淺析樓宇自動化課程教學方式的革新

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立體式教學模式的體系結構

立體式教學模式包含三個基本要素，即教師、學生和實踐，其體系結構如圖1所示。傳統(tǒng)的教學模式就是教師和學生構成的平面，其中僅僅包括教師講授，學生接受那一方面，立體式教學模式在教師－學生平面里增加了小組討論式教學，教師對“樓宇自動化”課程進行系統(tǒng)規(guī)劃，針對某些教學內(nèi)容或專題，開展課堂專題討論，讓學生去查閱資料，經(jīng)過認真思考分析，提出自己的獨特見解，在培養(yǎng)學生自學能力的同時，也培養(yǎng)了學生分析和綜合問題的能力，這種模式不僅可以活躍課堂氣氛，而且能調動學生學習的主動性，提高創(chuàng)造力。學生－實踐平面里包括課內(nèi)實驗、開放實驗和參觀典型案例?！皹怯钭詣踊闭n程的特點就是工程和實踐，學生學習理論的同時，需要用實驗來鞏固、驗證理論知識，課內(nèi)實驗學時非常有限，在不能滿足學生的求知欲的時候，適當開設開放性實驗就顯得尤為重要，可以使學生更進一步深入了解智能樓宇相關知識。智能樓宇已經(jīng)遍布世界每一個角落，學生隨處都可以看到書本的相關內(nèi)容，讓學生參觀實際案例去親自感受智能樓宇的構成、發(fā)展和變化可以使知識掌握的更牢固。教師－實踐平面主要是任課教師要通過科研實踐，將自己的工程實踐經(jīng)驗帶入課堂，為學生講出豐富多彩、生動活潑的課程。社會不斷進步，樓宇自動化技術更是日新月異，時刻緊跟時代步伐，了解樓宇自動化最新前沿，將科研實踐與課堂教育相結合，可以幫助學生更好地運用所學知識。第四個平面是教師實踐－學生實踐平面，教師帶領學生根據(jù)實驗室和個人科研實際情況，開發(fā)相應的開放實驗項目，并綜合學生學過的知識，給出高水平畢業(yè)設計題目，可以指導學生正確地運用所學知識，同時學生也可以輔助教師更好地開展實踐工作。

樓宇自動化立體式教學的具體實現(xiàn)

樓宇自動化立體式教學可從以下幾個方面得以實現(xiàn)：

1.教師上課講授與小組討論式教學相結合

智能樓宇的體系結構，樓宇綜合管理系統(tǒng)，智能樓宇系統(tǒng)的集成以及各個功能模塊的基本構成等這些內(nèi)容，學生在前面課程里面沒有接觸過，涉及到工業(yè)現(xiàn)場實際系統(tǒng)構建，如圖2所示。集散系統(tǒng)構成，集散控制系統(tǒng)是由上層集中操作管理、下層分散控制、中間的通信層構成的，這些內(nèi)容采用傳統(tǒng)教學方法進行課堂講述。鑒于智能建筑的發(fā)展趨勢和綠色城市的概念，如何實現(xiàn)系統(tǒng)的“節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展”這一問題，還有每個功能模塊，例如供配電監(jiān)控子系統(tǒng)、照明監(jiān)控子系統(tǒng)、中央空調系統(tǒng)、給排水子系統(tǒng)、電梯控制子系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、智能會議系統(tǒng)、公共廣播子系統(tǒng)、停車場管理、物業(yè)管理、智能安防和消防子系統(tǒng)等都可以分成不同專題，由學生根據(jù)自己的理解，利用各種渠道查閱資料進行小組討論，發(fā)揮學生主觀能動性，提高他們的創(chuàng)造力。

2.學生課內(nèi)實驗、開放性實驗和實際案例參觀相結合

根據(jù)北京信息科技大學實驗室實際情況，“樓宇自動化”課程開設了樓宇給排水監(jiān)控系統(tǒng)實驗，讓學生綜合利用實驗室的硬件設備（水箱）組態(tài)相應的監(jiān)控界面，模擬智能樓宇的給排水監(jiān)控系統(tǒng)，包括上水和排水、水位控制、水壓檢測等。由于課內(nèi)實驗課時有限，所以對智能樓宇中的重要環(huán)節(jié)：安防和消防監(jiān)控系統(tǒng)，開設了開放實驗項目，學生課后可以自主到實驗室組建安防和消防報警監(jiān)控系統(tǒng)，自己開放相應的監(jiān)控界面，這使學生不僅在系統(tǒng)硬件構成，也在軟件開發(fā)方面得到了訓練，增強了科研開發(fā)能力和創(chuàng)新能力。在了解理論、實驗室實踐的基礎上，鼓勵學生走出校門，去參觀不同功能的智能樓宇，例如智能醫(yī)院、智能火車站、智能辦公樓、智能小區(qū)、智能校園、智能音樂廳，讓學生去直接感受智能樓宇系統(tǒng)的構成。

3.課程教學和實踐環(huán)節(jié)與畢業(yè)設計的結合

智能樓宇是一個系統(tǒng)工程，其中包含很多的知識點，例如每一個子系統(tǒng)或幾個子系統(tǒng)或整個系統(tǒng)的綜合都可以作為畢業(yè)設計題目，這樣樓宇自動化的實踐環(huán)節(jié)就可以從課內(nèi)實驗到開放實驗再到畢業(yè)設計，層層相扣，學生也能循序漸近逐層深入，帶著問題、興趣去學習和掌握專業(yè)的相關知識，并為在專業(yè)相關領域就業(yè)打下基礎。

教學效果

學生帶著自己查閱的資料并在參觀或關注典型智能樓宇案例之后，將其帶進小組討論，這種討論式教學方式在2010至2011學年第1學期自動化專業(yè)的授課過程中已經(jīng)開始采用，學生反映良好，但這種方式適合于小班上課，如果人太多將達不到預期的效果。實踐部分其中課內(nèi)實驗是“智能樓宇給排水監(jiān)控系統(tǒng)實驗”，開設的開放實驗包括：“智能樓宇照明監(jiān)控系統(tǒng)實驗”、“智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)實驗”和“智能樓宇火災探測報警系統(tǒng)實驗”，已有22名同學參加了開放實驗項目，效果較好。2012年筆者指導兩名同學分別完成了“智能樓宇消防監(jiān)控系統(tǒng)設計”和“智能樓宇防盜報警系統(tǒng)設計”，學生收獲頗多。

結論

本文從立體式教學模式的引入、體系結構和實現(xiàn)三方面討論了“樓宇自動化”“課堂教學＋小組討論＋課內(nèi)實驗＋開放實驗＋參觀典型案例＋畢業(yè)設計”的立體式教學模式，從教學效果來看，傳統(tǒng)的教學模式屬于“填鴨式”教學，學生厭學現(xiàn)象普遍，樓宇自動化采用這種立體式教學模式，全方位、多角度的提升學生的學習興趣，其主動性、創(chuàng)造性被激發(fā)起來，學習熱情很高，取得了非常好的教學效果，并提高了學生的科研開發(fā)能力，增強了專業(yè)適用性。（本文作者：王軍茹、劉麗華、王巧玲、曹榮敏 單位：北京信息科技大學自動化學院）