面向大學生的創新型樓宇自動控制實踐教學方法研究

摘 要：面向大學生的創新型實驗教學是近年來高校實驗教學改革的新舉措，也是當前應用型本科院校實驗教學改革的必然趨勢，對提高應用型本科院校，尤其是工科院校學生的綜合素質、創新精神、實踐能力具有重要作用。搭建創新型實驗教學科技創新平臺，能促進高校實驗教學的改革，對培養大學生科技創新能力和工程適應能力具有重要作用。

關鍵詞：大學生 創新型 樓宇自動控制 實踐教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）09（b）-0016-02

當今社會是科技競爭社會，要求人才具備越來越強的創新能力。對應到教育，其任務轉變成為培養素質全面、創新技能突出的人才。開展大學生科技創新活動是培養創新型工程技術人才的有效途徑。但是，當前部分高校在組織大學生科技創新活動過程中逐漸暴露出了由于實驗教學無法滿足科技創新訓練要求而導致成效不佳的情況。因此，改變現狀，增強創新成效，進一步提高在校大學生的創新能力勢在必行。

本文的創新點在于基于我校建筑電氣與智能化實驗教學示范中心現有的實驗條件，開發出一套基于開放實驗室的創新型教材，該教材在基礎性實驗開設基礎上增加綜合性、設計性實驗環節，是對建筑電氣與智能化專業創新型人才培養的有效嘗試。充分利用開放型實驗室管理的特點，我們不僅可以在課內完成既定訓練內容，還可以在課余拓展練習，通過深入的研究思考，每個參與此訓練計劃的同學都能自行設計出基于特定工程場景的個性化訓練項目。通過實踐訓練，有助于我們在教學、科研以及大學生科技競賽等各方面水平的提高，開發設計出代表樓控領域先進技術的、具有實用意義和價值的工程化訓練項目，對提高大學生智能建筑工程實踐技術水平具有重要意義。

1 創新型實驗教材編寫

創新型實驗教學能夠促進我們整合所學內容，貫通理論與實踐，增強綜合運用知識的水平，提高理論聯系實際的能力，是大學生教育體系的重要組成部分。與之對應，以服務科技創新為目的實驗教學成為大學生科技創新成效的重要影響因素，這樣的教學方式被寄予了更高的期望。

1.1 科學合理的教學內容是關鍵

隨著科學的日益進步，那些有層次、有系統的綜合性、設計性、研究性以及自選性實驗是實驗項目發展的主要方向，有利于我們開闊視野、提高研究興趣，強化創新意識，培養創造性思維，鍛煉實踐能力，增強綜合運用知識的水平以及獨立解決問題的能力。從奠定大學生科技創新的內在基礎，迎合科技創新的基本目的出發，我校實驗教學項目中增添了綜合性、設計性以及研究性元素。

1.2 教材構思的新穎性

我校實驗教學示范中心構建了理論教學與實踐教學一體化實踐導向、項目導向培養模式；設立了學生自選項目、自由組團、自主研究的“自主研學”課外科學研究實驗項目；在傳統基礎性教學內容基礎上加強了綜合性、設計性實驗項目的建設和管理，為培養我們的創新能力提供環境和政策保障。我校實驗教學示范中心開設的綜合性、設計性實驗課程占全部專業實驗課程的比例為100%。實驗教學中心引進一定數量的工程實訓項目，以提高我們的綜合素質和工程能力；通過實驗教學師資的“內外結合”，實現了理論教學和實驗教學、實驗教學與科學研究的有機融合。

基礎性分項訓練主要是培養基本實踐能力，加深、鞏固專業理論知識。內容包括以下幾個子系統基礎性實驗項目開發：（1）照明系統；（2）給排水系統；（3）暖通空調系統；（4）電梯群控系統；（5）樓控各子系統集成方案。通過查閱實驗指南及附錄了解LonWorks技術原理，掌握基于LonWorks技術的照明、給排水、暖通空調、電梯群控以及樓宇各子系統的工作原理，掌握使用Intouch的圖形化編程工具進行用戶界面的設計實現方法。

