“建筑智能環境學”課程教學改革與實踐

摘要：本文對“建筑智能環境學”課程的教學方法進行探討，針對課程難點和學生特點，在教學手段和教學方式上進行積極地探索和實踐。通過專題討論、大作業以及仿真技術的應用，有效地提高了學生的學習積極性和教學效果。

關鍵詞：建筑智能環境學；教學改革；應用能力

中圖分類號：G642？搖 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2014）16-0053-03

“建筑智能環境學”是建筑電氣與智能化專業核心基礎課程，建筑電氣與智能化專業是教育部2006年批準招生的新興專業。該專業培養適應社會主義現代化建設需要，德、智、體全面發展，素質、能力、知識協調統一，基礎扎實、知識面寬、綜合素質高、實踐能力強、有創新意識、具備執業注冊工程師基礎知識和基本能力的建筑電氣與智能化專業高級工程技術人才。畢業生能夠從事工業與民用建筑電氣及智能化技術相關的工程設計、工程建設與管理、系統集成、信息處理等工作，并具有建筑電氣與智能化技術應用研究和開發的初步能力。建筑電氣與智能化學科是以建筑為平臺，綜合運用現代計算機技術、網絡通訊技術、現代自動控制技術及電氣技術的多學科集合的新興交叉學科。由于交叉學科的特點，在培養學生過程必須強調綜合應用能力。

一、課程教學的難點

1.教材選擇。在教材選用上遇到的問題，是沒有完全符合教學要求的教材。課程設置的學時為72學時，其中實踐教學8學時。目前我們所用的教材及主要參考資料為《建筑環境學》，可以滿足大部分教學需求。然而在體現“智能”上，尚顯不足，需要教師補充和加以引導。目前建筑環境學教材多為建筑環境與設備工程專業學生量身定做，教材中涉及大量計算、公式和圖表。建筑電氣與智能化專業學生由于傳熱學、流體力學等方面的基礎薄弱，在學習中會感覺枯燥，而且很多內容不易理解和掌握。但建筑電氣與智能化專業學生也有自身的優勢，在培養方案中，《c++程序設計》和《建筑設備》在《建筑智能環境學》前一個學期開設。因此在學習建筑智能環境學時，學生已經有了一定的程序設計能力和營造建筑環境所需設備的基本知識，有了這些，就為“智能”提升打好了基礎。

2.重點內容和講解深度的拿捏。建筑電氣與智能化專業，很多課程銜接非常緊密。容易出現一些知識點或者系統被多次提及的情形，這就需要在講解知識點的時候，把講解深度和側重點把握的得非常好。以智能建筑中的設備自動化系統為例，在專業概論中一般會提到空調系統，而在后續的課程包括《建筑設備》、《建筑智能環境學》、《建筑設備管理系統》、《建筑設備自動化》和《建筑智能化系統集成技術》等課程中也都會提到空調系統。空調系統在建筑智能化系統中的重要地位，決定了它必然會是我們研究的重要對象。隨之而來的問題，就出現了，對于空調系統，在不同的課程中，介紹相關知識點時，如何把握深度和講解側重點就變得尤為重要。在建筑智能環境學中，類似的情況有不少。我院自2010年開始招收和培養建筑電氣與智能化專業的學生，筆者承擔了2屆的授課任務。針對該課程內容涉及面廣，理論性強以及培養方案的導向性，我們對教學進行了一定的改革，現將主要做法與同行分享，以期得到批評指正。

二、課程教學改革措施

課程理論性強，涉及很多分析和計算。要清楚講解每一張的重點和難點，包括分析和計算，我們的學時是夠用的。但是這種教學效果往往不理想，我院歷來特別重視對學生的實踐能力培養，學生對實踐的興趣高于理論。該門課程內容，決定了如果采取教師講授為主的授課方式，必然顯得枯燥，難以調動學生積極性和課堂學習氣氛。在一些學生基礎非常好的名牌高校，比如清華大學，也都采取很多措施激發學生的積極性。

1.布置大作業。大作業可以考核學生資料檢索、程序設計、團隊協作和信息技術應用等多個方面能力，因此在介紹完課程緒論后，就會公布大作業選題原則、選題范圍和參考選題，公布大作業提交時間和成績評定方案。

選題時間為2周，在這2周內學生有足夠時間查詢相關資料，確定自己感興趣的課題。教師在學生選完題后，要對題目把關，避免一些過于寬泛和過于簡單的選題。對選題進行簡單分析，指導學生把握正確的探索方向和方法。在課程最后一周，抽出2學時進行大作業的答辯，根據作業質量、工作量、任務分工等方面對每一位同學進行綜合評分。鼓勵學生以Web Quest專題形式完成大作業，這樣可以鍛煉其網絡和數據庫技術的應用能力，也能夠將課題組分工、評價和探索過程展現出來。

