“楼宇自动化技术”课程教学方法探讨

摘要：分析当前“楼宇自动化技术”课程教学过程中遇到的一些问题，并针对这些问题，从理论教学环节、基础实验教学环节和实践教学环节分别提出了教改方案。强调了课程的工程性质，并提出通过理论与实践相结合的方式，提高学生的实践能力，最后总结了所提方案的试行效果。

关键词：楼宇自动化技术；教改方案；理论与实践相结合

作者简介：段小汇（1982-），男，江苏盐城人，盐城工学院电气工程学院，讲师。（江苏 盐城 224000）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）15-0054-02

“楼宇自动化技术”是盐城工学院（以下简称“我院”）建筑电气与智能化专业必修课，它以建筑为平台，综合应用计算机控制技术、自动控制理论、现代通信技术和智能控制技术，对建筑电气设备进行控制和管理，使其达到高效、安全和节能运行。本课程的学习使学生获得智能楼宇相关知识，培养学生分析问题、解决问题的能力，并且具有一定的系统设计和故障排除能力，为今后从事相关工作打下基础。“楼宇自动化技术”同时也是电气工程及其自动化专业选修课，从2010年开设本课程至今已有四年。几年来，笔者在该课程的教学过程中发现了一些亟需解决的主要问题：

1.没有合适教学资源

由于建筑智能化的概念在国内是90年代以后才提出来的，这个行业还属于新兴行业。建筑电气专业更是在近几年才在高校出现，市场上教材、课件等相关资源非常少。已有的教材有些在理论方面过于偏重，缺少具体的组建方案介绍；有些介绍的技术主要是应用于工业自动化领域；由于楼宇自动化领域的产品种类很多，技术也是不断更新，现有教材里介绍的技术也各不相同。目前还没有针对我院实验设备的教材，诸如此类情况给授课教师的备课工作和给学生的学习都带来很大的困难。

2.教师缺乏工程经验

专业课教师在应届毕业后就走上教学岗位，没有实际的工程经历。虽然在高校学习课程中也开设过类似科目，但从事教学活动时也只能从网络与图书期刊中获取教学资源，所做的工作实际还是从理论到理论。这样就很难使学生形成完整的工程知识体系，对所学专业知识也很难留下深刻印象。

3.同一系统实验设备资源有限

由于建筑电气专业涉及动力、照明、供配电、安防、消防与通讯等多个系统，每个系统都有一套或多套实验设备，这一点跟电机学、单片机或电力电子等专业课程不太类似。而且每套实验设备的价格较高，不可能每套设备都买上若干组，所以经常会出现很多学生共用一组设备的情况，学生上手机会少。而且有些设备不能随意更改接线布线，否则容易出现故障。

笔者根据上述问题，本着理论与实践相结合的原则，总结归纳出以下几点解决问题的措施，希望能给教此类课程的教师提供一些参考。

一、理论课授课方案

1.优化课程结构以适应新的教学要求

目前，楼宇自动化技术理论课程内容包括：楼宇自动化技术概述、集散型控制系统、现场总线控制系统、楼宇设备的自动控制、火灾报警與消防联动控制系统、安全防范系统和系统的集成，总课时48课时。本着专业课程为学生就业服务的指导方针，结合智能建筑日新月异的发展和我院不同专业对楼宇自动化课程的要求，从优化课程的总体结构角度出发，对课程教学内容予以重新整合，既要注重理论基础又要考虑到实际应用，即理论基础的阐述要尽可能详细且要有足够的实例来说明实践应用，做到理论和实践结合，相辅相成，使整个教学内容体系做到科学性、实用性、启发性和先进性的完美统一。

2.改进教学过程中的授课方式，培养学生的应用能力

“楼宇自动化技术”是一门实践性很强的课程，由于上面提出的多种原因导致学生上课时注意力很难集中在枯燥的理论知识上，因而对工程的概念较为模糊，以至于学习完课程后只能应付课程考试，实际工程操作非常欠缺，考试结束后所学知识就抛到九霄云外了。再加上电脑、手机的普及，很多学生课堂、课后都沉迷其中，“university”变成了“由你玩四年”。为了充分调动学生的学习积极性，培养学生的自学能力，在教学过程中，教师应以先进教学理念为指导，采用启发式教学来调动大家学习的积极主动性，促使同学们在学习过程中不断进行分析和解决问题，因为只有自己思考和努力钻研获得的知识才是最牢固的。

