“樓宇自動化技術”課程教學方法探討

摘要：分析當前“樓宇自動化技術”課程教學過程中遇到的一些問題，并針對這些問題，從理論教學環節、基礎實驗教學環節和實踐教學環節分別提出了教改方案。強調了課程的工程性質，并提出通過理論與實踐相結合的方式，提高學生的實踐能力，最后總結了所提方案的試行效果。

關鍵詞：樓宇自動化技術；教改方案；理論與實踐相結合

作者簡介：段小匯（1982-），男，江蘇鹽城人，鹽城工學院電氣工程學院，講師。（江蘇 鹽城 224000）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）15-0054-02

“樓宇自動化技術”是鹽城工學院（以下簡稱“我院”）建筑電氣與智能化專業必修課，它以建筑為平臺，綜合應用計算機控制技術、自動控制理論、現代通信技術和智能控制技術，對建筑電氣設備進行控制和管理，使其達到高效、安全和節能運行。本課程的學習使學生獲得智能樓宇相關知識，培養學生分析問題、解決問題的能力，并且具有一定的系統設計和故障排除能力，為今后從事相關工作打下基礎。“樓宇自動化技術”同時也是電氣工程及其自動化專業選修課，從2010年開設本課程至今已有四年。幾年來，筆者在該課程的教學過程中發現了一些亟需解決的主要問題：

1.沒有合適教學資源

由于建筑智能化的概念在國內是90年代以后才提出來的，這個行業還屬于新興行業。建筑電氣專業更是在近幾年才在高校出現，市場上教材、課件等相關資源非常少。已有的教材有些在理論方面過于偏重，缺少具體的組建方案介紹；有些介紹的技術主要是應用于工業自動化領域；由于樓宇自動化領域的產品種類很多，技術也是不斷更新，現有教材里介紹的技術也各不相同。目前還沒有針對我院實驗設備的教材，諸如此類情況給授課教師的備課工作和給學生的學習都帶來很大的困難。

2.教師缺乏工程經驗

專業課教師在應屆畢業后就走上教學崗位，沒有實際的工程經歷。雖然在高校學習課程中也開設過類似科目，但從事教學活動時也只能從網絡與圖書期刊中獲取教學資源，所做的工作實際還是從理論到理論。這樣就很難使學生形成完整的工程知識體系，對所學專業知識也很難留下深刻印象。

3.同一系統實驗設備資源有限

由于建筑電氣專業涉及動力、照明、供配電、安防、消防與通訊等多個系統，每個系統都有一套或多套實驗設備，這一點跟電機學、單片機或電力電子等專業課程不太類似。而且每套實驗設備的價格較高，不可能每套設備都買上若干組，所以經常會出現很多學生共用一組設備的情況，學生上手機會少。而且有些設備不能隨意更改接線布線，否則容易出現故障。

筆者根據上述問題，本著理論與實踐相結合的原則，總結歸納出以下幾點解決問題的措施，希望能給教此類課程的教師提供一些參考。

一、理論課授課方案

1.優化課程結構以適應新的教學要求

目前，樓宇自動化技術理論課程內容包括：樓宇自動化技術概述、集散型控制系統、現場總線控制系統、樓宇設備的自動控制、火災報警與消防聯動控制系統、安全防范系統和系統的集成，總課時48課時。本著專業課程為學生就業服務的指導方針，結合智能建筑日新月異的發展和我院不同專業對樓宇自動化課程的要求，從優化課程的總體結構角度出發，對課程教學內容予以重新整合，既要注重理論基礎又要考慮到實際應用，即理論基礎的闡述要盡可能詳細且要有足夠的實例來說明實踐應用，做到理論和實踐結合，相輔相成，使整個教學內容體系做到科學性、實用性、啟發性和先進性的完美統一。

2.改進教學過程中的授課方式，培養學生的應用能力

“樓宇自動化技術”是一門實踐性很強的課程，由于上面提出的多種原因導致學生上課時注意力很難集中在枯燥的理論知識上，因而對工程的概念較為模糊，以至于學習完課程后只能應付課程考試，實際工程操作非常欠缺，考試結束后所學知識就拋到九霄云外了。再加上電腦、手機的普及，很多學生課堂、課后都沉迷其中，“university”變成了“由你玩四年”。為了充分調動學生的學習積極性，培養學生的自學能力，在教學過程中，教師應以先進教學理念為指導，采用啟發式教學來調動大家學習的積極主動性，促使同學們在學習過程中不斷進行分析和解決問題，因為只有自己思考和努力鉆研獲得的知識才是最牢固的。

