以校企共建實驗室為平臺的《建筑設備》教學模式研究

高蘇蒂 楊坦 陳雅君

摘? 要：對應用型高校實驗教學資源存在的問題和企業參與應用型人才培養的需求進行論述，分析了校企共建實驗室的可行性，并以安徽新華學院樓宇智能化實驗室為平臺，進行《建筑設備》教學模式研究，提出了應用型課程“四化”教學模式，并對教學效果進行了分析。

關鍵詞：校企共建實驗室;應用型人才培養;“四化”教學模式;考核方式

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-3769（2020）02-034-05

安徽省作為泛長三角經濟區的重要組成部分，隨著國家中部崛起、城鎮化、新農村建設等一系列重大戰略的實施，安徽省建筑業迎來了快速發展的階段。據統計，2019年安徽省綠色建筑與裝配式建筑分別占新建民用建筑面積比例達45%和10%[1]，在這種背景下，建筑類高校的大力促進智能建筑和裝配化建筑的應用型人才培養的意義更加突出。《建筑設備》作為土建專業和建筑類專業必修專業課程之一，其內容涵蓋給排水工程、通風空調工程、燃氣工程、供配電工程等設備系統[2]。作為一門實操性較強的課程，其教學質量的好壞對應用型建筑人才的培養質量效果有一定的影響。然而，受教學資源的限制，《建筑設備》課程教學工作開展阻力較大，尤其是綜合性、設計類實驗開設學時少且層次較低。為了擺脫這一困境，應用型高校探索出一系列解決方案，例如，開展大型實驗設備共享活動、開發企業實習實踐基地及虛擬現實技術應用等。這些措施一定程度上解決了《建筑設備》教學資源不足的困難，但從教學的規律來看，這些改革方案并沒有從根本上實現對學生工程實踐思維的鍛煉，從現階段的教學經驗來看，充分進行實驗室開發和利用仍然是進行應用型人才培養的最佳方案。本文從應用型人才培養的規律出發，通過產教融合策略，探討以校企共建實驗室為平臺的教學模式的改革路徑，以期更好服務應用型人才培養工作。

一、加強校企融合，開展校企共建實驗室的可行性分析

（一）應用型高校教學資源存在的問題

應用型高校是以培養地方經濟社會發展緊缺的應用型技術人才為出發點，以提高人才創新能力和工程實踐能力為目標的高等學校[3]，可以說應用型高校是國家工匠的搖籃，教學是其人才培養的重要措施之一。然而，受到區域經濟發展的制約及教學模式落戶的影響，多數應用型高校都存在著教學資源短缺、實驗設備綜合利用率低下等問題，這些都制約著教學的開展。

1.實驗室建設資金短缺

應用型高校實驗室建設需投入大量的資金，這些資金主要來源地方教育部門的撥款或者學校自籌資金，然而中西部地區經濟社會發展水平相對較低，直接影響著高校實驗室建設資金的籌措，此外，民辦高校實驗室建設資金主要來自學校自有資金，受到資金數額的限制，實驗室建設規模較小，實驗設備的臺套數和功能較為局限，難以對綜合性、設計型實驗教學起到充分的支撐作用。

2.具備工程實踐經驗的教學師資資源不足

由于應用型高校教師工作任務繁重、薪資待遇相對較低等問題的存在，應用型高校很難吸引具有豐富工程實踐經驗的教學師資。現有的實驗教師工程經驗缺乏，教學方法多以理論教學為主，教學模式多采用獨立單項實驗模式，對于貼合工程實際的綜合型實驗研究不足，難以直接開展，這也影響力教學質量提升。

3.實驗設備綜合利用率低

在應用型高校中，各專業的開設和發展會受招生和就業情況的影響，為了縮減辦學成本，對于招生不足和就業困難的專業可能會采取縮減規模甚至停招等措施進行調節，這導致與該專業教學相關聯的實驗設備可能面臨利用率低下的問題。同時，因為實驗室前期規劃缺乏必要的市場論證，可能存在重復建設的情況，導致實驗設備綜合利用率較低的問題。

