“樓宇自動化技術(shù)”課程教學(xué)方法探討

摘要：分析當前“樓宇自動化技術(shù)”課程教學(xué)過程中遇到的一些問題，并針對這些問題，從理論教學(xué)環(huán)節(jié)、基礎(chǔ)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)分別提出了教改方案。強調(diào)了課程的工程性質(zhì)，并提出通過理論與實踐相結(jié)合的方式，提高學(xué)生的實踐能力，最后總結(jié)了所提方案的試行效果。

關(guān)鍵詞：樓宇自動化技術(shù)；教改方案；理論與實踐相結(jié)合

作者簡介：段小匯（1982-），男，江蘇鹽城人，鹽城工學(xué)院電氣工程學(xué)院，講師。（江蘇 鹽城 224000）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）15-0054-02

“樓宇自動化技術(shù)”是鹽城工學(xué)院（以下簡稱“我院”）建筑電氣與智能化專業(yè)必修課，它以建筑為平臺，綜合應(yīng)用計算機控制技術(shù)、自動控制理論、現(xiàn)代通信技術(shù)和智能控制技術(shù)，對建筑電氣設(shè)備進行控制和管理，使其達到高效、安全和節(jié)能運行。本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生獲得智能樓宇相關(guān)知識，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，并且具有一定的系統(tǒng)設(shè)計和故障排除能力，為今后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。“樓宇自動化技術(shù)”同時也是電氣工程及其自動化專業(yè)選修課，從2010年開設(shè)本課程至今已有四年。幾年來，筆者在該課程的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)了一些亟需解決的主要問題：

1.沒有合適教學(xué)資源

由于建筑智能化的概念在國內(nèi)是90年代以后才提出來的，這個行業(yè)還屬于新興行業(yè)。建筑電氣專業(yè)更是在近幾年才在高校出現(xiàn)，市場上教材、課件等相關(guān)資源非常少。已有的教材有些在理論方面過于偏重，缺少具體的組建方案介紹；有些介紹的技術(shù)主要是應(yīng)用于工業(yè)自動化領(lǐng)域；由于樓宇自動化領(lǐng)域的產(chǎn)品種類很多，技術(shù)也是不斷更新，現(xiàn)有教材里介紹的技術(shù)也各不相同。目前還沒有針對我院實驗設(shè)備的教材，諸如此類情況給授課教師的備課工作和給學(xué)生的學(xué)習(xí)都帶來很大的困難。

2.教師缺乏工程經(jīng)驗

專業(yè)課教師在應(yīng)屆畢業(yè)后就走上教學(xué)崗位，沒有實際的工程經(jīng)歷。雖然在高校學(xué)習(xí)課程中也開設(shè)過類似科目，但從事教學(xué)活動時也只能從網(wǎng)絡(luò)與圖書期刊中獲取教學(xué)資源，所做的工作實際還是從理論到理論。這樣就很難使學(xué)生形成完整的工程知識體系，對所學(xué)專業(yè)知識也很難留下深刻印象。

3.同一系統(tǒng)實驗設(shè)備資源有限

由于建筑電氣專業(yè)涉及動力、照明、供配電、安防、消防與通訊等多個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都有一套或多套實驗設(shè)備，這一點跟電機學(xué)、單片機或電力電子等專業(yè)課程不太類似。而且每套實驗設(shè)備的價格較高，不可能每套設(shè)備都買上若干組，所以經(jīng)常會出現(xiàn)很多學(xué)生共用一組設(shè)備的情況，學(xué)生上手機會少。而且有些設(shè)備不能隨意更改接線布線，否則容易出現(xiàn)故障。

筆者根據(jù)上述問題，本著理論與實踐相結(jié)合的原則，總結(jié)歸納出以下幾點解決問題的措施，希望能給教此類課程的教師提供一些參考。

一、理論課授課方案

1.優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)以適應(yīng)新的教學(xué)要求

目前，樓宇自動化技術(shù)理論課程內(nèi)容包括：樓宇自動化技術(shù)概述、集散型控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、樓宇設(shè)備的自動控制、火災(zāi)報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)和系統(tǒng)的集成，總課時48課時。本著專業(yè)課程為學(xué)生就業(yè)服務(wù)的指導(dǎo)方針，結(jié)合智能建筑日新月異的發(fā)展和我院不同專業(yè)對樓宇自動化課程的要求，從優(yōu)化課程的總體結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，對課程教學(xué)內(nèi)容予以重新整合，既要注重理論基礎(chǔ)又要考慮到實際應(yīng)用，即理論基礎(chǔ)的闡述要盡可能詳細且要有足夠的實例來說明實踐應(yīng)用，做到理論和實踐結(jié)合，相輔相成，使整個教學(xué)內(nèi)容體系做到科學(xué)性、實用性、啟發(fā)性和先進性的完美統(tǒng)一。

