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摘要:“建筑设备自动化”课程属于建筑环境与设备工程专业的主干专业课,针对目前“建筑设备自动化”课程教学较为混乱的状况,从课程建设的理论体系、教学内容、实验体系等方面进行了探讨,并确定了该课程建设的基本内容。
关键词:建筑设备自动化;教学内容;课程建设
作者简介:鲁祥友(1973-),男,安徽灵璧人,安徽建筑工业学院环境与能源工程学院,讲师,工学博士,主要研究方向:建筑自动化。(安徽 合肥 230022)
基金项目:本文系安徽省教育厅基金资助项目(项目编号:KJ2010B042)、上海市重点学科建设项目(项目编号:T0503、P0502)的研究成果。
为适应智能建筑的发展,全国建筑环境与设备工程专业指导委员会要求在专业教学过程中开设相关课程,并把“建筑设备自动化”课程列为专业主干课程。针对这一要求,对“建筑设备自动化”课程的建设、理论体系、教学内容等进行了较为深入的探讨,确定了“建筑设备自动化”课程建设的基本内容和方向,对师资培养和“建筑设备自动化”课程建设提出了建议。
一、建筑设备自动化的现状
1.暖通空调系统自动控制的现状
(1)空调及其控制系统的运行情况很不理想。调查发现,用户对空调自控系统运行情况的评价是:满意的仅占30%,一般的占40%,差的竟占到30%。除少数建筑物技术先进、运行良好外,普遍存在着各种各样的问题:有的技术不先进,有的在运行中存在严重缺陷,有的根本不能开通。
(2)空调自控设计与空调设计严重脱节。在中央空调中,其自控系统的工程实施需涉及的单位包括设计院、土建施工单位、设备安装单位、自控厂商等,当然还有起决定和控制作用的业主。实践证明:其中各个重要环节常常严重脱节,遗留后患,并给空调自动化系统的正常运行和节能效果带来严重问题。
2.建筑环境与设备工程专业的培养方向
随着技术的发展,产品设计的自动化、控制系统的微机化和网络化,以及大量新技术的应用,对人才的知识结构、专业技能和综合素质提出了很高的要求。空调制冷行业已经转化为技术知识密集型的产业。因此,对有较强的技术理论基础、实践能力强、有创新精神、综合素质很高的应用型人才需求更加旺盛。高校应培养具有暖通空调系统的技术应用及开发能力,具备空调工程的运行、施工、规划与管理能力,并掌握自动控制技术的复合型人才。
3.“建筑设备自动化”课程开设的现状
通过观察学生上这门课所表现出的积极态度及进行的课后交流来看,本专业学生对“建筑设备自动化”这一课程表现出了极大的学习兴趣。但是,由于该课程学科交叉性较强,加之开设时间不长,至今仍没有较好的教学大纲和教材,各高校也只能根据自己的师资力量因师施教。事实上,有些学生在修完本课程后感觉到才刚刚入门,而且收获的只是支离破碎的概念,不得要领,很难在今后的工作中积极地应用起来。因而有必要对这门课的课程建设进行深入的探讨。
二、“建筑设备自动化”课程建设[1,4]
1.建筑设备自动化理论体系[1,4]
根据专业委员会制定的建筑环境与设备工程专业的培养目标和毕业生的反馈信息,结合笔者从事多年的教学及实践经验认为,“建筑设备自动化”课程的理论体系可以分为基础理论、专业理论和工程实践三部分,如图1所示。其中,基础理论是针对建筑设备自动化领域从多学科中汲取的理论部分,具有承前启后的作用;专业理论则是面向建筑设备自动化领域在基础理论上形成的具有本课程特色的专有理论;工程实践具有理论与实践相结合的功能,起到学以致用的作用。根据上述理论体系,就可以进行本学科的教学大纲、课本、课件、参考书和实验指导书等教学环节的建设。
2.建筑设备自动化的教学内容[1-5]
