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楼宇智能化技术实践教学

发布时间:2022-01-12 9:43

随着智能时代的到来,楼宇智能化技术已经发展成为其他任何学科所不能替代或者覆盖的一个新的学科,由此,现代社会行业发展对楼宇智能化技术人才的需求量越来越大,要求也越来越高,这就对高校《楼宇智能化技术》课程的教学质量提出了更高的要求。而目前《楼宇智能化技术》课程的主流教学模式和教学效果差强人意,师生和企业满意度不高,考评结果反馈学生在楼宇智能化工程中的综合实践应用能力较为薄弱。因此,为了适应楼宇智能化技术行业发展需要,提升相关专业学生就业竞争力,本文分析了《楼宇智能化技术》课程当前主流教学模式下所存在的主要问题,并对《楼宇智能化技术》课程实践教学改革进行探索,提出了改革方案和实施举措,希望能够给读者带来启发,为楼宇智能化技术人才培养提供参考。

根据行业需求,以培养学生对楼宇智能化工程、智能家居系统设计、安装、调试等方面的工程实践能力为宗旨和目标导向,从以下几个方面进行《楼宇智能化技术》一体式实践教学改革:

(1)教学内容的改革:楼宇智能化系统原理与工程案例相结合教学,并依托实验室资源布置开展相应阶段实践任务,最后呈现一套综合性系统开发成果。

(2)教学方式的改革:以学生为主体,将在教室完成的抽象理论课程改为在实验室进行的一体式同步教学,将离散的实验课程改为系统化的综合实践教学,培养学生工程实践能力,并采取线上线下相结合教学方式优化教学模式及效果。

(3)考核方式的改革:以综合性工程实践任务过程与成果考核代替或补充传统卷面考试,培养学生工程协作能力与社会责任感,符合企业用人要求。

1 楼宇智能化技术教学现状

1.1 楼宇智能化技术目前主要的教学方式

目前,对于《楼宇智能化技术》课程的教学,我国大部分高等院校采用传统的理论教学为主,课内实验教学为辅的教学模式。教学中基础的理论讲授课程占到了课程的绝大部分课时,只有小部分的实验课是在实验室里由任课老师带领学生完成的,由于实验课程的时间非常有限,实验往往是碎片化的,缺乏系统性,不利于学生综合应用能力的提升,学生也难以感受到与工程项目的贴合度,因此在面对实际工程案例时往往不知道从何入手。

1.2 楼宇智能化技术教学中存在的主要问题

由于楼宇智能化技术是一门融合多种学科知识,各项技术技能的专业必修课程,所涉及的专业知识相当广泛,维度也特别多,而且存在与其他专业知识交叉的情况。因此,学生在《楼宇智能化技术》课程的学习过程中往往会感到教学内容抽象乏味,知识量过大并且繁杂,难以消化,难以将前后知识内容系统关联地进行应用。结合该课程上课学生的课堂学习情况调查反馈以及承担该门课程教学的主讲教师教学经验与课程评价综合分析,总结发现《楼宇智能化技术》课程的教学中目前主要存在着以下十个问题:

(1)课程内容繁多,课时时间短。

(2)课堂时间紧凑,且知识抽象繁琐,不便于学生理解。

(3)理论与实践不能巧妙结合。

(4)实验课程课时不足。

(5)实践教学缺乏系统性,学生虽然掌握了单个实验模块内容,却不具备解决实际工程案例的综合应用能力。

(6)对学生的考核机制单一,不能充分调动学生积极性和激发学生的创新潜力。

(7)成绩水平居中,不能体现个体差异化。

(8)卷面成绩占比太大,怎样改变应试化教学的问题。

(9)怎样激发前期理论课程学习不理想的学生对实践课程的积极性。

(10)课程教学内容和实践内容跟不上行业发展新技术。

2 楼宇智能化技术实践教学改革方案

结合目前楼宇智能化技术课程教学中存在的主要问题,以及行业发展和企业用人对楼宇智能化技术人才的需求,拟定了楼宇智能化技术实践教学改革方案及其实施举措,可供广大读者及各高校相关专业实施楼宇智能化技术课程教学改革或修订人才培养方案和课程建设参考。

2.1 该课程教学内容的改革

2.1.1 理论教学内容的改革

楼宇智能化技术是工程应用性很强的一门学科,因此,在教学内容上的安排应弱化教材书本内容,重在应用,理论联系实际,结合实际工程案例,让学生了解智能楼宇工程应用,掌握智能楼宇系统方案设计,熟悉通信协议和行业规范,并引入行业最新动态和前沿技术,让学生与实际接轨,同时明确楼宇智能化技术没有可以套用的固定模式,也不是一成不变的,而是随着人们需求变化及科技发展而不断变化发展的技术。

