建環(huán)專業(yè)建筑設(shè)備自動化課程的教學(xué)實踐探索

程建杰+龔延風(fēng)+張廣麗

摘要：建筑設(shè)備自動化是體現(xiàn)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)新內(nèi)涵的重要專業(yè)課之一，具有多學(xué)科交叉、實踐性強等特點。為適應(yīng)“綜合性、寬口徑”的建環(huán)人才培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)的要求，本文以系統(tǒng)論為基礎(chǔ)，對課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了探索，重點探討了課堂教學(xué)、課程設(shè)計、課程考核等環(huán)節(jié)的改革實踐。

關(guān)鍵詞：自動化;教學(xué)體系;專業(yè)課程;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）06-0154-02

2012年普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄將“建筑智能設(shè)施（部分）”、“建筑節(jié)能技術(shù)與工程”專業(yè)納入本科專業(yè)“建筑環(huán)境與設(shè)備工程”，專業(yè)范圍擴展為建筑環(huán)境控制、城市燃?xì)鈶?yīng)用、建筑節(jié)能、建筑設(shè)施智能技術(shù)等領(lǐng)域，專業(yè)名稱調(diào)整為“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程”專業(yè)（以下簡稱“新建環(huán)”）。隨著時代的發(fā)展，高新科學(xué)技術(shù)已經(jīng)滲透到許多方面，“新建環(huán)”作為我國土建領(lǐng)域高級人才培養(yǎng)和科技發(fā)展的重要支撐，對人才培養(yǎng)目標(biāo)從培養(yǎng)單純的工程技術(shù)型人才向培養(yǎng)寬口徑的各類復(fù)合型人才轉(zhuǎn)變，重點培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、解決工程實際問題的能力和工程設(shè)計能力。這就要求學(xué)校人才培養(yǎng)模式要緊跟社會的需求。

建筑設(shè)備自動化課程是新建環(huán)一門重要的專業(yè)課程，教學(xué)內(nèi)容包括暖通、控制、信號分析、網(wǎng)絡(luò)等知識，有很強的學(xué)科交叉特點，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、科研能力的重要途徑，是新建環(huán)專業(yè)在新形勢下有著其他專業(yè)理論課程教學(xué)無法替代的作用。因此，如何通過理論和實踐教學(xué)，使學(xué)生熟練地運用相關(guān)知識解決實踐問題，提高綜合實踐能力、自主創(chuàng)新能力，是教師需研究的一個重要課題。

一、理論教學(xué)內(nèi)容的改革探究

我國建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入全面發(fā)展的階段，尤其是在2013年國務(wù)院發(fā)布了綠色建筑行動方案，綠建是今后建筑業(yè)發(fā)展的主要形式，其要求在建筑投入使用后應(yīng)切實地加強建筑的設(shè)備自動化運行管理，從而真正實現(xiàn)建筑節(jié)能的目標(biāo)，這就更加亟須學(xué)校培養(yǎng)建筑設(shè)備學(xué)科與電氣控制學(xué)科相結(jié)合的復(fù)合型人才。但目前綠建的設(shè)備自動化系統(tǒng)中存在了一些問題，如工程建設(shè)水平、工程質(zhì)量、設(shè)備自動化系統(tǒng)的實際運行效果等，究其根本原因，主要是建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)建設(shè)中，一方面工程技術(shù)人才缺少理論研究體系的支撐，缺乏理論指導(dǎo)和科學(xué)評價，缺少應(yīng)用系統(tǒng)觀念研究設(shè)備自動化化系統(tǒng)。另一方面欠缺對實際工程的客觀認(rèn)識，因此如何調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，使得培養(yǎng)的學(xué)生真正具有設(shè)計、安裝、調(diào)試設(shè)備自動化系統(tǒng)的能力是極其迫切的。