“建筑设备自动化”课程是该专业的主干专业课。广义的建筑设备自动化系统包括建筑设备自动化系统、消防自动化系统和安防自动化系统;狭义的建筑设备自动化系统包括暖通空调制冷、给水排水、电力、照明、电梯等设备控制系统。有的学者认为,建环专业的学生主要学习暖通空调制冷工艺系统,为自动控制技术人员提供有关暖通空调制冷的技术信息,因此该课程应以暖通空调制冷控制系统为主线,而且,由于该课程的学时有限和学生电气技术知识非常薄弱,对于建筑给排水监控系统、消防与安全防范系统、电气设备监控系仅作一般介绍,但是,结合我们的毕业生就业反馈的信息及我们做的就业市场调查结果证明:目前绝大多数民用建筑设计院对自动控制的涉及较少,当要求做空调自控时,大多数直接交给自控专业去完成,甚至很多空调设计未能提出其控制要求或自身对控制要求并不十分清楚,而自控专业不一定能充分理解空调专业的需求。因此,为了增加毕业生的就业竞争能力和实际解决建筑设备自动化系统问题的能力,从而更好地完成“建筑设备自动化”系列课程的建设,我们根据多年的教学经验,特增设了“单片机原理与接口技术”和“计算机控制与网络”这两门课程,因此,我们在讲授建筑设备自动化这门课之前,学生已经掌握了基本的计算机控制知识,这样我们讲解的“建筑设备自动化”课程的内容学生就较易理解,而且由于“建筑设备自动化”系列课程可以很好地融合在智能建筑这个行业中,就业前景较好,学生的学习积极性也较高。以工学结合为切入点,结合模块中不同项目设置与之相适应的实践教学内容,以实现“做中学”和“毕业即就业、就业即上岗、上岗即顶岗”的教学目标。为此,“建筑设备自动化”课程具体讲授的主要内容如下。
(1)建筑设备自动化概述。主要内容为:建筑与建筑智能化的基本概念,建筑物自动化系统(BAS)的定义与内容,建筑设备的管理系统,建筑设备自动化的发展现状与趋势。
(2)系统服务功能与网络结构。主要内容为:掌握系统构成,系统服务功能,系统网络结构,信号传输与数据通讯,综合布线技术等。
(3)BA系统的计算机控制系统。主要内容为:集散控制系统,现场总线与Lon Works技术,BA系统的典型计算机控制等。
(4)建筑设备自动化系统监控原理。主要内容为:暖通空调(制冷系统、热交换器、冷却塔、新风机组、空调机组、风机盘管、蓄能系统、锅炉的监控等)的自动控制原理,建筑供配电系统、自备应急电源、电力、照明系统监控原理,建筑给排水系统自动控制原理,电梯、扶梯系统监控原理等。
(5)公共安全防犯系统。主要内容为:电视监视系统,入侵报警系统,出入口控制系统,巡更系统,访客管理系统,停车场管理系统等。
(6)火灾自动报警系统。主要内容为:火灾自动报警系统基本组成与功能,火灾探测器与报警控制装置,火灾报警控制器,联动控制装置,消防电源、消防通信与广播系统等。
(7)系统工程实例。以实际工程为案例,详细讲解2～3个典型的建筑设备控制系统。
3.建筑设备自动化实验体系
实验体系是综合培养学生知识、能力和素质的重要环节,可以培养学生的动手能力、创新能力和理论联系实际的能力。因此实验体系应避免验证性和演示性的内容,应是具有设计性、综合性和创新性的内容。在长期的教学实践中,我们逐渐认为:实验课程开设的出发点,是为了培养学生的动手能力和创新能力,并不完全是为了课程服务,为此,对理论课程学时做了适当压缩,重点加强实践环节的培养,特别是增加课程设计的周数,今后,还将继续增加设计性和综合性实验的开设比例。对实践教学方式的设计,本着“先感性认识、再模拟操作、后工程实践”的思路,以迅速提高学生的职业能力。具体做法如下。
(1)系统认知理论与实践结合。对不同系统均先认知,面对系统实际设备逐一对号,再看安装、作用。
(2)校内实验室实行开放教育,为提高学生的职业技能提供全程服务。实验室全天开放,学生可根据项目要求随时去进行操作训练,实训教师跟踪指导,对学生全程服务,使学生的操作能力和实际工作技能大大提高。
