軍隊院校建筑智能化技術課程科研反哺教學探索與實踐

韓德帥 蔡艷平 馬光蓮 姜柯 蘇延召 李亞奇

摘? 要：近年來智慧軍營、智慧人防等軍隊智能建筑領域蓬勃發展，亟需將上述領域的科研成果融入到教學中、轉化成人才培養驅動力，解決建筑智能化技術課程內容陳舊、教學方法效果欠佳等問題。為此，該文以軍隊智能建筑創新能力培養為目標，將軍隊智能建筑科研過程中產生的關鍵技術、科學問題、工程案例、科研成果等要素融入教學過程中，構建理論性、實踐性與創新性相結合的課程知識體系，探索問題探究式理論教學與任務驅動式實踐教學方法，實踐多維度、全過程課程考核模式，探索“顯性+隱性”相結合的課程思政育人模式，形成新的課程創新與實踐體系。實踐檢驗證明，該體系能夠有效提升軍隊院校建筑智能化技術課程的教學質量。

關鍵詞：軍隊院校；科研反哺教學；建筑智能化技術；智能建筑；課程改革與創新

中圖分類號：G640? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）22-0005-05

Abstract： Recently， the military intelligent building technologies， such as Smart Barracks， Intelligent Civil Defense， are gaining high attention. And it is urgent to integrate the research achievements in these fields into teaching and transform them into the driving force of talent cultivation， and solve the problems of outdated course content and suboptimal teaching effort existed in the "Building Intelligentized Technology" course. For this end， aiming to cultivate the innovative ability of military intelligent buildings， this paper integrated the key technologies， scientific problems， engineering cases， scientific research achievements and other elements generated in the military intelligent building research into the course teaching processes， constructed the curriculum knowledge system combining theory， practice and innovation， explored the question-inquiry theory teaching method and the task-driven practice teaching method， applied the multi-dimensional and whole course assessment model， explored the ideological and political education in courses combining explicit education with implicit education， and formed a new curriculum innovation and practice system. The practice shows that the above practices can effectively improve the teaching quality of building intelligentized technology course in military academy.

Keywords： military academy; research feeding teaching; building intelligentized technology; intelligent building; course reform and innovation.

基金項目：教育部高等學校能源動力類新工科研究與實踐重點項目“面向新工科建設的能源動力類專業教師分類分層次考核評價體系研究”（NDXGK2017Z-08）；火箭軍工程大學教學成果培育項目“面向‘智慧建筑運維能力培養的《工程綜合信息管理》課程教學改革”（2021JYJX-X-026）

第一作者簡介：韓德帥（1990-），男，漢族，山東聊城人，博士，講師。研究方向為智能建筑、軍事教育。

*通信作者：蔡艷平（1982-），男，漢族，湖北孝感人，博士，教授。研究方向為智能建筑、軍事教育。

軍隊院校建筑智能化技術課程主要講授軍隊智能建筑中信息采集處理等方面的共性基礎知識，以及軍隊智能建筑中各業務子系統的基本組成、工作原理和操作使用等專業知識，為學生從事軍隊智能建筑的運行維護、工程設計和技術研究夯實基礎。近年來，隨著智慧軍營、智慧人防等軍隊智能建筑研究領域蓬勃發展，物聯網、云計算、邊緣計算等信息技術推陳出新，對軍隊智能建筑從業人員的理論基礎和能力素質提出了更高要求。傳統建筑智能化技術課程內容體系亟待優化，傳統灌輸式教學方法難以培養學生自主學習能力和探索創新精神，亟需改革。

恰逢其時，教育部于2019年頒布了《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》的規范性文件，提出高校應積極推動科研反哺教學人才培養模式。科研反哺教學人才培養模式能夠將科研精神融入教育理念，讓研究成果豐富教學內容，從而激發學生學習興趣，提升人才培養質量。軍隊院校科學研究更加貼近工程應用、貼合部隊需求，相應研究成果更容易落地生根、走進課堂。因此，如何將智慧軍營、智慧人防等一些列軍隊智能建筑高水平科研成果轉化成人才培養驅動力、融入教學中；如何在新時代軍事教育方針引領下[1-2]對軍隊院校建筑智能化技術課程內容體系、教學方法進行改革與創新，成為亟待解決的問題。

