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摘要:“楼宇自动化”是一门新兴的、交叉性的、多学科的面向电气工程及自动化类专业的专业课程,根据“楼宇自动化”的课程特点和要求以及教学中存在的问题,为了培养高素质的智能建筑专业人才,楼宇自动化课程教学改革势在必行。本文根据自动化专业本科教学过程中的体会,在“楼宇自动化”的实践教学中从教学内容、教学方式、教学手段方面等进行了一些具体探讨。
关键词:楼宇自动化;建筑设备;教学改革;自动化
作者简介:曹锋(1977-),男,河南洛阳人,河南科技大学电子信息工程学院自动化系,助教,工学硕士,主要研究方向:智能建筑研究;李连民(1979-),男,河南洛阳人,河南科技大学电子信息工程学院计算机系,助教,工学硕士,主要研究方向:计算机应用研究。(河南 洛阳 471003)
智能建筑是一种新兴建筑,是信息时代的必然产物。自20世纪80年代问世以来,在欧、美、日及世界各地得到迅速发展。智能建筑[1]是利用系统集成方法,将现代计算机技术、现代控制技术、现代通信技术、现代图形显示技术(俗称4C技术)等多种高新技术与建筑技术高度綜合,向人们提供一个安全、高效、便捷、节能、环保、健康的生活和工作环境。由于智能建筑的迅猛发展,市场对智能建筑技术人才需求也迅速增长,而我国在这方面专业人才极度缺乏,在人才培养方面也明显滞后于智能建筑产业的发展。因此,建筑智能化高级专门人才的培养已成为当务之急。为了适应我国智能建筑迅速发展的形势,加快智能建筑专业技术人员的培养,河南科技大学(以下简称“我校”)开设了“楼宇自动化”专业课程,根据“楼宇自动化”的学科要求和技术特征,以及教学中存在的问题,教学改革是开展“楼宇自动化”教学所要面临和解决的首要问题。本文根据自动化专业本科教学过程中的体会,在楼宇自动化的实践教学中从教学内容、教学方式、教学手段方面等进行了一些具体探讨。
一、课程教学中存在的问题
“楼宇自动化”属于多学科综合交叉性课程,点多面广,是一门融合控制、暖通、机电、检测、计算机应用和网络通信等多学科的课程。通过学生的课堂反馈和教师的教学经验,总结出课程教学中存在如下问题:(1)课时少、内容多、知识抽象繁杂。“楼宇自动化”[2]涉及的学科分支较多,包括智能建筑概论、计算机控制技术、建筑设备自动化系统、消防与安全防范系统、通信网络系统、办公自动化系统、综合布线系统、智能建筑系统集成、智能住宅小区等多个子系统。而该课程总课时为50学时,还包括10个实验学时,在有限的学时内,每一章节内容很难面面俱到,这就要求教师对教学内容做以取舍。(2)理论与实践结合的问题。本课程要求理论教学与实践并重,理论与实践操作密切结合,工学结合,强调新技术的应用。而学生在理论联系实践方面还存在问题,要予以解决。
二、课程教学改革
在近年来的教学实践中,对教学内容、教学方法和教学手段做了进一步的改革,在提高教学质量,加强学生能力和素质的培养方面,进行了大胆的尝试和探索,并取得了明显效果。
1.教学内容改革
“楼宇自动化”课程涉及了建筑、信息、自动化、电子、通信等学科,部分课程内容难免存在与学生以前所学课程内容重复,例如课程中的信息传输网络技术、计算机网络和控制信号网络就与计算机技术与应用、网络技术、现场总线等课程内容有重复之处。这就需要教师在制定教学计划和教学进度时,掌握各专业前期课程的授课情况,了解学生对重复内容的学习程度,充分考虑内容的取舍和教学方法的确定,例如把重点放在建筑设备控制、系统集成等内容上,以便在有限的学时内,让学生更好地掌握和理解理论知识。
2.教学方法的改革
