基于学生视角的建筑设备自动化课程调查与评价

李奕霖 陈剑波 翁文兵

（上海理工大学环境与建筑学院 上海 200093）

随着“5G”“人工智能”“物联网”等技术的蓬勃发展，智能建筑逐渐成为未来发展趋势。为了顺应“智慧城市”国家战略对人才的需求，建筑环境与能源应用工程专业需要对原有自动控制原理、建筑电气、建筑设备自动化等课程的授课方式及课程内容进行改革。现有建筑设备自动化课程在教学内容及环节设置上较为传统，缺乏创新实践环节，不能引起学生的学习兴趣，难以达到预期教学效果。[1]在这一背景下，本研究从学生视角出发对建筑设备自动化课程现状进行评价，通过在线问卷对课程内容及课堂环节设置进行分析，揭示学生对于建筑设备自动化课程内容及教学现状的看法和体会，有助于探知学生低兴趣和低参与度的原因，总结归纳教学和学习模式中的问题，为新工科背景下建筑设备自动化课程的发展策略及改革措施提供参考。

1 建筑设备自动化课程特点及现状分析

建筑设备自动化是建环专业的一门重要课程，课程内容涵盖暖通、控制、通信等方面的知识，具有很强的学科交叉特点，对增强学生的实践能力具有较高要求。基于课程特点，如何通过理论和实践教学使学生熟练掌握知识解决实际问题，提高学生在实际工程中的综合实践、自主创新能力，是任课教师的重要命题。[2]

在教学工作安排上，有些高校采取将建筑设备与自动控制教学内容由不同专业教师分段授课的形式，[3]可增进学生和教师对不同专业知识的交叉学习，但容易产生教学内容衔接不紧密、侧重点难以把握等问题。在教学内容上，由于课程内容具有一定理论性，对于相关基础课程掌握较差的学生容易出现理解困难等问题。高校建环专业教学指导委员会规定了建筑自动化课程内容包括通讯网络技术和楼宇自动化的相关内容。[3]大多高校以高等学校建环专业教学指导委员会推荐的教材为主，根据课时安排对教材内容作出一定调整。在教学模式上，传统建筑设备自动化课程以老师在课堂上讲授课程知识点为主，缺乏实践环节，学生容易感到枯燥。现有教学中有采用将控制实例用Matlab 的Simulink 控制工具进行模拟，[4]或设计工程实例，采用课上讲解建筑设备系统控制原理、课下模拟仿真的方式，实现老师讲解和学生动手操作。但上述方法与实际工程项目仍有一定距离，且学生掌握软件的能力呈现差异性，统一时间上机操作存在一定困难，对学生的自主学习能力提出较高要求。近年来，以MOOC 为代表的线上平台与线下课堂混合式教学方式受到一些学生和教师的青睐。[5,6]然而，在建筑设备自动化课程改革创新中应该引入何种交互工具、存在哪些潜在问题尚不明确。通过问卷调查了解学生对不同交互方式和工具的看法，有助于找到提升学生学习兴趣和效果的新途径，对形成建筑设备自动化课程改革新模式、新方法具有重要意义。

2 建筑设备自动化课程调查问卷实施及结果分析

2.1 问卷设计及实施

图1 关于学习效果的问题结果

本次问卷调查旨在了解学习建筑设备自动化课程的本科生对于课程现状的认识及看法，以便对课程内容及教学活动进行改进。调查问卷设计的关键在于问题设计，应具备结构合理、逻辑清晰、简要明了、客观中立的特点。[7]问题排列遵循学生的认知规律和心理特征。问题的答案设置应尽量规范具体、意义明确，避免具有歧义或带有倾向性、诱导性的问题。基于以上原则，问卷的问题类型包括课程设置及内容、教学设计、学习效果三种，形式有单选客观题、多选客观题、排序题、主观题。利用问卷星线上平台进行内容编辑、调查实施、结果分析等任务，操作较为灵活便捷。该问卷在课堂上通过二维码扫码方式向学生发布，共回收43 份有效问卷。