2.1.2 实践教学内容的改革

关于《楼宇智能化技术》实践教学,传统的实践内容是安排了一些细碎的单个实验模块,各实验之间有知识的并列和递进关系,虽然对相关理论知识有巩固作用,但缺乏系统性,因此学生掌握的实践能力也是离散的,缺乏智能楼宇系统综合应用能力。经过改革后,实践教学内容以实际工程项目为例将工程项目按照实施阶段以及相关理论知识学习先后顺序拆分成若干子项目,学生以企业工程与技术人员的角色分组协作参与到各个子项目实践任务当中,逐个完成所安排的系列子项目,最后形成一个系统性的工程应用实践成果。

另外,传统的实践教学内容多以系统开发类实验为主,经过改革后,引入建筑智能化弱电施工图设计与绘制的综合应用实践教学内容,学生可以团队协作从系统方案设计,到系统开发,或者智能化弱电施工图设计去完成实践任务,形成一整套系统的工程实践成果。

2.1.3 拓宽任课教师的专业知识面,丰富教学内容

由于楼宇智能化技术的知识面十分宽泛,而任课教师受所学专业限制,可能对其他领域的知识不太熟悉,这对楼宇智能化技术的教学是非常局限的,往往会导致教学内容不够系统全面,也更不上智能楼宇的行业发展。因此,任课教师要不断拓展自身的知识系统,在教学时更要注意更新教学内容和提高自身的专业知识水平。同时,任课教师要主动学习其他相关专业知识,扩展自己的知识面,学校可以定期邀请相关专家对教师队伍进行培训,激励教师积极参与培训,不断学习,以便全面掌握楼宇智能化技术所涉及的知识,使该课程的教学内容更加系统全面。

2.2 该课程教学方式的改革

2.2.1 校企合作,采取产学研相结合的教学模式

结合目前《楼宇智能化技术》课程教学中存在着理论和实践教学内容跟不上行业发展新技术,以及实践教学缺乏系统性,学生虽然掌握了单个实验模块内容,却不具备解决实际工程案例应用等问题的综合能力,该课程可以采用理实一体化,产学研相结合的育人模式展开教学改革。由企业工程技术人员参与《楼宇智能化技术》课程的教学内容设计,并提供较新的典型工程案例作为教学案例分析应用参考,另外,由于《楼宇智能化技术》课程内容改革后重应用,而传统的在教室进行理论授课的模式对于工程案例应用的教学有所局限,学生学习也感到抽象和吃力,因此可以将案例分析应用部分的教学内容放在实验室进行同步教学。

在《楼宇智能化技术》课程实践教学过程中,除了教师指导与考评,可由企业工程技术人员参与实践教学内容及过程设计,并参与学生实践过程指导与考核。将楼宇智能化系统原理与工程案例相结合教学,并依托实验室资源开展相应阶段的实践任务,最后呈现一套综合性系统开发成果。甚至可以允许学生利用课余时间参与楼宇智能化技术相关的工程实习,以实习成果、实习报告及实习过程评价置换实验学分,以鼓励学生的实践积极性,提升学生社会实践能力。

另外,在校企合作的模式下,任课教师参与智能楼宇行业中的实际工程项目,使教师在参与楼宇智能化项目工程设计的过程中不断更新、补充和完善自己的专业知识,拓展自己的专业实践经验,并提炼工程中的重点、难点作为研究课题,及作为参考适当地纳入培养计划中,更新和完善课程教学。这样能吸引更多感兴趣的教师和学生参与到工程之中,积极发挥自身作用,实现自我价值,也为学生将来从事智能楼宇相关工作积累实践经验,打下理论基础。