(3)专项技能与职业技术鉴定相结合,拉近学生与职业的距离。作为以培养应用型人才为主要模式的教学理念,为了能够和职业资格认证考试有机结合起来,在实践环节中,可以通过实验教师讲解与操作示范案例,学生反复操作训练等环节,基本达到职业鉴定考核标准。
(4)校外实习采用工学结合模式,提升技能水平。利用毕业前一年时间在校外实训基地进行定岗实习,以师傅带徒弟的方式进行生产过程的全面训练,实现毕业就顶岗的目标。
(5)考核方法突出对学生创新能力的评价,采用自评、互评及教师综合评价考核的方法。由于采用自评和互评方式,充分调动学生的主动思维、动手操作的积极性;综合评价中充分考虑了实际工程验收规范和质量评定标准。该考核办法积极推动了课程目标的实现。
三、结论
“建筑设备自动化”课程建设是建筑环境与设备工程专业教学改革的一个重要内容,其在建筑环境与设备工程专业中是相对较为薄弱的环节,课程建设不可能一蹴而就,也不会一劳永逸。我们希望今后能在课程建设的实践中与兄弟院校共同研究新情况、解决新问题、总结新经验,进一步完善建筑环境与设备工程专业的工程创新人才培养体系。根据毕业生的素质,将整个教学体系划分成“基础知识、专业知识,实际能力”三个模块,每个模块由理论教学子模块和实践教学子模块组成,形成理论教学体系和实践教学体系,达到素质教育的培养目标。
参考文献:
[1]高等学校建筑环境与设备工程专业指导委员会.全国高等学校土建类专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[2]肖勇全.深入进行建筑环境与设备工程专业教学改革[J].暖通空调,2003,33(3):49-51.
[3]张昌,郑万兵,汤文华.建筑环境与设备工程专业课程体系的研究与实践[J].高等建筑教育,2008,17(3):35-40.
[4]袁昌立.浅谈建筑设备自动化课程的教学[J].纺织教育,2007,
(2):48-50.
[5]李玉云.建筑设备自动化系列课程教学内容的研究[J].高等建筑教育,2005,14(1):64-66.
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:建筑设备自动化;教学内容;课程建设
作者简介:鲁祥友(1973-),男,安徽灵璧人,安徽建筑工业学院环境与能源工程学院,讲师,工学博士,主要研究方向:建筑自动化。(安徽 合肥 230022)
基金项目:本文系安徽省教育厅基金资助项目(项目编号:KJ2010B042)、上海市重点学科建设项目(项目编号:T0503、P0502)的研究成果。
为适应智能建筑的发展,全国建筑环境与设备工程专业指导委员会要求在专业教学过程中开设相关课程,并把“建筑设备自动化”课程列为专业主干课程。针对这一要求,对“建筑设备自动化”课程的建设、理论体系、教学内容等进行了较为深入的探讨,确定了“建筑设备自动化”课程建设的基本内容和方向,对师资培养和“建筑设备自动化”课程建设提出了建议。
一、建筑设备自动化的现状
1.暖通空调系统自动控制的现状
(1)空调及其控制系统的运行情况很不理想。调查发现,用户对空调自控系统运行情况的评价是:满意的仅占30%,一般的占40%,差的竟占到30%。除少数建筑物技术先进、运行良好外,普遍存在着各种各样的问题:有的技术不先进,有的在运行中存在严重缺陷,有的根本不能开通。
(2)空调自控设计与空调设计严重脱节。在中央空调中,其自控系统的工程实施需涉及的单位包括设计院、土建施工单位、设备安装单位、自控厂商等,当然还有起决定和控制作用的业主。实践证明:其中各个重要环节常常严重脱节,遗留后患,并给空调自动化系统的正常运行和节能效果带来严重问题。
2.建筑环境与设备工程专业的培养方向
