“建筑电气”课程建设探究——以江阴职业技术学院为例<br/>

“建筑电气”课程建设探究——以江阴职业技术学院为例

2012-08-15丁雷

镇江高专学报 2012年1期

丁雷

（江阴职业技术学院电子信息工程系，江苏江阴 214405）

“智能楼宇技术”在江阴职业技术学院的电子信息工程专业中已开设多年，而在其它高校中，该课程大多是在建筑专业中开设。由于是在电子信息工程专业中开展教学，与之相关的“建筑电气”课程一直没有开设。从对该专业毕业生的跟踪调查报告来看，毕业生大多从事与安防及智能楼宇工程相关的工作，如工程安装、工程维修、产品营销、项目设计等。在岗位所需知识结构、能力的跟踪问卷调查中，他们都提及对建筑电气相关知识的需求。根据这些反馈信息，该学院教学部门从2010级学生开始，重新规划该专业的相关课程，即将“建筑电气”作为“智能楼宇技术”的前置课程，并对这两门课程的教学内容和资源作了一定的调整和整合。笔者从提高学生的专业知识结构出发，探讨“建筑电气”在电子信息工程专业建设中的一些作用。

1 课程开设的必要性

从智能建筑的发展趋势、技术组成看，主要包括5A系统，分别是建筑设备自动化系统（BA）、安全防范系统（SA）、消防系统（FA）、网络通信系统（CA）、办公自动化系统（OA）。“建筑电气”课程内容与安全防范系统、消防系统、建筑设备自动化系统之间虽然侧重点有所不同，但关联性很强。

“智能楼宇技术”是一门综合性很强的电子信息工程专业课程，虽然内容多，知识点广泛，但以弱电信息为主。“建筑电气”与之相对，以强电为主。二者互为补充，缺一不可。然而，由于近几年未开设“建筑电气”课程，致使学生在“智能楼宇技术”学习中难以接受和理解强电的控制电路，在实训环节存在对强电部分的相关知识概念不清、认识模糊的现象，致使他们不能正确使用相关电气设备。因此，学生在学习楼宇自动化工程系统的过程中，必须具备强电的部分低压知识。以此为源，在“智能楼宇技术”课程基础上再开设一门平台课程即“建筑电气”很有必要。

2 课程建设整体设计思路

2.1 教学内容的选取和组织

“建筑电气”涉及内容广泛，教学对象为电子信息工程专业的学生，在课程内容选取上要有针对性。江阴职业技术学院根据学生在“智能楼宇技术”实践学习中缺乏的知识，如照明和变配电系统知识，安防、消防设备及自动化设备安装过程中的控制电路等，将课程内容确定为以下模块：

1）电力系统及电力负荷基本知识和要求；

2）常用高、低压建筑电气设备的结构、原理、特性、常用参数和正确使用方法；

3）照明工程系统的组成和配电线路的结线；

4）动力工程的有关概念，动力用电设备、动力配电设备、动力配电线路在工程图中的表示方法；

5）施工现场供配电的形式、配电线路的结构和用电的安全技术规范；

6）建筑物防雷装置的组成和安装施工等相关知识；

7）可编程控制器PLC的相关知识［1］。

以此为依据，参照其它院校同类课程的教学经验，教师编写了课程的理论教学和实训大纲，制定了教学计划。

2.2 教学内容的表现形式

电类信号较为抽象，学生较难理解，而且教学内容涉及大量工程实践环节，学生无法在现场安装调试，感性认识缺乏，学习效果不佳。课程组教师采用ppt、Flash、视频等编写形式多样的教案或讲义，并和与之配套的课件、案例、习题、实训项目、学习指南等一起使用，效果很好［2］。

利用多媒体辅助教学，能形象地演示教学内容，化抽象为直观，促使学生牢固掌握理论知识。例如，三相异步电动机在楼宇自动化设备中应用极其广泛（如给排水系统、暖通工程、电梯等），而三相异步电动机的降压启动是常见的电路控制系统，用定子串阻、星三角、三角三角等启动方法都会用到时间继电器。在以往的教学中，学生对于时间继电器瞬时触点、延时触点的动作，降压的作用等问题的理解有一定的难度。现在，教师利用多媒体的动画技术展示现场电路的实际操作，将不同启动方法中时间继电器降压启动的动作过程动态地呈现出来，学生有了直观的感受，对降压启动的领悟就容易多了。