2.改進教學(xué)過程中的授課方式，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力

“樓宇自動化技術(shù)”是一門實踐性很強的課程，由于上面提出的多種原因?qū)е聦W(xué)生上課時注意力很難集中在枯燥的理論知識上，因而對工程的概念較為模糊，以至于學(xué)習(xí)完課程后只能應(yīng)付課程考試，實際工程操作非常欠缺，考試結(jié)束后所學(xué)知識就拋到九霄云外了。再加上電腦、手機的普及，很多學(xué)生課堂、課后都沉迷其中，“university”變成了“由你玩四年”。為了充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)以先進教學(xué)理念為指導(dǎo)，采用啟發(fā)式教學(xué)來調(diào)動大家學(xué)習(xí)的積極主動性，促使同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中不斷進行分析和解決問題，因為只有自己思考和努力鉆研獲得的知識才是最牢固的。

3.利用多媒體向?qū)W生展現(xiàn)完整的樓宇智能化體系

目前，多媒體授課已成為教學(xué)環(huán)節(jié)的普遍手段，利用幻燈片可以更好地向?qū)W生展現(xiàn)樓宇自動化技術(shù)。教師在課件制作過程中應(yīng)盡可能避免將成段的文字粘貼到幻燈片上。因為這樣學(xué)生的注意力會停留在幻燈片上，而跟不上講解思路。課件應(yīng)該以圖形、圖片為主，必要的文字應(yīng)該以提綱的形式出現(xiàn)。比如，緒論部分可以用BA、OA、CA三者集成的總體拓撲結(jié)構(gòu)圖向?qū)W生展現(xiàn)課程的整體結(jié)構(gòu)，并配以典型的智能樓宇圖片，這樣可以激發(fā)學(xué)生的興趣。集散型控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)部分理論性較強，且涉及其他學(xué)科知識較多，如果在講解過程中多增加些視頻和圖片可以幫助學(xué)生加深理解。在樓宇設(shè)備自動化章節(jié)部分要先介紹空調(diào)、給排水、變配電、照明、電梯等設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理，然后再介紹各設(shè)備的智能監(jiān)控和系統(tǒng)集成，利用動畫可以將設(shè)備的工作流程和監(jiān)控原理圖講解得更加透徹。消防自動化和安防自動化部分應(yīng)該先配以相關(guān)事例的視頻讓學(xué)生體會到FA和SA的重要性，再配以圖形讓學(xué)生理解系統(tǒng)的構(gòu)成，最后再利用圖片和動畫讓學(xué)生掌握系統(tǒng)的監(jiān)控原理。另外，可以在授課過程中提供一些簡單的工程案例，讓學(xué)生完成相關(guān)設(shè)計，并且在課堂上進行討論，從而增強教學(xué)互動效果。

4.課程考核方案

本課程的考核方法有很多，比如開卷考試、閉卷考試、課堂大作業(yè)和小論文等等形式。考慮到本課程屬于工程性專業(yè)必修課，所以課程的考查內(nèi)容應(yīng)當與工程緊密結(jié)合，這樣一方面可以考查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，更重要的一方面是讓學(xué)生體會到工程設(shè)計的步驟和特點。所以建議課程考核采用開卷的形式，在試卷上既可以設(shè)計一些概念性的或者是計算性的客觀題，也可以設(shè)計一些主觀開放題，既要考查基本概念掌握情況，又要考查綜合設(shè)計能力。

二、基礎(chǔ)實驗環(huán)節(jié)教改方案

“樓宇自動化技術(shù)”這門課程中很多知識都是在實踐的基礎(chǔ)上總結(jié)得來的，所以說實踐環(huán)節(jié)是它一個非常重要的環(huán)節(jié)。針對上述實驗環(huán)節(jié)存在問題，筆者提出以下幾點建議：

