浅析楼宇自动化课程教学方式的革新

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立体式教学模式的体系结构

立体式教学模式包含三个基本要素，即教师、学生和实践，其体系结构如图1所示。传统的教学模式就是教师和学生构成的平面，其中仅仅包括教师讲授，学生接受那一方面，立体式教学模式在教师－学生平面里增加了小组讨论式教学，教师对“楼宇自动化”课程进行系统规划，针对某些教学内容或专题，开展课堂专题讨论，让学生去查阅资料，经过认真思考分析，提出自己的独特见解，在培养学生自学能力的同时，也培养了学生分析和综合问题的能力，这种模式不仅可以活跃课堂气氛，而且能调动学生学习的主动性，提高创造力。学生－实践平面里包括课内实验、开放实验和参观典型案例。“楼宇自动化”课程的特点就是工程和实践，学生学习理论的同时，需要用实验来巩固、验证理论知识，课内实验学时非常有限，在不能满足学生的求知欲的时候，适当开设开放性实验就显得尤为重要，可以使学生更进一步深入了解智能楼宇相关知识。智能楼宇已经遍布世界每一个角落，学生随处都可以看到书本的相关内容，让学生参观实际案例去亲自感受智能楼宇的构成、发展和变化可以使知识掌握的更牢固。教师－实践平面主要是任课教师要通过科研实践，将自己的工程实践经验带入课堂，为学生讲出丰富多彩、生动活泼的课程。社会不断进步，楼宇自动化技术更是日新月异，时刻紧跟时代步伐，了解楼宇自动化最新前沿，将科研实践与课堂教育相结合，可以帮助学生更好地运用所学知识。第四个平面是教师实践－学生实践平面，教师带领学生根据实验室和个人科研实际情况，开发相应的开放实验项目，并综合学生学过的知识，给出高水平毕业设计题目，可以指导学生正确地运用所学知识，同时学生也可以辅助教师更好地开展实践工作。

楼宇自动化立体式教学的具体实现

楼宇自动化立体式教学可从以下几个方面得以实现：

1.教师上课讲授与小组讨论式教学相结合

智能楼宇的体系结构，楼宇综合管理系统，智能楼宇系统的集成以及各个功能模块的基本构成等这些内容，学生在前面课程里面没有接触过，涉及到工业现场实际系统构建，如图2所示。集散系统构成，集散控制系统是由上层集中操作管理、下层分散控制、中间的通信层构成的，这些内容采用传统教学方法进行课堂讲述。鉴于智能建筑的发展趋势和绿色城市的概念，如何实现系统的“节能、环保、可持续发展”这一问题，还有每个功能模块，例如供配电监控子系统、照明监控子系统、中央空调系统、给排水子系统、电梯控制子系统、防雷接地系统、智能会议系统、公共广播子系统、停车场管理、物业管理、智能安防和消防子系统等都可以分成不同专题，由学生根据自己的理解，利用各种渠道查阅资料进行小组讨论，发挥学生主观能动性，提高他们的创造力。

2.学生课内实验、开放性实验和实际案例参观相结合

根据北京信息科技大学实验室实际情况，“楼宇自动化”课程开设了楼宇给排水监控系统实验，让学生综合利用实验室的硬件设备（水箱）组态相应的监控界面，模拟智能楼宇的给排水监控系统，包括上水和排水、水位控制、水压检测等。由于课内实验课时有限，所以对智能楼宇中的重要环节：安防和消防监控系统，开设了开放实验项目，学生课后可以自主到实验室组建安防和消防报警监控系统，自己开放相应的监控界面，这使学生不仅在系统硬件构成，也在软件开发方面得到了训练，增强了科研开发能力和创新能力。在了解理论、实验室实践的基础上，鼓励学生走出校门，去参观不同功能的智能楼宇，例如智能医院、智能火车站、智能办公楼、智能小区、智能校园、智能音乐厅，让学生去直接感受智能楼宇系统的构成。

3.课程教学和实践环节与毕业设计的结合

智能楼宇是一个系统工程，其中包含很多的知识点，例如每一个子系统或几个子系统或整个系统的综合都可以作为毕业设计题目，这样楼宇自动化的实践环节就可以从课内实验到开放实验再到毕业设计，层层相扣，学生也能循序渐近逐层深入，带着问题、兴趣去学习和掌握专业的相关知识，并为在专业相关领域就业打下基础。

教学效果

学生带着自己查阅的资料并在参观或关注典型智能楼宇案例之后，将其带进小组讨论，这种讨论式教学方式在2010至2011学年第1学期自动化专业的授课过程中已经开始采用，学生反映良好，但这种方式适合于小班上课，如果人太多将达不到预期的效果。实践部分其中课内实验是“智能楼宇给排水监控系统实验”，开设的开放实验包括：“智能楼宇照明监控系统实验”、“智能楼宇安防监控系统实验”和“智能楼宇火灾探测报警系统实验”，已有22名同学参加了开放实验项目，效果较好。2012年笔者指导两名同学分别完成了“智能楼宇消防监控系统设计”和“智能楼宇防盗报警系统设计”，学生收获颇多。

结论

本文从立体式教学模式的引入、体系结构和实现三方面讨论了“楼宇自动化”“课堂教学＋小组讨论＋课内实验＋开放实验＋参观典型案例＋毕业设计”的立体式教学模式，从教学效果来看，传统的教学模式属于“填鸭式”教学，学生厌学现象普遍，楼宇自动化采用这种立体式教学模式，全方位、多角度的提升学生的学习兴趣，其主动性、创造性被激发起来，学习热情很高，取得了非常好的教学效果，并提高了学生的科研开发能力，增强了专业适用性。（本文作者：王军茹、刘丽华、王巧玲、曹荣敏 单位：北京信息科技大学自动化学院）