另外，动态、灵活地运用各种媒体，集文本、图形、音像等诸多媒体的优点，能够满足学生对信息的感知需求。

2.3 教学方法、手段的运用

本课程教学环节中，实践操作性内容所占比重较大。在课堂教学中，教师一方面要合理运用多媒体手段，另一方面，还要通过操作演示、项目实做、案例分析等引导学生主动思考、积极吸纳、勤于练习、乐于实践，提高对相关知识的理解程度。

在课后学习中，尽可能为学生提供丰富的网络教学资源，课程教学网站的栏目设置和媒体表现形式充分考虑学生自主学习的可行性。

数字化教学平台包括教师工作室、学生学习交流园地等2个子系统。

教师工作室子系统主要包括教学公告、答疑、在线测验、学习讨论、资源下载、课件浏览、在线作业等栏目，功能是实现教师的个性化教学和管理，并与学生沟通互动。

学习交流园地子系统包括网络教程、训练习题、成绩查询、知识天地、行业前景、聊天区等栏目，同时提供大量校内外教学资源的有效链接和共享。

数字化教学平台的建设基本做到了教学基本设施与现代化教学手段相适应，课程教学基本实现多媒体化，课程辅导、学习多样化。

2.4 实训条件的建设与利用

课程设定目标是让学生了解建筑电气系统的组成，熟悉施工现场和建筑供配电、建筑电气照明、动力控制、建筑弱电子系统等。实训环节是重中之重，必不可少。实训内容主要涉及安全用电、低压照明、二次低压配电、常用低压电器与基本控制电路、电动机控制、PLC控制、动力工程等环节［3］。

在细化实训项目的过程中，课程组多次走访相关高职院校同类课程实验实训室，参考教学仪器设备开发的成品实训装置，列出了每个实训项目涉及的设备、仪器仪表、工具等。为此，电子信息工程系申报了建筑电气实训室，购买了必要的设备，以开放式为主要形式逐步展开实训活动。

另外，充分利用“智能楼宇技术”等其它相关课程实训场所的现有设备初步完成了变配电、建筑照明、常用低压电器元件及控制电路、PLC控制等环节的若干实训项目。

经过实训，学生对“智能楼宇技术”中与“建筑电气”相关联的知识掌握得更加牢固，动手能力和现场操作能力大幅度提高。

3 课程教学中的探索与体会

3.1 让学生明确学习目的

许多高校和专业开设“建筑电气”课程时只注重电路基本理论、电工电子学的通用性，对现代智能建筑电气系统（如智能消防、安防、通信、综合布线等）的重要性认识不足。

江阴职业技术学院在教学中，首先，让学生清楚“建筑电气”和“智能楼宇技术”之间的关联性，“建筑电气”课程的开设是为后续课程“智能楼宇技术”服务的。

其次，要求学生学习时做到“点面结合”。

“点”即突出建筑电气理论，“少而精”且有一定深度，培养扎实的基本功。

“面”指内容的广度，保持一定的专业知识覆盖面，了解与之相关的新知识、新技术，开阔视野，培养学习兴趣［4］。

3.2 以“实用性”精简内容，以“模块化”实施教学

根据“建筑电气”课程教学的基本要求，结合“智能楼宇技术”课程特点，授课内容力求少而精，以实用为原则。如在进行案例教学时，可以加入办公建筑、商业建筑、住宅建筑、宾馆建筑等内容，使二者相关联的知识内容趋于完善。

采用模块化教学体系，将理论教学和技能训练有机结合在一起。参照德国的七步教学法，以技能训练为核心，确定某项技能所需要的知识内容，按照技能的特点和分类建立若干教学功能模块。

采用模块化教学模式，技能点在课程中的分布比较直观，可以保证全面覆盖实训中的技能点，不会遗漏。根据各技能点的训练次数有效分配技能的培训强度，避免技能点反复训练或训练不足。实际教学中，根据“建筑电气”与“智能楼宇技术”的相关性设计若干技能点组合，学生通过项目训练，掌握所有的技能点后就可以根据施工的不同要求独立设计、安装、维护各种建筑电气线路了。

