何春紅 李洪超 賀婉茹 任斌

基金項目：2020年國家一流本科課程“微機原理與單片機技術”（項目編號：No.2020131208）；2020年廣東省高等學校特色專業(yè)建設項目“建筑電氣與智能化”（項目編號：No.20200006）；2021年廣東省教改項目“基于OBE的全過程遞進式本科實踐課程體系改革與實踐——以建筑電氣與智能化專業(yè)為例”（項目編號：No.20210697）。

作者簡介：何春紅（1982—），女，碩士，東莞城市學院城建與環(huán)境學院高級工程師，研究方向為人工智能、建筑智能化、建筑環(huán)境學等；李洪超（1965—），男，博士，東莞城市學院城建與環(huán)境學院高級工程師，研究方向為人工智能、建筑智能化、儀器儀表等；賀婉茹（1987—），女，碩士，東莞城市學院城建與環(huán)境學院講師，研究方向為人工智能、建筑電氣、儀器儀表等；任斌（1975—），男，博士，東莞理工學院國際微電子學院教授，研究方向為人工智能、電子技術、智能控制等。

摘? 要：“建筑智能環(huán)境學”作為建筑電氣與智能化專業(yè)的一門重要的基礎課程，教育工作者在教學中應遵從課程性質和特點，制訂不同的培養(yǎng)目標，并選擇合適的教學方法，促進教學質量的不斷提高。由于該課程具有較強的理論性，教師在教學中需注重實踐環(huán)節(jié)的設置，以豐富理論知識的講解。課程還具有一定的綜合性特征，教師要充分考慮其與其他課程之間存在的關聯(lián)性，加強對課程教學內容的改革和實踐能力培養(yǎng)的思考。文章分析了課程教學的難點，對課程教學改革與實踐措施進行了詳細闡述。

關鍵詞：建筑智能環(huán)境學；教學改革；大學教育

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）32-0130-04

建筑電氣與智能化專業(yè)是一門新興專業(yè)，“建筑智能環(huán)境學”則是該專業(yè)的核心基礎課程。該課程教學的主要目標是將學生培養(yǎng)成為社會主義現(xiàn)代化建設需要的高級工程技術人才，使其在學習過程中逐漸掌握扎實的執(zhí)業(yè)注冊工程師基礎知識和基本能力，具備較強的實踐能力、較高的綜合素質等，進而獲得德智體美勞的全面發(fā)展，實現(xiàn)素質、知識與能力的協(xié)調統(tǒng)一。建筑電氣與智能化是以建筑環(huán)境為對象，相關專業(yè)的教育工作者在教學改革和實踐過程中，必須注重對學生綜合應用能力的培養(yǎng)，還要保障建筑環(huán)境達到安全、舒適、節(jié)能等目標。

一、教學難點

首先，通常將課程設置為56學時，其中的10課時用于實踐教學。在實際的教學中采用《建筑智能環(huán)境學》和《建筑環(huán)境學》這兩本能滿足教學需求的專業(yè)教材。但是，由于部分教材內容重復出現(xiàn)，且理論性較強，在“智能化”的體現(xiàn)上明顯不足，教師在教學過程中須做出針對性的補充與引導?，F(xiàn)有的建筑環(huán)境學教材中涵蓋大量計算、公式和圖表，學生對很多內容難以理解，對學習感到十分枯燥，加上教材中含有大量的專業(yè)術語和理論公式，學習起來會非常有難度，如果教師不加以有效引導，學生就會很容易失去學習的動力［1］。實踐調查研究發(fā)現(xiàn)，該專業(yè)學生也有著自身的獨特優(yōu)勢，在學習“建筑智能環(huán)境學”這門課程之前的一個學期就已經(jīng)學習過“C++程序設計”“Python程序設計”“自動控制原理”和“建筑設備”等課程，學生學習本門課程時已經(jīng)掌握了編程知識和智能建筑環(huán)境的一些基本知識，具有一定的程序設計能力，為學習此門課程教學奠定了基礎知識和基本能力。