我校建筑設(shè)備自動化課程的教學(xué)經(jīng)歷了十余年的發(fā)展，從教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配兩個方面對建筑設(shè)備自動化課程的教學(xué)體系進(jìn)行整體優(yōu)化，從而提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。調(diào)整內(nèi)容包括理論教學(xué)大綱重難點、上課教材和推薦書目、課程設(shè)計大綱及指導(dǎo)書、授課模式等方面。

理論教學(xué)時數(shù)由24課時的課堂教學(xué)調(diào)整為32課時。因我校該課程的先修課程為“電工電子學(xué)”和“自動控制原理”，未開設(shè)“智能建筑”、“建筑電氣”等課程，因此學(xué)生對電氣自動化專業(yè)的相關(guān)理論及專業(yè)術(shù)語不了解，造成學(xué)生聽課吃力，理論教學(xué)效果不好。調(diào)整學(xué)時后，一方面教師可以抓住課堂的有限增加的課時數(shù)及時補充相關(guān)的知識;另一方面針對建筑設(shè)備自動化課程涉及了多學(xué)科的內(nèi)容這一特點，要求學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方法，主動適應(yīng)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的意識，在老師的指導(dǎo)下，以點畫圓，擴展知識面，提高學(xué)習(xí)效率和效果。比如，在教學(xué)中涉及到了控制協(xié)議的相關(guān)知識，在課程中只能簡要地介紹BACnet的知識點，對于其他的協(xié)議如Lonworks就要求學(xué)生自己去分析理解。教師在課堂講解變水量控制知識點時，就引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)在工程應(yīng)用中溫濕度獨立控制中水溫控制的一些問題，請學(xué)生查閱資料，分析癥結(jié)所在并提出策略。

另外在原有的理論教學(xué)中，由于課時數(shù)的限制，比較注重對自動控制系統(tǒng)的具體部件的性能教學(xué)，如傳感器、控制器的種類及選用，學(xué)生感到枯燥無趣，未能有效地體現(xiàn)出控制系統(tǒng)對建筑環(huán)境、建筑設(shè)備自動化課程對建環(huán)專業(yè)的作用。而現(xiàn)在的32學(xué)時的理論教學(xué)中，根據(jù)“環(huán)境是目的，系統(tǒng)是手段”這一原則，將系統(tǒng)原理應(yīng)用于建筑設(shè)備自動化教學(xué)中，建筑設(shè)備自動化按照系統(tǒng)等級層次原理和系統(tǒng)與環(huán)境的互塑共生原理，建立建筑設(shè)備自動化的教學(xué)理論體系。在充分理解掌握服務(wù)對象的特性要求基礎(chǔ)上，分析控制系統(tǒng)的內(nèi)擾和外擾，使學(xué)生充分認(rèn)識到設(shè)備自動化系統(tǒng)不是孤立存在的，從而提出合理的控制策略和方案，完成控制系統(tǒng)的設(shè)計。通過理論教學(xué)，要求學(xué)生掌握智能的熱濕環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境、空氣品質(zhì)等智能物理環(huán)境的要素。

總之，以教材基礎(chǔ)，課堂理論教學(xué)教學(xué)為引子，在建筑大系統(tǒng)的高度，使學(xué)生充分了解基本理論的含義，認(rèn)識到課程在專業(yè)培養(yǎng)中的地位，同時外延到工程實踐，最后再回到理論，進(jìn)一步提煉知識點，由淺入深、層層深入，逐步實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

二、實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容改革

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置，可以合理分配課堂理論教學(xué)和課程設(shè)計的內(nèi)容，使理論教學(xué)與實踐教學(xué)相互融合，相得益彰，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論解決實際工程問題的能力。因此本校根據(jù)教學(xué)研討，在2010級培養(yǎng)計劃中增加了8個學(xué)時的上機課時，主要是學(xué)習(xí)軟件Matlab，針對簡單案例進(jìn)行簡單的仿真，學(xué)生未能建立起對設(shè)備控制系統(tǒng)的全面認(rèn)識。為了能夠系統(tǒng)地認(rèn)識設(shè)備系統(tǒng)，尤其是暖通空調(diào)系統(tǒng)的子系統(tǒng)冷熱源、輸配、末端之間的耦合關(guān)系，本校在2012級的培養(yǎng)計劃中在增加了為期2周的課程設(shè)計，從而進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用理論知識，獨立分析和解決實際工程設(shè)計問題的能力。