（二）企業參與應用型人才培養是企業長期發展的需求

隨著企業人才需求回歸理性，應用型人才短缺的現狀已經嚴重制約著企業的發展壯大，尤其是近些年來，隨著人們對技術創新的認識不斷深入，應用型人才的市場競爭力也在不斷增強，甚至在許多城市出現了“應用型人才荒”的現象。單純依靠高校教育的應用型人才培養的體系已無法滿足企業對應用型人才的需求，企業參與應用型人才培養的意愿更加強烈。

1.優化了人才素質的結構

企業作為推動經濟發展的排頭兵，對市場的經濟發展的規律更加敏感，對應用型人才素質的結構理解更加務實。企業參與應用型人才培養有利于人才素養的結構優化，可以更好的開展契合市場需求的人才培養工作，避免應用型人才培養工作進入理論知識和實踐能力不匹配的誤區，有利于提高企業人才隊伍的整體素質。

2.促進了企業人才庫建設

人才是企業發展中最活躍最能動的因素，企業人才儲備的層次、數量以及結構直接影響著企業戰略目標的實現。在應用型人才供應短缺的背景下，企業很難直接通過人才市場直接獲得符合企業發展需求的人才，因而，企業參與應用型人才培養并實行長期性、持久性和針對性的人才培養策略。一方面，可以提高企業的知名度，另一方面，能夠有力的促進企業人才庫建設，從而滿足企業長期發展目標下對專業性應用人才的需求。

3.加強了校企間的聯系，有利于企業文化的輸出

企業參與應用型人才培養，實現了企業和高校之間的良性互動[4]。一方面，高校實現了應用型人才培養的模式改革，人才培養質量得到了提高，另一方面，企業通過參與應用型人才培養，提高了企業的知名度，輸出了企業文化，完成了企業的社會服務責任。同時，企業在與高校的互動中可以合理利用高校優質資源，降低企業培訓成本，提高企業員工的整體素養。

綜上所述，高校教學資源存在的問題與企業參與應用型人才的需求存在著共同的解決途徑，即開展校企合作。通過開展校企共建實驗的方式，高校解決了實驗室建設資金短缺的困難，大量具有企業實踐經驗的工程師彌補了實驗師資不足的問題，此外通過校企聯合開發綜合型實驗項目，提高了實驗設備的利用率;與此同時，企業在合作中一方面完善了企業人才庫，另一方面通過高校教師參與企業培訓工作，降低了培訓成本，實現了企業的社會效益和經濟效益的雙豐收。因此，加強校企融合，開展校企共建實驗室方案是可行的。

二、校企共建樓宇智能化實驗室的平臺建設

（一）樓宇智能化實驗室系統構成

2013年安徽新華學院土木與環境工程學院考查調研后與深圳市松大科技有限公司就建筑設備類課程針對高校開發出了一套完整的樓宇智能教育現代化系統解決方案，并進一步合作，加強相關產學研項目，共同建設樓宇智能化實驗室。實驗室平臺包括智能化信息集成、信息通訊系統、建筑設備監控系統、安全防范系統、IPTV系統和消防聯動系統等，實驗平臺系統構成如圖1所示。

（二）樓宇智能化實驗室各系統特點分析

1.獨立實驗實訓系統

為了實現教學和學生實訓，智能系統中的各個子系統均設置一套教學演示實驗系統，教師通過此實驗臺進行實訓教學，包括進行系統功能分區、設備安裝、系統接線、系統調試、效果演示等各個環節的教學過程，給學生一個全面的系統講解，以便學生進行實訓單元實際操作時進行方方面面的對比，為教師的教學和學生的實訓提供了良好的基礎。

2.實訓單元實訓系統

通過教師的講解，學生進入實訓單元進行實際系統的操作，學生需要完成系統設計、設備的布置、設備安裝、設備接線、線槽布線、橋架輔線、系統聯網、系統軟硬件調試等工程的全部環節。通過系統完成后的實際效果（或比較教學演示臺的效果），評比學生的實訓成績。