綜合性、設計性分項訓練主要是提高實踐能力，使實驗具有啟發性、趣味性和適用性開發研究應用層。包括兩大類：（1）根據基礎性分項訓練內容的研究結果，提出工程應用的實際場景，并使得該項內容的實踐訓練更加行之有效；（2）提出前瞻性的工程項目背景，結合綠色、節能等主題，利用現有的研究結果和研究手段，設計出代表先進技術的訓練項目。綜合性設計性分項訓練有利于充分利用實驗教學資源，增強大學生的責任感、自信心，提高創造力，激發我們自主學習的熱情、培養適應新時代要求的創新人才。

例如，我們在設計照明系統時，基礎性分項訓練主要是在了解照明系統的基本原理基礎上，通過實驗設備，結合說明文件以及基本操作方法，完成燈的開關、照度計的讀數、定時器的控制等基本功能。此外，我們在基礎性分項訓練的基礎上增加了綜合性、設計性環節。通過結合實際場景的需要，以綠色節能為目標設計了照度、遠程雙控制的控制流程，在沒有人為因素干擾時，我們設定好一個照度值的上下限，實現了當照度值低于下限值時，自動打開照明燈，當照度高于上限值時，自動關閉照明燈。通過綜合性、設計性分項訓練，使我們都能自行設計出基于特定工程場景的個性化訓練項目，有助于我們在教學、科研以及大學生科技競賽等各方面水平的提高，開發設計出代表樓控領域先進技術的、具有實用意義和價值的工程化訓練項目，對提高大學生智能建筑工程實踐技術水平具有重要意義。

2 健全的開放實驗室管理模式是實現大學生科技創新的保證

2.1 建設開放實驗室重要意義

開放實驗教學突出因材施教、注重能力培養的教育、教學理念，實現了從教學思想、教學內容、教學方法到實驗教學隊伍、教學保障條件等方面的全方位開放。開放實驗教學不但能充分發揮實驗室的資源效益，更有利于實驗教學質量的提高和培養工程一線需要的具有一定創新能力的應用型技術人才的需要，使實驗室真正服務于教學、科研和社會。加強開放實驗教學是提高大學生整體科技創新水平的重要途徑，通過不斷地完善實驗教學模式，不斷探索與實踐，開放實驗教學將會更好地為培養工程一線需要的具有一定創新能力的應用型高級技術人才做出更好的貢獻。

2.2 創新實踐教學管理模式，建設特色鮮明、高效運行開放式網絡化專業實驗室管理平臺

我校在建設現代化的建筑電氣與智能化實驗中心軟、硬件平臺的同時，開發了獨具特色的，具有自主知識產權的開放性建筑智能化實驗教學中心專業實驗室管理平臺。實行全新的實踐教學過程管理模式，建立了由實驗中心管理員、專業任課教師、學生團隊三者聯動的開放性實驗室管理模式。

該平臺的最大特點是：將學生納入到實驗室設備的使用、管理和維護的工作中，改變了通常學生與實驗室設備單純的使用與被使用關系，使我們在自主進行實驗的同時，也是參與到實驗設備的管理和維護中，這不僅實現了實驗設備維護的常態化管理、減輕了實驗室工作人員勞動強度，也提高了學生自覺維護實驗室設備的責任感和自覺性，培養了學生良好的工作習慣和職業素養。

創新的實踐教學管理模式，實現了實驗準備、網上實驗預約、現場實際操作、設備自動管理、過程全程監控。我們以自主式、合作式、研究式等方式完成各種實踐訓練，有效鍛煉了我們的自主實踐能力，增強了團隊合作意識及工作責任心。