2.2 结果分析

结果表明学生对课程内容整体来说较感兴趣。有86.04%的同学认为课程的内容有助于增强其对建筑设备自动化及建筑智能化相关知识的认识和了解。在所选用的教材中，学生最感兴趣的章节排名前三位依次是空调系统的控制、集中空调冷热源系统的监控、计算机控制系统与通信网络结构，章节排名与本专业需要掌握基础知识的重要程度、学生对以往所学专业课的熟悉程度呈现出一定相关性，体现课程体系有较好延续性。此外，有超过10 名同学（总人数的20%）对住宅小区智能化系统和典型工程案例两章内容感兴趣，说明学生对与生活紧密相连的先进技术及应用有迫切学习的愿望。

针对课程体系的延续性和相关性，问卷调查请学生按照以往所学专业课对本课程的帮助性排序。在列出课程中，自动控制原理的平均综合得分最高，其次为空调工程、空调用制冷技术，供热工程、建筑电气的平均综合得分最低。而在实际工程中，建筑设备自动控制系统的运维、管理离不开建筑电气相关知识，需要学生具备较强的动手能力。学生低估了建筑电气课程对建筑设备自动化课程的重要性，说明在今后的教学当中，需要加强建筑电气知识在建筑设备自动控制系统中应用的讲解和动手实操环节。

从教学和学习效果来看，学生对建筑设备自动化课程在知识传授、兴趣拓展、对建筑设备自动化控制系统设计和管理能力提升方面的教学效果有较高认可度。见图1，在参与问卷调查的学生当中，有31 人（72.09%）的同学认为通过建筑设备自动化课程的学习，能够加强对建筑环境本专业相关的知识和概念的了解；58.14%的同学认为该课程增强了其对智能建筑与建筑智能化的兴趣。参加问卷的所有学生都认为通过建筑设备自动化课程的学习，有助于增强对空调系统、供暖系统等建筑设备自动化控制系统的设计与管理能力，其中，86.04%的同学认为课程学习对增强建筑设备自动化控制系统的设计与管理能力很有或较有帮助。除去计划从事工作与本专业不相关的同学，分别有69.76%、71.79%的同学认为本门课程的学习对于其工作或科研很有或较有帮助。

在教学设计方面，学生最认可老师通过工程实例讲解知识点的方式，其次是强调重点概念、定义和方法、介绍科技前沿和行业动态、和同学们进行课堂互动。针对课堂环节设置方面，有79.07%的学生最希望增加的教学活动是实地调研、见习，41.86%的学生希望增加小组合作、讨论环节，39.53%和30.23%的同学希望通过MOOC或“雨课堂”等在线或移动端学习平台加强课外和课堂学习。问卷结果体现了比起在学习交互平台上的创新，学生更希望看到课程环节和形式上的实质性创新，表达了学生想参与工程实践环节、提升切实解决实际工程问题能力的迫切心情。

针对考核方式，调查结果显示除主、客观题考试外，学生希望通过课堂出勤率和回答问题情况（37.21%）、学期中的小组作业（27.91%）、案例调研论文（23.26%）的形式检验自己的学习情况，说明传统的考察和考核形式获得了学生的较大认可度。通过“平日的线上答题和互动情况”检验学习情况一项得分相对较低（11.63%），或许是由于线上答题和互动的频率较高，有可能会增大学生的课业负担。因此，在未来推行课程线上教学平台时，如何应对和解决学生可能产生的消极态度、如果满足不同学生对于课业的个性化需求，是一个重要问题。

3 结语

本次问卷从学生角度审视和评价建筑设备自动化课程的课程内容、教学设计、学习效果等方面现状。问卷结果表明，学生对课程体系及内容、现有教学方式在知识传授效果方面较为认可，但表现出对增加动手实践、实地见习环节的迫切需求。在今后教学过程中，需进一步加强实践环节，鼓励学生根据不同场景提取工程问题，以项目小组模式讨论和制定解决方案，探索实验方法、方案，引导学生参与控制实验的准备、操作、数据处理等环节，由此培养学生独立发现、分析与解决问题的能力，深化学生对知识点和工程技术的了解。对线上交互工具的选择和引入要循序渐进，在充分了解学生意愿、把握学生学习需求的基础上，进行筛选和应用，并满足学生的个性化学习需求。