建筑電工學實驗教學體系改革與實踐

耿大勇+霍春寶+魏玲

摘 要 建筑電工學實驗是建筑工程類專業(yè)學生重要的實踐教學環(huán)節(jié)。介紹建筑電工學實驗多層次教學體系，對多層次實驗教學體系下的實驗教學方法改革進行探討。通過改革，培養(yǎng)學生的自主學習意識、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 建筑電工學；實驗；工程實踐能力

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）20-0142-02

1 前言

建筑電工學是建筑工程類各專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它是學好有關(guān)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。特別是當建筑業(yè)發(fā)展到目前這個階段，電的知識在建筑工程中已得到廣泛應(yīng)用，與建筑類專業(yè)交叉融合更加緊密。現(xiàn)代房屋建筑為了滿足生產(chǎn)的需要，為了給生活、工作提供衛(wèi)生、舒適的環(huán)境，要求在建筑物內(nèi)設(shè)置完善的給水、排水、供熱、通風、空調(diào)、通訊、閉路電視、火災自動報警消防、供電等系統(tǒng)。這些設(shè)備設(shè)置在建筑物內(nèi)，必然要求與建筑結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)設(shè)備等統(tǒng)籌安排、相互協(xié)調(diào)，因此要搞好建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計及建筑施工，要求建筑設(shè)計人員必須掌握建筑電工學的相關(guān)知識，以便具有綜合處理以上設(shè)備系統(tǒng)與建筑物主體之間關(guān)系的能力，從而作出優(yōu)良的建筑設(shè)計或組織好建筑施工。另外，建筑業(yè)的不斷革新與發(fā)展，對工程技術(shù)人員的電能應(yīng)用技術(shù)與專業(yè)技術(shù)相結(jié)合的能力的要求不斷提升，并且對電工電子基本理論、工程能力以及基本技能提出更高的要求。

建筑電工學實驗主要包括電工與建筑電氣技術(shù)、電動機與控制技術(shù)、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等內(nèi)容[1]。它涵蓋了電氣工程專業(yè)多門技術(shù)基礎(chǔ)課的內(nèi)容，具有很強的工程性、技術(shù)性、實踐性特征，是理論教學體系不可或缺的重要教學環(huán)節(jié)。加強工程訓練，特別是實驗技能的培養(yǎng)，對于培養(yǎng)工程技術(shù)人員的素質(zhì)具有十分重要的作用[2]。我國現(xiàn)階段工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標就是所培養(yǎng)的人才必須具有一定的工程實踐和創(chuàng)新能力[3]。這些都要求建筑工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)應(yīng)適時作出相應(yīng)的調(diào)整和變革。

近幾年來，遼寧工業(yè)大學電工學課程團隊打破了常規(guī)電工學實驗教學模式，根據(jù)建筑工程類各專業(yè)需要，以實驗的系統(tǒng)性、創(chuàng)造性和開放性為目標，配合大學四年的培養(yǎng)規(guī)劃，確定了建筑電工學實驗教學體系改革方向，構(gòu)建了由感性認識層、基礎(chǔ)實驗層、提高實驗層和研究創(chuàng)新實驗層四個層次組成的“金字塔”由底向上進階式實驗教學體系，達到實驗內(nèi)容和難度“層次加深、步步登高”的效果，滿足不同層次的教學要求，使學生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識得到顯著的提高?！敖鹱炙笔綄嶒灲虒W體系架構(gòu)如圖1所示。