為此，教學團隊系統分析了建筑智能化技術課程內容和教學方法存在的問題，調研分析了軍地院校圍繞科研反哺教學開展的研究實踐、取得的成果經驗。在此基礎上，以實戰化保障需求和新技術發展應用為牽引，以軍隊智能建筑創新能力培養為目標，對建筑智能化技術課程進行改革：以智能建筑關鍵技術為牽引構建理論性、實踐性與創新性相結合的課程知識體系，以智能建筑科學問題為牽引探索問題探究式理論教學方法，以智能建筑工程案例為牽引研究任務驅動式實踐教學方法，以智能建筑創新能力培養為目標實踐多維度全過程課程考核模式，同時，研究實踐“顯性+隱性”相結合的課程思政育人模式，通過改革實踐形成具有鮮明特色的課程建設思路和舉措。

一? 教學問題分析與課程改革總體思路

（一）? 教學問題分析

軍隊院校建筑智能化技術課程內容體系和教學模式主要存在以下問題。

1）課程知識體系陳舊，傳統教材難以與時俱進，未能緊密追蹤智慧軍營、智慧人防等軍隊智能建筑行業發展方向，未能體現智慧城市、物聯網、云計算和邊緣計算等前沿技術。

2）建筑智能化技術屬學科交叉方向，綜合運用多門課知識，知識面廣、知識量大，傳統“教員講、學生聽”的灌輸式教學方法效果欠佳，難以培養學生的自主學習能力。

3）課程傳統實踐教學以課內實驗為主，實踐形式單一，實踐內容局限于課程本身，與學生專業需求、崗位任職貼合不緊，存在學、用“斷裂帶”的問題，學生創新實踐能力欠缺。

4）課程傳統考核模式采用筆試為主的方式，忽略了對學生平時學習、實踐創新等環節的全面考察，導致學生參與實踐和科研創新的主動性不夠。

5）傳統教學模式下，課程思政元素少、植入方式簡單、手段單一，未形成育人合力、協同效應，思政不深入，學生內驅力、創造力激發不夠。

因此，亟需以智能建筑新技術發展方向為牽引，以智能建筑創新能力培養為目標，優化重組建筑智能化技術課程知識體系，對課程理論教學方法、實踐教學方法、課程考核模式和思政手段等方面進行改革創新。

（二）? 課程改革總體思路

課程組前期圍繞軍隊院校建筑智能化技術課程開展了“科研反哺教學”課程改革與實踐工作：通過借鑒軍地院校相似課程教學改革舉措[3-4]，以及科研反哺教學課程改革成功經驗案例[5-6]，圍繞智能建筑創新能力培養目標，將軍隊智能建筑科學研究過程中產生的關鍵技術、科學問題、工程案例等要素融入教學過程中，對課程教學內容進行優化設計，對理論教學、實踐教學、課程考核和思政模式等各個教學環節進行改革創新：以智能建筑關鍵技術為牽引構建“理-實-新”課程知識體系，以智能建筑科學問題為牽引探索了問題探究式理論教學方法，以智能建筑工程案例為牽引研究了任務驅動式實踐教學方法，以智能建筑創新能力培養為目標實踐了多維度全過程課程考核模式，探索實踐了“顯性+隱性”相結合的課程思政育人模式，通過課程改革創新夯實學生理論基礎，培養學生工程設計能力和創新實踐能力，課程教學改革總體思路如圖1所示。

二? 基于科研反哺教學理念的課程改革與實踐

（一）? 以智能建筑關鍵技術為牽引的“理-實-新”課程知識體系重塑

目前，建筑智能化技術課程教學內容存在兩方面問題。一方面，課程內容陳舊，傳統知識講得多，前沿技術講得少、智能建筑新技術未及時更新；另一方面，課程教學內容知識點多、內容散、體系性不強。為此，以軍隊智能建筑科研項目中的前沿技術為牽引對課程教學內容進行重塑，利用“認知規律線、系統原理線、前沿技術線”塑造“理論性+實踐性+創新性”相融合的課程知識體系：按照工程信息“采集-傳輸-存儲”的認知規律線將課程基礎理論部分梳理為信息采集、網絡傳輸與數據存儲三個模塊，夯實學生專業理論基礎；按照各業務系統“感知-控制-執行”的系統原理線將課程應用實踐部分梳理為環境監控、電力監控、給排水監控、消防聯動和周邊警戒等業務子系統，培養學生的工程應用和專業實踐能力；按照智能建筑“云-邊-端”的前沿技術線將云計算、物聯網、邊緣計算等新技術嵌入到課程內容體系中，激發學生學習興趣，培養學生創新研究能力。通過課程知識體系重塑，強化課程內容的邏輯性、體系性與前沿性，構建理論性、實踐性與創新性相結合的課程知識體系。依據上述課程內容開展教學，學生學習積極性高，學生也很容易從總體上掌握課程知識體系，構建自己的知識樹，學生學習效果明顯提升。