随着技术的发展,产品设计的自动化、控制系统的微机化和网络化,以及大量新技术的应用,对人才的知识结构、专业技能和综合素质提出了很高的要求。空调制冷行业已经转化为技术知识密集型的产业。因此,对有较强的技术理论基础、实践能力强、有创新精神、综合素质很高的应用型人才需求更加旺盛。高校应培养具有暖通空调系统的技术应用及开发能力,具备空调工程的运行、施工、规划与管理能力,并掌握自动控制技术的复合型人才。
3.“建筑设备自动化”课程开设的现状
通过观察学生上这门课所表现出的积极态度及进行的课后交流来看,本专业学生对“建筑设备自动化”这一课程表现出了极大的学习兴趣。但是,由于该课程学科交叉性较强,加之开设时间不长,至今仍没有较好的教学大纲和教材,各高校也只能根据自己的师资力量因师施教。事实上,有些学生在修完本课程后感觉到才刚刚入门,而且收获的只是支离破碎的概念,不得要领,很难在今后的工作中积极地应用起来。因而有必要对这门课的课程建设进行深入的探讨。
二、“建筑设备自动化”课程建设[1,4]
1.建筑设备自动化理论体系[1,4]
根据专业委员会制定的建筑环境与设备工程专业的培养目标和毕业生的反馈信息,结合笔者从事多年的教学及实践经验认为,“建筑设备自动化”课程的理论体系可以分为基础理论、专业理论和工程实践三部分,如图1所示。其中,基础理论是针对建筑设备自动化领域从多学科中汲取的理论部分,具有承前启后的作用;专业理论则是面向建筑设备自动化领域在基础理论上形成的具有本课程特色的专有理论;工程实践具有理论与实践相结合的功能,起到学以致用的作用。根据上述理论体系,就可以进行本学科的教学大纲、课本、课件、参考书和实验指导书等教学环节的建设。
2.建筑设备自动化的教学内容[1-5]
“建筑设备自动化”课程是该专业的主干专业课。广义的建筑设备自动化系统包括建筑设备自动化系统、消防自动化系统和安防自动化系统;狭义的建筑设备自动化系统包括暖通空调制冷、给水排水、电力、照明、电梯等设备控制系统。有的学者认为,建环专业的学生主要学习暖通空调制冷工艺系统,为自动控制技术人员提供有关暖通空调制冷的技术信息,因此该课程应以暖通空调制冷控制系统为主线,而且,由于该课程的学时有限和学生电气技术知识非常薄弱,对于建筑给排水监控系统、消防与安全防范系统、电气设备监控系仅作一般介绍,但是,结合我们的毕业生就业反馈的信息及我们做的就业市场调查结果证明:目前绝大多数民用建筑设计院对自动控制的涉及较少,当要求做空调自控时,大多数直接交给自控专业去完成,甚至很多空调设计未能提出其控制要求或自身对控制要求并不十分清楚,而自控专业不一定能充分理解空调专业的需求。因此,为了增加毕业生的就业竞争能力和实际解决建筑设备自动化系统问题的能力,从而更好地完成“建筑设备自动化”系列课程的建设,我们根据多年的教学经验,特增设了“单片机原理与接口技术”和“计算机控制与网络”这两门课程,因此,我们在讲授建筑设备自动化这门课之前,学生已经掌握了基本的计算机控制知识,这样我们讲解的“建筑设备自动化”课程的内容学生就较易理解,而且由于“建筑设备自动化”系列课程可以很好地融合在智能建筑这个行业中,就业前景较好,学生的学习积极性也较高。以工学结合为切入点,结合模块中不同项目设置与之相适应的实践教学内容,以实现“做中学”和“毕业即就业、就业即上岗、上岗即顶岗”的教学目标。为此,“建筑设备自动化”课程具体讲授的主要内容如下。
(1)建筑设备自动化概述。主要内容为:建筑与建筑智能化的基本概念,建筑物自动化系统(BAS)的定义与内容,建筑设备的管理系统,建筑设备自动化的发展现状与趋势。
(2)系统服务功能与网络结构。主要内容为:掌握系统构成,系统服务功能,系统网络结构,信号传输与数据通讯,综合布线技术等。
(3)BA系统的计算机控制系统。主要内容为:集散控制系统,现场总线与Lon Works技术,BA系统的典型计算机控制等。