3.利用多媒體向學生展現完整的樓宇智能化體系

目前，多媒體授課已成為教學環節的普遍手段，利用幻燈片可以更好地向學生展現樓宇自動化技術。教師在課件制作過程中應盡可能避免將成段的文字粘貼到幻燈片上。因為這樣學生的注意力會停留在幻燈片上，而跟不上講解思路。課件應該以圖形、圖片為主，必要的文字應該以提綱的形式出現。比如，緒論部分可以用BA、OA、CA三者集成的總體拓撲結構圖向學生展現課程的整體結構，并配以典型的智能樓宇圖片，這樣可以激發學生的興趣。集散型控制系統和現場總線控制系統部分理論性較強，且涉及其他學科知識較多，如果在講解過程中多增加些視頻和圖片可以幫助學生加深理解。在樓宇設備自動化章節部分要先介紹空調、給排水、變配電、照明、電梯等設備的結構和工作原理，然后再介紹各設備的智能監控和系統集成，利用動畫可以將設備的工作流程和監控原理圖講解得更加透徹。消防自動化和安防自動化部分應該先配以相關事例的視頻讓學生體會到FA和SA的重要性，再配以圖形讓學生理解系統的構成，最后再利用圖片和動畫讓學生掌握系統的監控原理。另外，可以在授課過程中提供一些簡單的工程案例，讓學生完成相關設計，并且在課堂上進行討論，從而增強教學互動效果。

4.課程考核方案

本課程的考核方法有很多，比如開卷考試、閉卷考試、課堂大作業和小論文等等形式。考慮到本課程屬于工程性專業必修課，所以課程的考查內容應當與工程緊密結合，這樣一方面可以考查學生的學習效果，更重要的一方面是讓學生體會到工程設計的步驟和特點。所以建議課程考核采用開卷的形式，在試卷上既可以設計一些概念性的或者是計算性的客觀題，也可以設計一些主觀開放題，既要考查基本概念掌握情況，又要考查綜合設計能力。

二、基礎實驗環節教改方案

“樓宇自動化技術”這門課程中很多知識都是在實踐的基礎上總結得來的，所以說實踐環節是它一個非常重要的環節。針對上述實驗環節存在問題，筆者提出以下幾點建議：

1.增加實驗項目

目前，我院建筑電氣專業有樓宇設備自動化實驗室、住宅小區智能化實驗室、建筑影音實驗室、計算機網絡實驗室和安防與消防實驗室等五個實驗室。目前已針對06級、09級、10級和11級學生開出了16課時的專業方向綜合實驗，但仍然無法滿足教學要求。現在實驗室新添了很多新設備，所以有條件增加實驗項目。在基礎實驗環節可以考慮為樓宇自動化技術、安全防范技術、建筑影音和計算機網絡控制等課程增設一定課時的基礎實驗。同時還可以開設拓展實驗，以方便對相應課程有濃厚興趣，并想利用課余時間完成一些實驗的同學。

2.開發3D虛擬實驗中心軟件

3D虛擬實驗中心就是利用計算機圖形學的技術構建的數字化實驗中心，是一種三維互動體驗方式，以實際實驗中心為基礎，利用三維虛擬技術將實驗室及其實驗設備移植到互聯網上進行實驗演示、實驗操作與實驗原理講解，將突破傳統意義上的時間與空間的局限。如果將3D虛擬實驗中心應用到建筑電氣專業教學中將會很大程度上解決上面提出的教學問題。即可以在教師教學活動中提供幫助，又可以極大地提高學生的學習興趣，寓教于樂。所有功能都可通過開發3D虛擬實驗中心功能塊來實現。通過這個辦法可以解決如下問題：學生可以先通過虛擬軟件熟悉實驗原理和操作過程，再到實際實驗臺完成實驗，減低實驗設備的損壞率；該軟件可監控設備，實現多人針對一臺設備完成實驗，解決了因同一系統實驗設備資源有限而產生的問題；利于教師的教學和學生成績的考核；可由本院師生共同開發該軟件，一方面節省費用，另一方面增加師生的工程經驗。

3.提高實驗設備的集成度

實驗設備的管理是非常重要，同時也非常繁瑣的問題。在每一次實驗前后和實驗過程中既要保證學生的人身安全，又要保證設備的運行安全。這些工作單靠管理員和指導教師是很難完成的，如能把所有實驗設備集成，即可遠程監控試驗設備的運行狀態，可及時故障報警并排除，則省時省力。