1.增加實驗項目

目前，我院建筑電氣專業(yè)有樓宇設(shè)備自動化實驗室、住宅小區(qū)智能化實驗室、建筑影音實驗室、計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室和安防與消防實驗室等五個實驗室。目前已針對06級、09級、10級和11級學(xué)生開出了16課時的專業(yè)方向綜合實驗，但仍然無法滿足教學(xué)要求?，F(xiàn)在實驗室新添了很多新設(shè)備，所以有條件增加實驗項目。在基礎(chǔ)實驗環(huán)節(jié)可以考慮為樓宇自動化技術(shù)、安全防范技術(shù)、建筑影音和計算機網(wǎng)絡(luò)控制等課程增設(shè)一定課時的基礎(chǔ)實驗。同時還可以開設(shè)拓展實驗，以方便對相應(yīng)課程有濃厚興趣，并想利用課余時間完成一些實驗的同學(xué)。

2.開發(fā)3D虛擬實驗中心軟件

3D虛擬實驗中心就是利用計算機圖形學(xué)的技術(shù)構(gòu)建的數(shù)字化實驗中心，是一種三維互動體驗方式，以實際實驗中心為基礎(chǔ)，利用三維虛擬技術(shù)將實驗室及其實驗設(shè)備移植到互聯(lián)網(wǎng)上進行實驗演示、實驗操作與實驗原理講解，將突破傳統(tǒng)意義上的時間與空間的局限。如果將3D虛擬實驗中心應(yīng)用到建筑電氣專業(yè)教學(xué)中將會很大程度上解決上面提出的教學(xué)問題。即可以在教師教學(xué)活動中提供幫助，又可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，寓教于樂。所有功能都可通過開發(fā)3D虛擬實驗中心功能塊來實現(xiàn)。通過這個辦法可以解決如下問題：學(xué)生可以先通過虛擬軟件熟悉實驗原理和操作過程，再到實際實驗臺完成實驗，減低實驗設(shè)備的損壞率；該軟件可監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)多人針對一臺設(shè)備完成實驗，解決了因同一系統(tǒng)實驗設(shè)備資源有限而產(chǎn)生的問題；利于教師的教學(xué)和學(xué)生成績的考核；可由本院師生共同開發(fā)該軟件，一方面節(jié)省費用，另一方面增加師生的工程經(jīng)驗。

3.提高實驗設(shè)備的集成度

實驗設(shè)備的管理是非常重要，同時也非常繁瑣的問題。在每一次實驗前后和實驗過程中既要保證學(xué)生的人身安全，又要保證設(shè)備的運行安全。這些工作單靠管理員和指導(dǎo)教師是很難完成的，如能把所有實驗設(shè)備集成，即可遠程監(jiān)控試驗設(shè)備的運行狀態(tài)，可及時故障報警并排除，則省時省力。

4.提高實驗設(shè)備資源的開放度

實驗室設(shè)備既可用于學(xué)生的基礎(chǔ)實驗和拓展實驗，也可用于教師的科研，同時也可對社會開放，為企業(yè)提供員工培訓(xùn)基地。

三、綜合實踐環(huán)節(jié)教改方案

1.專業(yè)方向綜合實驗

專業(yè)方向綜合實驗是“建筑電氣”、“樓宇自動化技術(shù)”、“現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計與施工”以及“安全防范技術(shù)”等建筑電氣與智能化專業(yè)課程的重要組成部分，是專業(yè)課，其作用和目的是通過實驗手段使學(xué)生直觀地接觸課程中所學(xué)到的各系統(tǒng)設(shè)備；掌握各系統(tǒng)的設(shè)備組成、工作原理、組網(wǎng)組態(tài)過程以及系統(tǒng)調(diào)試運行的操作過程；培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)工作提供硬件保障。按照實驗的操作內(nèi)容可分為兩大類，一類為設(shè)備組網(wǎng)與組態(tài)實驗，主要完成樓宇設(shè)備自動化系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的設(shè)備總線組網(wǎng)過程與上位機監(jiān)控組態(tài)過程；另一類為運行操作實驗，主要完成小區(qū)智能化設(shè)備的調(diào)試、運行和故障排除等內(nèi)容。

2.課程設(shè)計

“樓宇自動化技術(shù)”課程設(shè)計是本科建筑電氣與智能化專業(yè)所開設(shè)的專業(yè)課實踐教學(xué)之一。其主要內(nèi)容是以給定的某建筑的土建圖為基礎(chǔ)，要求完成負荷計算、設(shè)備選型、系統(tǒng)圖與平面布置圖的繪制及設(shè)計說明書的撰寫等相關(guān)工作。課程設(shè)計的任務(wù)有：根據(jù)設(shè)計題目及要求正確選擇設(shè)計方案，查閱參考資料；計算系統(tǒng)負荷，選擇相應(yīng)設(shè)備；繪制建筑電氣系統(tǒng)原理圖，正確選擇設(shè)備元器件；繪制建筑電氣系統(tǒng)平面布置圖（如配電箱、開關(guān)、燈具線路等平面布置等）；編制完整的設(shè)計說明書、使用說明書，設(shè)計小結(jié)。選擇（或按指導(dǎo)教師指定的）某一課題進行設(shè)計。考核方式由平時檢查、提問抽查、課程設(shè)計完成情況與課程設(shè)計報告質(zhì)量等幾方面結(jié)合起來考慮：學(xué)習(xí)與設(shè)計態(tài)度的認真性，課堂知識理解掌握的深入程度，畫圖軟件應(yīng)用的熟練程度，設(shè)計方案的正確性或合理性，圖文的質(zhì)量效果，是否獨立完成，是否具有獨立分析解決問題的能力和創(chuàng)新精神等。