2.2.2 利用多媒体技术,使教学内容直观形象

《楼宇智能化技术》课程知识面广泛且细碎,尤其是设计应用型内容较多,部分系统构成及原理较为繁杂抽象,传统教学模式下学生学习吃力,对案例分析的理解也较为肤浅,并且该课程中涉及大量的系统集成与通信协议,行业规范及交叉融合学科基础知识,传统的讲授课堂气氛沉闷、呆板、抽象,不能吸引学生的学习兴趣和有效调动学生的学习积极性。利用多媒体技术,教师可以结合图片、3D模型、视频动画及软件仿真等多元化教学手段,让学生在直观形象的感性认识基础上循序渐进地学习知识。例如,用图片展示智能楼宇各个模块的设备图,让学生加深各模块的具体位置和相应功能;利用课前准备搭建好的智能楼宇子系统3D模型,以及根据典型系统方案制作好的子系统工作原理3D演示动画,使学生直观感受到智能楼宇各子系统的结构及工作原理,并能举一反三自行设计不同的系统方案,对比分析不同方案的特点和适用情况,并从中熟悉常见通信协议及行业规范;还可以通过视频讲解或智能楼宇动画宣传片让学生直观地学习各个模块的工作原理和了解智能楼宇发展新动态及新技术。这样就能够让学生从多样化的教学模式中解锁专业知识,从而加深印象。

2.2.3 利用现代信息技术,线上线下混合式教学

楼宇智能化技术所涉及的知识面非常宽泛,仅应用《楼宇智能化技术》教材和教师准备的工程案例远远满足不了教学需求,充分利用现代信息技术,在网上建设系统的《楼宇智能化技术》线上学习资源库,丰富线上线下混合式教学资源。教学团队可以利用学校官方网站建设智能建筑专题学习网站和楼宇智能化技术精品课程网站,在智能建筑专题学习网站的主页上投放一些利用现代前沿建筑技术的经典案例供感兴趣的同学学习参考;将智能楼宇各子系统设计与施工所涉及到的技术手册及法律规范等参考资料上传至网站,以方便学生随时查阅使用;并设置专门的智能建筑专题的头脑风暴窗口,鼓励同学们积极思考,定期安排教师收集同学们提出的新创意,将有针对性的观点引入课堂。在楼宇智能化技术精品课程网站上上传全球范围内最新的楼宇智能化技术宣传片,让同学们直观感受楼宇智能化的发展前景非常可观,故而增加对本学科的学习兴趣;分享国内外发表的有关研究楼宇智能化技术的论文以及学术报告;组织学校楼宇智能化教研组的老师分专题上传学习视频,以便学生课后查漏补缺,强化学习;将楼宇智能的3D可视化设备模型、具体的现场施工工艺流程视频归纳上传至该网站,例如,通过3D可视化智能管控平台各模块对应功能的视频讲解,让学生直观了解智能楼宇环境、设备和管理信息的集成化,利用可视化设备模型将抽象的内容具体化,以便学生更快地掌握吸收;通过智能安防系统的现场施工工艺流程视频讲解,方便学生对该部分知识的课前预习和课后巩固,加深印象。智能建筑专题学习网站上设置智能楼宇沙龙等学习交流论坛,学生在楼宇智能化课程学习过程中遇到任何问题都可以随时在论坛上发出提问,由任课教师或明确解答内容的其他同学在论坛中回复进行指导或解疑答惑。结合网站上学生的学习反馈,教师可以在课堂上侧重讲解大多数学生存在的问题,这样更加有针对性地授课和解答学生的疑惑,方便学生又好又快地吸收知识。并由教师团队对主要问题进行归纳总结,在网站上形成系统的知识体系,以方便学生课后查阅,解决自己课上学习不懂的问题。另外,利用学院微信公众号实时推送楼宇智能化的课程资料,为学生在线自主学习提供充分的线上资源。同时,利用超星学习通、慕课等线上教学平台,采取线上线下相结合的教学方式,丰富教学模式和教学内容,不仅可以上传教师的该课程的微视频和配套教学资料,还可以引入平台中楼宇智能化技术优秀示范课程资源供学生同步参考学习,并利用钉钉、QQ等线上交流互动平台,增进师生的课前课后交流互动,便于教师实时掌握学生学习动态或反馈信息。

2.2.4 以学生为主体,活跃课堂教学氛围

《楼宇智能化技术》课程中涉及到答案不唯一的教学内容可以采用课堂讨论的教学方法,以学生为主体,大大提高学生的参与度,调动学生主动思考解决问题的积极性,促进同学间的相互交流探讨,增强团结互助意识,体现学生的主观能动性。在教学过程中,对智能楼宇的内涵、主要的功能特征、技术的发展过程等,也可以采用教师提问,激励学生采取辩论或超星学习通抢答等方式来鼓励学生积极主动地思考分析和回答问题,学习通上会生成互动记录,便于统计平时成绩,也可以检验学生对课程内容的掌握情况。对于智能楼宇一些子系统方案设计,可以将学生分成小组的形式进行讨论交流,最后,教师争对学生汇报的方案进行分析归纳和评价,在此基础上补充典型案例对比分析,形成系统的知识网络,让学生对相关知识进行二次理解,初步具备智能楼宇子系统设计应用基础能力。这样能发挥教学过程中学生的主体作用,让学生主动积极地参与其中。因此,课堂讨论是比较适用于《楼宇智能化技术》课程教学的一种方式,有利于增强师生之间的互动氛围,促进学生对知识的吸收,从而达到良好的教学效果。

