建环专业建筑设备自动化课程的教学实践探索
时间：2021-03-07 07:53:51 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要：建筑设备自动化是体现建筑环境与能源应用工程专业新内涵的重要专业课之一，具有多学科交叉、实践性强等特点。为适应“综合性、宽口径”的建环人才培养和专业建设的要求，本文以系统论为基础，对课程的教学内容和教学方法进行了探索，重点探讨了课堂教学、课程设计、课程考核等环节的改革实践。
关键词：自动化;教学体系;专业课程;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）06-0154-02
2012年普通高等学校本科专业目录将“建筑智能设施（部分）”、“建筑节能技术与工程”专业纳入本科专业“建筑环境与设备工程”，专业范围扩展为建筑环境控制、城市燃气应用、建筑节能、建筑设施智能技术等领域，专业名称调整为“建筑环境与能源应用工程”专业（以下简称“新建环”）。随着时代的发展，高新科学技术已经渗透到许多方面，“新建环”作为我国土建领域高级人才培养和科技发展的重要支撑，对人才培养目标从培养单纯的工程技术型人才向培养宽口径的各类复合型人才转变，重点培养学生的动手能力、创新能力、解决工程实际问题的能力和工程设计能力。这就要求学校人才培养模式要紧跟社会的需求。
建筑设备自动化课程是新建环一门重要的专业课程，教学内容包括暖通、控制、信号分析、网络等知识，有很强的学科交叉特点，是培养学生创新能力、科研能力的重要途径，是新建环专业在新形势下有着其他专业理论课程教学无法替代的作用。因此，如何通过理论和实践教学，使学生熟练地运用相关知识解决实践问题，提高综合实践能力、自主创新能力，是教师需研究的一个重要课题。
一、理论教学内容的改革探究
我国建筑设备自动化系统建设已经进入全面发展的阶段，尤其是在2013年国务院发布了绿色建筑行动方案，绿建是今后建筑业发展的主要形式，其要求在建筑投入使用后应切实地加强建筑的设备自动化运行管理，从而真正实现建筑节能的目标，这就更加亟须学校培养建筑设备学科与电气控制学科相结合的复合型人才。但目前绿建的设备自动化系统中存在了一些问题，如工程建设水平、工程质量、设备自动化系统的实际运行效果等，究其根本原因，主要是建筑设备自动化系统建设中，一方面工程技术人才缺少理论研究体系的支撑，缺乏理论指导和科学评价，缺少应用系统观念研究设备自动化化系统。另一方面欠缺对实际工程的客观认识，因此如何调整教学内容，使得培养的学生真正具有设计、安装、调试设备自动化系统的能力是极其迫切的。
我校建筑设备自动化课程的教学经历了十余年的发展，从教学内容和学时分配两个方面对建筑设备自动化课程的教学体系进行整体优化，从而提高教学效率和教学质量。调整内容包括理论教学大纲重难点、上课教材和推荐书目、课程设计大纲及指导书、授课模式等方面。
理论教学时数由24课时的课堂教学调整为32课时。因我校该课程的先修课程为“电工电子学”和“自动控制原理”，未开设“智能建筑”、“建筑电气”等课程，因此学生对电气自动化专业的相关理论及专业术语不了解，造成学生听课吃力，理论教学效果不好。调整学时后，一方面教师可以抓住课堂的有限增加的课时数及时补充相关的知识;另一方面针对建筑设备自动化课程涉及了多学科的内容这一特点，要求学生转变学习方法，主动适应，培养自主学习的意识，在老师的指导下，以点画圆，扩展知识面，提高学习效率和效果。比如，在教学中涉及到了控制协议的相关知识，在课程中只能简要地介绍BACnet的知识点，对于其他的协议如Lonworks就要求学生自己去分析理解。教师在课堂讲解变水量控制知识点时，就引导学生分析现在工程应用中温湿度独立控制中水温控制的一些问题，请学生查阅资料，分析症结所在并提出策略。