（二）? 以智能建筑科學問題為牽引的探究式理論教學方法研究

建筑智能化技術課程知識點多、量大，傳統灌輸式教學模式效果欠佳。為此，課程理論教學采用探究式教學方法，通過提煉軍隊智能建筑科研項目研究過程中形成的科學問題，以問題為牽引將課堂精講、分組研討、課外自學等環節進行有機融合。該探究式教學方法包括以下五步。

1）通過引入工程案例提出問題（例如，工程局域網廣播風暴問題）。

2）通過課堂精講剖析原理機理來分析問題（例如，剖析虛擬局域網技術原理）。

3）探究影響因素來辨析問題（例如，進一步探究工程劃分虛擬局域網后不同子系統的通信問題）。

4）結合具體工程應用引導學生分組研討，思考應對策略來解決問題（例如，思考不同虛擬局域網通信的各種應對策略）。

5）引申拓展、舉一反三，留下問題讓學生課外進一步自學提升（例如，結合智能建筑引申拓展虛擬局域網的工程應用）。

以科學問題為牽引，以能力培養為目標，通過“導、析、探、思、拓”五步雙驅來提高學生的邏輯思維和解決實際工程問題的能力。該問題探究式理論教學方法實施以來，取得了非常好的教學效果，解決了學生學習興趣不高的問題。

（三）? 以智能建筑工程案例為牽引的任務驅動式實踐教學方法研究

建筑智能化技術課程實踐內容多、學時有限，工程設計和實踐創新能力要求高，僅僅依托課堂實踐學時，學習效果欠佳。為此，通過精心挑選軍隊智能建筑信息系統研究、研制、應用過程中的典型案例，將案例分解為具體化的工程設計任務，形成課程實踐任務庫。在此基礎上，以工程設計任務為牽引開展實踐教學，要求學生以分組形式挑選實踐任務；充分利用智能建筑研制建設和運維管理過程中開發的軟硬件等效器、虛擬仿真工具、三維仿真平臺和實裝訓練平臺等平臺開展實踐任務；最終，形成實踐報告，并在課堂上以課題答辯的形式匯報實踐成果，通過答辯質詢、研討交流，啟發學生思路，培養學生分析問題、解決問題的能力。授課教師根據學生實踐答辯情況進一步優化完善實踐案例，將案例再次放入課程實踐任務庫中。智能建筑任務驅動式實踐教學過程與配套條件依托見表1。

該任務驅動式實踐教學方法實施以來，學生參與工程實踐的積極性明顯提高，實踐動手能力明顯提升，解決了學生學習存在學、用“斷裂帶”的問題。

（四）? 以智能建筑創新能力培養為目標的多維度全過程考核模式研究

課程傳統考核采用“一卷定乾坤”的筆試考核方式，忽略了對學生平時學習、實驗實踐和研討環節的考察，與智能建筑創新能力培養目標不相適應。為切實增強學生實踐能力、創新意識的培養，探索實踐了多維度、全過程課程考核模式。

1）修訂了考核標準和辦法，形成了可操作的具體方案，將學生學習的全過程均納入考核范圍，見表2，引導學生積極參與課程全過程的學習。

2）提升筆試試卷質量，重點考查學生對基本原理的掌握，增加案例分析試題，減少基本概念試題，減少筆試成績的比重。

3）采用多元化的考核方式，豐富平時階段考核內容，充分利用在線學習平臺開展線上自學測試和隨堂在線測試，利用智能建筑虛擬仿真工具、智能建筑實裝訓練平臺開展綜合實踐考核，將實驗實踐、專題研討等環節和要素均納入課程考核中，提高平時成績比重，引導學生重視平時學習。

通過以上措施，解決了學習過程監管不足、對學生綜合能力考核評價不全等問題。

（五）? “顯性+隱性”相結合的課程思政育人模式研究

建筑智能化技術課程各教學模塊特點各異：基礎理論模塊成熟理論多、應用案例少，思政元素融入困難；應用實踐模塊緊貼技術前沿和實際工程應用，工程案例豐富、思政元素多，亟需引入課堂。為此，研究實踐“顯性+隱性”相結合的課程思政育人模式，將課程教學的“真”與思政元素的“善與美”相融合，實現“真善美”的有機統一。在應用實踐教學過程中，將智慧人防、智慧軍營等軍隊智能建筑項目研制等重大工程案例融入課程教學環節，激發學生專業自豪感、塑造學生科技強軍的使命感，實現專業課程顯性思政；在基礎理論教學過程中，深挖、細挖基礎科學研究過程中的思政元素，發揮科研成果的價值引領作用，建立思政案例庫，鼓勵學生參加科創競賽，探索滴水浸潤的隱性思政育人模式，在潛移默化中培養學生家國情懷、創新意識、戰斗精神和職業道德。