圖2所示為軟件采用多層架構設計，最上層為在線考核端，最低層為數據庫，在考核端與數據庫中間，引用中間件與應用服務器，建立數據聯系通道與3D驅動引擎，實現學生的考核考評。

3.實訓中的應用系統

為了提高教學效果，在實訓基地中，將智能化信息集成、信息通訊系統、建筑設備監控系統、安全防范系統、IPTV系統和消防聯動系統等設計在實驗室的各個實際位置，系統除達到實際應用效果外，更重要的是應用系統與各個教學實訓系統實現聯網，提供了一個學生實訓系統與應用系統一體的教學效果，同時使整個實驗室表現出一個智能樓宇系統應用和實訓環境的統一，表現出其智能化的一面，也是實訓教學中心的特色。

圖3所示為多層構架的實驗室系統拓撲圖，通過系統應用服務器，利用校園WIFI將相關3D數據傳輸于學生端與教師端之間，模擬仿真實訓，并實現課堂教學與實踐教學、理論與實踐為一體。

三、以實驗室系統為平臺的建筑設備教學模式構建

為了適應應用型人才培養的需求，本文構建了以提高學生動手能力和創新意識為目標的建筑設備課程“四化”教學模式。首先對《建筑設備》課程教學內容進行模塊化分解，然后將各模塊與樓宇智能化實驗室各系統進行匹配，隨后采用嵌入式教學方式對教學內容進行“教-學-練”實踐，最后對學生學習過程進行考核。“四化”教學模式主要內容如下：

（一）理論實踐相結合，教學平臺一體化

教師的理論教學已不單純局限于教室之間，可移至一體化教學平臺，與實驗實訓設備相結合。教學過程中模擬構建出實際工作環境狀態，學生在進行實訓期間，可實現與實際工作相似的操作過程，同時教師在學生實訓過程中予以指導，使教學過程更加現場化、工程化，達到應用型人才培養過程中重視的理論實踐相結合的教學目的。

（二）理論教學與實驗實訓成果考核一體化

教學過程中向平臺教學軟件輸入課程的考試內容，可包括多種題型，在預定時間內以習題庫形式向學生開放，通過集中在線答題，提交后即可評出成績。同時在實驗實訓成果考核方面，樓宇智能化實驗室提供的實訓項目也包括實訓操練檢驗過程，通過軟件提供不同場景的實訓模擬場景，學生進行不同流程的規定操作，并予以評分，這種教學考核一體化的過程既可以達到我們所要求的教學效果，又可以提高學生的學習主動性參與性，加深對現場操作的印象，同時解決了教師教學任務繁重，實驗實訓教學指導困難等問題。

（三）學校人才培養目標與企業用人需求一體化

目前高校培養學生的課程體系一般通過早期制定的培養方案執行，因而難免與企業用工需求相脫離，樓宇智能化實訓綜合平臺可將社會前沿技術需求提供給高校，進而及時調整培養方向，改進教學方法，使企業需求與高校人才培養方向定位相匹配，避免與社會脫節，實現供需一體化。

（四）智能教育現代化

傳統的實踐實驗教學因其延時性及設備的陳舊老化，難免與時代需求相脫節，并且一般實驗實踐教學內容偏重理論，實操能力較弱，這樣在培養應用型人才的過程中無法更好提高學生解決問題的能力和創新能力。樓宇智能化實訓平臺既保留了原有的經典實驗，又采用了現代化智能教學設備，利用與社會實際需求一體并不斷更新的的計算機設備軟件，包括智能化信息集成、信息通訊系統、建筑設備監控系統、安全防范系統、IPTV系統等，通過3D虛擬現實技術等手段，完成學生仿真訓練實操，教師教學及培訓等教學實踐安排，全面解決了傳統實驗實踐教學的弊端，實現了智能教育現代化。

