建筑電氣與智能化專業(yè)本科生實(shí)踐教學(xué)改革實(shí)踐

（東莞理工學(xué)院城市學(xué)院，廣東 東莞 523419）

建筑電氣與智能化專業(yè)是在20世紀(jì)90年代智能建筑在我國興起的背景下產(chǎn)生的。該專業(yè)是涉及多學(xué)科、多種技術(shù)系統(tǒng)綜合集成且實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力需要通過專業(yè)知識的傳授和必要的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行培養(yǎng)。如何建立科學(xué)合理的建筑電氣與智能化專業(yè)本科人才創(chuàng)實(shí)踐教學(xué)體系，如何提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神成為當(dāng)務(wù)之急。

建筑電氣與智能化專業(yè)中實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)中占有十分重要的位置，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決實(shí)際問題能力的重要環(huán)節(jié)[1]。然而，各校在建筑電氣與智能化專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系方面存有較大差異。對本科實(shí)踐教學(xué)的重要性、目的性和系統(tǒng)性研究不夠，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置上缺乏連續(xù)性、科學(xué)性，一些課程設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)間短，流于形式，效果不好。與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，學(xué)生不能及時(shí)了解和參與具有明顯專業(yè)背景的科研項(xiàng)目和工程技術(shù)。

目前，建筑電氣與智能化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)工作還處于探索階段，沒有現(xiàn)成的實(shí)踐教學(xué)方法可采用。為此，從2013年起，該專業(yè)近幾年來在這方面開展了探索和實(shí)踐。

一、構(gòu)建建筑電氣與智能專業(yè)本科實(shí)踐教學(xué)體系

（一）理順了“目標(biāo)－崗位－能力－課程”的人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)關(guān)系

建筑電氣與智能化專業(yè)主要崗位建筑電氣設(shè)計(jì)、建筑智能化工程、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其主要的專業(yè)核心能力和專業(yè)課程之間的關(guān)系如圖1所示。

1.掌握建筑電氣設(shè)計(jì)與智能化工程設(shè)計(jì)所必須具備的基礎(chǔ)理論和專門知識以及所屬領(lǐng)域的設(shè)計(jì)規(guī)范，涉及的課程有房屋建筑學(xué)、土木工程、建筑供配電與照明、建筑CAD等。

2.具有建筑電氣與智能化工程設(shè)計(jì)、施工、安裝、調(diào)試維護(hù)以及建筑智能化系統(tǒng)集成等方面的實(shí)際工程工作能力，涉及課程有建筑設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信、建筑智能環(huán)境學(xué)、建筑供配電與照明、建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)、公共安全技術(shù)、建筑物信息設(shè)施系統(tǒng)。

3.具備一定的建筑電氣與智能化技術(shù)應(yīng)用研究和開發(fā)能力，能夠從事計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)的軟硬件研發(fā)工作，主要涉及課程有建筑電氣控制技術(shù)、電機(jī)與拖動基礎(chǔ)、檢測技術(shù)與過程控制、控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、組態(tài)軟件控制技術(shù)、建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)。

4.具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和動手能力，可以通過專業(yè)認(rèn)識、體驗(yàn)式實(shí)訓(xùn)、項(xiàng)目體驗(yàn)、電子綜合設(shè)計(jì)與制作、控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與制作、建筑工程綜合設(shè)計(jì)、建筑電氣與智能化綜合設(shè)計(jì)。

圖1 建筑電氣與智能化專業(yè)學(xué)習(xí)地圖

（二）將實(shí)踐動手能力培養(yǎng)貫徹學(xué)生整個四年學(xué)習(xí)過程中

根據(jù)本專業(yè)的特點(diǎn)，結(jié)合本科生的實(shí)際情況，在每個學(xué)期都安排了不同的實(shí)踐課程，將實(shí)踐作為必修課程貫穿每個學(xué)期。這樣安排充分利用學(xué)生的課余時(shí)間，保證學(xué)生有充足的時(shí)間完成設(shè)計(jì)和制作，為此取消了課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)。

實(shí)踐課程的安排是根據(jù)專業(yè)理論課程安排及學(xué)生掌握專業(yè)知識程度循序漸進(jìn)開展的，從第1學(xué)期到第7學(xué)期分別安排了專業(yè)認(rèn)知、體驗(yàn)式實(shí)訓(xùn)、項(xiàng)目體驗(yàn)、電子綜合設(shè)計(jì)與制作、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作、建筑工程綜合設(shè)計(jì)、專業(yè)綜合設(shè)計(jì)與制作等實(shí)踐課程，具體做法如下：

