点评，系统梳理进风系统四种形式、排风系统两种超压方式，并以口诀形式强化：“口部消波先，滤尘紧相连，滤毒保安全，阀们（密闭阀）管切换；排风靠超压，活门自动开，洗消加换气，活门抗冲击”。此口诀要求全员抄录于设计手册扉页。

（二）任务阶段二：参数确定与设备量化计算（2学时）

1、【风量计算的三级跳】

本环节是【高频考点】的集中爆发区，更是设计从定性走向定量的关键。教师下达第一组计算指令：依据规范（GB50038-2005表5.2.3），二等人员掩蔽所清洁通风量标准为5-7m³/（p·h），滤毒通风量标准为2-3m³/（p·h），隔绝防护时间标准≥3h。给定掩蔽人数800人，要求各组计算清洁通风新风量、滤毒通风新风量，并反算隔绝防护时间校核。

学生快速得出清洁风量范围4000-5600m³/h，滤毒风量范围1600-2400m³/h。此时教师抛出【难点】陷阱：“设计说明中究竟取上限还是下限？是否越大越安全？”学生争论后，教师结合《防空地下室通风设计示例》（05SFS10）指出：清洁通风量应结合空调负荷及平时功能综合确定，但滤毒通风量并非越大越好——过大风量会导致超压难以维持且过滤吸收器阻力剧增。因此，丙级防化人员掩蔽部常规取滤毒新风量2.5m³/（p·h），即2000m³/h。并以此作为后续设备选型的输入值。

随后教师发布第二组任务：隔绝防护时间校核。给定掩蔽区净容积V=4800m³（面积1600㎡，净高3.0m），掩蔽人数800人，每人呼出CO₂量取20L/h，CO₂允许浓度上限2.5%。学生代入公式τ=V·(C₂-C₁)/（N·c）计算。多数小组因单位换算出错，将m³与L混淆。教师以此强化【易错警示】：单位统一是工程生命线！最终校核值约4.2h＞3h，判定合格。此环节使学生深刻理解：隔绝防护并非无限，设计必须确保在限定时间内不被毒剂击穿。

2、【设备选型实战：从样本到图纸】

引入某品牌过滤吸收器电子样本。学生需根据滤毒风量2000m³/h，单台RFP-500型过滤吸收器额定风量500m³/h，阻力约700Pa，并联4台。教师追问：“4台是全部并联？是否设置备用？”引出【规范强条】：人员掩蔽工程过滤吸收器可不设备用，但应预留安装位置及接口。此时学生分组查阅样本，确定油网滤尘器选型：LWP-D型，2块并列，滤速、初阻力核算。教师提供excel计算小程序，学生输入风量，自动输出推荐型号及组合尺寸。计算环节结束后，各组将选型结果填入《通风设备明细表》。

（三）任务阶段三：系统集成与施工图深度表达（3学时）

1、【管线综合与冲突规避】

此阶段学生需将计算参数转化为图形语言。教师下发建筑底图（含墙体、人防门、洗消间分隔、滤毒室轮廓），要求学生在硫酸纸（或CAD/BIM）上布置进排风系统。本环节【难点】密集：第一，密闭阀门必须设置在清洁区一侧，且阀柄位置应便于操作（距地1.4-1.6m）；第二，穿密闭墙的风管必须预埋带密闭肋的钢制套管，且墙体两侧保持不小于200mm的金属风管段；第三，过滤吸收器宜水平安装，进出口方向严禁颠倒，且周围应有检修通道；第四，超压排气活门安装在防毒通道的密闭墙上，其中心距地不小于2.5m，且活门直接面向排风竖井方向。

教师在巡视中发现共性问题：部分小组将扩散室内部的通风管直接接至悬板活门后，未设置“天圆地方”变径；排风系统中防爆超压排气活门误设在洗消间内。针对此类设计错误，教师组织“图纸会审模拟”环节，每组派代表陈述本组系统构成逻辑，他组作为审图专家提意见。在激烈辩论中，学生自主归纳出设计禁忌清单（Do’sandDon’ts），例如【关键禁令】：严禁将超压排气活门设置在临空墙上（必须设于密闭墙）；严禁滤毒通风总管上使用普通闸阀，必须采用手电动密闭阀；严禁增压管上设置闸阀，必须设置球阀。