2.開展專題討論。在講解某一章內容時，先對該章節學習的重點、難點和知識在專業體系中的地位、用途做一簡單介紹。鼓勵學生在概覽本章教材內容后，查找一些相關的資料、案例或者相關的新技術理論等，特別是自己有強烈興趣的問題。這些問題由課代表匯總，交給任課教師，教師在本章最后一個學時，組織學生對有代表性的問題展開有引導性的討論。通過每章一個小專題討論，可以提高學生的學習積極性，開闊思路，也為大作業的有效開展奠定了基礎。在討論過程中，教師要做導向性的總結和點評，指出哪些內容是可以進一步展開研究的，并提供一些研究思路和方向。例如，在緒論中介紹一些典型建筑風格時，會遇到地坑窯這種典型的北方建筑。班級的同學大部分都來自廣東，很多同學看到地坑窯后，第一個疑問就是，如果下暴雨了，會不會被淹掉。有這個疑問是非常正常的，南方多暴雨，防雨防水是他們關注較多的。然而北方的人都知道，擔心被淹一定是對北方的天氣不了解，特別是西北黃土高原一帶，氣候干旱，地面都經常有一層厚厚的塵土，其蓄水能力很強，加上降雨量小，被淹的可能性極低。由此問題切入，就會激發學生的興趣，引導學生進行更深入的思考，同時可以提醒學生，對建筑風格感興趣的，可以把建筑風格與地域關系作為大作業的一個研究方向。

3.注重應用能力的培養。教材中有大量的公式和圖表，而很多曲線其實是有公式在固定參數下繪制而成。為了培養學生的應用能力，在教學中注重曲線的虛擬再現。也就是借助于一些計算機軟件，實現相關的計算和曲線繪制。這樣就更加生動，而且這些曲線和數據都是“活”的，可以方便觀察參數變化對曲線的影響。在實際教學中，我們主要利用excel軟件和matlab軟件，簡單計算和曲線繪制可以借助于excel。而復雜一點的，比如一維不穩定壁面的熱傳導問題，就需要利用matlab求解和作圖。

結合后續課程和專業培養方案，該專業學生必須能夠熟練應用計算機知識、網絡知識對建筑電氣系統進行控制和設計。因此應用能力的培養，就必須貫穿整個培養計劃并在教學中有所體現。在學建筑外環境時，涉及太陽高度角、真太陽時計算等內容，枯燥的公式往往會讓學生興趣降低。此時可以引入一些計算工具，比如百度，通過百度以真太陽時為關鍵詞搜索，就會看到圖1所示的應用。該工具可以輸入公歷或者農歷，還有閏月選擇功能。可計算全國各地任意地點和時間的真太陽時、平太陽時和標準太陽時。通過這個看似簡單的計算工具，可以更具體地講解太陽時的定義和不同太陽時的區別，由此可以引導學生對緯度和太陽時、太陽時和太陽方位角、太陽高度角等概念及計算方法的思考，自己是否可以制作一個類似的實現相關參數的計算和分析。同時也容易發現，圖1的工具雖然可以方便準確計算真太陽時，然而其目的是為了分析八字，用于起名。這就涉及了八字起名，而八字算命、起名和堪輿術都屬于易學范疇，都需要科學的觀點。由此可以引入關于建筑環境學和堪輿術關系的討論，引導學生用正確的觀點看待二者。

4.提高實踐環節要求。在實踐環節教學中，我們以提高綜合應用能力為導向，結合實際應用，提高該環節的要求。例如在做室外溫度測量實驗時，對實驗報告和數據處理的要求如下：①繪制實測溫度曲線；②繪制氣象部門發布的該天溫度曲線；③繪制用諧波函數模擬的溫度曲線；④對比氣象部門所測數據或者自己所測數據與理論模擬曲線的差異，最后分析實驗的誤差來源，并說明原因。

圖2是廣東氣象網天氣實況數據展示頁面，可以多城市、動態顯示氣溫、風力、相對濕度和降水量等氣象參數。在做實驗前，將該頁面給學生看，讓學生對數據展示形成基本概念，同時也知道該如何查找氣象部門測量的氣象數據。對于有理論計算的實驗，一律要用理論值和實驗值進行比對，并分析誤差來源。實驗報告全部要求用電子版，數據曲線不能是手繪后掃描，必須是用做圖軟件進行繪制和處理。通過這樣的要求，學生對數據的處理和展現能力得到了培養。該專業學生經常和實時監控數據曲線打交道，類似于圖2所示的天氣實況數據，因此數據處理和展現技巧的掌握十分必要。

三、課程考核方式和評價的教學改革

課程在考核環節，也體現了注重應用能力和自主學習能力的培養。考核采用平時成績和期末卷面成績相結合的辦法，平時成績比例提高到40%。在平時成績中，大作業成績占70%，考勤、課堂表現等占30%。而期末考試也采用開卷考試，弱化對知識及記憶性的要求，而強調綜合應用能力的考核。

結合學生特點、課程特點和培養目標的要求，對建筑智能環境學的教學改革進行了有效探索。從2屆學生反饋的情況來看，收到了較明顯的效果。學生給予了肯定和較高評分，筆者也因此獲得了學院2012學年度課堂教學質量效果優秀教師的榮譽。

參考文獻：

[1]周齊國，童明俶.建筑電氣與智能化學科及學科建設[J].重慶大學學報（社會科學版），2001，7（5）：33-35.

