基于學生視角的建筑設備自動化課程調查與評價

李奕霖 陳劍波 翁文兵

（上海理工大學環境與建筑學院 上海 200093）

隨著“5G”“人工智能”“物聯網”等技術的蓬勃發展，智能建筑逐漸成為未來發展趨勢。為了順應“智慧城市”國家戰略對人才的需求，建筑環境與能源應用工程專業需要對原有自動控制原理、建筑電氣、建筑設備自動化等課程的授課方式及課程內容進行改革。現有建筑設備自動化課程在教學內容及環節設置上較為傳統，缺乏創新實踐環節，不能引起學生的學習興趣，難以達到預期教學效果。[1]在這一背景下，本研究從學生視角出發對建筑設備自動化課程現狀進行評價，通過在線問卷對課程內容及課堂環節設置進行分析，揭示學生對于建筑設備自動化課程內容及教學現狀的看法和體會，有助于探知學生低興趣和低參與度的原因，總結歸納教學和學習模式中的問題，為新工科背景下建筑設備自動化課程的發展策略及改革措施提供參考。

1 建筑設備自動化課程特點及現狀分析

建筑設備自動化是建環專業的一門重要課程，課程內容涵蓋暖通、控制、通信等方面的知識，具有很強的學科交叉特點，對增強學生的實踐能力具有較高要求。基于課程特點，如何通過理論和實踐教學使學生熟練掌握知識解決實際問題，提高學生在實際工程中的綜合實踐、自主創新能力，是任課教師的重要命題。[2]

在教學工作安排上，有些高校采取將建筑設備與自動控制教學內容由不同專業教師分段授課的形式，[3]可增進學生和教師對不同專業知識的交叉學習，但容易產生教學內容銜接不緊密、側重點難以把握等問題。在教學內容上，由于課程內容具有一定理論性，對于相關基礎課程掌握較差的學生容易出現理解困難等問題。高校建環專業教學指導委員會規定了建筑自動化課程內容包括通訊網絡技術和樓宇自動化的相關內容。[3]大多高校以高等學校建環專業教學指導委員會推薦的教材為主，根據課時安排對教材內容作出一定調整。在教學模式上，傳統建筑設備自動化課程以老師在課堂上講授課程知識點為主，缺乏實踐環節，學生容易感到枯燥。現有教學中有采用將控制實例用Matlab 的Simulink 控制工具進行模擬，[4]或設計工程實例，采用課上講解建筑設備系統控制原理、課下模擬仿真的方式，實現老師講解和學生動手操作。但上述方法與實際工程項目仍有一定距離，且學生掌握軟件的能力呈現差異性，統一時間上機操作存在一定困難，對學生的自主學習能力提出較高要求。近年來，以MOOC 為代表的線上平臺與線下課堂混合式教學方式受到一些學生和教師的青睞。[5,6]然而，在建筑設備自動化課程改革創新中應該引入何種交互工具、存在哪些潛在問題尚不明確。通過問卷調查了解學生對不同交互方式和工具的看法，有助于找到提升學生學習興趣和效果的新途徑，對形成建筑設備自動化課程改革新模式、新方法具有重要意義。

2 建筑設備自動化課程調查問卷實施及結果分析

2.1 問卷設計及實施

圖1 關于學習效果的問題結果

本次問卷調查旨在了解學習建筑設備自動化課程的本科生對于課程現狀的認識及看法，以便對課程內容及教學活動進行改進。調查問卷設計的關鍵在于問題設計，應具備結構合理、邏輯清晰、簡要明了、客觀中立的特點。[7]問題排列遵循學生的認知規律和心理特征。問題的答案設置應盡量規范具體、意義明確，避免具有歧義或帶有傾向性、誘導性的問題。基于以上原則，問卷的問題類型包括課程設置及內容、教學設計、學習效果三種，形式有單選客觀題、多選客觀題、排序題、主觀題。利用問卷星線上平臺進行內容編輯、調查實施、結果分析等任務，操作較為靈活便捷。該問卷在課堂上通過二維碼掃碼方式向學生發布，共回收43 份有效問卷。