2、【BIM协同与净高优化】

引入真实工程痛点：滤毒室风管密集（油网滤尘器进出口、过滤吸收器并联、密闭阀前后），而层高仅3.0m，梁下净高不足2.7m。若按普通民用建筑风管平铺敷设，将严重挤压人员通行高度。各小组开启RevitMEP，建立风管族与设备族模型，尝试改变管道路由。A小组提出将水平干管提升至贴梁敷设，过滤吸收器落地支架安装，风管从其顶部接出；B小组则提出将部分管段转向利用滤毒室上部空间。教师点评时引入“综合支吊架”概念，展示人防工程中常用的“多层合架”照片，强调平战转换中检修空间与战时生存空间的辩证关系。本环节极大训练了学生的空间统筹能力，实现从“画得对”到“画得好、布得巧”的跃升。

3、【平战转换设计考量】

教师设问：“战时通风系统平时不运行，管道内长期无风，如何防止锈蚀、杂物进入及老鼠做窝？”学生小组研讨后提出：应在所有对外敞开口部（如悬板活门、超压排气活门室外侧）设置可拆卸式封堵板，并在设计说明中明确“临战转换时限及做法”。教师补充【规范要点】：转换措施应满足15天转换时限要求，预埋件必须一次到位。各组随即在设计总说明中增加“平战转换”专篇。

（四）任务阶段四：成果汇报与多维评价（1学时）

1、【项目交付与角色互评】

每组提交A3图幅战时通风平面图、系统轴测图、设备明细表及设计计算书。汇报时采用“角色扮演”：组长担任项目负责人，组员分别承担设计人、校对人、审核人角色。汇报内容不仅包括图纸，更需陈述设计依据、关键参数确定过程及遭遇困境的解决方案。例如，第三组重点陈述了因建筑专业将排风竖井位置调整，导致排风管需绕梁200mm，经阻力核算后增大风机型号的决策过程。这种“复盘式汇报”将隐性知识显性化。

2、【教师精评与标准对标】

教师对照《施工图设计文件审查要点（人防工程）》，逐条审查各组图纸。重点圈定以下【高频扣分项】：（1）染毒区风管材质未注明2-3mm厚焊接钢板；（2）气密测量管及压差测量管（DN15热镀锌钢管）漏设；（3）通风方式信号指示灯箱及音响装置未在图上定位；（4）油网滤尘器进出风侧未预留足够的测压管及阻力测量接口。各组依据审查意见现场修改图纸，直至达到“归档深度”。教师宣布：本次设计成果将推荐参加校级“建筑设备BIM设计竞赛”人防专题赛道，进一步激发学生的职业荣誉感。

3、【思政升华：从工程图纸到国防责任】

结课时，教师展示历年人防工程质量监督站发现的真实事故照片——因密闭阀门安装反向导致战时无法隔绝毒剂、因增压管缺失导致滤毒失效。教师总结：“我们今天画的每一条风管、每一个阀件，平时是停车场的排风管，战时就可能是800名群众的生命通道。图纸就是命令，尺寸就是生命。”全体学生肃然，深刻体悟“平战结合、专业报国”的内涵。

六、教学资源与支撑条件

（一）数字化资源库

1、虚拟仿真平台：开发人防通风系统VR漫游实训软件，学生可“进入”扩散室内部观察悬板活门启闭状态，以第一人称视角排查密闭阀安装方向错误。

2、微课矩阵：制作“三分钟搞懂三种通风方式”“增压管为什么是球阀不是闸阀”“防爆波活门与超压排气活门的本质区别”等5个微课，供学生课前预习与课后巩固。

3、在线试题库：收录近五年注册设备师考试人防专题真题及改编题200道，实现智能组卷与错题解析。

（二）实训装备

校内建有“人防通风系统安装与调试实训台”，包含微型悬板活门、透明有机玻璃风管、手摇电动两用风机及PLC控制系统，学生可通过变频器调节风量，实时观察倾斜式微压计液柱变化，直观感受“超压建立”过程。

七、教学反思与持续改进

（一）设计亮点

1、打破了传统教学按“概述-设备-计算-设计”线性推进的僵化模式，以“承接真实设计任务”为主线，高度还原设计院生产流程。学生在做中学，对防护设备的位置逻辑不再是死记硬背，而是基于“抗毒防毒”原理的理性推导。

2、将规范条文（GB50038）的“规定性”转化为“问题性”。例如，不直接告诉学生“滤毒通风必须设置超压测量装置”，而是设置情境：“如果没有倾斜式微压计，你怎么知道超压是否建立？”从而引导学生自主理解监测