2.3 充分利用教學資源，提高實驗教學質量

由于開放實驗室允許同學們根據各自所需自主地選擇時間和方式進行科學實驗，這樣顯然可以最大限度地發揮實驗室資源效益，實現資源共享，提高儀器設備的使用效率。開放實驗室的內容形式多樣，我們既可以做實驗，也可以討論問題；既可以對上次實驗進行再做或者選做一些新實驗，也可以根據自己的興趣做一些課外實驗，這樣學生自主實驗，不僅可以消除傳統學習中因實驗時間不足而引發的問題，補充了課堂實驗教學的不足，也有利于培養我們的專業興趣，提升學生的專業知識能力，使同學們對知識的掌握更為深入更為系統。

通過開放實驗室讓部分實驗放入學生自由時間中完成，不僅可以彌補理論課和實驗課時的限制，也可以更合理地分配教學資源。同時，還可以理論聯系實際，消除理論授課過程中的枯燥乏味感，從而更好的提高實驗教學質量。

3 依托科技競賽和大學生實踐創新訓練計劃全方位培養學生的科技創新能力

3.1 創新型實驗計劃、卓越工程師人才培養體系

建筑電氣與智能化創新型實驗計劃以學生為主體，以創新項目實施為主線，在導師的指導下以學生特長、興趣為出發點，注重過程訓練和自主設計，激發我們的科學研究興趣，著重培養我們自主學習、團隊協作以及提出問題、分析問題、解決問題的能力。

建筑電氣與智能化卓越工程師人才培養體系以提高我們的工程實踐能力和創新能力為目標，從創新型高級工程應用人才培養體系整體出發，在對各教學環節整體優化與提高的基礎上，以建筑智能化工程設計、工程開發、工程實施及工程管理四大主線，分層式、模塊化、構建實驗教學人才培養新體系。

3.2 大學生實踐創新計劃對培養大學生創新團隊增益良多

大學生實踐創新計劃的實施，有利于培養大學生自主學習、團隊協作以及提出問題、分析問題、解決問題的能力。創新型實踐計劃，可以鍛煉團隊成員的默契度，以及團隊的組織能力、協調能力和溝通能力。同時，對提高大學生智能建筑工程實踐技能大賽水平，培養工科學生科技創新能力和工程適應能力具有重要作用。

3.3 大學生科技競賽著眼于工程化項目訓練成效

創新型實驗教學科技創新平臺的搭建，可以使我們在課余時間進行拓展練習。根據大學生科技競賽的要求，我們可以模擬出基于特定工程場景的個性化訓練項目，從材料準備、節奏控制、戰術策略、時間把握、心態調整五個方面進行訓練，模擬比賽和工程實踐中可能出現的場景，對培養我們的應變能力，提高我們的科技創新能力以及在大學生科技競賽中的成績有著重要意義。

4 結語

面向大學生的創新型樓宇自動控制實踐教學方法研究，有助于我們進一步開展創新實踐技能訓練，開發、設計出代表樓控領域先進技術的、具有實用意義和價值的工程化訓練項目。該創新型實驗教學科技創新平臺的搭建，打破了傳統封閉的實驗教學模式，順應了現代教育、教學的發展要求，對培養我們的創新能力，全面提高綜合素質水平起到了積極的作用。

參考文獻

[1] 高安邦.LonWorks技術原理與應用[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2] 劉志京.基于Lonworks技術的樓宇控制系統設計[J].北京印刷學院學報，2009（6）：57-61.

[3] 張屹，張虎，李力，等.面向大學生科技創新對當前高校實驗教學的研究[J].繼續教育研究，2009（2）：84-86.

[4] 楊瑞霞.以創新教育為核心的開放式實驗教學[J].實驗室研究與探索，2008，27（7）：144-146.

[5] 劉天寧，徐清.高校實驗教學改革和實驗室建設與創新人才培養[J].昆明理工大學學報：社會科學版，2007（6）：101-103.