三? 相關工作對比分析

科研反哺教學是創新大學教育的重要途徑，近年來不少軍地院校均圍繞科研反哺教學問題開展研究與實踐。2020年，南開大學圍繞科研反哺教學本科教育教學改革批準立項26項、成立研究性教學校級教研團隊，并多次組織召開科研反哺教學經驗交流會[5]；國防科技大學計算機學院“天河”高性能計算科研團隊將高水平科研融入教學，建成“科研+教學”協同融合的教學團隊，在科研反哺教學領域做了大量積極性探索和實踐工作[6]。上述軍地高校研究成果對本課程教學模式的改革與實踐均有很好的借鑒與參考意義。

本文選取了近年來國內高校科研反哺教學典型案例與成功經驗，從課程內容體系重塑、理論教學方法創新、實踐教學方法改革、考核模式改革和思政模式創新等維度剖析比較了現有案例的成功經驗，見表3。

文獻[6]中，中國防科技大學通過一體化課程知識體系重塑、進階式實踐體系構建、融合式教學模式創新及“天河文化”思政等舉措，將天河超級計算機科研成果融入計算機類專業課程教學中，形成了高效的超算自主創新人才培養機制；文獻[7]中，吉林大學磁法勘探課程從實踐教學優選事例、課程思政與警示教育，以及教學過程中創新性思維培養等方面進行了科研反哺教學探索與實踐；文獻[8]中，西南交通大學土木工程材料課程重點研究和探索了如何把科研成果及創新試驗研究成果反哺到課堂教學對應知識點上；文獻[9]中，廣州大學環境工程專業重點圍繞科研成果轉化為教學資源、教師隊伍建設、學生成績評價體系改革等幾方面研究了科研成果反哺本科教學的思路舉措；文獻[10]中，南京航空航天大學自動化專業圍繞科研反哺教學探索了主題創新區建設、將科研成果向教學資源轉化、系列研討課創新等模式與途徑；文獻[11]中，南開大學化學專業圍繞毛細管電色譜教學開展了科研反哺教學課堂改革，結合科研工作案例，通過舉實例講應用、列表對比、分組實驗等多元教學模式，加深學生對知識的理解和掌握，培養學生解決實際問題的能力。

與上述工作相比，本文工作的系統性更強，本文將科研過程中的關鍵技術、科學問題、工程案例、科研成果和創新精神等諸多要素均融入到了課程內容、教學方法、考核模式、課程思政等教學的全過程中去，顯著提升了教學質量，有效提升了學生的綜合能力。

四? 結束語

本文圍繞部隊對智慧軍營、智慧人防等軍隊智能建筑創新人才的迫切需求，開展建筑智能化技術課程改革創新，優化重組教學內容，創新教學方法、手段，完成了以下工作：針對課程內容陳舊，未能緊貼前沿、緊貼實戰的問題，提出以智能建筑關鍵技術為牽引，按照“認知規律線”“系統原理線”和“前沿技術線”對課程知識體系進行重塑，構建了理論性、實踐性與創新性相結合的課程知識體系；針對課程知識點多、量大，傳統教學方法效果不佳等問題，以智能建筑科學問題為牽引，研究了問題探究式理論教學方法，通過“導、析、探、思、拓”五步雙驅，從工程問題中來到工程實踐中去，提高學生邏輯思維和解決實際問題的能力；針對課程實踐教學中存在的實踐內容多、學時有限等問題，以智能建筑工程案例為牽引，研究了任務驅動式實踐教學方法，將工程案例分解為實踐任務，驅動學生分組實踐、答辯匯報、研討交流，有效解決了學生學用“斷裂帶”問題；針對傳統考核方式考察范圍不全，重結果、輕過程等問題，研究覆蓋學生學習全過程的考核方法，提高筆試試卷質量、減少筆試成績比重，并將學生學習的全過程納入考核，提高學生主動學習的積極性；在此基礎上，研究實踐了“顯性+隱性”相結合的課程思政育人模式，從基礎研究和重大工程案例中挖掘思政元素，創新思政手段，培育學生創新意識和強軍使命。通過以上改革與實踐，形成了具有鮮明特色的軍隊院校建筑智能化技術課程建設思路和舉措，有效提升了教學質量。

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[6] CCCF專欄：高水平科研融入教學，產出高質量教學成果[EB/OL].https：//weibo.com/ttarticle/p/show？id=2309404750107777303257.

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