2.2.5 撰写学习报告,促进教学相长

《楼宇智能化技术》课程教学内容繁多,且部分子系统关联性不是特别紧密,为了避免学生学了后面内容忘了前面知识,加强学生对学习内容的进一步认识和理解,巩固学习效果,要求学生撰写学习报告,同时可以检验学生课程学习和消化情况。并将学习报告纳入平时成绩查考,激励学生以积极认真的态度用心完成,确保学习报告能真实反映学生对该课程学习内容尤其是实践教学内容的学习效果。例如,对于智能楼宇和楼宇智能化技术的认知,老师指导学生完成相关知识预习后,学生通过自主思考,结合自己的理解和认识与小组进行交流讨论,并通过参考书籍、文献、网络平台等方式查阅资料,提交一份对于智能楼宇的认知、对楼宇智能化技术及其基本要求的理解等方面的学习报告。而在该部分内容学习结束时,再将学习报告返回学生手中,要求学生结合课堂学习理解与收获在原报告基础上进行再补充及修改完善,最后提交前后两份学习报告。教师对比前后两份报告便可发现学生对课程的理解和掌握程度,并能及时发现教学中存在的不足之处,便于总结计划后期教学知识,抓准教学的重心,促进教学相长。

2.3 该课程教学考评的改革

楼宇智能化技术是一门多学科交叉融合的工程技术综合应用型课程,随着教育的不断创新,传统的闭卷考试已经无法客观反应学生对楼宇智能化技术的综合应用和工程实践能力,因此,可以智能楼宇系统设计与开发或建筑智能化弱电施工图设计等综合性工程实践任务过程与成果考核代替传统卷面考试或补充单一卷面考试。实践过程考核模拟企业管理方式,学生按照企业人员角色分工协作完成实践任务,每个角色在规定时间段完成相应任务,不得影响整体进度,否则跟换人员,并视为该人员此任务不合格,一般连续两次不合格或累计3次不合格的同学视为本课程实践考核不合格,但不合格同学若积极申请参与其他任务并均合格完成亦视为考核合格以鼓励学生实践参与积极性。最后,进行学生楼宇智能化技术实践成果及工程能力校企评价,并做师生满意度调查,以持续改进该课程教学模式和考核机制。

此外,教师可根据教学具体情况灵活分配分数比例,对平时学生在实验室的实际操作情况以及实验报告等进行综合评价,最后纳入考核分数,弱化卷面分数。为了做到相对公平,实验室考核部分由实验过程成绩、实验结果成绩和实验总结报告成绩三部分组成,实验过程通过各小组内学生互相监督,小组组员交叉评定成绩,避免各小组组员成绩一致,难以明显区分成绩高低的情况,从而能有效避免学生浑水摸鱼。为了激励前期理论成绩不太理想的学生的学习兴趣,适当增加实验课题加分机制,通过后期主动报名参与实验实践课题弥补之前的不足,同时,教师团队也应综合考虑,让更多想要通过后期实验实践提高成绩的学生看到希望,以至于这部分学生不会自暴自弃,彻底放弃相应课程的学习。这样学生能够自觉主动地按照老师的要求完成实践任务,有效发挥学生的主观能动性,提高学生的学习积极性,增强学生的责任意识、团队意识及创新意识,形成一定的工程意识和职业素养,提高学生就业竞争力。

结论:本文针对楼宇智能化技术课程传统教学中存在的问题对楼宇智能化技术实践教学改革进行探索,所提出的改革方案及其实施举措,以我校建筑电气与智能化专业为例进行改革实践,改革实施结果表明,有效促进学生实践积极性和提升学生综合实践工程应用能力,增强学生专业自信和就业竞争力,师生满意度也有所提高,对于我校建筑电气与智能化专业在楼宇智能化技术专业方向上具有创新意识和职业素养的工程技术应用型人才的培养有着积极意义。各高校可以结合学校实际情况及办学特色,参考本文所提出的改革方案,并进行更多的改革探索研究,力图取得更好的教学效果,以期为培养出适应楼宇智能化技术行业发展需要的人才做出更多贡献,最终实现学校与企业的双赢。

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