例如，在讲授建筑电气控制的典型环节，进行技能训练时，将其分成5个教学模块：

1）电气控制图形的绘制规则；

2）三相异步电动机的启动控制；

3）三相异步电动机的制动控制；

4）三相异步电动机的调速控制；

5）绕线式异步电动机的调速控制。

这些教学模块之间呈递进式关系，且每个教学模块都由若干个等值交叉的链状教学课题支撑，模块内部和模块之间由浅及深、由简到繁、从单一到综合，层层推进，保证了教学过程的有序性和学生实践操作技能形成的渐进性。该组模块的训练为后续“智能楼宇技术”中BAS系统里设备控制的学习奠定了基础。

3.3 加强建筑电气工程识图训练

电子信息工程专业的学生毕业后主要从事弱电工程设计、施工、监理、管理等工作，接触最多的就是各种建筑电气工程图纸。能够看懂施工图是对工程从业人员的最基本要求，也是他们必须具备的专业技能［5］。

在课程教学中，教师要特别注意并加强建筑电气工程的识图训练，包括建筑电气施工中通常用的变配电工程图、照明及动力线施工图、电气设备控制电路图（包括电梯、空调、供水、暖通、起重等）、弱电工程图（包括安防、火灾报警、网络通信、音视频系统等）。

识图训练要分步进行。通过分阶段训练使学生系统掌握识图技能。

1）识图。熟记工程图纸中各种电气图形符号及文字符号，做到能识别、能画出常用的设备及元器件。记图形符号，最好和实物相结合。如果没有实物，可以借助图片、动画、视频等资料。

2）读图。在“建筑电气”中以强电为主，弱电部分图纸的分析可以放在“智能楼宇技术”中。教师从简单的低压配电图、照明施工图入手，逐渐深入到复杂的电气设备控制原理图、各种电气工程施工图等。

3）用CAD软件进行实际绘图练习，如画出教室、宿舍、办公楼的配电、照明线路图（包括原理图、平面图）。

3.4 实践与工程案例教学相结合

在教学中，教师可以将工程实践中的客观事实通过文字、数据、图表、动画等方式进行概括、整理，形成可用于课堂交流或探讨的案例材料，并展示给学生。

工程案例分析呈现的是工程现场的实际问题，最能激发学生的学习兴趣。

在现场所做处理的合理性及不足之处在哪里？处理后的实际效果究竟如何？

如果是你，你会采取何种方式、方法进行分析处理，这样做的理论依据又是什么，会不会比目前现场实际处理的效果好？

教师通过设置上述一系列疑问，激发学生探讨和解决问题的欲望，引导学生学以致用，体验知识从理论到实践的转化。

在实际教学中，所选的工程案例应当贴近实际、并有针对性、系统性、时效性，难易程度要适当。引导学生利用所学知识解决问题，并学习、消化、吸收新技术、新方法，提升实践能力。

如在讲“照明工程电气设计”案例时，教师通过校企合作，以江阴别超电子技术有限公司参与施工的江阴新长江集团总部办公大楼为例，将学生分成4组，要求学生根据公司所提供的建筑平面布置图，选择控照器及电光源的种类和数量，设计该建筑各层的照明平面布置图。每组负责设计一层平面，时间为2周。具体实施中，分5个阶段完成。

1）教师带领学生查看现场。结合工程图纸，初步了解照明工程电气设计的主要内容，并提出相关问题，例如：

系统图有哪几种？

系统图上画了哪些设备，体现了哪些数据？

2）总结系统图表达的内容。每一小组自行独立总结不同系统图的表达内容。而后，由学生自由补充、查漏补缺。最后，教师给出完整答案。

3）研究照明系统电气设计的范围。分组讨论：

选择什么设备？

如何选择？

进行什么参数的计算？

怎么算？

4）掌握照明线路电气设备的选型，如导线、配电设备、低压断路器等。要求学生利用不同的计算方法，如需要系数法、负荷密度估算法、单位指标法等，进行相关数据的计算，采用分项训练法完成该办公大楼各层负荷计算表的编制及系统图的绘制，并总结设计步骤及内容。

5）通过各组设计方法及数据的比较，强化学生对照明工程电气设计内容、步骤与方法的理解，培养相应的设计能力［6］。

在整个过程中，学生通过工程所涉及的相关知识点的学习，收集了光源、线缆、照明电器等设备的资料，并且对照明工程中的最新规范和要求进行了整理。