另外在原有的理论教学中，由于课时数的限制，比较注重对自动控制系统的具体部件的性能教学，如传感器、控制器的种类及选用，学生感到枯燥无趣，未能有效地体现出控制系统对建筑环境、建筑设备自动化课程对建环专业的作用。而现在的32学时的理论教学中，根据“环境是目的，系统是手段”这一原则，将系统原理应用于建筑设备自动化教学中，建筑设备自动化按照系统等级层次原理和系统与环境的互塑共生原理，建立建筑设备自动化的教学理论体系。在充分理解掌握服务对象的特性要求基础上，分析控制系统的内扰和外扰，使学生充分认识到设备自动化系统不是孤立存在的，从而提出合理的控制策略和方案，完成控制系统的设计。通过理论教学，要求学生掌握智能的热湿环境、光环境、声环境、空气品质等智能物理环境的要素。
总之，以教材基础，课堂理论教学教学为引子，在建筑大系统的高度，使学生充分了解基本理论的含义，认识到课程在专业培养中的地位，同时外延到工程实践，最后再回到理论，进一步提炼知识点，由浅入深、层层深入，逐步实现教学目标。
二、实践环节的教学内容改革
实践教学环节的设置，可以合理分配课堂理论教学和课程设计的内容，使理论教学与实践教学相互融合，相得益彰，培养学生运用所学理论解决实际工程问题的能力。因此本校根据教学研讨，在2010级培养计划中增加了8个学时的上机课时，主要是学习软件Matlab，针对简单案例进行简单的仿真，学生未能建立起对设备控制系统的全面认识。为了能够系统地认识设备系统，尤其是暖通空调系统的子系统冷热源、输配、末端之间的耦合关系，本校在2012级的培养计划中在增加了为期2周的课程设计，从而进一步巩固所学的理论知识，培养学生综合运用理论知识，独立分析和解决实际工程设计问题的能力。
本校主要从培养模式、命题、指导方式以及考核方式进行了改革。在培养模式上采取请进来和走出去相结合，即将相关企业的工程师们请到学校来，给学生进行针对自控设备、系统调试等内容的实践指导，并鼓励学生到企业或者相关的设计院进行工程实践能力的训练，以尽可能地避免闭门造车。
对于课程设计的命题尽可能体现多元化、宽口径。一方面教师确定选题范围，同时鼓励学生根据自己的兴趣自己命题。因此结合我校的专业特色以及社会的需求，课程设计的主要选题范围包括：建筑内外扰的仿真模拟（如基于Modelica和Dymola等开放性软件）、暖通空调系统的测控系统的设计，如冷水机组、热交换站、VRV多联机、VAV变风量空调系统、风量空调系统、冷却塔、风机盘管加新风系统、蓄冷系统等的自动化控制（DDC控制系统、PID控制系统）等。
在指导过程中注重学生工程实践能力的培养，改变以往答疑的指导方式，将课程设计分成三个阶段，采取集体讲解与个别指导相结合，工地实习与课程设计相结合的方式，引导学生高质高效地完成设计。
为了更科学、客观地评定学生的设计成绩，从五个方面综合进行评价：设计方案、图纸绘制质量、设计说明书、答辩情况、独立工作能力和团队协作能力。其中答辩的组织形式，采取按设计小组进行答辩的方式，每组推选一名学生用15分钟的时间简要地陈述全组课程设计情况，然后组内共同讨论，回答指导教师提出的问题。教师先根据小组的整体设计情况，评定出小组成绩，然后再根据组内每个成员的完成情况，进一步给出每个成员的成绩。
课程设计教学体系改革后，学生组成团队完成设计，指导教师则充当团队的教练，从入门、设计制图一直到编写设计说明书全程跟踪指导。这种方式充分调动了学生的积极性和主动性，有利于学生创新能力和工程实践能力的培养。
三、结语
建筑设备自动化作为新调整的建环专业的专业课旨在培养学生利用相关基本理论知识和技术进行建筑设备自动化系统的科研、设计、运行及施工管理的能力，在专业内涵建设中具有重要地位。本位结合南京工业大学建环专业的特点和实际，对建筑设备自动化课程的课堂教学和课程设计等环节的改革内容进行了探讨。通过教学实践发现科学、合理的建筑设备自动化课程有利于全面型、创新型建环人才的培养和新建环专业的发展。
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