案例群教學法在建筑電氣工程設計能力培養中的實踐

摘要：針對建筑電氣工程設計能力培養的特點，結合專業實踐，在制定培養計劃時確立了基于案例群分析的工程設計能力培養的原則；討論了工程設計能力培養的內涵；分析了案例群構成的要求與案例選取原則，討論了案例群使用原則與方法。通過教學實踐，在加深學生對專業知識的理解，使學生了解行業發展最新進展、提高讀圖能力和繪圖技巧、提高設計能力等方面取得了很好的效果。

關鍵詞：案例群；建筑電氣；工程設計能力；教學改革

作者簡介：劉建峰（1978-），男，江蘇江陰人，南京工業大學自動化與電氣工程學院，講師，國家注冊電氣工程師；張九根（1963-），男，江蘇姜堰人，南京工業大學自動化與電氣工程學院，副教授，國家注冊電氣工程師。（江蘇 南京 211816）

基金項目：本文系2011年南京工業大學教學改革與研究重點項目的研究成果。

中圖分類號：G642.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）30-0104-02

一、工程設計能力培養內涵

21世紀對人才的素質和創造能力提出了越來越高的要求。對于工科教學而言，工程設計教育改革已成為國際高等工程教育改革的熱點和主攻方向。[1]工程設計能力含義較廣，一般而言包括學習能力、技術能力、實踐創新能力以及與人交流能力等多個方面，工程設計能力是一種綜合能力的體現。具體而言，工程設計能力應包括四個方面。

第一，有較完整、系統的專業知識。對本專業的核心內容及其他專業的相關知識有全面而深入的了解。

第二，對專業規范有系統了解。對本專業主要規范的主要內容、適用范圍有全面了解，特別對強制性條文要深入理解。一般不必逐條背誦所有條文，只要做到設計時知道該查哪條規范即可。

第三，有較強的讀圖能力。能理解專業圖紙所表達的內容，特別對圖紙中施工具體做法，應結合施工圖集加深了解。

第四，有較強的繪圖能力。能熟練應用相關設計軟件；能根據要求進行相關計算，并繪制成符合規范的圖紙。

加強工程設計能力的關鍵在于給學生創造聯系實際、親自動手的機會，以提高學生綜合應用知識能力，引入案例教學法是一條有效的途徑。[2]

二、案例群教學法的建設

1.建立基于案例群的工程設計能力培養思路

建筑電氣與智能化專業是一門實踐性很強的專業。基于社會對電氣工程師的要求，在制定培養計劃、設計課程體系時，貫徹“提高學生工程設計能力”的理念，確定建筑電氣工程設計能力培養的基本要求，進而制定出主要專業課程設計能力培養目標與手段。在工程設計能力培養的各環節上，應用大量案例分析，對學生進行科學研究基本技能和工程技術的綜合性訓練，達到學以致用的目的。[3]

2.構建建筑電氣工程設計案例群

考慮到社會對學生實踐能力越來越重視，在制定教學計劃時，各高校一般都會開設相應的實踐課程，同時，一些課程也會引入案例，加強教學效果。[4，5]但研究發現，現有課程案例大都沒有覆蓋工程設計能力培養的全過程，且各案例之間因沒有內在的聯系顯得很單薄、孤立，不利于學生建立全面、系統的工程設計理念。學生易陷入“工程設計系統性不強、考慮問題不夠全面、與其他專業缺少配合”的誤區。

鑒于以上情況，我們構筑了貫穿建筑電氣與智能化專業教學全過程的案例群。本案例群是指大量有內在聯系、適合多門課程共同使用的案例集合。案例群構成要求：

（1）案例群包含數量足夠的案例，案例內容涵蓋建筑電氣與智能化專業的各核心專業課程。

（2）案例的類型，包括設計方案、初步設計平面圖、施工平面圖、系統圖、設計計算書等多種類型。

（3）案例種類，包括專業案例與綜合性案例兩種。專業案例是選擇一個完整工程設計中的某一部分或幾部分，結合相關專業知識使用，如照明系統設計案例、消防系統設計案例等；綜合性案例是一個完整的工程設計，包括相關圖紙及計算書等，在講授綜合設計時使用。如表1所示。

3.案例選取與處理

在選取具體案例時遵循“真實、實時、適用、配合”的原則。

（1）真實。相關專業案例均來源于工程實踐。本專業的專業任課教師均有著長期從事建筑電氣設計的豐富經驗，并擁有國家注冊電氣工程師兩名。所選案例，均從教師所做實際工程設計中精心挑選；除按保密要求作出相應處理外，盡量保持設計的原汁原味。對于原設計中的一些錯誤，也盡量保留，但必須在講解過程中明確指出并糾正。

