面向大学生的创新型楼宇自动控制实践教学方法研究

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  摘 要:面向大学生的创新型实验教学是近年来高校实验教学改革的新举措,也是当前应用型本科院校实验教学改革的必然趋势,对提高应用型本科院校,尤其是工科院校学生的综合素质、创新精神、实践能力具有重要作用。搭建创新型实验教学科技创新平台,能促进高校实验教学的改革,对培养大学生科技创新能力和工程适应能力具有重要作用。
  关键词:大学生 创新型 楼宇自动控制 实践教学
  中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)09(b)-0016-02
  当今社会是科技竞争社会,要求人才具备越来越强的创新能力。对应到教育,其任务转变成为培养素质全面、创新技能突出的人才。开展大学生科技创新活动是培养创新型工程技术人才的有效途径。但是,当前部分高校在组织大学生科技创新活动过程中逐渐暴露出了由于实验教学无法满足科技创新训练要求而导致成效不佳的情况。因此,改变现状,增强创新成效,进一步提高在校大学生的创新能力势在必行。
  本文的创新点在于基于我校建筑电气与智能化实验教学示范中心现有的实验条件,开发出一套基于开放实验室的创新型教材,该教材在基础性实验开设基础上增加综合性、设计性实验环节,是对建筑电气与智能化专业创新型人才培养的有效尝试。充分利用开放型实验室管理的特点,我们不仅可以在课内完成既定训练内容,还可以在课余拓展练习,通过深入的研究思考,每个参与此训练计划的同学都能自行设计出基于特定工程场景的个性化训练项目。通过实践训练,有助于我们在教学、科研以及大学生科技竞赛等各方面水平的提高,开发设计出代表楼控领域先进技术的、具有实用意义和价值的工程化训练项目,对提高大学生智能建筑工程实践技术水平具有重要意义。
  1 创新型实验教材编写
  创新型实验教学能够促进我们整合所学内容,贯通理论与实践,增强综合运用知识的水平,提高理论联系实际的能力,是大学生教育体系的重要组成部分。与之对应,以服务科技创新为目的实验教学成为大学生科技创新成效的重要影响因素,这样的教学方式被寄予了更高的期望。
  1.1 科学合理的教学内容是关键
  随着科学的日益进步,那些有层次、有系统的综合性、设计性、研究性以及自选性实验是实验项目发展的主要方向,有利于我们开阔视野、提高研究兴趣,强化创新意识,培养创造性思维,锻炼实践能力,增强综合运用知识的水平以及独立解决问题的能力。从奠定大学生科技创新的内在基础,迎合科技创新的基本目的出发,我校实验教学项目中增添了综合性、设计性以及研究性元素。
  1.2 教材构思的新颖性
  我校实验教学示范中心构建了理论教学与实践教学一体化实践导向、项目导向培养模式;设立了学生自选项目、自由组团、自主研究的“自主研学”课外科学研究实验项目;在传统基础性教学内容基础上加强了综合性、设计性实验项目的建设和管理,为培养我们的创新能力提供环境和政策保障。我校实验教学示范中心开设的综合性、设计性实验课程占全部专业实验课程的比例为100%。实验教学中心引进一定数量的工程实训项目,以提高我们的综合素质和工程能力;通过实验教学师资的“内外结合”,实现了理论教学和实验教学、实验教学与科学研究的有机融合。
  基础性分项训练主要是培养基本实践能力,加深、巩固专业理论知识。内容包括以下几个子系统基础性实验项目开发:(1)照明系统;(2)给排水系统;(3)暖通空调系统;(4)电梯群控系统;(5)楼控各子系统集成方案。通过查阅实验指南及附录了解LonWorks技术原理,掌握基于LonWorks技术的照明、给排水、暖通空调、电梯群控以及楼宇各子系统的工作原理,掌握使用Intouch的图形化编程工具进行用户界面的设计实现方法。
  综合性、设计性分项训练主要是提高实践能力,使实验具有启发性、趣味性和适用性开发研究应用层。包括两大类:(1)根据基础性分项训练内容的研究结果,提出工程应用的实际场景,并使得该项内容的实践训练更加行之有效;(2)提出前瞻性的工程项目背景,结合绿色、节能等主题,利用现有的研究结果和研究手段,设计出代表先进技术的训练项目。综合性设计性分项训练有利于充分利用实验教学资源,增强大学生的责任感、自信心,提高创造力,激发我们自主学习的热情、培养适应新时代要求的创新人才。
  例如,我们在设计照明系统时,基础性分项训练主要是在了解照明系统的基本原理基础上,通过实验设备,结合说明文件以及基本操作方法,完成灯的开关、照度计的读数、定时器的控制等基本功能。此外,我们在基础性分项训练的基础上增加了综合性、设计性环节。通过结合实际场景的需要,以绿色节能为目标设计了照度、远程双控制的控制流程,在没有人为因素干扰时,我们设定好一个照度值的上下限,实现了当照度值低于下限值时,自动打开照明灯,当照度高于上限值时,自动关闭照明灯。通过综合性、设计性分项训练,使我们都能自行设计出基于特定工程场景的个性化训练项目,有助于我们在教学、科研以及大学生科技竞赛等各方面水平的提高,开发设计出代表楼控领域先进技术的、具有实用意义和价值的工程化训练项目,对提高大学生智能建筑工程实践技术水平具有重要意义。
