基于卓越工程師目標的教學策略改進研究

朱建紅?張蔚?顧菊平?吳曉

摘要：建筑電氣與智能化專業(yè)基于卓越工程師計劃的培養(yǎng)目標是為智能樓宇建筑相關行業(yè)培養(yǎng)輸送優(yōu)秀的建筑電氣自動化復合型應用人才。針對此目標，以“暖通空調設備及控制”課程為例，從教學環(huán)節(jié)的合理設計、教學內容的精心布置以及教學方法及手段改進等方面展開探討分析，教學實踐表明這種教學改革是實用有效的。

關鍵詞：卓越工程師；暖通空調設備及控制；建筑電氣與智能化

作者簡介：朱建紅（1971-），女，江蘇通州人，南通大學電氣工程學院，講師，河海大學能源與電氣學院。（江蘇 南京 210098）張蔚（1977-），女，江蘇泰州人，南通大學電氣工程學院，講師。（江蘇 南通 226000）

基金項目：本文系南通大學教學研究項目（項目編號：2010B33、13050653、09034、2010B10）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0090-02

一、 建筑電氣與智能化專業(yè)人才需求現狀分析

現代建筑，尤其是高層建筑，正在充分顯示出電子化、信息化和智能化的時代特征。以樓宇自動化、通訊自動化和辦公自動化為標志的智能化建筑將成為未來現代化建筑和現代化城市的發(fā)展方向，從而為建筑電氣自動化領域帶來一場深刻變革，為其開拓了充滿希望的廣闊前景。南通建筑業(yè)歷來以絕對優(yōu)勢領先于全省，以“建筑鐵軍”享譽全國，高資質企業(yè)進一步增多。但是，目前從事建筑電氣自動化設計、施工、運行和安裝的專業(yè)人員，在建筑電氣自動化高新技術方面缺乏嚴格的訓練。高級人才匱乏，人力資源不足。

面對建筑電氣自動化高級人才緊缺的局面，南通大學（以下簡稱“本?！保┰诮ㄖ姎庾詣踊瞬排囵B(yǎng)主要渠道方面，改變原先電氣工程及自動化專業(yè)中智能樓宇與建筑電氣方向選修的培養(yǎng)模式。調整專業(yè)設置，智能樓宇與建筑電氣方向已變?yōu)榻逃空脚鷾实囊粋€新的本科專業(yè)——建筑電氣與智能化，并于2009年正式招生，新的專業(yè)培養(yǎng)目標定是為建筑行業(yè)培養(yǎng)建筑電氣自動化復合型應用人才，為長三角城市化進程培養(yǎng)出合格的高級工程技術人員，即卓越工程師。

該專業(yè)是緊密結合地區(qū)經濟和社會發(fā)展需要而設置的獨立專業(yè)，隨著人民生活水平的日益提高，對空氣調節(jié)提出了更高的要求，環(huán)境需求也復雜多變，高校培養(yǎng)出的學生必須既能從事智能建筑設備控制方面的理論設計，又能從事檢修、監(jiān)測、監(jiān)控等應用方面的實踐操作，現場的調試與改進對學生的工程實踐能力提出了更高的要求。學生必須利用在校時間了解相關設備的工作原理，掌握相關的控制策略與設計方案，并會設計一些簡單的控制與綜合監(jiān)控系統(tǒng)。因此專業(yè)課程教學手段的良好與否直接關系到教學質量和人才的質量。

世界各國都在強調節(jié)能減排，空調耗能模式取決于其工作機理，控制策略在能量優(yōu)化控制方面起著重要作用。鑄造綠色空調一直是整個社會追求的目標，因此教學環(huán)節(jié)應注重對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

卓越工程師目標下的教學策略改進研究就是要順應專業(yè)建設的培養(yǎng)目標，重視培養(yǎng)學生綜合實踐能力（工程應用能力），主要對課程的教學內容、方法及手段進行研究。