（2）實時。電氣工程相關規范近年來更新速度很快，如《低壓配電設計規范》、《供配電系統設計規范》、《建筑物防雷設計規范》等，近年來都作了修訂；同時電氣工程相關領域的各種新產品、新技術也應用迅速。針對以上情況，在案例使用過程中，必須不斷修訂并補充完整，以滿足最新的規范要求。

（3）適用。案例群中的案例數量較多，在選取時，注意滿足相關課程需要。選擇典型工程設計中最具代表性的部分或全部子系統作為案例；盡量涵蓋各種建筑類型，使學生掌握同一知識點在不同環境下應用的差異。

（4）配合。工程設計具有極強的系統性。因此，在選擇案例時，應多注意各個專業間需要配合的部分，并重點講解。要使學生領會：大到跨海大橋那樣的超級工程，小到一棟房子，都需要很多專業的工程人員密切配合才能完成。要使學生認識到，在實際工作中，不管哪個專業的設計人員，都需要有很強的系統意識與團隊合作精神。例如，一棟建筑物的設計需要建筑、結構、電氣、給排水、暖通空調等專業相互配合；同時，在電氣工程設計內部，不同系統間也需要配合，如消防系統中，消防設備供電設計、消防聯動控制設計、應急照明設計等，都需要統籌考慮。[6]

典型建筑的案例分類如表2所示。

三、案例群教學法的應用

1.應用原則

在具體教學過程組織中，貫穿案例分析這一主線，在案例群中精心挑選，提高學生的識圖能力與工程設計能力。特別是在專業核心課程中，使案例群的使用貫穿教學縱向、橫向全過程：各主要專業課程都要用案例群，每門課主要知識點都要體現在案例群中。

2.應用方法

（1）案例講解。在講課過程中，結合授課內容從案例群中選擇相關專業案例講解。講解應遵循不同階段對案例講解的角度與深度不同原則：

1）講授專業知識時，重點加強對專業知識的理解、應用場合與相關規范條文的講解。

2）講授知識應用時，重點介紹專業知識整合、具體應用方法及相關專業間配合等問題。

（2）組織案例討論。對典型案例組織學生討論。讓學生分析案例的優缺點，討論重點是規范的理解、強制性規范的執行、與其他專業間的配合等。對于原設計中的錯誤，也一并呈現給學生，要求學生找出錯誤，分析錯誤所違反的相關條文并糾正。在學生糾正的基礎上，給出實際工程中圖紙審查單位對此問題的審查結論及原設計者的回復，以便學生比較。

（3）案例群維護。專業課程教師定期討論案例群中的相關案例，通過交流不斷熟悉相關案例，并提出意見與建議，對案例群不斷進行修正與完善。

四、教學效果

案例群教學法的引入，對提高建筑電氣工程專業課程的教學效果起到了積極作用，對學生工程設計能力的培養與提高產生了明顯效果。

1.學生加深對專業知識的理解、了解行業發展最新進展

通過案例群的使用，使學生大大加深了對專業知識的理解，加深了對本專業相關規范最新規定的了解，加深了對行業最新技術、最新產品應用的了解。

通過大量實踐發現，學生在分析案例中的設計錯誤并糾正的過程中，對相關專業知識與規范條文的理解，比一般案例應用與講解要深刻得多。

2.加強了學生系統認識能力與團隊合作精神

通過大量有聯系、有配合的案例使用，學生增強了系統認識能力，也極大培養了學生的團隊合作精神。

3.提高了學生的讀圖能力、繪圖技巧與綜合設計能力

通過大量案例分析，學生大大提高了讀圖能力，初步具備了圖紙審核能力，了解并學會了大量的繪圖技巧，了解了眾多專業問題的處理方法與施工做法，提高了綜合設計能力。

參考文獻：

[1]張九根，劉建峰，等.新形勢下電氣專業人才培養計劃制定思路[J].高等建筑教育，2009，（18）：7-8.

[2]郝一川，蘇小林.案例教學法在工科專業課教學中的實踐[J].中國電力教育，2010，（24）：75-77.

[3]劉建峰，張九根，等.土建類跨專業團隊畢業設計實踐探索[J].高等建筑教育，2009，（18）：83-84.

[4]翁國慶，張有兵.“電氣控制及PLC 技術”課程實踐教學的改革與優化[J].中國電力教育，2010，（6）：143-145.

[5]張勇，鹿曉力，路立平.工程案例在電類專業實踐教學體系中的應用[J].中國電力教育，2010，（7）：155-157.

[6]孫偉民.高等學校土建類跨專業團隊畢業設計指導與實例[M].北京：建筑工業出版社，2013.

[7]安蓉，王梅.基于問題解決的工程案例教學[J].高等工程教育研究，2007，（1）：131-132.