(1)采用现代化技术教学。由于“楼宇自动化”课程不仅内容多、涉及面广,而且图量大、案例多。为了讲清楚基本原理,必须引用大量的工程实例。而传统的教学手段单一,难以保证教学质量。针对此要求,借助于现代化的教学手段是解决日渐缩减的授课学时传递大量信息的主要方法,利用幻灯片、投影仪、多媒体课件和计算机辅助教学等多种现代教学工具,通过文字、图片、音频、视频等多种教学信息给学生以更多的感官刺激。例如,在智能建筑设备自动控制技术、智能建筑消防及联动控制技术等课程内容的讲解上,可以通过实物照片展示的方法让学生了解照明、暖通空调、消防报警灭火等设备的外形及实际工程的现场环境,通过视频或仿真动画的方法让学生了解消防设备的联动控制。这样有利于调动学生的学习积极性,使学生更为深刻地理解和掌握教学内容。
(2)采用讨论式教学。教师针对某一教学内容或专题,开展课堂专题讨论,让学生去查阅资料,经过认真思考分析,提出自己的独特见解,在培养自学能力的同时,也培养了学生分析和综合问题的能力,不仅活跃了课堂气氛,而且调动了学生学习的主动性。例如在课堂上,教师可用提问的方式让学生畅想未来智能学校、智能博物馆的情形。学生集思广益,各抒己见,教师再根据学生的回答做出评论。这种教学方法能激发学生对楼宇自动化课程的学习兴趣,提高学生的综合表达等能力,发挥学生的主观能动性,教学效果明显提高。
(3)采用现场教学。“楼宇自动化”是一门实践性很强的课程,通过现场教学[3]可以使学生在课堂上所学的知识得到进一步巩固,做到理论联系实际。组织学生参观一些有代表性的智能建筑,先让学生对智能建筑有直观的认识,大致了解智能建筑中的供配电系统、照明系统、消防系统等的设计方案,体会智能建筑的智能化。此外,还可以组织学生参观一些工程现场,让学生了解智能建筑施工的过程,如综合布线和建筑设备的连接等,对该课程的学习奠定一定的基础。认识实习后,要求每个学生提交有特色的实习报告,让学生自己分析、总结认识实习的收获。学生通过直观生动的现场观察,不仅获得了丰富的感性认识,而且增强了学生学习兴趣和主动性,收到了事半功倍的效果。
3.教学手段的应用
(1)产学研相结合的教学形式。教师在授课过程中,采用产学研相结合的教学形式。除了讲课之外,应参与或主持一些楼宇自动化相关的工程,教师不仅能在工程设计过程中不断更新和完善自己的专业知识,而且可以吸引学生参与到工程中,使学生将课堂上所学的知识得到运用。产学研相结合从根本上解决了学校教育与社会需求脱节的问题,缩小了学校和社会对人才培养与需求之间的差距,增强了学生的社会竞争力。
(2)理论教学和实践教学相结合。为了使学生更好地学习“楼宇自动化”这门课程,提高学生的实际动手能力,学院创建了楼宇自动化实验室,楼宇自动化系统基于Lon Works技术开发,可以实现控制网络系统的设计与研发;实现空调控制系统、冷冻站控制系统、供配电与给排水控制系统的仿真实验;基于现场总线的恒温恒湿室分散控制系统等本科与硕士生教学设计与创新实验。学生可以将这些系统作为控制对象进行系统设计与调试的学习。在广大师生的努力下,自制了楼宇对讲设备、闭路电视监控设备、入侵报警系统、智能三表系统等。楼宇自动化综合实验和课程设计的开设,进一步增强学生理解和运用所学知识来解决实际问题的能力,培养了学生在楼宇自动化设计方面的能力。
三、结论
通过对“楼宇自动化”课程的教学内容、教学方法及教学手段的改革与实践,提高了课程教学的质量,获得了良好的教学效果,培养了学生的综合素质和各种能力,使学生为毕业设计和实习打下了坚实的基础。
参考文献:
[1]章云,许锦标.建筑智能化系统[M].北京:清华大学出版社,2007.