1.專業(yè)認(rèn)知（第1學(xué)期）

在“建筑電氣與智能化概論”課程中，充分利用學(xué)院現(xiàn)有資源，對學(xué)院的供配電系統(tǒng)、集中空調(diào)系統(tǒng)、中心機(jī)房、視頻監(jiān)控中心、消防中心以及給排水系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)識。使學(xué)生一進(jìn)入大學(xué)，對本專業(yè)應(yīng)用有較全面的了解。

2.體驗(yàn)式實(shí)訓(xùn)（第2學(xué)期）

經(jīng)過一年的大學(xué)學(xué)習(xí)后，學(xué)生逐步適應(yīng)了大學(xué)生活，為了更好使學(xué)生了解本專業(yè)，學(xué)生在東莞市高訓(xùn)中心利用其智能樓宇設(shè)備，完成一周的體驗(yàn)式實(shí)訓(xùn)。學(xué)生在這里實(shí)際操作視頻監(jiān)控系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)、智能家居、門禁及可視對講、照明控制、出入口管理、電梯控制等系統(tǒng)。通過實(shí)際操作智能樓宇設(shè)備，使學(xué)生對本專業(yè)涉及的智能化系統(tǒng)的功能和應(yīng)用有感性認(rèn)識和初步了解。

3.項(xiàng)目體驗(yàn)（第3學(xué)期）

學(xué)生在這個學(xué)期，由于適應(yīng)了大學(xué)生活，有了一定專業(yè)知識基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)積極性很高，很想將所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際中，但是，學(xué)生所學(xué)的知識甚少，還不知道如何進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。針對這一特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展，有針對性設(shè)計(jì)一些學(xué)生感興趣且具有一定實(shí)際應(yīng)用的題目，組織學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間開展項(xiàng)目開發(fā)訓(xùn)練，讓學(xué)生體驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)的過程，培養(yǎng)學(xué)生科研興趣。例如，我們針對大二學(xué)生開展了“頭腦風(fēng)暴”行動，設(shè)計(jì)了三十多個訓(xùn)練題目，讓學(xué)生參與設(shè)計(jì)和開發(fā)。學(xué)生通過訓(xùn)練，體驗(yàn)了項(xiàng)目開發(fā)全過程，培養(yǎng)了科研興趣，取得了較好的效果。

4.電子綜合設(shè)計(jì)與制作（第4學(xué)期）

電子綜合設(shè)計(jì)與制作（32學(xué)時(shí)）是本專業(yè)門必修課。模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)是電類專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，但是學(xué)生對模電、數(shù)電往往掌握不牢，理解不清。針對這個問題，我們在學(xué)生學(xué)完模電、數(shù)電課程后，開設(shè)電子綜合設(shè)計(jì)與制作課程，要求學(xué)生在本學(xué)期內(nèi)設(shè)計(jì)并制作出常用的電源、放大器等電子系統(tǒng)。通過學(xué)院電子信息工程專業(yè)5屆學(xué)生的實(shí)踐，不僅加深了學(xué)生對模擬電路、數(shù)字電路知識的理解，而且鍛煉了學(xué)生動手能力，效果很好。為此，學(xué)院將該門課程作為了電子信息工程、建筑電氣與智能化專業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)工程等專業(yè)的必修課程。

5.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作（第5學(xué)期）

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作（32學(xué)時(shí)）是本專業(yè)門必修課。控制系統(tǒng)是本專業(yè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，為了使學(xué)生更好掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，要求學(xué)生在這個學(xué)期內(nèi)，采用所學(xué)過的單片機(jī)、PLC、組態(tài)王、虛擬儀器等知識設(shè)計(jì)和制作出控制系統(tǒng)。

6.建筑工程綜合設(shè)計(jì)（第6學(xué)期）

建筑工程綜合設(shè)計(jì)（32學(xué)時(shí)）是本專業(yè)必修課。建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)和智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本專業(yè)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。在這個學(xué)期，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用題目，對學(xué)生在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括低壓配電、電氣照明、火災(zāi)自動報(bào)警、電氣火災(zāi)監(jiān)控、防雷與接地等系統(tǒng)）、智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括視頻安防監(jiān)控、入侵報(bào)警、綜合布線、有線電視、公共廣播停車場（庫）管理、門禁等系統(tǒng)）方面進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。

7.專業(yè)綜合設(shè)計(jì)與制作（第7學(xué)期）

專業(yè)綜合設(shè)計(jì)與制作（32學(xué)時(shí)）是本專業(yè)必修課，通過前幾期的訓(xùn)練，學(xué)生可以根據(jù)自身特長和興趣，綜合所學(xué)知識，在建筑電氣設(shè)計(jì)、智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)應(yīng)用等題目進(jìn)行選擇訓(xùn)練。同時(shí)為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）做準(zhǔn)備。