其次，重難點知識的講解和深度內容講解的把握方面。本課程涉及的內容繁多，為教學工作的開展造成了較大的難度。這就要求教師在講解的過程中，要做到對重難點知識和講解深度的準確把握，在同一時間段從不同的側重點進行同一知識點的講解。在教學設備自動化系統(tǒng)時，會提到智能建筑的空調系統(tǒng)［2］。在建筑環(huán)境的智能化系統(tǒng)設計中，空調系統(tǒng)有著極其重要的地位，這也是其成為教師重點講解的對象的原因。類似的情況在本門課中并不少見，因此，相關教育工作者有必要針對內容涉及的知識面廣、知識和理論性強的特點和性質，要對課程的教學內容和方式方法進行改革與優(yōu)化。

最后，課程實用性并不顯著。建筑智能環(huán)境學課程內容主要針對對理論內容知識的推理及分析，實際與本課程相聯(lián)系的關鍵實用問題和應用相對來說較少，學生在學習過程中會普遍認為，課程內容大都講的是大道理，太過抽象、空洞，缺少實際應用性［3］，學生學習的興趣較低迷。

二、教學目標與要求

該課程的主要目標在于，學生通過對該課程的學習，能夠對有關城市建筑的智能環(huán)境的一些基本概念和基本原理形成全面、準確的理解和分析，全面掌握與構建智能建筑環(huán)境的一些基本理論和方法，并對該學科研究的最新發(fā)展動態(tài)有所把握。

三、智能建筑的構成

智能建筑由建筑物本體與智能化系統(tǒng)構成，而智能化系統(tǒng)則包含公共安全系統(tǒng)、信息化應用系統(tǒng)、建筑設備管理系統(tǒng)、信息設施系統(tǒng)、機房工程以及智能化集成系統(tǒng)，將這些系統(tǒng)進行優(yōu)化組合，便構成了建筑物的智能化功能。其中的信息設施系統(tǒng)又包括通信接入、電話交換、信息網(wǎng)絡等；信息化應用系統(tǒng)一般包括工作業(yè)務應用、物業(yè)運營管理、公共服務管理等其他業(yè)務功能所需要的應用系統(tǒng)；公共安全系統(tǒng)通常包括火災自動報警、安全技術防范與應急聯(lián)動等［3］；建筑設備管理系統(tǒng)能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，包括公共安全等相關系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息資源，且根據(jù)建筑物業(yè)管理的需求，來生成建筑節(jié)能、建筑設備及建筑環(huán)境優(yōu)化管理所需的一些相關信息分析和統(tǒng)計報表。系統(tǒng)具有一定的可靠性、容錯性、易維護性及可擴展性。

四、建筑智能環(huán)境學課程教學改革實踐路徑

（一）對教學內容進行適當補充和簡化

對教學內容進行適當補充，就是要找出該課程與其他課程之間存在的聯(lián)系，如熱力學、聲學、光學、信息技術、自動控制管理等?？照{系統(tǒng)作為建筑智能化中非常重要的一部分內容，對學生的學習有著更高的要求，不同的課程對空調系統(tǒng)介紹的側重點也不同。在講解本課程中的熱濕環(huán)境這部分內容時，應從建筑設備和設施智能控制的角度入手，以改善室內環(huán)境的控制需求?？照{系統(tǒng)作為改善室內熱濕環(huán)境的主要方式，其發(fā)展愈發(fā)成熟。通過聯(lián)動開啟空調系統(tǒng)門可以促使室內熱濕環(huán)境達到“舒適”的狀態(tài)，教師在教學這門課程時，要對這部分重點內容進行適當補充，引導學生進行有側重點的準確把握。