(4)建筑设备自动化系统监控原理。主要内容为:暖通空调(制冷系统、热交换器、冷却塔、新风机组、空调机组、风机盘管、蓄能系统、锅炉的监控等)的自动控制原理,建筑供配电系统、自备应急电源、电力、照明系统监控原理,建筑给排水系统自动控制原理,电梯、扶梯系统监控原理等。
(5)公共安全防犯系统。主要内容为:电视监视系统,入侵报警系统,出入口控制系统,巡更系统,访客管理系统,停车场管理系统等。
(6)火灾自动报警系统。主要内容为:火灾自动报警系统基本组成与功能,火灾探测器与报警控制装置,火灾报警控制器,联动控制装置,消防电源、消防通信与广播系统等。
(7)系统工程实例。以实际工程为案例,详细讲解2～3个典型的建筑设备控制系统。
3.建筑设备自动化实验体系
实验体系是综合培养学生知识、能力和素质的重要环节,可以培养学生的动手能力、创新能力和理论联系实际的能力。因此实验体系应避免验证性和演示性的内容,应是具有设计性、综合性和创新性的内容。在长期的教学实践中,我们逐渐认为:实验课程开设的出发点,是为了培养学生的动手能力和创新能力,并不完全是为了课程服务,为此,对理论课程学时做了适当压缩,重点加强实践环节的培养,特别是增加课程设计的周数,今后,还将继续增加设计性和综合性实验的开设比例。对实践教学方式的设计,本着“先感性认识、再模拟操作、后工程实践”的思路,以迅速提高学生的职业能力。具体做法如下。
(1)系统认知理论与实践结合。对不同系统均先认知,面对系统实际设备逐一对号,再看安装、作用。
(2)校内实验室实行开放教育,为提高学生的职业技能提供全程服务。实验室全天开放,学生可根据项目要求随时去进行操作训练,实训教师跟踪指导,对学生全程服务,使学生的操作能力和实际工作技能大大提高。
(3)专项技能与职业技术鉴定相结合,拉近学生与职业的距离。作为以培养应用型人才为主要模式的教学理念,为了能够和职业资格认证考试有机结合起来,在实践环节中,可以通过实验教师讲解与操作示范案例,学生反复操作训练等环节,基本达到职业鉴定考核标准。
(4)校外实习采用工学结合模式,提升技能水平。利用毕业前一年时间在校外实训基地进行定岗实习,以师傅带徒弟的方式进行生产过程的全面训练,实现毕业就顶岗的目标。
(5)考核方法突出对学生创新能力的评价,采用自评、互评及教师综合评价考核的方法。由于采用自评和互评方式,充分调动学生的主动思维、动手操作的积极性;综合评价中充分考虑了实际工程验收规范和质量评定标准。该考核办法积极推动了课程目标的实现。
三、结论
“建筑设备自动化”课程建设是建筑环境与设备工程专业教学改革的一个重要内容,其在建筑环境与设备工程专业中是相对较为薄弱的环节,课程建设不可能一蹴而就,也不会一劳永逸。我们希望今后能在课程建设的实践中与兄弟院校共同研究新情况、解决新问题、总结新经验,进一步完善建筑环境与设备工程专业的工程创新人才培养体系。根据毕业生的素质,将整个教学体系划分成“基础知识、专业知识,实际能力”三个模块,每个模块由理论教学子模块和实践教学子模块组成,形成理论教学体系和实践教学体系,达到素质教育的培养目标。
参考文献:
[1]高等学校建筑环境与设备工程专业指导委员会.全国高等学校土建类专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[2]肖勇全.深入进行建筑环境与设备工程专业教学改革[J].暖通空调,2003,33(3):49-51.
[3]张昌,郑万兵,汤文华.建筑环境与设备工程专业课程体系的研究与实践[J].高等建筑教育,2008,17(3):35-40.
[4]袁昌立.浅谈建筑设备自动化课程的教学[J].纺织教育,2007,
(2):48-50.
[5]李玉云.建筑设备自动化系列课程教学内容的研究[J].高等建筑教育,2005,14(1):64-66.
(责任编辑:苏宇嵬)