3.利用多媒体向学生展现完整的楼宇智能化体系

目前，多媒体授课已成为教学环节的普遍手段，利用幻灯片可以更好地向学生展现楼宇自动化技术。教师在课件制作过程中应尽可能避免将成段的文字粘贴到幻灯片上。因为这样学生的注意力会停留在幻灯片上，而跟不上讲解思路。课件应该以图形、图片为主，必要的文字应该以提纲的形式出现。比如，绪论部分可以用BA、OA、CA三者集成的总体拓扑结构图向学生展现课程的整体结构，并配以典型的智能楼宇图片，这样可以激发学生的兴趣。集散型控制系统和现场总线控制系统部分理论性较强，且涉及其他学科知识较多，如果在讲解过程中多增加些视频和图片可以帮助学生加深理解。在楼宇设备自动化章节部分要先介绍空调、给排水、变配电、照明、电梯等设备的结构和工作原理，然后再介绍各设备的智能监控和系统集成，利用动画可以将设备的工作流程和监控原理图讲解得更加透彻。消防自动化和安防自动化部分应该先配以相关事例的视频让学生体会到FA和SA的重要性，再配以图形让学生理解系统的构成，最后再利用图片和动画让学生掌握系统的监控原理。另外，可以在授课过程中提供一些简单的工程案例，让学生完成相关设计，并且在课堂上进行讨论，从而增强教学互动效果。

4.课程考核方案

本课程的考核方法有很多，比如开卷考试、闭卷考试、课堂大作业和小论文等等形式。考虑到本课程属于工程性专业必修课，所以课程的考查内容应当与工程紧密结合，这样一方面可以考查学生的学习效果，更重要的一方面是让学生体会到工程设计的步骤和特点。所以建议课程考核采用开卷的形式，在试卷上既可以设计一些概念性的或者是计算性的客观题，也可以设计一些主观开放题，既要考查基本概念掌握情况，又要考查综合设计能力。

二、基础实验环节教改方案

“楼宇自动化技术”这门课程中很多知识都是在实践的基础上总结得来的，所以说实践环节是它一个非常重要的环节。针对上述实验环节存在问题，笔者提出以下几点建议：

1.增加实验项目

目前，我院建筑电气专业有楼宇设备自动化实验室、住宅小区智能化实验室、建筑影音实验室、计算机网络实验室和安防与消防实验室等五个实验室。目前已针对06级、09级、10级和11级学生开出了16课时的专业方向综合实验，但仍然无法满足教学要求。现在实验室新添了很多新设备，所以有条件增加实验项目。在基础实验环节可以考虑为楼宇自动化技术、安全防范技术、建筑影音和计算机网络控制等课程增设一定课时的基础实验。同时还可以开设拓展实验，以方便对相应课程有浓厚兴趣，并想利用课余时间完成一些实验的同学。

2.开发3D虚拟实验中心软件

3D虚拟实验中心就是利用计算机图形学的技术构建的数字化实验中心，是一种三维互动体验方式，以实际实验中心为基础，利用三维虚拟技术将实验室及其实验设备移植到互联网上进行实验演示、实验操作与实验原理讲解，将突破传统意义上的时间与空间的局限。如果将3D虚拟实验中心应用到建筑电气专业教学中将会很大程度上解决上面提出的教学问题。即可以在教师教学活动中提供帮助，又可以极大地提高学生的学习兴趣，寓教于乐。所有功能都可通过开发3D虚拟实验中心功能块来实现。通过这个办法可以解决如下问题：学生可以先通过虚拟软件熟悉实验原理和操作过程，再到实际实验台完成实验，减低实验设备的损坏率；该软件可监控设备，实现多人针对一台设备完成实验，解决了因同一系统实验设备资源有限而产生的问题；利于教师的教学和学生成绩的考核；可由本院师生共同开发该软件，一方面节省费用，另一方面增加师生的工程经验。

3.提高实验设备的集成度

实验设备的管理是非常重要，同时也非常繁琐的问题。在每一次实验前后和实验过程中既要保证学生的人身安全，又要保证设备的运行安全。这些工作单靠管理员和指导教师是很难完成的，如能把所有实验设备集成，即可远程监控试验设备的运行状态，可及时故障报警并排除，则省时省力。