此外，由于學習該專業(yè)的學生對于較為復雜的綜合性知識點的掌握比較困難。教師在教學過程中須立足學生實際，對一些繁重的公式推導和建模過程等加以適當?shù)暮喕?，以循序漸進的方式引導學生逐步掌握專業(yè)知識點。在學習信息通信系統(tǒng)時，可以著手模塊及其功能體現(xiàn)進行分析，或者針對信息原理的觀點，對信息的獲取、傳輸路徑及處理方式等問題加以深入研究，又或者可以著手對控制策略的產(chǎn)生加強研究。

（二）注重對教學方法的豐富和完善

“建筑智能環(huán)境學”課程的核心思想是“智能化”的應用與實現(xiàn)。教師在教學過程中可以充分借助移動終端和互聯(lián)網(wǎng)等信息技術，通過建立“微課”“慕課”等方式，為學生講解相關內容。在講解信息原理與方法模塊的內容時，教師可以在課前到小區(qū)物業(yè)錄制短視頻，以加深學生對知識的理解。教師也可以組織學生開展專題研討會。在講解某一章節(jié)的內容時，教師可以先簡單介紹一下該章節(jié)所要教授的重難點，以及知識在專業(yè)體系中的地位與用途，之后再鼓勵學生以小組為單位，根據(jù)本章節(jié)內容進行相關的資料、案例或新技術理論等的搜集，并針對自己特別感興趣的問題展開積極討論。學生在每完成一個章節(jié)的學習任務后就進行一次專題討論。在這個過程中，教師強調可以展開進一步研究的課程內容，并為學生提供一定的討論方向和思路。

在緒論中講解關于典型建筑風格的內容時，會遇到非常典型的北方建筑，如地坑窯［5］。南方學生在看到地坑窯后的第一個反應可能就是，會不會在下大暴雨的時候被淹掉。之所以產(chǎn)生這種疑問，就是因為南方多暴雨天氣，他們對于如何防雨防水最為關注，但卻對北方的天氣不甚了解。要知道，北方地區(qū)有著較強的蓄水能力，且降水量少，洪災的可能性極低。教師在教學實踐過程中從這個角度入手，可以激發(fā)學生的學習欲望。

（三）加強對學生應用能力的培養(yǎng)

《建筑智能環(huán)境學》這本教材中含有大量的圖表與公式，很多曲線都是由公式在固定參數(shù)下進行繪制的。教師在教學中可以引導學生利用計算機軟件進行相關的計算和曲線的繪制，以達到培養(yǎng)學生應用能力的目的。這樣呈現(xiàn)出來的曲線和數(shù)據(jù)都比較生動，學生也能更加直觀地觀察到參數(shù)變化對曲線的影響。在實踐過程中，對于比較簡單的計算和曲線繪制，可以借助Excel軟件，而對于比較復雜的，則可利用MATLAB軟件進行求解與作圖［6］，比如一維不穩(wěn)定壁面的熱傳導問題等。教師通過將專業(yè)培養(yǎng)方案結合后續(xù)課程，可以幫助貫穿于教學的整個計劃中，并在實際教學中展現(xiàn)出來。

建筑外環(huán)境的內容中包含太陽高度角、真太陽時、大氣透明度等，學生面對那些枯燥的公式時，很難提起學習的興趣。教師可以借助一些計算工具，如運用真太陽時計算工具可以計算出任何一個地區(qū)和時間的真太陽時、標準太陽時等。這一計算工具看似簡單，但可以將太陽時的定義及不同太陽時的區(qū)別更好地展示出來，學生也能通過對太陽時和太陽方位角、太陽高度角等概念與計算方法的深入思考，嘗試制作一個相類似的工具，以進行相關參數(shù)的計算和分析。雖然這一工具可以為準確計算出真太陽時提供便利，但其涉及的內容大都屬于易學范圍，要讓學生能夠從辯證的角度看待兩者的關系。

（四）精心布置大作業(yè)

