建筑电气与智能化专业教学体系的研究

2012-02-15黄民德

吉林建筑大学学报 2012年6期

黄民德

(天津城市建设学院，天津300384)

0 引言

智能建筑是多学科、高新技术的集成，大量现代和未来的高新技术在此应用.进入21世纪，面对社会经济发展需要的新形势，智能建筑的规模、速度随着社会信息化进程的加速日趋壮大，我国已形成了全球规模最大、发展最快的智能建筑市场.信息和网络技术、计算机技术、控制技术、通信技术在建筑领域虽已得到广泛应用，但是智能化系统的开通率、无故障运行率、节能增效的实际情况与预期的要求和水平仍有一定的差距.且近年来，国家和社会对绿色、节能、环保的日益重视，智能与绿色建筑工程成为建筑工程的重要组成部分，社会对建筑电气及智能化专业技术人才的需求越来越迫切.

1 智能建筑业需要复合型的人才

目前，我国许多高等院校是以电气工程及其自动化、自动化等专业为基础组建的建筑电气与智能化专业，其以“强电+弱电”模式培养的人才已经不能满足智能建筑发展的需求，智能建筑领域迫切需要融入更多的信息类课程和土木类课程，使学生了解自动控制技术、计算机技术和通信技术在监控和改善建筑的光环境、热湿环境、声环境、安全环境、交通环境、办公环境、通信环境、能源供应及生态与绿色环境等方面的应用，学习应用自动控制技术、计算机技术和通信技术创造建筑物内的智能环境是十分必要的.

(1)适应信息技术的发展.我们认为该专业的基础是“信息”，核心是“控制”，着眼点立足于“系统”.随着以计算机技术、通讯技术为主的信息技术的快速发展和Internet的广泛应用，高校师生和科研人员不断加入到这些高新技术领域，科研领域不断拓宽，使控制学科出现了许多新的增长点.目前科技发展与专业设置的一个非常明显的特点是:机械向电子靠，强电向弱电靠，弱电向计算机、信息靠.

特别应当注意的是，计算机网络和通讯技术使自动化和生产控制方式发生了深刻而广泛的变化.Internet使远程检测与控制成为现实，测控网络使低可靠性的集中式控制转变为灵活可靠的分布式控制，局域网络使单一的生产控制或楼宇自控发展为控制与管理一体化.专业课程建设应在加强控制理论与计算机课程群的基础上，应增加网络和智能建筑中的通信技术课程群，使学生的知识结构有新的根本性的变化;

(2)服务领域的专业知识得到加强.自动化技术是信息技术与现代工业技术、建筑工程等之间的桥梁，它具有为各行业服务的通用学科的特征.工程应用中的自动控制系统的内涵广泛，但从功能考虑，则是包括四个基本的组成部分，即控制器、执行机构、被控对象和测量环节.这四个基本部分在不同的学科(机械、电气、流体、化工、建筑环境与设备工程)中对应于不同的自动化设备，它们既有共性，又有个性［1］.应当使学生具备一定的土木建筑知识，在电气和信息类课程基础上，开设“建筑环境和设备工程概论”，使之对所服务的对象——制冷空调、供热、通风除尘、冷热源设备、建筑能量管理和给排水工艺设计有一定深度的了解.在此基础上，学习“建筑设备自动控制”、“楼宇自动化技术”等后续课程，就排除了“隔行”障碍，形成有机的知识整体.再经过生产实习和毕业设计等实践性环节的训练，将为面向工程实际，从事建筑智能化的工作打下比较扎实的基础.但在教学中要把握好2个尺度:①在实际工程中控制工程师和工艺及设备工程师对所研究的对象(系统)的了解和掌握有不同的思维和处理方式.工艺及设备工程师提出的被控参数和控制参数是以工艺过程的要求为出发点给出的，自动化工程师不仅关心这些参数本身，更关心这些参数(变量)在信息传递和转换过程中的“关系”，并且用机理分析、系统辨识和其它方法建立这种“关系”(建模)，作为分析、设计、调试系统的依据，并且可能对原始的参数(变量)集合进行改组，建立起对测量和控制有利的中间或间接参数(变量)，通过它们来进行更有效的控制.这是教学过程中应当注意的特征;②反馈的概念和优化思想是控制科学的灵魂和核心，必须让学生深刻理解和牢固掌握.由于控制的概念已经与信息处理紧密联系在一起，任何控制系统都可以在信息层面上描绘成信息处理系统，这也给反馈、优化以新的描述与处理方式.对此，复合型的人才在不同层次上(本科、研究生)应当有不同的要求.对于高层次人才，更应加强必要的数学基础及信息处理的理论、方法与技术的学习和研究.

