建筑電工學實驗教學體系改革與實踐

耿大勇+霍春寶+魏玲

摘 要 建筑電工學實驗是建筑工程類專業學生重要的實踐教學環節。介紹建筑電工學實驗多層次教學體系，對多層次實驗教學體系下的實驗教學方法改革進行探討。通過改革，培養學生的自主學習意識、工程實踐能力和創新能力。

關鍵詞 建筑電工學；實驗；工程實踐能力

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）20-0142-02

1 前言

建筑電工學是建筑工程類各專業的一門重要的技術基礎課，它是學好有關專業課程的重要基礎。特別是當建筑業發展到目前這個階段，電的知識在建筑工程中已得到廣泛應用，與建筑類專業交叉融合更加緊密。現代房屋建筑為了滿足生產的需要，為了給生活、工作提供衛生、舒適的環境，要求在建筑物內設置完善的給水、排水、供熱、通風、空調、通訊、閉路電視、火災自動報警消防、供電等系統。這些設備設置在建筑物內，必然要求與建筑結構及生產設備等統籌安排、相互協調，因此要搞好建筑設計、結構設計及建筑施工，要求建筑設計人員必須掌握建筑電工學的相關知識，以便具有綜合處理以上設備系統與建筑物主體之間關系的能力，從而作出優良的建筑設計或組織好建筑施工。另外，建筑業的不斷革新與發展，對工程技術人員的電能應用技術與專業技術相結合的能力的要求不斷提升，并且對電工電子基本理論、工程能力以及基本技能提出更高的要求。

建筑電工學實驗主要包括電工與建筑電氣技術、電動機與控制技術、模擬電子技術和數字電子技術等內容[1]。它涵蓋了電氣工程專業多門技術基礎課的內容，具有很強的工程性、技術性、實踐性特征，是理論教學體系不可或缺的重要教學環節。加強工程訓練，特別是實驗技能的培養，對于培養工程技術人員的素質具有十分重要的作用[2]。我國現階段工程應用型人才培養的目標就是所培養的人才必須具有一定的工程實踐和創新能力[3]。這些都要求建筑工程應用型人才培養應適時作出相應的調整和變革。

近幾年來，遼寧工業大學電工學課程團隊打破了常規電工學實驗教學模式，根據建筑工程類各專業需要，以實驗的系統性、創造性和開放性為目標，配合大學四年的培養規劃，確定了建筑電工學實驗教學體系改革方向，構建了由感性認識層、基礎實驗層、提高實驗層和研究創新實驗層四個層次組成的“金字塔”由底向上進階式實驗教學體系，達到實驗內容和難度“層次加深、步步登高”的效果，滿足不同層次的教學要求，使學生的工程實踐能力和創新意識得到顯著的提高。“金字塔”式實驗教學體系架構如圖1所示。

2 構建多層次實驗教學體系

感性認識層：實現技能意識培養目標 這一層次的教學對象是大一的學生，以傳授知識為主，通過實驗中心組織的電子基本技能培訓和學生科協組織的一些初級科技培訓，教會學生認識并能正確使用常用的電工儀表（如電壓表、電流表、萬用表、功率表等）、電工設備（如變壓器和電動機等）及常用的電子儀器（如直流穩壓電源、信號發生器、示波器等），認識常用的電子元器件（如電阻、二極管、穩壓管、三極管等）并掌握使用方法。同時，掌握焊接技術和布線技術，實現技能意識培養目標。可以嘗試進行一些趣味電子產品制作，該層次的關鍵是培養學生對電工電子技術的學習興趣。在教學形式上可利用幻燈片和投影等現代教學手段，必要時也可帶學生到建筑工地進行現場了解，如變壓器的布置和電動機在混凝土攪拌和塔吊中的使用情況。

基礎實驗層：實現技術技能培養目標 基礎實驗層的教學對象是大二的學生。在這一層次，首先對學生進行實驗安全教育，為了防止發生觸電事故，實驗前應學習安全用電常識。實驗過程中，須嚴格遵守安全用電制度和操作規程，目的是培養學生的安全防范意識。以基本理論為體系，對教材中的重要定律、定理和分析方法配備相應的基礎實驗，如疊加定理驗證、日光燈電路實驗、三相電路實驗和電動機正反轉實驗等，使學生能正確使用常用的電工儀表、電工設備及常用的電子儀器，按電路圖正確接線和查線，準確讀取實驗數據，觀察實驗現象，測繪波形曲線，整理分析實驗數據，獨立寫出內容完整的、條理清楚的實驗報告。在教學中以教師輔導為輔，學生動手實驗為主，同時培養學生嚴肅認真的實驗態度。教學團隊還研發了與實驗教材配套的教學課件和教學視頻，實現了立體化的實驗教學。實驗結束后要整理實驗臺，培養良好的學習和工作習慣。