“建筑智能環(huán)境學”與智能建筑有著十分緊密的聯(lián)系。然而，我國很多地區(qū)的建筑智能化發(fā)展水平仍停留在初始階段。在信息技術的飛速發(fā)展下，在當前的各個行業(yè)中，運用信息技術對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行升級改造成為一大趨勢，建筑智能化人才的培養(yǎng)成為該專業(yè)教學的主要目標［7］。教師在布置大作業(yè)時，可以讓學生自行查找與所學課程相關的資料，以此來實現(xiàn)對學生的資料檢索、程序設計以及信息技術應用等能力的培養(yǎng)。教師可以在講解完課程緒論的內容后，將大作業(yè)選題公布出來，讓學生提交方案。

選題時間教師可以規(guī)定為1—2個星期，學生在1—2周內擁有大量的時間進行查詢與搜集資料，并根據(jù)自己的興趣來確定選題。學生在選好題后，則由教師對題目進行審核，防止學生的選題過于寬泛或者太簡單，達不到要求。經(jīng)過教師和學生的詳細分析后，需要進一步引導學生進行更深層次的探索，將課題組分工、評價與探索過程展示出來［8］。在課程教學的最后一個星期，教師則可以抽出兩個學時來組織學生進行大作業(yè)完成情況和完成內容的匯報和答辯，教師要對課程組學生作業(yè)的完成質量、作業(yè)的完成工作量以及小組成員的任務分工情況等進行詳細的評估，培養(yǎng)他們的數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡技術的應用能力，為綜合素質的提升打好基礎。

（五）提高對學生實踐學習的要求

在實踐教學中，教師要將培養(yǎng)學生的綜合應用能力作為主要的教學方向和目標，并結合實際學習和應用，提高對學生實踐能力的要求［9］。

課堂上可以展示廣東氣象網(wǎng)整點天氣24小時實況數(shù)據(jù)頁面，如圖1所示，可以動態(tài)顯示廣東的降水量、相對濕度、溫度等相關參數(shù)。在實驗測量之前，可以將此頁面圖片展示給學生，讓他們形成初步的認知，并懂得應該怎樣去查詢氣象部門測量的氣象數(shù)據(jù)。在實驗過程中需要進行理論計算，應讓他們運用計算的理論值和此次的實驗值做對比，進一步對誤差進行分析，對來源進行探索。學生的報告必須是電子版，數(shù)據(jù)曲線也必須用作圖軟件進行繪制與處理，而不能是手繪后掃描的版本。通過對學生提出這樣的要求，可以很好地鍛煉他們的數(shù)據(jù)處理與展示能力。

（六）課程考核與評價方式的改革

在這門課課程教學中，任課老師可以將考核分為兩個環(huán)節(jié)，即平時課堂作業(yè)成績和期末考試成績［10］，將這兩種考核方法結合起來，使考核結果更具科學性。平時成績應包含日常的出勤情況、課堂表現(xiàn)情況及大作業(yè)成績等，并將此部分的成績評定比例提高到40%。期末考試也可以采取開卷進行的方式，將對學生綜合應用能力的考核放在首重位置，對知識及記憶性的要求進行適當弱化。學生最后的總成績則由“平時成績+期末考試成績”的總和來確定。

五、結語

近年來，建筑電氣與智能化在社會與經(jīng)濟發(fā)展的帶動下，逐漸成了一個朝陽產(chǎn)業(yè)。建筑智能化技術是實現(xiàn)智能建筑環(huán)境的基本物質保障，“智能建筑環(huán)境學”課程教學改革的最主要的目標就是將各類軟硬件資源進行優(yōu)化組合，通過運用最新的建筑智能化先進技術，對建筑物內的安全防范系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡等模塊進行整體協(xié)調，以建造成一個完整的體系來滿足用戶對良好聲環(huán)境、光環(huán)境、熱濕環(huán)境等的要求。相關教育工作者應立足當前的實際情況，對該課程進行相應的改革，在保障教學質量的同時，幫 學生實現(xiàn)綜合能力的全面發(fā)展，為學生的未來發(fā)展打好基礎。

參考文獻：

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（責任編輯：淳潔）