建筑電氣與智能化專業(yè)公共安全技術課程教學改革

王力超，耿樹巧，劉丙友

（安徽工程大學電氣工程學院，安徽蕪湖241000）

隨著大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等技術的飛速發(fā)展，國民經(jīng)濟對智慧城市、綠色與智能建筑的要求越來越高。建筑電氣與智能化正是在智能化的大環(huán)境下孕育而生的一個新興的本科專業(yè)。該專業(yè)是介于土建和電氣兩大類學科之間的一門綜合學科。安徽工程大學建筑電氣與智能化專業(yè)于2015年開始招生，旨在培養(yǎng)能夠勝任建筑電氣及與之相關專業(yè)的設備研發(fā)、設計與系統(tǒng)集成工作，智能樓宇系統(tǒng)電氣規(guī)劃、設計、運行與調試等專業(yè)工作的專門人才。

公共安全技術是建筑電氣與智能化專業(yè)的專業(yè)核心課程。隨著智慧城市的不斷發(fā)展，社會對智能建筑人才的需求不斷增加，公共安全技術課程目標、教學內(nèi)容、教學方法和實踐教學環(huán)節(jié)已逐漸不能滿足社會發(fā)展的需求。因此，必須加快公共安全技術課程教學改革的進程，以提高教學效果，提高培養(yǎng)質量，滿足社會對智能建筑領域的人才需求。

1 課程性質

公共安全系統(tǒng)是智能建筑的主要子系統(tǒng)，公共安全技術是建筑電氣與智能化專業(yè)的專業(yè)核心課程，是建筑智能化工程指揮領域的核心知識單元。主要內(nèi)容包括：公共安全系統(tǒng)、安全技術防范系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、應急聯(lián)動系統(tǒng)、消防聯(lián)動系統(tǒng)、消防-建筑設備聯(lián)動系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)集成技術、城市區(qū)域聯(lián)網(wǎng)安防系統(tǒng)等[1]。通過教學把建筑公共安全基本理論和工程應用結合進來，幫助學生掌握建筑公共安全系統(tǒng)的理論基礎、設計方法、系統(tǒng)集成技術。

公共安全技術課程的先修課程包括“大學計算機基礎”“電路分析”“模擬電子技術”“數(shù)字電子技術”和“自動控制理論”等，后續(xù)課程包括“樓宇設備綜合大實驗”“樓宇設備集成綜合大實驗”“專業(yè)綜合實訓”和“畢業(yè)設計（論文）”等。其授課對象通常為本科三年級學生。

2 課程目標

建筑電氣與智能化專業(yè)性質和公共安全技術的課程性質決定了教學一定要把建筑公共安全基本理論和工程應用結合起來，注重理論的同時一定要注重工程實際應用，使學生能夠掌握建筑公共安全系統(tǒng)的理論基礎、設計方法和系統(tǒng)集成技術[2]。具體來說，課程目標有以下3點：

課程目標1：熟練掌握公共安全技術的基本概念和基本理論，并熟練運用所學的公共安全技術原理知識進行系統(tǒng)分析和設計；針對建筑電氣與智能化專業(yè)領域的復雜工程問題特定需求，設計出解決方案，或對已有方案進行優(yōu)化，設計/開發(fā)滿足特定需求的自動控制系統(tǒng)。

課程目標2：熟練掌握公共安全技術領域內(nèi)相關的技術標準、知識產(chǎn)權、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)，并能夠對復雜的公共安全技術工程實踐和問題解決方案進行合理分析。

課程目標3：熟練掌握復雜工程實踐中的安全防范措施，并理解其對社會可持續(xù)發(fā)展的影響。

根據(jù)工程教育認證的理念，此3個課程目標正對應了以下3個畢業(yè)要求：

設計/開發(fā)解決方案：能夠在設計和開發(fā)環(huán)節(jié)考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，并評價解決方案的可行性；

工程與社會：熟悉建筑電氣與智能化工程領域相關的技術標準、知識產(chǎn)權、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)，能夠對復雜工程實踐和問題解決方案進行合理分析

環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠評價建筑電氣與智能化復雜工程實踐中的資源利用效率和安全防范措施等，理解其對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。

3 教學內(nèi)容

公共安全技術課程的主要教學內(nèi)容應包括：概論，基本原理，火災自動報警系統(tǒng)，安全技術方法系統(tǒng)，應急聯(lián)動系統(tǒng)和公共安全系統(tǒng)機房、供配電、防雷與接地等[1]。根據(jù)建筑電氣與智能化專業(yè)的培養(yǎng)方案，關于供配電、防雷與接地方面的內(nèi)容在建筑供配電與照明及建筑設備等課程中有詳細介紹，因此這部分內(nèi)容可不作為公共安全技術課程的教學重點內(nèi)容。而公共安全技術課程的重點教學內(nèi)容應圍繞火災自動報警、安全技術防范和應急聯(lián)動三大系統(tǒng)展開。

教學內(nèi)容一定要跟緊建筑智能化行業(yè)的最新發(fā)展趨勢，結合最新技術。例如，在基本原理介紹中，關于信號傳輸技術，不僅要介紹傳統(tǒng)的有線或無線傳輸技術，還要向學生重點介紹智能家居中應用比較廣泛的ZigBee技術，以及當下最為火熱的第五代移動通信技術（5G）。再比如，在安全技術防范系統(tǒng)的內(nèi)容學習過程中，關于各種報警器誤報率和漏報率這一對矛盾體，就需要引入大數(shù)據(jù)技術和深度學習等最新的人工智能方法，以此來達到誤報率和漏報率的完美平衡。