[2]寿大云.智能建筑系列课程体系和教学内容改革探讨[J].高等建筑教育,1998,(3).
[3]周志平.“智能建筑概论”课程教学的改革与研究[J].科技信息,2009,(1).
(责任编辑:赵赟)
关键词:楼宇自动化;建筑设备;教学改革;自动化
作者简介:曹锋(1977-),男,河南洛阳人,河南科技大学电子信息工程学院自动化系,助教,工学硕士,主要研究方向:智能建筑研究;李连民(1979-),男,河南洛阳人,河南科技大学电子信息工程学院计算机系,助教,工学硕士,主要研究方向:计算机应用研究。(河南 洛阳 471003)
智能建筑是一种新兴建筑,是信息时代的必然产物。自20世纪80年代问世以来,在欧、美、日及世界各地得到迅速发展。智能建筑[1]是利用系统集成方法,将现代计算机技术、现代控制技术、现代通信技术、现代图形显示技术(俗称4C技术)等多种高新技术与建筑技术高度綜合,向人们提供一个安全、高效、便捷、节能、环保、健康的生活和工作环境。由于智能建筑的迅猛发展,市场对智能建筑技术人才需求也迅速增长,而我国在这方面专业人才极度缺乏,在人才培养方面也明显滞后于智能建筑产业的发展。因此,建筑智能化高级专门人才的培养已成为当务之急。为了适应我国智能建筑迅速发展的形势,加快智能建筑专业技术人员的培养,河南科技大学(以下简称“我校”)开设了“楼宇自动化”专业课程,根据“楼宇自动化”的学科要求和技术特征,以及教学中存在的问题,教学改革是开展“楼宇自动化”教学所要面临和解决的首要问题。本文根据自动化专业本科教学过程中的体会,在楼宇自动化的实践教学中从教学内容、教学方式、教学手段方面等进行了一些具体探讨。
一、课程教学中存在的问题
“楼宇自动化”属于多学科综合交叉性课程,点多面广,是一门融合控制、暖通、机电、检测、计算机应用和网络通信等多学科的课程。通过学生的课堂反馈和教师的教学经验,总结出课程教学中存在如下问题:(1)课时少、内容多、知识抽象繁杂。“楼宇自动化”[2]涉及的学科分支较多,包括智能建筑概论、计算机控制技术、建筑设备自动化系统、消防与安全防范系统、通信网络系统、办公自动化系统、综合布线系统、智能建筑系统集成、智能住宅小区等多个子系统。而该课程总课时为50学时,还包括10个实验学时,在有限的学时内,每一章节内容很难面面俱到,这就要求教师对教学内容做以取舍。(2)理论与实践结合的问题。本课程要求理论教学与实践并重,理论与实践操作密切结合,工学结合,强调新技术的应用。而学生在理论联系实践方面还存在问题,要予以解决。
二、课程教学改革
在近年来的教学实践中,对教学内容、教学方法和教学手段做了进一步的改革,在提高教学质量,加强学生能力和素质的培养方面,进行了大胆的尝试和探索,并取得了明显效果。
1.教学内容改革
“楼宇自动化”课程涉及了建筑、信息、自动化、电子、通信等学科,部分课程内容难免存在与学生以前所学课程内容重复,例如课程中的信息传输网络技术、计算机网络和控制信号网络就与计算机技术与应用、网络技术、现场总线等课程内容有重复之处。这就需要教师在制定教学计划和教学进度时,掌握各专业前期课程的授课情况,了解学生对重复内容的学习程度,充分考虑内容的取舍和教学方法的确定,例如把重点放在建筑设备控制、系统集成等内容上,以便在有限的学时内,让学生更好地掌握和理解理论知识。
2.教学方法的改革