2 構(gòu)建多層次實驗教學體系

感性認識層：實現(xiàn)技能意識培養(yǎng)目標 這一層次的教學對象是大一的學生，以傳授知識為主，通過實驗中心組織的電子基本技能培訓和學生科協(xié)組織的一些初級科技培訓，教會學生認識并能正確使用常用的電工儀表（如電壓表、電流表、萬用表、功率表等）、電工設(shè)備（如變壓器和電動機等）及常用的電子儀器（如直流穩(wěn)壓電源、信號發(fā)生器、示波器等），認識常用的電子元器件（如電阻、二極管、穩(wěn)壓管、三極管等）并掌握使用方法。同時，掌握焊接技術(shù)和布線技術(shù)，實現(xiàn)技能意識培養(yǎng)目標。可以嘗試進行一些趣味電子產(chǎn)品制作，該層次的關(guān)鍵是培養(yǎng)學生對電工電子技術(shù)的學習興趣。在教學形式上可利用幻燈片和投影等現(xiàn)代教學手段，必要時也可帶學生到建筑工地進行現(xiàn)場了解，如變壓器的布置和電動機在混凝土攪拌和塔吊中的使用情況。

基礎(chǔ)實驗層：實現(xiàn)技術(shù)技能培養(yǎng)目標 基礎(chǔ)實驗層的教學對象是大二的學生。在這一層次，首先對學生進行實驗安全教育，為了防止發(fā)生觸電事故，實驗前應(yīng)學習安全用電常識。實驗過程中，須嚴格遵守安全用電制度和操作規(guī)程，目的是培養(yǎng)學生的安全防范意識。以基本理論為體系，對教材中的重要定律、定理和分析方法配備相應(yīng)的基礎(chǔ)實驗，如疊加定理驗證、日光燈電路實驗、三相電路實驗和電動機正反轉(zhuǎn)實驗等，使學生能正確使用常用的電工儀表、電工設(shè)備及常用的電子儀器，按電路圖正確接線和查線，準確讀取實驗數(shù)據(jù)，觀察實驗現(xiàn)象，測繪波形曲線，整理分析實驗數(shù)據(jù)，獨立寫出內(nèi)容完整的、條理清楚的實驗報告。在教學中以教師輔導為輔，學生動手實驗為主，同時培養(yǎng)學生嚴肅認真的實驗態(tài)度。教學團隊還研發(fā)了與實驗教材配套的教學課件和教學視頻，實現(xiàn)了立體化的實驗教學。實驗結(jié)束后要整理實驗臺，培養(yǎng)良好的學習和工作習慣。

同時，引入EDA仿真技術(shù)。在傳統(tǒng)實驗的基礎(chǔ)上，增加了虛擬實驗，讓學生通過仿真軟件的使用，了解仿真在建筑電工設(shè)計中的應(yīng)用?；A(chǔ)實驗層實現(xiàn)技術(shù)技能培養(yǎng)目標，達到通識教育的要求，為進入高層次實驗打下良好的基礎(chǔ)。

提高實驗層：實現(xiàn)設(shè)計能力和工程實踐能力培養(yǎng)目標 提高實驗層的教學對象是大三的學生，他們都有了一定的專業(yè)知識，另外還要介紹電子電路綜合設(shè)計和建筑設(shè)備的相關(guān)知識。

教學團隊在做好基礎(chǔ)型實驗的基礎(chǔ)上，組建了基于建筑類專業(yè)的實驗教學模塊，并且大力增設(shè)設(shè)計性、綜合性和應(yīng)用性實驗項目。逐步提升實驗層次，有一定梯度，最后完成一定學時的建筑系統(tǒng)綜合實驗，達到實驗內(nèi)容和難度“層次加深、步步登高”的效果。

在這一層次，除在部分實驗中安排自選儀器設(shè)備、自擬實驗步驟、設(shè)計實驗電路等實驗任務(wù)來提高學生的實驗設(shè)計能力外，還精選了部分難度適中的模擬電路及數(shù)字電路的綜合訓練課題，用實驗承擔起拓寬學生知識面的責任，使學生了解和掌握—些新器件的特性和應(yīng)用。