[2]周齊國，楊治明.論建筑電氣與智能化學科[J].建筑電氣，2002，（2）：21-22.

[3]朱穎心.建筑環境學（第三版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4]李念平.建筑環境學[M].北京：化學工業出版社，2010.

[5]朱穎心.建筑環境學課程建設與教學方法[J].高等建筑教育，2003，12（3）：26-29.

[6]廣東氣象局.天氣實況[DB/OL].[2013-10-17].

http：//gd.weather.com.cn/tqsk/index.shtml.

基金項目：本文系廣東技術師范學院重點教改項目：建筑設備“教學做”一體化情景教學模式探索與實踐（jy201202）的研究成果。

作者簡介：伍銀波（1984-），男，河南靈寶人，廣東技術師范學院，講師。

結合后續課程和專業培養方案，該專業學生必須能夠熟練應用計算機知識、網絡知識對建筑電氣系統進行控制和設計。因此應用能力的培養，就必須貫穿整個培養計劃并在教學中有所體現。在學建筑外環境時，涉及太陽高度角、真太陽時計算等內容，枯燥的公式往往會讓學生興趣降低。此時可以引入一些計算工具，比如百度，通過百度以真太陽時為關鍵詞搜索，就會看到圖1所示的應用。該工具可以輸入公歷或者農歷，還有閏月選擇功能。可計算全國各地任意地點和時間的真太陽時、平太陽時和標準太陽時。通過這個看似簡單的計算工具，可以更具體地講解太陽時的定義和不同太陽時的區別，由此可以引導學生對緯度和太陽時、太陽時和太陽方位角、太陽高度角等概念及計算方法的思考，自己是否可以制作一個類似的實現相關參數的計算和分析。同時也容易發現，圖1的工具雖然可以方便準確計算真太陽時，然而其目的是為了分析八字，用于起名。這就涉及了八字起名，而八字算命、起名和堪輿術都屬于易學范疇，都需要科學的觀點。由此可以引入關于建筑環境學和堪輿術關系的討論，引導學生用正確的觀點看待二者。

4.提高實踐環節要求。在實踐環節教學中，我們以提高綜合應用能力為導向，結合實際應用，提高該環節的要求。例如在做室外溫度測量實驗時，對實驗報告和數據處理的要求如下：①繪制實測溫度曲線；②繪制氣象部門發布的該天溫度曲線；③繪制用諧波函數模擬的溫度曲線；④對比氣象部門所測數據或者自己所測數據與理論模擬曲線的差異，最后分析實驗的誤差來源，并說明原因。

圖2是廣東氣象網天氣實況數據展示頁面，可以多城市、動態顯示氣溫、風力、相對濕度和降水量等氣象參數。在做實驗前，將該頁面給學生看，讓學生對數據展示形成基本概念，同時也知道該如何查找氣象部門測量的氣象數據。對于有理論計算的實驗，一律要用理論值和實驗值進行比對，并分析誤差來源。實驗報告全部要求用電子版，數據曲線不能是手繪后掃描，必須是用做圖軟件進行繪制和處理。通過這樣的要求，學生對數據的處理和展現能力得到了培養。該專業學生經常和實時監控數據曲線打交道，類似于圖2所示的天氣實況數據，因此數據處理和展現技巧的掌握十分必要。

三、課程考核方式和評價的教學改革

課程在考核環節，也體現了注重應用能力和自主學習能力的培養。考核采用平時成績和期末卷面成績相結合的辦法，平時成績比例提高到40%。在平時成績中，大作業成績占70%，考勤、課堂表現等占30%。而期末考試也采用開卷考試，弱化對知識及記憶性的要求，而強調綜合應用能力的考核。

結合學生特點、課程特點和培養目標的要求，對建筑智能環境學的教學改革進行了有效探索。從2屆學生反饋的情況來看，收到了較明顯的效果。學生給予了肯定和較高評分，筆者也因此獲得了學院2012學年度課堂教學質量效果優秀教師的榮譽。

參考文獻：

[1]周齊國，童明俶.建筑電氣與智能化學科及學科建設[J].重慶大學學報（社會科學版），2001，7（5）：33-35.

[2]周齊國，楊治明.論建筑電氣與智能化學科[J].建筑電氣，2002，（2）：21-22.