二、專業(yè)調整下課程大綱調整設置

“智能建筑設備及其控制”最早是電氣工程及自動化專業(yè)智能樓宇與建筑電氣方向的一門學科方向課，主要包括一些建筑設備的智能控制知識，使學生了解與之相關的最新科學技術，尤其是通信和控制技術在建筑電氣中的應用前景。隨著建筑電氣與智能化專業(yè)的開設，原有的培養(yǎng)方案在2010年6月已經被重新修訂。學校也對原來的以專業(yè)方向定位的課程教學內容進行調整，相應的課內計劃學時數也發(fā)生變化，課程內容重新優(yōu)化組合，原來32學時的“智能建筑設備及其控制”專業(yè)選修課變?yōu)樾聦I(yè)方向下48學時的必修課“暖通空調設備及控制”。

學校重新修訂課程大綱，調整不同知識點內容的講解學時分配比例，注重跨專業(yè)知識點的合理設置，進一步增添設備方面及空氣調節(jié)方面內容，結合工程實踐人才的需求標準，重新研究實驗內容與數量，注重實踐環(huán)節(jié)內容設置。

三、課程教學環(huán)節(jié)及內容設計

“建筑電氣與智能化”專業(yè)是根據社會對人才的多樣化需求而設的電氣類專業(yè)，專業(yè)知識與現實生活緊密相連，學生不僅必須具備豐富的理論知識，還要注重工程實踐能力，在專業(yè)學習中為以后工作打下扎實的基礎。學生對專業(yè)課程進行教學內容、方法與手段方面的研究與改進，有助于更好地培養(yǎng)對口的專業(yè)技術人才。

1.認識實習環(huán)節(jié)內容設計

本課程專業(yè)性很強，學生缺少對設備形象的了解，在單刀直入式的課堂教學中很難理解、接受教師課堂教學的內容，所以學校在課堂教學前一周必須設置課程實習環(huán)節(jié)，通過市場調研了解空調相關的制造及應用行業(yè)，獲悉該領域人才的需求情況及對人才工程能力水平的具體要求。實習能夠幫助學生轉變原有的抽象思維，了解空調的不同用途及型號，認識大、中、小型中央空調系統(tǒng)的組成，培養(yǎng)學習興趣，有助于學生確立自己的學習目標。如具體到單個系統(tǒng)，可以使學生著重了解空調系統(tǒng)的冷熱源、空調機及大概的設備管路結構，其工作的原理與具體的控制技術及待完善的技術與發(fā)展趨勢。此環(huán)節(jié)的設置能使學生在大腦中建立形象思維，形成一個系統(tǒng)的概念，為即將展開的理論知識講授奠定基礎。

2.理論教學環(huán)節(jié)內容設計

由于學生原來從事的專業(yè)基礎課程偏電氣方向，所以這個環(huán)節(jié)的教學必須及時補充一些原來的課程中所未涉及的知識點。但是受限于學時數教學內容又不能太詳細，因此精心設計這個環(huán)節(jié)意義重大，教師必須充分利用學生的課余時間，鼓勵學生自主學習。除正常課堂教學時數外，教師每次針對下次課的教學內容，預留課外作業(yè)，要求學生利用網絡或圖書館資源去了解一些流體力學、熱工儀表等方面的相關知識，鞏固機械制圖知識，使其學會讀圖，了解現有的一些大型空調的先進監(jiān)控技術，這有利于課堂內容的精練講解。

課程整體內容分為空調系統(tǒng)分類及基本組成、空調冷熱源裝置及工作原理、空氣處理及其設備、空調水系統(tǒng)、空氣溫度、濕度調節(jié)原理、空調自動控制系統(tǒng)幾部分，教師對每一部涉及的設備結構及工作原理進行講解，涉及復雜控制部分時補充焓濕圖的知識點，對自動控制部分及時補充傳感器的信號處理、計算機控制技術相關知識，分別從檢測量與控制量角度以及兩者關系詳細講解系統(tǒng)監(jiān)控原理及結構。