2 课程体系改革的要点

教育应促进人的全面发展，课程应有利于教育目标的实现.因此教育改革的总目标应是构建有利于学生知识、能力、素质协调发展的整体优化的课程体系.课程体系改革的主要目的是改变传统的“学科本位”课程观，在采用“能力本位”课程观的基础上，向“多元整合型”方向发展，形成一种“多元整合”的课程观.

课程结构分3个层次:一是体现在课程计划方案中的专业定向结构，它反映在一定的学制年限内，学生所面对的专业变化和专业方向的选择;二是指课程中不同性质和不同教学内容要素的各科目在纵向的排列组合结构;三是一门或多门相关课程中具体的教学内容，根据某种方式和准则的编排结构.高等院校专业的课程结构要努力实现模块化，把教学改革与教学方式改革结合起来，转变传统的相对封闭的知识教育和比较狭窄的专业教育思想，变“对口观念”为“适应观念”，变专业对口教育为增强适应性教育［2］.

将相关学科适当综合化，既发挥学科课程的特长，又克服了原有单科分段的弊端，可构建人才合理的知识结构和智能结构，培养更多应用型和创造型人才，以适应课程个性化的要求.

(1)遵循“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的原则，压缩必修课，增加选修课，精简专业课，加强和拓宽专业基础课，使学生有较宽的知识面和较强的适应能力;

(2)课程设置要紧扣专业培养目标，满足行业岗位对知识和能力的需求.一方面，课程要满足行业多岗位转换甚至岗位工作内涵变化、发展所需的知识和能力;另一方面，课程要使学生具有知识内化、迁移和继续学习的基本能力;

(3)采取“学习-实践-学习”的方式提高学生社会实践能力，重视实践课程体系，走产、学、研合作之路，保证理论和实验课教学学时在合理范围［3］;

(4)课程设置要体现素质教育的理念，使学生具备创造的能力.

3 课程体系的两个转变

实施课程体系改革，无论从观念上还是从实践上都应当实现2个转变.

(1)认同性课程转向“创造性”课程.“创造性”课程与“认同性”课程的主要区别在于课程的出发点及学习的心理水平不同.“创造性”课程将学生的学习由感知、记忆水平提高到想象、思维高度.主要特征是学生在课业学习过程中的创新意识、态度及创造性地掌握与创造性地解决问题能力的培养.“创造性”课程并不否定对知识掌握的必要性，但却不止于认同式的掌握.要解决知识无限膨胀与学习能力有限的矛盾，要适应瞬息万变的社会，就必须掌握最基本的、系统的、方法的知识，因为只有这些知识才具有更强的迁移力.另外，应该教给学生科学前沿的东西，扩大学生的新视野，激发他们的创新意识;

但迄今对超千米深井不同岩层倾角条件下巷道围岩变形破坏的时空规律鲜见报道[15]，为进一步探讨千米深井高应力巷道围岩的变形演化规律，弄清巷道围岩各部分之间的内在联系，本文以新汶矿区华丰煤矿千米深井地质力学条件为研究背景，利用相似模拟的方法，探讨超千米深井巷道围岩各部位之间变形破坏从时间和空间上的内在联系，以期为超千米深井巷道围岩控制提供理论依据。

(2)“专业化”课程转向“综合化”课程.传统教育只注重“专业化”课程，学生视野局限于狭窄的知识领域，难以有新突破.现代社会，各行各业之间的联系越来越密切，局限于某一狭窄专业的难以适应现代社会，创新往往产生于各专业之间的交叉处.因此，实施“综合化”课程是现代科学向协同化和综合化发展的趋势.通过实施综合课程，有助于消除课程繁多、学生负担过重的倾向，有助于应付知识的激增，利于学生的学习和个性的发展.综合化课程一般采取两种形式:一种是有内在联系的不同学科的内容糅合在一起而形成一门新的学科，称为融合课程，如科学与人文的融合;一种是合并数门相临学科的内容形成的综合性课程，叫做广域课程.

在此基础上我们该专业所设课程分为3个模块:①基础课模块.包括政治理论课、外语、高等数学及各类工程数学、计算机语言及程序基础等;②专业技术基础课模块.包括电路原理、电子技术、自动控制理论、电机与拖动、微机原理与应用、计算及软件基础;③专业课模块.该模块包括必修和选修两部分.必修课包括自动化仪表与过程控制、建筑物供电、照明工程、建筑智能化系统、计算机网络、计算机控制技术、建筑概论等;选修课包括建筑电气施工与预算、通信技术等.