[3]朱穎心.建筑環境學（第三版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4]李念平.建筑環境學[M].北京：化學工業出版社，2010.

[5]朱穎心.建筑環境學課程建設與教學方法[J].高等建筑教育，2003，12（3）：26-29.

[6]廣東氣象局.天氣實況[DB/OL].[2013-10-17].

http：//gd.weather.com.cn/tqsk/index.shtml.

基金項目：本文系廣東技術師范學院重點教改項目：建筑設備“教學做”一體化情景教學模式探索與實踐（jy201202）的研究成果。

作者簡介：伍銀波（1984-），男，河南靈寶人，廣東技術師范學院，講師。

結合后續課程和專業培養方案，該專業學生必須能夠熟練應用計算機知識、網絡知識對建筑電氣系統進行控制和設計。因此應用能力的培養，就必須貫穿整個培養計劃并在教學中有所體現。在學建筑外環境時，涉及太陽高度角、真太陽時計算等內容，枯燥的公式往往會讓學生興趣降低。此時可以引入一些計算工具，比如百度，通過百度以真太陽時為關鍵詞搜索，就會看到圖1所示的應用。該工具可以輸入公歷或者農歷，還有閏月選擇功能。可計算全國各地任意地點和時間的真太陽時、平太陽時和標準太陽時。通過這個看似簡單的計算工具，可以更具體地講解太陽時的定義和不同太陽時的區別，由此可以引導學生對緯度和太陽時、太陽時和太陽方位角、太陽高度角等概念及計算方法的思考，自己是否可以制作一個類似的實現相關參數的計算和分析。同時也容易發現，圖1的工具雖然可以方便準確計算真太陽時，然而其目的是為了分析八字，用于起名。這就涉及了八字起名，而八字算命、起名和堪輿術都屬于易學范疇，都需要科學的觀點。由此可以引入關于建筑環境學和堪輿術關系的討論，引導學生用正確的觀點看待二者。

4.提高實踐環節要求。在實踐環節教學中，我們以提高綜合應用能力為導向，結合實際應用，提高該環節的要求。例如在做室外溫度測量實驗時，對實驗報告和數據處理的要求如下：①繪制實測溫度曲線；②繪制氣象部門發布的該天溫度曲線；③繪制用諧波函數模擬的溫度曲線；④對比氣象部門所測數據或者自己所測數據與理論模擬曲線的差異，最后分析實驗的誤差來源，并說明原因。

圖2是廣東氣象網天氣實況數據展示頁面，可以多城市、動態顯示氣溫、風力、相對濕度和降水量等氣象參數。在做實驗前，將該頁面給學生看，讓學生對數據展示形成基本概念，同時也知道該如何查找氣象部門測量的氣象數據。對于有理論計算的實驗，一律要用理論值和實驗值進行比對，并分析誤差來源。實驗報告全部要求用電子版，數據曲線不能是手繪后掃描，必須是用做圖軟件進行繪制和處理。通過這樣的要求，學生對數據的處理和展現能力得到了培養。該專業學生經常和實時監控數據曲線打交道，類似于圖2所示的天氣實況數據，因此數據處理和展現技巧的掌握十分必要。

三、課程考核方式和評價的教學改革

課程在考核環節，也體現了注重應用能力和自主學習能力的培養。考核采用平時成績和期末卷面成績相結合的辦法，平時成績比例提高到40%。在平時成績中，大作業成績占70%，考勤、課堂表現等占30%。而期末考試也采用開卷考試，弱化對知識及記憶性的要求，而強調綜合應用能力的考核。

結合學生特點、課程特點和培養目標的要求，對建筑智能環境學的教學改革進行了有效探索。從2屆學生反饋的情況來看，收到了較明顯的效果。學生給予了肯定和較高評分，筆者也因此獲得了學院2012學年度課堂教學質量效果優秀教師的榮譽。

參考文獻：

[1]周齊國，童明俶.建筑電氣與智能化學科及學科建設[J].重慶大學學報（社會科學版），2001，7（5）：33-35.

[2]周齊國，楊治明.論建筑電氣與智能化學科[J].建筑電氣，2002，（2）：21-22.

[3]朱穎心.建筑環境學（第三版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4]李念平.建筑環境學[M].北京：化學工業出版社，2010.

[5]朱穎心.建筑環境學課程建設與教學方法[J].高等建筑教育，2003，12（3）：26-29.

[6]廣東氣象局.天氣實況[DB/OL].[2013-10-17].

http：//gd.weather.com.cn/tqsk/index.shtml.

基金項目：本文系廣東技術師范學院重點教改項目：建筑設備“教學做”一體化情景教學模式探索與實踐（jy201202）的研究成果。

作者簡介：伍銀波（1984-），男，河南靈寶人，廣東技術師范學院，講師。