  2 健全的开放实验室管理模式是实现大学生科技创新的保证
  2.1 建设开放实验室重要意义
  开放实验教学突出因材施教、注重能力培养的教育、教学理念,实现了从教学思想、教学内容、教学方法到实验教学隊伍、教学保障条件等方面的全方位开放。开放实验教学不但能充分发挥实验室的资源效益,更有利于实验教学质量的提高和培养工程一线需要的具有一定创新能力的应用型技术人才的需要,使实验室真正服务于教学、科研和社会。加强开放实验教学是提高大学生整体科技创新水平的重要途径,通过不断地完善实验教学模式,不断探索与实践,开放实验教学将会更好地为培养工程一线需要的具有一定创新能力的应用型高级技术人才做出更好的贡献。   2.2 创新实践教学管理模式,建设特色鲜明、高效运行开放式网络化专业实验室管理平台
  我校在建设现代化的建筑电气与智能化实验中心软、硬件平台的同时,开发了独具特色的,具有自主知识产权的开放性建筑智能化实验教学中心专业实验室管理平台。实行全新的实践教学过程管理模式,建立了由实验中心管理员、专业任课教师、学生团队三者联动的开放性实验室管理模式。
  该平台的最大特点是:将学生纳入到实验室设备的使用、管理和维护的工作中,改变了通常学生与实验室设备单纯的使用与被使用关系,使我们在自主进行实验的同时,也是参与到实验设备的管理和维护中,这不仅实现了实验设备维护的常态化管理、减轻了实验室工作人员劳动强度,也提高了学生自觉维护实验室设备的责任感和自觉性,培养了学生良好的工作习惯和职业素养。
  创新的实践教学管理模式,实现了实验准备、网上实验预约、现场实际操作、设备自动管理、过程全程监控。我们以自主式、合作式、研究式等方式完成各种实践训练,有效锻炼了我们的自主实践能力,增强了团队合作意识及工作责任心。
  2.3 充分利用教学资源,提高实验教学质量
  由于开放实验室允许同学们根据各自所需自主地选择时间和方式进行科学实验,这样显然可以最大限度地发挥实验室资源效益,实现资源共享,提高仪器设备的使用效率。开放实验室的内容形式多样,我们既可以做实验,也可以讨论问题;既可以对上次实验进行再做或者选做一些新实验,也可以根据自己的兴趣做一些课外实验,这样学生自主实验,不仅可以消除传统学习中因实验时间不足而引发的问题,补充了课堂实验教学的不足,也有利于培养我们的专业兴趣,提升学生的专业知识能力,使同学们对知识的掌握更为深入更为系统。
  通过开放实验室让部分实验放入学生自由时间中完成,不仅可以弥补理论课和实验课时的限制,也可以更合理地分配教学资源。同时,还可以理论联系实际,消除理论授课过程中的枯燥乏味感,从而更好的提高实验教学质量。
  3 依托科技竞赛和大学生实践创新训练计划全方位培养学生的科技创新能力
  3.1 创新型实验计划、卓越工程师人才培养体系
  建筑电气与智能化创新型实验计划以学生为主体,以创新项目实施为主线,在导师的指导下以学生特长、兴趣为出发点,注重过程训练和自主设计,激发我们的科学研究兴趣,着重培养我们自主学习、团队协作以及提出问题、分析问题、解决问题的能力。
  建筑电气与智能化卓越工程师人才培养体系以提高我们的工程实践能力和创新能力为目标,从创新型高级工程应用人才培养体系整体出发,在对各教学环节整体优化与提高的基础上,以建筑智能化工程设计、工程开发、工程实施及工程管理四大主线,分层式、模块化、构建实验教学人才培养新体系。
  3.2 大学生实践创新计划对培养大学生创新团队增益良多
  大学生实践创新计划的实施,有利于培养大学生自主学习、团队协作以及提出问题、分析问题、解决问题的能力。创新型实践计划,可以锻炼团队成员的默契度,以及团队的组织能力、协调能力和沟通能力。同时,对提高大学生智能建筑工程实践技能大赛水平,培养工科学生科技创新能力和工程适应能力具有重要作用。
  3.3 大学生科技竞赛着眼于工程化项目训练成效
  创新型实验教学科技创新平台的搭建,可以使我们在课余时间进行拓展练习。根据大学生科技竞赛的要求,我们可以模拟出基于特定工程场景的个性化训练项目,从材料准备、节奏控制、战术策略、时间把握、心态调整五个方面进行训练,模拟比赛和工程實践中可能出现的场景,对培养我们的应变能力,提高我们的科技创新能力以及在大学生科技竞赛中的成绩有着重要意义。
  4 结语
  面向大学生的创新型楼宇自动控制实践教学方法研究,有助于我们进一步开展创新实践技能训练,开发、设计出代表楼控领域先进技术的、具有实用意义和价值的工程化训练项目。该创新型实验教学科技创新平台的搭建,打破了传统封闭的实验教学模式,顺应了现代教育、教学的发展要求,对培养我们的创新能力,全面提高综合素质水平起到了积极的作用。
  参考文献
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