3.畢業(yè)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)可以說是學(xué)生在大學(xué)四年里所學(xué)知識的綜合體現(xiàn)，也是走向工作崗位的一個跳板。它可以被當作應(yīng)屆畢業(yè)生向用人單位展現(xiàn)自我的一個重要平臺。正是因為《樓宇自動化技術(shù)課程》是建筑電氣與智能化專業(yè)的一門重要專業(yè)課，所以與這門課程相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計課題必須充分體現(xiàn)建筑電氣類工程設(shè)計的要素。首先，選題方面要與建筑電氣方向一致，所用的技術(shù)應(yīng)比較新穎；其次，所做的設(shè)計必需符合相關(guān)規(guī)范標準，要有詳細準確的負荷計算；最后，所設(shè)計的圖紙最好能達到施工級標準。

因為建筑電氣包含三大強電系統(tǒng)和六大弱電系統(tǒng)，畢業(yè)設(shè)計題目涉及面廣泛，單靠一兩名學(xué)生很難完成所有系統(tǒng)的設(shè)計，所以可以由多名學(xué)生聯(lián)合完成一幢建筑的電氣設(shè)計。同時，因為樓宇自動化技術(shù)涉及很多其他專業(yè)學(xué)科，諸如：計算機專業(yè)、土木專業(yè)、暖通專業(yè)等等，所以可以考慮與其他專業(yè)的學(xué)生聯(lián)合完成某些大型建筑的電氣設(shè)計。

4.通過比賽的方式提高學(xué)生動手能力

樓宇自動化技術(shù)是要用于實際工程的，如果忽視工程實踐環(huán)節(jié)，再好的技術(shù)也得不到好的應(yīng)用。所以在理論學(xué)習(xí)的同時，也要注重學(xué)生的實踐能力培養(yǎng)，而比賽是在較短時間內(nèi)提高學(xué)生動手能力的最好方法。比賽可以在校內(nèi)安排，可由電建專業(yè)學(xué)生報名組成若干組參賽隊伍，利用現(xiàn)有的實驗資源來完成，也可以參加全國性的大賽。筆者帶領(lǐng)并指導(dǎo)了五屆“亞龍杯”全國大學(xué)生智能建筑設(shè)計大賽。大賽的內(nèi)容從閉路電視與對講門禁系統(tǒng)的安裝調(diào)試、演變到樓宇設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，再到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。它可以不斷吸納一些新鮮技術(shù)，既增長了學(xué)生的專業(yè)知識，也鍛煉了學(xué)生的實踐和配合能力。

四、結(jié)論

筆者在11屆兩個班的“樓宇自動化技術(shù)”課程的授課過程中采用了以上方案。通過與之前的班級授課效果對比情況來看：首先，學(xué)生的課堂反應(yīng)更加強烈了。大部分同學(xué)能夠跟上講課思路。其次，作業(yè)以開放性的設(shè)計題為主，抄襲現(xiàn)象減少了。部分學(xué)生能夠根據(jù)工程設(shè)計題目要求獨立設(shè)計出方案，并能在課堂上討論。再有就是個別參加大賽的學(xué)生個人能力得到了拓展，能夠利用比賽準備過程積累的經(jīng)驗，完成一些社會實踐。目前全國已有三十幾所高校擁有建筑電氣與智能化專業(yè)，并開設(shè)了“樓宇自動化技術(shù)”這門課程，每位任課老師都有自己獨特的授課方式。希望這篇文章能夠起到拋磚引玉的作用，能有更多的老師提供更好的教學(xué)方法，共同促進“樓宇自動化技術(shù)”教學(xué)方式的發(fā)展。

參考文獻：

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[2]蔡建軍.樓宇自動化專業(yè)建設(shè)的思考[J].無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2003，（12）.

（責(zé)任編輯：王意琴）