本校主要從培養(yǎng)模式、命題、指導(dǎo)方式以及考核方式進(jìn)行了改革。在培養(yǎng)模式上采取請進(jìn)來和走出去相結(jié)合，即將相關(guān)企業(yè)的工程師們請到學(xué)校來，給學(xué)生進(jìn)行針對自控設(shè)備、系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容的實踐指導(dǎo)，并鼓勵學(xué)生到企業(yè)或者相關(guān)的設(shè)計院進(jìn)行工程實踐能力的訓(xùn)練，以盡可能地避免閉門造車。

對于課程設(shè)計的命題盡可能體現(xiàn)多元化、寬口徑。一方面教師確定選題范圍，同時鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣自己命題。因此結(jié)合我校的專業(yè)特色以及社會的需求，課程設(shè)計的主要選題范圍包括：建筑內(nèi)外擾的仿真模擬（如基于Modelica和Dymola等開放性軟件）、暖通空調(diào)系統(tǒng)的測控系統(tǒng)的設(shè)計，如冷水機組、熱交換站、VRV多聯(lián)機、VAV變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)、風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)、冷卻塔、風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)、蓄冷系統(tǒng)等的自動化控制（DDC控制系統(tǒng)、PID控制系統(tǒng)）等。

在指導(dǎo)過程中注重學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)，改變以往答疑的指導(dǎo)方式，將課程設(shè)計分成三個階段，采取集體講解與個別指導(dǎo)相結(jié)合，工地實習(xí)與課程設(shè)計相結(jié)合的方式，引導(dǎo)學(xué)生高質(zhì)高效地完成設(shè)計。

為了更科學(xué)、客觀地評定學(xué)生的設(shè)計成績，從五個方面綜合進(jìn)行評價：設(shè)計方案、圖紙繪制質(zhì)量、設(shè)計說明書、答辯情況、獨立工作能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。其中答辯的組織形式，采取按設(shè)計小組進(jìn)行答辯的方式，每組推選一名學(xué)生用15分鐘的時間簡要地陳述全組課程設(shè)計情況，然后組內(nèi)共同討論，回答指導(dǎo)教師提出的問題。教師先根據(jù)小組的整體設(shè)計情況，評定出小組成績，然后再根據(jù)組內(nèi)每個成員的完成情況，進(jìn)一步給出每個成員的成績。

課程設(shè)計教學(xué)體系改革后，學(xué)生組成團(tuán)隊完成設(shè)計，指導(dǎo)教師則充當(dāng)團(tuán)隊的教練，從入門、設(shè)計制圖一直到編寫設(shè)計說明書全程跟蹤指導(dǎo)。這種方式充分調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實踐能力的培養(yǎng)。

三、結(jié)語

建筑設(shè)備自動化作為新調(diào)整的建環(huán)專業(yè)的專業(yè)課旨在培養(yǎng)學(xué)生利用相關(guān)基本理論知識和技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的科研、設(shè)計、運行及施工管理的能力，在專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)中具有重要地位。本位結(jié)合南京工業(yè)大學(xué)建環(huán)專業(yè)的特點和實際，對建筑設(shè)備自動化課程的課堂教學(xué)和課程設(shè)計等環(huán)節(jié)的改革內(nèi)容進(jìn)行了探討。通過教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)科學(xué)、合理的建筑設(shè)備自動化課程有利于全面型、創(chuàng)新型建環(huán)人才的培養(yǎng)和新建環(huán)專業(yè)的發(fā)展。

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