遼寧工業(yè)大學建筑學院包含土木工程、給排水工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程等專業(yè)，為滿足不同專業(yè)、不同層次學生的要求，設(shè)置了“專業(yè)模塊實驗”，每個實驗都有一定的工程背景，體現(xiàn)了電工電子技術(shù)和各專業(yè)緊密結(jié)合、求同存異的原則。通過完成與本專業(yè)相關(guān)的“專業(yè)模塊實驗”，達到深刻理解電工電子技術(shù)知識在本專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使學生感到電工電子技術(shù)能夠和本專業(yè)知識相結(jié)合，大有用武之地，因此學有興趣、學有所用，提高學生對本課程的重視程度和學習積極性。endprint

比如，課程團隊按照遼寧工業(yè)大學土木工程、給排水工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程三個專業(yè)的不同研究方向，分別設(shè)置了房屋建筑的小型供電系統(tǒng)的安裝、供水裝置控制和體育館照明系統(tǒng)設(shè)計等綜合實驗項目，生動再現(xiàn)了對一個虛擬房屋建筑的供電、供水、照明相關(guān)設(shè)計和對虛擬建筑設(shè)備的有效控制。這樣，學生可以直接應(yīng)用建筑電工學相關(guān)知識為實際服務(wù)，同時也培養(yǎng)了工程意識，鍛煉了通過查閱工具書和手冊、參照示例進行設(shè)計的能力，加大了自學的空間。

通過該層次的訓練，實現(xiàn)設(shè)計能力和工程實踐能力培養(yǎng)目標，為學生將來參加工作打下較好的基礎(chǔ)。

研究創(chuàng)新實驗層：實現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標 一個國家如果沒有創(chuàng)新，就沒有進步。研究創(chuàng)新實驗層的教學對象是大四專業(yè)綜合排名中較為優(yōu)秀的學生，他們的專業(yè)知識儲備量有了一定厚度和寬度，實驗技能也達到了一定高度。另外還要學習單片機、PLC、建筑電氣自動化方面的知識，以拓展自己的知識層面和應(yīng)用能力。

學校鼓勵和引導這部分學生通過各種途徑來提高自己的創(chuàng)新能力。研究創(chuàng)新實驗層以課內(nèi)和課外實驗為兩條主線，以與建筑電工技術(shù)相關(guān)的開放性實驗、創(chuàng)新型實驗、研究型實驗和各級各類科技競賽為形式，構(gòu)成多層次、全方位的教學實踐體系。

開放性實驗項目可以是學生自選項目、教師的科研項目或大學科技園的研發(fā)項目；創(chuàng)新訓練項目是指校級、省級和國家級大學生創(chuàng)新訓練項目；各級各類科技競賽包括校級電工電子競賽、建筑設(shè)計競賽、全國大學生電子大賽和挑戰(zhàn)杯等。也可以讓學生到企業(yè)或建筑公司參與實際工程項目的研發(fā)來提高學生的創(chuàng)新能力。在這一層次，學生在教師的指導下，要將所學的知識進行升華，提高解決實際問題的綜合能力。

3 結(jié)語

幾年來，通過建筑電工學“金字塔”式實驗教學體系改革，逐步培養(yǎng)學生成為基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高的應(yīng)用型專門人才。通過建筑電工學實驗課程的學習，使學生掌握建筑電工方面的基本實驗知識、實驗理論和實驗技能，使他們善于把理論知識和實踐相結(jié)合，促進動手能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，有效地提高把電能應(yīng)用技術(shù)與本專業(yè)相結(jié)合的能力和素質(zhì)，使他們成為在實踐中創(chuàng)新和發(fā)展理論知識的專業(yè)技術(shù)人才。

參考文獻

[1]蘇剛.建筑類專業(yè)電工學教學改革的探索與實踐[J].電氣電子教學學報，2010（9）：98-99.

[2]王艷新，余粟.卓越計劃中電工學實驗的教學改革與實踐[J].中國教育技術(shù)裝備，2012（18）：112-113.

[3]王桂英.應(yīng)用型本科人才“多模塊立體式”實踐教學模式探索與創(chuàng)新[J].黑龍江高教研究，2013（12）：66-68.endprint