四、建設效果

樓宇智能化實驗室投入使用六年以來，累計開發綜合性、設計性實驗余個，對土木工程、建筑設備與能源應用、安全工程專業學生實行預約開放，累計服務教學工作超過1000學時，在應用型人才培養方面成效顯著。

（一）學生在教學活動中的參與度增強

校企共建實驗室的投入使用改變了《建筑設備》課程的教學模式，一方面教師授課過程不再局限于課本所授的抽象內容，而是將理論知識與實體模型有機結合，提高了授課過程的直觀性;另一方面學生可以在授課過程中直接進行內容的動手操作，提高了參與教學活動的參與度。

（二）學生學習自主性得到改善

由于在實驗教學中增加了企業工程師的參與，實驗室教學內容和工程現場的實際問題相結合，教學活動更加具有針對性，學生能夠在實驗過程中學習到工程現場問題的解決方案，提升了學習的成就感。同時學生可以根據自己學習的課程內容自主設計實驗內容，經實驗教師指導后開展設計實驗，學生學習的自主性得到了改善。

（三）學生學業質量得到提升，就業競爭力得到增強

經過六年的建設學生的創新意識和工程實踐能力得到很大的提升，學生依托校企共建實驗室平臺申請獲批省部級創新創業訓練計劃項目24項，在各類課外實踐創新大賽中獲獎20余項，學生獨立撰寫學術論文30余篇。畢業生就業率逐年提高，且就業單位以國內外著名企業為主。根據2018年學校就業辦開展的畢業生滿意度調查結果，企業對畢業生的滿意度高達90%以上，極大地增強了畢業生在就業市場的競爭力。

五、結語

基于樓宇智能化實訓嵌入式教學的的建筑設備課程教學研究具有特別重要的意義，與實際需求密切貼合的軟件技術可解決理論與實踐相統一的教學，并使教學效果達到最大化。同時軟件交互技術的運用，可根據學校教學的實際情況，進行適用性開發，又能具有提高教學質量的效果。通過教學培訓考核3D仿真軟件的使用，為教師提供豐富的參考資料，提升了教學質量。樓宇智能化實訓嵌入式教學改進了建筑設備課程傳統實踐教學模式和方法。通過3D虛擬工程現場， 學生可對各種工程系統運行進行實際操作，增強實踐能力，加深了印象，也提高了教師的教學效果。

參考文獻：

[1]各地裝配式建筑補助標準匯總[J].中國勘察設計，2017（9）：50-53.

[2]劉家友.建筑設備工程課程教學初探[J].當代教育理論與實踐，2016，8（8）：44-46.

[3]盧東寧.高等學校應用型人才培養模式研究[J].西南農業大學學報（社會科學版），2011，9（3）：139-141.

[4]張春峰，武麗，姜官武.產學合作多元共建實驗室的探索與實踐[J].高校實驗室科學技術，2019（2）：64-66.

[5]金軍.區域合作背景下高校應用型人才發展困境與對策[J].開封教育學院學報，2015，35（2）：110-111.

[6]張愛民，肖璐莎.校企共建高校會計實驗室的社會責任報告[J].實驗室研究與探索，2018，37（1）：265-267+283.

[7]王岑元.校企合作“微工作室”教學模式的探索與實踐——以J職業技術學院建筑設備安裝專業為例[J].貴州師范學院學報，2016，32（6）：60-63.

[8]高蘇蒂.智能樓宇仿真實訓教學內容與方法的改革初探[J].時代教育，2016（8）：49-50.

[9]王虹玲，丁昊.校企聯盟視角下應用型人才培養模式的探索與研究[C]//第十六屆沈陽科學學術年會論文集（經營社科），2019.

[10]楊坦，蔣亞龍，李改，劉雪莉.應用型高校安全工程專業學生工程實踐能力培養研究——以安徽新華學院安全工程專業為例[J].蘭州教育學院學報，2018，34（9）：120-122.

[11]何理瑞.“新工科”背景下的金工實訓教學改革及評價體系構建[J].浙江水利水電學院學報，2019，31（4）：83-86.