二、建設(shè)建筑電氣與智能化專業(yè)本科實(shí)踐平臺

建筑智能化學(xué)科是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)學(xué)科，專業(yè)實(shí)踐平臺的建設(shè)尤為重要。根據(jù)專業(yè)要求，充分利用學(xué)院的實(shí)驗(yàn)資源，規(guī)劃和建設(shè)了建筑電氣與智能化專業(yè)本科實(shí)踐平臺。該平臺由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺、專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺、創(chuàng)新平臺、校企實(shí)訓(xùn)平臺等部分組成(如圖2所示)。

（一）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺

該平臺主要負(fù)責(zé)本專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)，通過整合學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，基本上滿足了本專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)要求。

（二）專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺

該平臺主要是為學(xué)生更好的學(xué)習(xí)專業(yè)知識而設(shè)置的，為了達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)效果，建立直觀的工程印象，該平臺應(yīng)盡量采用相對真實(shí)的，或者模擬真實(shí)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)裝備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在完成專業(yè)實(shí)驗(yàn)的過程中，如同置身實(shí)際的真實(shí)環(huán)境，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹＠缫曨l監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室就是將學(xué)院3B實(shí)驗(yàn)樓、5 B實(shí)驗(yàn)樓的視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為本專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。建筑設(shè)備自動化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)將控制對象（如中央空調(diào)、照明、給排水、電梯、供配電等）用3D虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)，控制器采用實(shí)際應(yīng)用的PLC+HMI組成，使學(xué)生可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用編制相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)。

（三）創(chuàng)新平臺

學(xué)院非常重視學(xué)生的創(chuàng)新工作，根據(jù)本專業(yè)特點(diǎn)，建設(shè)了智能化工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、軟件創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室及計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)室。這些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室主要承擔(dān)電子綜合設(shè)計(jì)與制作、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作等課程實(shí)驗(yàn)以及學(xué)生項(xiàng)目開發(fā)工作，對學(xué)生全方面開發(fā)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室設(shè)備比較先進(jìn)、齊全，滿足了學(xué)生創(chuàng)新所需。

（四）校企實(shí)訓(xùn)平臺

建設(shè)了省級工程訓(xùn)練中心、智能樓宇實(shí)訓(xùn)中心、產(chǎn)學(xué)研中心等。工程訓(xùn)練中心負(fù)責(zé)金工實(shí)習(xí)教學(xué)任務(wù)，智能樓宇實(shí)訓(xùn)中心負(fù)責(zé)專業(yè)體驗(yàn)式實(shí)訓(xùn)課程。產(chǎn)學(xué)研中心引進(jìn)一些企業(yè)將其研發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)置學(xué)校內(nèi)，學(xué)生在學(xué)習(xí)期間，直接參與企業(yè)項(xiàng)目的開發(fā)工作。

圖2 建筑電氣與智能化專業(yè)本科實(shí)踐平臺

三、以實(shí)際項(xiàng)目作為學(xué)生的訓(xùn)練項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、動手能力

本科生在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，若大部分的時(shí)間花費(fèi)在理論學(xué)習(xí)中，對如何將理論運(yùn)用到實(shí)際中不甚了解，不知道學(xué)了有何用途，這樣就造成學(xué)生普遍對學(xué)習(xí)不感興趣，缺乏創(chuàng)新思維。而且隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，書本上的專業(yè)知識和實(shí)際應(yīng)用往往脫節(jié)。針對這些問題，將實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目甚至直接將企業(yè)需求的項(xiàng)目作為本科生訓(xùn)練項(xiàng)目，鼓勵學(xué)生積極參加項(xiàng)目的開發(fā)工作，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思想和動手能力，將所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)際應(yīng)用中，不僅使學(xué)生了解和掌握了所學(xué)的知識，提高了從事科研工作的興趣，而且也要求教師及時(shí)掌握當(dāng)前技術(shù)發(fā)展，了解企業(yè)需求，提高了教師的科研水平，為此從以下幾方面開展工作。