同時，引入EDA仿真技術。在傳統實驗的基礎上，增加了虛擬實驗，讓學生通過仿真軟件的使用，了解仿真在建筑電工設計中的應用。基礎實驗層實現技術技能培養目標，達到通識教育的要求，為進入高層次實驗打下良好的基礎。

提高實驗層：實現設計能力和工程實踐能力培養目標 提高實驗層的教學對象是大三的學生，他們都有了一定的專業知識，另外還要介紹電子電路綜合設計和建筑設備的相關知識。

教學團隊在做好基礎型實驗的基礎上，組建了基于建筑類專業的實驗教學模塊，并且大力增設設計性、綜合性和應用性實驗項目。逐步提升實驗層次，有一定梯度，最后完成一定學時的建筑系統綜合實驗，達到實驗內容和難度“層次加深、步步登高”的效果。

在這一層次，除在部分實驗中安排自選儀器設備、自擬實驗步驟、設計實驗電路等實驗任務來提高學生的實驗設計能力外，還精選了部分難度適中的模擬電路及數字電路的綜合訓練課題，用實驗承擔起拓寬學生知識面的責任，使學生了解和掌握—些新器件的特性和應用。

遼寧工業大學建筑學院包含土木工程、給排水工程、建筑環境與設備工程等專業，為滿足不同專業、不同層次學生的要求，設置了“專業模塊實驗”，每個實驗都有一定的工程背景，體現了電工電子技術和各專業緊密結合、求同存異的原則。通過完成與本專業相關的“專業模塊實驗”，達到深刻理解電工電子技術知識在本專業領域的應用，使學生感到電工電子技術能夠和本專業知識相結合，大有用武之地，因此學有興趣、學有所用，提高學生對本課程的重視程度和學習積極性。endprint

比如，課程團隊按照遼寧工業大學土木工程、給排水工程、建筑環境與設備工程三個專業的不同研究方向，分別設置了房屋建筑的小型供電系統的安裝、供水裝置控制和體育館照明系統設計等綜合實驗項目，生動再現了對一個虛擬房屋建筑的供電、供水、照明相關設計和對虛擬建筑設備的有效控制。這樣，學生可以直接應用建筑電工學相關知識為實際服務，同時也培養了工程意識，鍛煉了通過查閱工具書和手冊、參照示例進行設計的能力，加大了自學的空間。

通過該層次的訓練，實現設計能力和工程實踐能力培養目標，為學生將來參加工作打下較好的基礎。

研究創新實驗層：實現創新能力培養目標 一個國家如果沒有創新，就沒有進步。研究創新實驗層的教學對象是大四專業綜合排名中較為優秀的學生，他們的專業知識儲備量有了一定厚度和寬度，實驗技能也達到了一定高度。另外還要學習單片機、PLC、建筑電氣自動化方面的知識，以拓展自己的知識層面和應用能力。

學校鼓勵和引導這部分學生通過各種途徑來提高自己的創新能力。研究創新實驗層以課內和課外實驗為兩條主線，以與建筑電工技術相關的開放性實驗、創新型實驗、研究型實驗和各級各類科技競賽為形式，構成多層次、全方位的教學實踐體系。

開放性實驗項目可以是學生自選項目、教師的科研項目或大學科技園的研發項目；創新訓練項目是指校級、省級和國家級大學生創新訓練項目；各級各類科技競賽包括校級電工電子競賽、建筑設計競賽、全國大學生電子大賽和挑戰杯等。也可以讓學生到企業或建筑公司參與實際工程項目的研發來提高學生的創新能力。在這一層次，學生在教師的指導下，要將所學的知識進行升華，提高解決實際問題的綜合能力。

3 結語

幾年來，通過建筑電工學“金字塔”式實驗教學體系改革，逐步培養學生成為基礎扎實、知識面寬、能力強、素質高的應用型專門人才。通過建筑電工學實驗課程的學習，使學生掌握建筑電工方面的基本實驗知識、實驗理論和實驗技能，使他們善于把理論知識和實踐相結合，促進動手能力和創新意識的培養，有效地提高把電能應用技術與本專業相結合的能力和素質，使他們成為在實踐中創新和發展理論知識的專業技術人才。

參考文獻

[1]蘇剛.建筑類專業電工學教學改革的探索與實踐[J].電氣電子教學學報，2010（9）：98-99.

[2]王艷新，余粟.卓越計劃中電工學實驗的教學改革與實踐[J].中國教育技術裝備，2012（18）：112-113.

[3]王桂英.應用型本科人才“多模塊立體式”實踐教學模式探索與創新[J].黑龍江高教研究，2013（12）：66-68.endprint