4.提高实验设备资源的开放度

实验室设备既可用于学生的基础实验和拓展实验，也可用于教师的科研，同时也可对社会开放，为企业提供员工培训基地。

三、综合实践环节教改方案

1.专业方向综合实验

专业方向综合实验是“建筑电气”、“楼宇自动化技术”、“现代建筑电气设计与施工”以及“安全防范技术”等建筑电气与智能化专业课程的重要组成部分，是专业课，其作用和目的是通过实验手段使学生直观地接触课程中所学到的各系统设备；掌握各系统的设备组成、工作原理、组网组态过程以及系统调试运行的操作过程；培养学生分析和解决实际问题的能力，为学生毕业后从事相关工作提供硬件保障。按照实验的操作内容可分为两大类，一类为设备组网与组态实验，主要完成楼宇设备自动化系统各个子系统的设备总线组网过程与上位机监控组态过程；另一类为运行操作实验，主要完成小区智能化设备的调试、运行和故障排除等内容。

2.课程设计

“楼宇自动化技术”课程设计是本科建筑电气与智能化专业所开设的专业课实践教学之一。其主要内容是以给定的某建筑的土建图为基础，要求完成负荷计算、设备选型、系统图与平面布置图的绘制及设计说明书的撰写等相关工作。课程设计的任务有：根据设计题目及要求正确选择设计方案，查阅参考资料；计算系统负荷，选择相应设备；绘制建筑电气系统原理图，正确选择设备元器件；绘制建筑电气系统平面布置图（如配电箱、开关、灯具线路等平面布置等）；编制完整的设计说明书、使用说明书，设计小结。选择（或按指导教师指定的）某一课题进行设计。考核方式由平时检查、提问抽查、课程设计完成情况与课程设计报告质量等几方面结合起来考虑：学习与设计态度的认真性，课堂知识理解掌握的深入程度，画图软件应用的熟练程度，设计方案的正确性或合理性，图文的质量效果，是否独立完成，是否具有独立分析解决问题的能力和创新精神等。

3.毕业设计

毕业设计环节可以说是学生在大学四年里所学知识的综合体现，也是走向工作岗位的一个跳板。它可以被当作应届毕业生向用人单位展现自我的一个重要平台。正是因为《楼宇自动化技术课程》是建筑电气与智能化专业的一门重要专业课，所以与这门课程相关的毕业设计课题必须充分体现建筑电气类工程设计的要素。首先，选题方面要与建筑电气方向一致，所用的技术应比较新颖；其次，所做的设计必需符合相关规范标准，要有詳细准确的负荷计算；最后，所设计的图纸最好能达到施工级标准。

因为建筑电气包含三大强电系统和六大弱电系统，毕业设计题目涉及面广泛，单靠一两名学生很难完成所有系统的设计，所以可以由多名学生联合完成一幢建筑的电气设计。同时，因为楼宇自动化技术涉及很多其他专业学科，诸如：计算机专业、土木专业、暖通专业等等，所以可以考虑与其他专业的学生联合完成某些大型建筑的电气设计。

4.通过比赛的方式提高学生动手能力

楼宇自动化技术是要用于实际工程的，如果忽视工程实践环节，再好的技术也得不到好的应用。所以在理论学习的同时，也要注重学生的实践能力培养，而比赛是在较短时间内提高学生动手能力的最好方法。比赛可以在校内安排，可由电建专业学生报名组成若干组参赛队伍，利用现有的实验资源来完成，也可以参加全国性的大赛。笔者带领并指导了五届“亚龙杯”全国大学生智能建筑设计大赛。大赛的内容从闭路电视与对讲门禁系统的安装调试、演变到楼宇设备智能监控系统设计，再到物联网技术的应用。它可以不断吸纳一些新鲜技术，既增长了学生的专业知识，也锻炼了学生的实践和配合能力。

四、结论

笔者在11届两个班的“楼宇自动化技术”课程的授课过程中采用了以上方案。通过与之前的班级授课效果对比情况来看：首先，学生的课堂反应更加强烈了。大部分同学能够跟上讲课思路。其次，作业以开放性的设计题为主，抄袭现象减少了。部分学生能够根据工程设计题目要求独立设计出方案，并能在课堂上讨论。再有就是个别参加大赛的学生个人能力得到了拓展，能够利用比赛准备过程积累的经验，完成一些社会实践。目前全国已有三十几所高校拥有建筑电气与智能化专业，并开设了“楼宇自动化技术”这门课程，每位任课老师都有自己独特的授课方式。希望这篇文章能够起到抛砖引玉的作用，能有更多的老师提供更好的教学方法，共同促进“楼宇自动化技术”教学方式的发展。

参考文献：

[1]姚卫丰.“楼宇自动化技术”课程改革初探[J].职业教育研究，

2006，（8）.

[2]蔡建军.楼宇自动化专业建设的思考[J].无锡职业技术学院学报，2003，（12）.

（责任编辑：王意琴）