（一）制定適合本科生的實(shí)際工程訓(xùn)練項(xiàng)目

隨著全球科技、信息與制造業(yè)的進(jìn)一步融合發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”、智能制造等一系列新業(yè)態(tài)新模式不斷涌現(xiàn)，以新一代信息技術(shù)為主導(dǎo)的科技革命，與產(chǎn)業(yè)變革交匯在一起，這就要求本專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)及時(shí)調(diào)整在這個方面上來。為此，在制定學(xué)生訓(xùn)練項(xiàng)目時(shí)，要針對本科生的特點(diǎn)，且將“互聯(lián)網(wǎng)+”、智能化、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)融入到學(xué)生訓(xùn)練項(xiàng)目中，例如制定了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能門窗、智能開關(guān)、智能燈泡、工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用系統(tǒng)等作為學(xué)生訓(xùn)練項(xiàng)目。使學(xué)生不僅了解和掌握新知識、新技術(shù)，提高科研興趣，而且一些項(xiàng)目還可以產(chǎn)品化。制定適合本科生的實(shí)際工程訓(xùn)練項(xiàng)目是本科生實(shí)踐一個非常重要的環(huán)節(jié)。

（二）組建跨學(xué)科的學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)隊(duì)

通過課程實(shí)踐教學(xué)，逐步引導(dǎo)和提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識和對科研的興趣。為了更好完成項(xiàng)目開發(fā)工作，學(xué)生可以根據(jù)項(xiàng)目的要求，結(jié)合建筑電氣與智能化、電子信息工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動化等專業(yè)的特點(diǎn)，組建跨學(xué)科創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，如創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)隊(duì)可以分成：設(shè)備制造組、控制組、軟件編程組等，要求創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)隊(duì)必須要有低年級的學(xué)生參加。這樣做不僅可以帶動低年級學(xué)生對科研工作的興趣，激發(fā)其起創(chuàng)新意識，而且可以保證項(xiàng)目開發(fā)持續(xù)性。同時(shí)，也鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識。

（三）加強(qiáng)實(shí)踐過程的監(jiān)督和指導(dǎo)

由教師根據(jù)企業(yè)需求以及當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展，有針對性選出具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值、適合本科生訓(xùn)練的題目并立項(xiàng)后，教師必須全過程監(jiān)督與輔導(dǎo)。教師要指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐團(tuán)體完成項(xiàng)目方案、初步設(shè)計(jì)和開發(fā)工作。當(dāng)項(xiàng)目具有初步結(jié)果后，可以聯(lián)合有關(guān)企業(yè)技術(shù)人員，對項(xiàng)目的開發(fā)的結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)，逐步向產(chǎn)品過渡。

（四）鼓勵學(xué)生積極參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)及大學(xué)生科技競賽活動

當(dāng)項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)行到一定程度時(shí)，學(xué)生對項(xiàng)目的意義、開發(fā)方法和技術(shù)都有了進(jìn)一步了解，可以鼓勵學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新團(tuán)體積極申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，這樣做，不僅能夠使學(xué)生對自己的工作有信心，而且也可以解決一部分研發(fā)經(jīng)費(fèi)問題。同時(shí)鼓勵學(xué)生將所做的作品參加大學(xué)生科技競賽活動，開闊視野、找出差距、提高科研工作的能力。

四、成效和特色

雖然本專業(yè)辦時(shí)間不長，但通過本專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)工作的探索，取得的效果是明顯的。近三年來，學(xué)生申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目10項(xiàng)（其中國家級4項(xiàng)、省級6項(xiàng)），廣東大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項(xiàng)資金項(xiàng)目（攀登計(jì)劃）2項(xiàng)，總經(jīng)費(fèi)達(dá)10多萬元。有近30名學(xué)生參與近10項(xiàng)實(shí)際項(xiàng)目的開發(fā)工作，申請發(fā)明專利2項(xiàng)，有3個項(xiàng)目已經(jīng)產(chǎn)品化。本專業(yè)的學(xué)生在市級以上取得的學(xué)科競賽獎項(xiàng)達(dá)14項(xiàng)，全國大學(xué)生智能建筑工程實(shí)踐技能競賽中獲團(tuán)體一等獎1項(xiàng)、建筑電氣設(shè)計(jì)二等獎2項(xiàng)、三等獎1項(xiàng)；廣東省“挑戰(zhàn)杯”二等獎3項(xiàng)、三等獎1項(xiàng)；廣東省電子設(shè)計(jì)競賽二等獎1項(xiàng)。

五、結(jié)束語

實(shí)踐教學(xué)改革是建筑電氣與智能化本科專業(yè)教育教學(xué)改革的重要組成部分，必需提高對本科生實(shí)踐教學(xué)重視程度，加強(qiáng)對建筑電氣與智能化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行研究與探索，轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)觀念，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生自身的潛在能力，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生對知識的系統(tǒng)綜合和實(shí)際工程能力，以適應(yīng)社會發(fā)展需求。

[1] 高等學(xué)校建筑電氣與智能化學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)小組.高等學(xué)校建筑電氣與智能化本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013.