淺析樓宇自動化課程教學(xué)方式的革新

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立體式教學(xué)模式的體系結(jié)構(gòu)

立體式教學(xué)模式包含三個基本要素，即教師、學(xué)生和實踐，其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。傳統(tǒng)的教學(xué)模式就是教師和學(xué)生構(gòu)成的平面，其中僅僅包括教師講授，學(xué)生接受那一方面，立體式教學(xué)模式在教師－學(xué)生平面里增加了小組討論式教學(xué)，教師對“樓宇自動化”課程進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，針對某些教學(xué)內(nèi)容或?qū)ｎ}，開展課堂專題討論，讓學(xué)生去查閱資料，經(jīng)過認(rèn)真思考分析，提出自己的獨(dú)特見解，在培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力的同時，也培養(yǎng)了學(xué)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(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提高創(chuàng)造力。學(xué)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(diǎn)就是工程和實踐，學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)時非常有限，在不能滿足學(xué)生的求知欲的時候，適當(dāng)開設(shè)開放性實驗就顯得尤為重要，可以使學(xué)生更進(jìn)一步深入了解智能樓宇相關(guān)知識。智能樓宇已經(jīng)遍布世界每一個角落，學(xué)生隨處都可以看到書本的相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生參觀實際案例去親自感受智能樓宇的構(gòu)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(xué)生講出豐富多彩、生動活潑的課程。社會不斷進(jìn)步，樓宇自動化技術(shù)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(jié)合，可以幫助學(xué)生更好地運(yùn)用所學(xué)知識。第四個平面是教師實踐－學(xué)生實踐平面，教師帶領(lǐng)學(xué)生根據(jù)實驗室和個人科研實際情況，開發(fā)相應(yīng)的開放實驗項目，并綜合學(xué)生學(xué)過的知識，給出高水平畢業(yè)設(shè)計題目，可以指導(dǎo)學(xué)生正確地運(yùn)用所學(xué)知識，同時學(xué)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(xué)的具體實現(xiàn)

樓宇自動化立體式教學(xué)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(xué)相結(jié)合

智能樓宇的體系結(jié)構(gòu)，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(gòu)成等這些內(nèi)容，學(xué)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(gòu)建，如圖2所示。集散系統(tǒng)構(gòu)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(gòu)成的，這些內(nèi)容采用傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)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(diào)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(xué)生根據(jù)自己的理解，利用各種渠道查閱資料進(jìn)行小組討論，發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，提高他們的創(chuàng)造力。

2.學(xué)生課內(nèi)實驗、開放性實驗和實際案例參觀相結(jié)合

根據(jù)北京信息科技大學(xué)實驗室實際情況，“樓宇自動化”課程開設(shè)了樓宇給排水監(jiān)控系統(tǒng)實驗，讓學(xué)生綜合利用實驗室的硬件設(shè)備（水箱）組態(tài)相應(yīng)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(shè)了開放實驗項目，學(xué)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(yīng)的監(jiān)控界面，這使學(xué)生不僅在系統(tǒng)硬件構(gòu)成，也在軟件開發(fā)方面得到了訓(xùn)練，增強(qiáng)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(chǔ)上，鼓勵學(xué)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(xué)生去直接感受智能樓宇系統(tǒng)的構(gòu)成。

3.課程教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)與畢業(yè)設(shè)計的結(jié)合

智能樓宇是一個系統(tǒng)工程，其中包含很多的知識點(diǎn)，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(shè)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(shè)計，層層相扣，學(xué)生也能循序漸近逐層深入，帶著問題、興趣去學(xué)習(xí)和掌握專業(yè)的相關(guān)知識，并為在專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域就業(yè)打下基礎(chǔ)。

教學(xué)效果

學(xué)生帶著自己查閱的資料并在參觀或關(guān)注典型智能樓宇案例之后，將其帶進(jìn)小組討論，這種討論式教學(xué)方式在2010至2011學(xué)年第1學(xué)期自動化專業(yè)的授課過程中已經(jīng)開始采用，學(xué)生反映良好，但這種方式適合于小班上課，如果人太多將達(dá)不到預(yù)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(shè)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(zāi)探測報警系統(tǒng)實驗”，已有22名同學(xué)參加了開放實驗項目，效果較好。2012年筆者指導(dǎo)兩名同學(xué)分別完成了“智能樓宇消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計”和“智能樓宇防盜報警系統(tǒng)設(shè)計”，學(xué)生收獲頗多。

結(jié)論

本文從立體式教學(xué)模式的引入、體系結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)三方面討論了“樓宇自動化”“課堂教學(xué)＋小組討論＋課內(nèi)實驗＋開放實驗＋參觀典型案例＋畢業(yè)設(shè)計”的立體式教學(xué)模式，從教學(xué)效果來看，傳統(tǒng)的教學(xué)模式屬于“填鴨式”教學(xué)，學(xué)生厭學(xué)現(xiàn)象普遍，樓宇自動化采用這種立體式教學(xué)模式，全方位、多角度的提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，其主動性、創(chuàng)造性被激發(fā)起來，學(xué)習(xí)熱情很高，取得了非常好的教學(xué)效果，并提高了學(xué)生的科研開發(fā)能力，增強(qiáng)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(xué)自動化學(xué)院）