(1)采用现代化技术教学。由于“楼宇自动化”课程不仅内容多、涉及面广,而且图量大、案例多。为了讲清楚基本原理,必须引用大量的工程实例。而传统的教学手段单一,难以保证教学质量。针对此要求,借助于现代化的教学手段是解决日渐缩减的授课学时传递大量信息的主要方法,利用幻灯片、投影仪、多媒体课件和计算机辅助教学等多种现代教学工具,通过文字、图片、音频、视频等多种教学信息给学生以更多的感官刺激。例如,在智能建筑设备自动控制技术、智能建筑消防及联动控制技术等课程内容的讲解上,可以通过实物照片展示的方法让学生了解照明、暖通空调、消防报警灭火等设备的外形及实际工程的现场环境,通过视频或仿真动画的方法让学生了解消防设备的联动控制。这样有利于调动学生的学习积极性,使学生更为深刻地理解和掌握教学内容。
(2)采用讨论式教学。教师针对某一教学内容或专题,开展课堂专题讨论,让学生去查阅资料,经过认真思考分析,提出自己的独特见解,在培养自学能力的同时,也培养了学生分析和综合问题的能力,不仅活跃了课堂气氛,而且调动了学生学习的主动性。例如在课堂上,教师可用提问的方式让学生畅想未来智能学校、智能博物馆的情形。学生集思广益,各抒己见,教师再根据学生的回答做出评论。这种教学方法能激发学生对楼宇自动化课程的学习兴趣,提高学生的综合表达等能力,发挥学生的主观能动性,教学效果明显提高。
(3)采用现场教学。“楼宇自动化”是一门实践性很强的课程,通过现场教学[3]可以使学生在课堂上所学的知识得到进一步巩固,做到理论联系实际。组织学生参观一些有代表性的智能建筑,先让学生对智能建筑有直观的认识,大致了解智能建筑中的供配电系统、照明系统、消防系统等的设计方案,体会智能建筑的智能化。此外,还可以组织学生参观一些工程现场,让学生了解智能建筑施工的过程,如综合布线和建筑设备的连接等,对该课程的学习奠定一定的基础。认识实习后,要求每个学生提交有特色的实习报告,让学生自己分析、总结认识实习的收获。学生通过直观生动的现场观察,不仅获得了丰富的感性认识,而且增强了学生学习兴趣和主动性,收到了事半功倍的效果。
3.教学手段的应用
(1)产学研相结合的教学形式。教师在授课过程中,采用产学研相结合的教学形式。除了讲课之外,应参与或主持一些楼宇自动化相关的工程,教师不仅能在工程设计过程中不断更新和完善自己的专业知识,而且可以吸引学生参与到工程中,使学生将课堂上所学的知识得到运用。产学研相结合从根本上解决了学校教育与社会需求脱节的问题,缩小了学校和社会对人才培养与需求之间的差距,增强了学生的社会竞争力。
(2)理论教学和实践教学相结合。为了使学生更好地学习“楼宇自动化”这门课程,提高学生的实际动手能力,学院创建了楼宇自动化实验室,楼宇自动化系统基于Lon Works技术开发,可以实现控制网络系统的设计与研发;实现空调控制系统、冷冻站控制系统、供配电与给排水控制系统的仿真实验;基于现场总线的恒温恒湿室分散控制系统等本科与硕士生教学设计与创新实验。学生可以将这些系统作为控制对象进行系统设计与调试的学习。在广大师生的努力下,自制了楼宇对讲设备、闭路电视监控设备、入侵报警系统、智能三表系统等。楼宇自动化综合实验和课程设计的开设,进一步增强学生理解和运用所学知识来解决实际问题的能力,培养了学生在楼宇自动化设计方面的能力。
三、结论
通过对“楼宇自动化”课程的教学内容、教学方法及教学手段的改革与实践,提高了课程教学的质量,获得了良好的教学效果,培养了学生的综合素质和各种能力,使学生为毕业设计和实习打下了坚实的基础。
参考文献:
[1]章云,许锦标.建筑智能化系统[M].北京:清华大学出版社,2007.
[2]寿大云.智能建筑系列课程体系和教学内容改革探讨[J].高等建筑教育,1998,(3).
[3]周志平.“智能建筑概论”课程教学的改革与研究[J].科技信息,2009,(1).
(责任编辑:赵赟)