4 教學方法

公共安全技術的課程性質和教學內(nèi)容決定了教學方法不能僅僅采用傳統(tǒng)的課堂講授的方式，一定要引入以下教學方法：

1）采用情景帶入式啟發(fā)教學：激發(fā)學生主動學習的興趣，培養(yǎng)學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力，引導學生主動通過實踐和自學獲得自己想學到的知識。例如，在講授到安全技術防范系統(tǒng)內(nèi)容時，可以設定一個要保護的區(qū)域，然后將學生分為兩組，一組學生可采用各種原理的傳感器保護該區(qū)域，另一組學生則想盡辦法進入該區(qū)域。模擬分組對抗的過程，可以促進學生主動尋求解決問題的途徑，查閱各種資料，學習各種傳感器的性能及參數(shù)，有意識地利用或規(guī)避探測范圍。事實證明，該教學方法可極大地提升學生的學習興趣和獨立思考、分析問題和解決問題的能力。

2）采用實體道具和電子教案結合式教學：公共安全技術課程中學習的對象多數(shù)是在建筑正式交付前安裝完畢的，很多對象在生活中很難直接觀察到[3]。例如，消防閥通常在地下層，通信線纜通常埋設在地下或墻體內(nèi)部。這導致學生在學習過程中僅憑教材上的文字描述和靜態(tài)圖片，很難形成直觀感受。所以，教學一定要將實體道具和電子教案相結合，能夠帶到教學現(xiàn)場的實體道具盡可能帶到現(xiàn)場，讓學生直接觀察和觸摸，研究其工作原理。再配合電子教案中的動態(tài)圖片或視頻，讓學生對該對象形成一個具體且直觀的感受，對學生理解其工作原理并掌握使用方法起到事半功倍的作用。

3）采用案例教學：建筑電氣與智能化專業(yè)學生畢業(yè)后多在智能建筑等相關行業(yè)就業(yè)，從事工程設計、圖紙設計或造價核算等工作[4]，這就決定了公共安全技術課程在教學上一定要采用案例教學，多引入實際案例，將理論教學與工程實踐相結合，引導學生應用基本理論知識對產(chǎn)品乃至系統(tǒng)進行深度理解與精度設計。

5 實踐環(huán)節(jié)

公共安全技術課程是一門理論與實際聯(lián)系極其緊密的課程，所以僅僅有理論課教學是遠遠不夠的，必須配以不少于理論課學時的實踐課程。實踐課程形式可以是課程設計或綜合大實驗等。主要任務是通過實踐教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力，提高創(chuàng)新意識以及就工程問題的溝通與表達能力。實踐環(huán)節(jié)課程目標對學生能力要求如下：

能力要求1：使學生在設計和開發(fā)公共安全技術相關領域內(nèi)工程項目時，能夠考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素，并評價解決方案的可行性。

能力要求2：培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的思想，綜合運用公共安全技術基本原理及相關前續(xù)課程的知識，通過檢索閱讀相關文獻，設計出能夠解決指定項目的設計方案。

能力要求3：根據(jù)設計方案能夠繪制用于施工的平面圖和系統(tǒng)圖，增加學生對相關工程軟件的使用熟練度。

能力要求4：根據(jù)設計方案，選擇合適的設備，能夠識別、分析和評價公共安全技術領域新產(chǎn)品、新技術、新工藝的開發(fā)和應用對社會、健康、安全、法律以及文化的潛在影響。

能力要求5：培養(yǎng)學生從事多學科交叉工程項目的能力以及主動與其他學科的成員合作開展工作的意識。

能力要求6：撰寫設計說明書，培養(yǎng)學生撰寫科技論文的能力。

能力要求7：通過答辯環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生撰寫答辯提綱的能力，訓練學生的口頭表達和溝通能力。

實踐課程持續(xù)時間一般為1周或2周，時間短任務重。教師可以在上公共安全技術理論課的初始階段就將課程設計或綜合大實驗的題目布置給學生。這樣做的好處：一是學生拿到題目時間較早，可以有充分的準備時間；二是有了實踐環(huán)節(jié)的具體題目，學生在理論課學習過程中會有更加明確的目標，聽課效果更好。

實踐題目可以是設計火災自動報警系統(tǒng)、安全技術防范系統(tǒng)或應急聯(lián)動系統(tǒng)中的一種，以實際工程項目作為實踐題目為佳。在保證安全等因素的前提下，可以組織學生參觀即將設計的現(xiàn)場，比起單純的圖紙設計會有更強的直觀性。優(yōu)秀的設計作品經(jīng)教師修改后可以作為工程項目最終的實施方案，并給予該組學生一定的署名權或經(jīng)濟獎勵，以提高學生的積極性。

實踐環(huán)節(jié)分組通?？梢?人為一組，分別負責收集相關資料、總體方案設計、設備選型、繪制施工平面圖和系統(tǒng)圖、撰寫設計說明書或實驗報告。

6 結束語

公共安全技術課程在建筑電氣與智能化專業(yè)培養(yǎng)體系中占有非常重要的地位，對該課程的教學改革不僅可以提高該課程本身的教學效果，更能夠提升建筑電氣與智能化專業(yè)學生整體理論素養(yǎng)和工程實踐能力。文章提出的教學改革方案對其他工科類課程也具有一定的借鑒意義。