3.實踐環(huán)節(jié)內容設置

此環(huán)節(jié)主要是培養(yǎng)學生的實踐動手能力。教師分析現有簡單設備控制系統(tǒng)的功能結構，讓學生剖析現有控制功能的優(yōu)缺點，獨自設計恒溫恒濕控制系統(tǒng)。學生首先進行系統(tǒng)管路及通信控制網絡的仿真模擬，在上位機模擬系統(tǒng)環(huán)境進行試運行，然后進行現場設備試運行，進行調試排故，這樣能夠基本實現設計目標。

4.考試環(huán)節(jié)的內容設置

這部分內容除檢查學生的理論知識掌握情況外，更多的是檢查學生的實踐能力，所以本校結合每年注冊建造師的一些考試內容，設置了一些自主發(fā)揮的題型，著重針對監(jiān)控設計及實際排障排查能力，設置相關內容進行考核。

四、課堂教學方法及手段改進

卓越工程師不僅要有堅實的理論基礎、較高的綜合素質，還需具備較高的專業(yè)素養(yǎng)，具備很好的解決問題發(fā)現問題的能力，因此，學校必須重視課堂教學的積極引導。

1.引進動模及實用助學型PPT，建立情景課堂教學模式

中央空調系統(tǒng)本是龐大系統(tǒng)，成本較高，所以不可能形成學生人手一套設備、親臨其境的實驗室教學模式。但如果借助先進的教學軟件引進動模系統(tǒng)可以使學生認識所有設備，解決理論教學與實踐教學脫節(jié)的問題。教師在相關理論知識點展開前，通過系統(tǒng)模擬仿真圖讓學生初步認識相關設備，了解其在所屬空調系統(tǒng)中的位置、功能，在此基礎上切換到理論知識的講解，可幫助學生做到思維的自然過渡，使其輕松地理解、接受所授內容，做到事半功倍。

2.注重問題啟發(fā)式教學，培養(yǎng)學生解決問題的能力

理論教學內容相對實踐教學，枯燥而抽象，學生的思想在此過程中容易進入游離狀態(tài)。因此，該課程的教學，可以沿用先問題后答案、再講解的教學模式。比如，在講解夏天系統(tǒng)空氣調節(jié)控制原理時，可以先提出一系列相關問題“如果冷凍水流量很小甚至凍結，房間溫度會怎樣變化？對制冷機機組工作產生什么影響？由什么原因引起？怎么排除故障？哪些部件易出問題不易控制？如何可靠控制”，讓學生先開動腦筋積極思考，實現學生在教學環(huán)節(jié)中的互動，默契配合教學活動開展。這種教學策略，相比呆板的直切入模式，教學效果更好。

3.引進工程案例，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力

中央空調系統(tǒng)打開、安裝、調試本是一個復雜系統(tǒng)工程問題，學校培養(yǎng)的學生不僅僅要有發(fā)現查找問題能力，還要具備分析問題、解決問題的能力，這種能力小到故障的排除，大到系統(tǒng)的改進設計。因此，為培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力，必須引進實際工程案例教學。例如，可以用某大廈的空氣調節(jié)冷熱源供應作為案例，從穩(wěn)定的負荷要求到動態(tài)的負荷調整，分析區(qū)域溫度極端變化的現象，從動態(tài)調節(jié)控制需求設計入手，要求學生結合建筑物的實際情況，利用檢測環(huán)節(jié)進行合理的工程再設計。學生課外完成案例設計，教師利用課堂時間進行不同設計案例的分析評價，進一步提出問題，學生通過對系統(tǒng)的不斷改進，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

五、小結

文章圍繞本科生的教學目標，即基本素質、現代工程意識、基礎知識、專業(yè)知識、學習能力、分析解決問題能力、創(chuàng)新意識和開發(fā)設計能力等，在研究專業(yè)培養(yǎng)目標與現有教學資源基礎上，改進課程現有教學內容、手段與方法。研究制定新的大綱、開發(fā)設計緊密聯(lián)系工程教學的多媒體課件，開發(fā)相應實驗項目。嘗試引進一些工程案例進行教學，取得了一定的成效。研究成果將有助于課堂教學與學科建設，為社會培養(yǎng)實用的、高質量的工程技術人才打下基礎，也為該專業(yè)今后的招生提供保障。

（責任編輯：宋秀麗）