4.提高實驗設備資源的開放度

實驗室設備既可用于學生的基礎實驗和拓展實驗，也可用于教師的科研，同時也可對社會開放，為企業提供員工培訓基地。

三、綜合實踐環節教改方案

1.專業方向綜合實驗

專業方向綜合實驗是“建筑電氣”、“樓宇自動化技術”、“現代建筑電氣設計與施工”以及“安全防范技術”等建筑電氣與智能化專業課程的重要組成部分，是專業課，其作用和目的是通過實驗手段使學生直觀地接觸課程中所學到的各系統設備；掌握各系統的設備組成、工作原理、組網組態過程以及系統調試運行的操作過程；培養學生分析和解決實際問題的能力，為學生畢業后從事相關工作提供硬件保障。按照實驗的操作內容可分為兩大類，一類為設備組網與組態實驗，主要完成樓宇設備自動化系統各個子系統的設備總線組網過程與上位機監控組態過程；另一類為運行操作實驗，主要完成小區智能化設備的調試、運行和故障排除等內容。

2.課程設計

“樓宇自動化技術”課程設計是本科建筑電氣與智能化專業所開設的專業課實踐教學之一。其主要內容是以給定的某建筑的土建圖為基礎，要求完成負荷計算、設備選型、系統圖與平面布置圖的繪制及設計說明書的撰寫等相關工作。課程設計的任務有：根據設計題目及要求正確選擇設計方案，查閱參考資料；計算系統負荷，選擇相應設備；繪制建筑電氣系統原理圖，正確選擇設備元器件；繪制建筑電氣系統平面布置圖（如配電箱、開關、燈具線路等平面布置等）；編制完整的設計說明書、使用說明書，設計小結。選擇（或按指導教師指定的）某一課題進行設計。考核方式由平時檢查、提問抽查、課程設計完成情況與課程設計報告質量等幾方面結合起來考慮：學習與設計態度的認真性，課堂知識理解掌握的深入程度，畫圖軟件應用的熟練程度，設計方案的正確性或合理性，圖文的質量效果，是否獨立完成，是否具有獨立分析解決問題的能力和創新精神等。

3.畢業設計

畢業設計環節可以說是學生在大學四年里所學知識的綜合體現，也是走向工作崗位的一個跳板。它可以被當作應屆畢業生向用人單位展現自我的一個重要平臺。正是因為《樓宇自動化技術課程》是建筑電氣與智能化專業的一門重要專業課，所以與這門課程相關的畢業設計課題必須充分體現建筑電氣類工程設計的要素。首先，選題方面要與建筑電氣方向一致，所用的技術應比較新穎；其次，所做的設計必需符合相關規范標準，要有詳細準確的負荷計算；最后，所設計的圖紙最好能達到施工級標準。

因為建筑電氣包含三大強電系統和六大弱電系統，畢業設計題目涉及面廣泛，單靠一兩名學生很難完成所有系統的設計，所以可以由多名學生聯合完成一幢建筑的電氣設計。同時，因為樓宇自動化技術涉及很多其他專業學科，諸如：計算機專業、土木專業、暖通專業等等，所以可以考慮與其他專業的學生聯合完成某些大型建筑的電氣設計。

4.通過比賽的方式提高學生動手能力

樓宇自動化技術是要用于實際工程的，如果忽視工程實踐環節，再好的技術也得不到好的應用。所以在理論學習的同時，也要注重學生的實踐能力培養，而比賽是在較短時間內提高學生動手能力的最好方法。比賽可以在校內安排，可由電建專業學生報名組成若干組參賽隊伍，利用現有的實驗資源來完成，也可以參加全國性的大賽。筆者帶領并指導了五屆“亞龍杯”全國大學生智能建筑設計大賽。大賽的內容從閉路電視與對講門禁系統的安裝調試、演變到樓宇設備智能監控系統設計，再到物聯網技術的應用。它可以不斷吸納一些新鮮技術，既增長了學生的專業知識，也鍛煉了學生的實踐和配合能力。

四、結論

筆者在11屆兩個班的“樓宇自動化技術”課程的授課過程中采用了以上方案。通過與之前的班級授課效果對比情況來看：首先，學生的課堂反應更加強烈了。大部分同學能夠跟上講課思路。其次，作業以開放性的設計題為主，抄襲現象減少了。部分學生能夠根據工程設計題目要求獨立設計出方案，并能在課堂上討論。再有就是個別參加大賽的學生個人能力得到了拓展，能夠利用比賽準備過程積累的經驗，完成一些社會實踐。目前全國已有三十幾所高校擁有建筑電氣與智能化專業，并開設了“樓宇自動化技術”這門課程，每位任課老師都有自己獨特的授課方式。希望這篇文章能夠起到拋磚引玉的作用，能有更多的老師提供更好的教學方法，共同促進“樓宇自動化技術”教學方式的發展。

參考文獻：

[1]姚衛豐.“樓宇自動化技術”課程改革初探[J].職業教育研究，

2006，（8）.

[2]蔡建軍.樓宇自動化專業建設的思考[J].無錫職業技術學院學報，2003，（12）.

（責任編輯：王意琴）