2.2 結果分析

結果表明學生對課程內容整體來說較感興趣。有86.04%的同學認為課程的內容有助于增強其對建筑設備自動化及建筑智能化相關知識的認識和了解。在所選用的教材中，學生最感興趣的章節排名前三位依次是空調系統的控制、集中空調冷熱源系統的監控、計算機控制系統與通信網絡結構，章節排名與本專業需要掌握基礎知識的重要程度、學生對以往所學專業課的熟悉程度呈現出一定相關性，體現課程體系有較好延續性。此外，有超過10 名同學（總人數的20%）對住宅小區智能化系統和典型工程案例兩章內容感興趣，說明學生對與生活緊密相連的先進技術及應用有迫切學習的愿望。

針對課程體系的延續性和相關性，問卷調查請學生按照以往所學專業課對本課程的幫助性排序。在列出課程中，自動控制原理的平均綜合得分最高，其次為空調工程、空調用制冷技術，供熱工程、建筑電氣的平均綜合得分最低。而在實際工程中，建筑設備自動控制系統的運維、管理離不開建筑電氣相關知識，需要學生具備較強的動手能力。學生低估了建筑電氣課程對建筑設備自動化課程的重要性，說明在今后的教學當中，需要加強建筑電氣知識在建筑設備自動控制系統中應用的講解和動手實操環節。

從教學和學習效果來看，學生對建筑設備自動化課程在知識傳授、興趣拓展、對建筑設備自動化控制系統設計和管理能力提升方面的教學效果有較高認可度。見圖1，在參與問卷調查的學生當中，有31 人（72.09%）的同學認為通過建筑設備自動化課程的學習，能夠加強對建筑環境本專業相關的知識和概念的了解；58.14%的同學認為該課程增強了其對智能建筑與建筑智能化的興趣。參加問卷的所有學生都認為通過建筑設備自動化課程的學習，有助于增強對空調系統、供暖系統等建筑設備自動化控制系統的設計與管理能力，其中，86.04%的同學認為課程學習對增強建筑設備自動化控制系統的設計與管理能力很有或較有幫助。除去計劃從事工作與本專業不相關的同學，分別有69.76%、71.79%的同學認為本門課程的學習對于其工作或科研很有或較有幫助。

在教學設計方面，學生最認可老師通過工程實例講解知識點的方式，其次是強調重點概念、定義和方法、介紹科技前沿和行業動態、和同學們進行課堂互動。針對課堂環節設置方面，有79.07%的學生最希望增加的教學活動是實地調研、見習，41.86%的學生希望增加小組合作、討論環節，39.53%和30.23%的同學希望通過MOOC或“雨課堂”等在線或移動端學習平臺加強課外和課堂學習。問卷結果體現了比起在學習交互平臺上的創新，學生更希望看到課程環節和形式上的實質性創新，表達了學生想參與工程實踐環節、提升切實解決實際工程問題能力的迫切心情。

針對考核方式，調查結果顯示除主、客觀題考試外，學生希望通過課堂出勤率和回答問題情況（37.21%）、學期中的小組作業（27.91%）、案例調研論文（23.26%）的形式檢驗自己的學習情況，說明傳統的考察和考核形式獲得了學生的較大認可度。通過“平日的線上答題和互動情況”檢驗學習情況一項得分相對較低（11.63%），或許是由于線上答題和互動的頻率較高，有可能會增大學生的課業負擔。因此，在未來推行課程線上教學平臺時，如何應對和解決學生可能產生的消極態度、如果滿足不同學生對于課業的個性化需求，是一個重要問題。

3 結語

本次問卷從學生角度審視和評價建筑設備自動化課程的課程內容、教學設計、學習效果等方面現狀。問卷結果表明，學生對課程體系及內容、現有教學方式在知識傳授效果方面較為認可，但表現出對增加動手實踐、實地見習環節的迫切需求。在今后教學過程中，需進一步加強實踐環節，鼓勵學生根據不同場景提取工程問題，以項目小組模式討論和制定解決方案，探索實驗方法、方案，引導學生參與控制實驗的準備、操作、數據處理等環節，由此培養學生獨立發現、分析與解決問題的能力，深化學生對知識點和工程技術的了解。對線上交互工具的選擇和引入要循序漸進，在充分了解學生意愿、把握學生學習需求的基礎上，進行篩選和應用，并滿足學生的個性化學習需求。