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《楼宇智能化技术》课程实训室的构建

时间:2015-12-28 来源:未知 作者:学术堂 本文字数:4770字
摘要

  0 引言。

  智能建筑在我国起步较晚,发展却极为迅猛,但业内人员普遍存在层次不高及专业知识匮乏的状况,导致社会对智能建筑人才的需求不断扩大,智能楼宇管理师也被国家紧急人才办公室列为紧缺性技能型人才。

  针对这种情况,许多高校开设了相关专业及课程,我院也在电子信息工程技术专业中开设了《楼宇智能化技术》课程,该课程工程性和综合性非常强,对实践教学环节要求很高,必须要建设与课程相配套的实训室。实训室应紧密结合智能楼宇新技术的发展和应用,给予学生具体直观的感性认识,要求学生不仅要认知智能建筑各子系统的结构、功能和原理,还要熟练掌握设备安装、调试与维护的技能,培养学生的动手和创新能力。

  1 建设思路。

  楼宇智能化技术实训室的建设首先根据专业培养目标与课程大纲,及智能楼宇管理师职业标准要求,对实训系统建设目标、技术方案及各子系统作出总体的功能描述,再对实训系统提出深化设计,明确系统总体构架及各子系统间的关系,完成设备选型以及对工程施工作出具体要求。江阴职业技术学院建设该实训室时确立了以下几点思路:

  1.1 概念创新。

  用新思维、新概念来建设实训室,使之具备工程背景及环境特征。实训设备要实用化、工程化、现场化,接近真实环境是该实训室在建设过程中重点强调的,提出“实训项目+工程背景”概念,依托实训室,将实训项目向工程实际进行扩展和延伸,使实训室既是实训场所,同时也是工程现场,让学生有一种身临其境的感觉,体现出高职院校在人才培养方向上突出应用性的特点[1].

  1.2 目的明确。

  实训室应充分考虑真实性与原理性的关系,采用实物与模型,软件仿真与硬件模拟相结合,能全面展示智能楼宇内各子系统的典型结构与主要设备,逼真地实现各子系统主要功能,给学生提供具体直观的认识,完成课程的原理性实训教学,培养学生对工程设备和实训过程的感性认知,奠定学生的工程知识背景。

  1.3 定位合理。

  人才的培养应以企业需求为目标、学生就业为导向,该专业培养的是面向智能建筑工程设计、施工、安装调试一线的技能性人才,要求具备较强的实践技能与较高的职业素质,因此该实训室定位于应用型。图 1 表明了该实训室在以工程现场及促进就业为导向的思路下各子系统的具体建设内容及相应的职业方向。

  1.4 资源共享。

  实训教学不仅只是满足课程的教学要求,还可以通过对系统的进一步开发,为学生毕业设计、顶岗实践等后续教学及教师科研提供一个开放的系统平台,以进一步提高楼宇智能化集成技术水平,实训室同时还要能承担职业技能鉴定、岗位培训等社会工作。

  2 建设方案。

  实训室的建设要依据社会需求及实际应用,充分融入工程概念,系统集成度高,主要设备应便于安装与拆卸,可操作性强,以培养学生的工程认知。各子系统可独立操作,分别完成相关的实训项目,同时通过对各系统的联动操作,可在实训室内模拟智能大厦对各子系统进行统一管理与运行。因此,该实训室建设方案着重考虑以下几方面:①实训系统构建采用集散控制系统中的分级递阶结构,以实现分散控制,集中管理。②实训室中系统信息的通信采用网络技术实现,智能楼宇中离散的设备、信息通过网络集成为一个相互关联、统一协调的系统,以实现资源、信息、任务的重组与共享。

  实训时,学生可通过实训室内的综合布线网络对各种智能楼宇子系统进行监测、访问或操作。③实训室中的自动化控制是一个典型的集散控制系统,其对应的检测点与控制对象都是分散的,因此要采用标准的开放交互式操作控制系统,采用现场总线技术来实现对每个对象的测控,以实现楼宇设备系统集成[2].

  比较了各种现场总线的性能特点后,该实训室选用由LonWorks 总线构成面向监测对象的测控网络。该总线具备完整高效可靠的 OSI/ISO7 层网络通信模型,是一种完整灵活的开放系统,包含了所有设计、安装配置与控制维护网络所需的硬件及软件。它的物理层支持双绞线、同轴电缆、光纤、无线等通信载体,是现场总线中最丰富的, 其通讯协议 LonTalk 固化在核心元件神经元芯片中,具备通信和控制功能。采用模块化编程工程软件,用户界面简洁友好。

  3 系统构建。

  3.1 实训系统开发。

  智能楼宇实训系统不仅是为教师教学提供演示验证,更重要是应具备让学生进行楼宇设备及系统安装、调试、运行等实际操作能力的训练,使学生具备较强的系统维护能力。因此实训系统的建设分为两块,一是教师的教学展示部分,二是学生的综合实训部分。

  3.1.1 教学展示。

  实训室中做了两块大型的教学演示板,分别是综合型的楼宇智能化系统和消防系统。智能楼宇中的每个子系统在示教板上分别安排一个位置,示教板正面由系统框图和实物模块构成,楼宇智能化技术的工作原理及系统基本结构清晰的在板面上呈现,板上安装的都是工程现场使用的测试模块、控制模块及受控装置等器件。示教板的背面按系统实际的布线要求来进行连接,教学中整个示教系统处于实际工作状态,教师可对学生进行操作讲解。

  3.1.2 实训系统。

  综合实训系统根据具体实训功能需求,采用了实物与模型相结合的方式,组建了视频监控、出入口控制、可视对讲、电子巡更、防盗报警、智能消防等多项实训单元。这些分项系统给学生提供了充分有序且切实可行的实训条件,使学生在了解各子系统原理的基础上,充分认识系统的设备构成,理解其功能及运行原理,掌握其管理应用和维护方法。

  实训系统在设计安装时把所有子系统设备都集中在多块网孔板上,设备接线端引出至二次接线排上,每块网孔板形成一个相对独立的楼宇子系统实训模块。学生可根据各系统安装与连接要求,选择系统设备进行连接和调试。系统间的通讯线材全部从实训室上方的桥架内引出,这样可避免实训设备的搬动及无谓损耗,线材的无序拖拉,极大提高了实训的效率[3].

  3.2 实训项目设计。

  实训室的建设不仅是硬件系统的构建,以工程实践中遇到的问题为出发点,结合智能楼宇管理师国家职业标准中涉及的技术要求来设计实训项目,也是实训室建设的一部分。

  实训项目要强调工程现场的实用性,使学生在实训项目中理解自己将来要从事的职业岗位及能力需求,注重学生职业技能的提高及独立解决问题能力的培养。

  从学生认知规律和实际水平出发,为体现以学生为中心、实现以学生自我训练为主的实训模式,教师在该实训室中设计了由浅入深,由简单到综合的纵向三层多级实训项目体系。

  3.2.1 基础认知层。

  该层依照楼宇智能化技术中不同的子系统划分为多个模块,如出入口控制模块、视频监控模块、防盗报警模块、智能消防模块等。这些模块的前端设备大部分已安装在实训架上,学生可以首先认识和熟悉各个设备的基础特点,再按照设备说明书及系统连接图对各子系统进行安装、连接、调试及排故等实训操作,提高学生的实践动手能力。

  该层次的实训项目要求全体学生必须完成,通过认知性及验证性的实训,为学生奠定工程知识背景,培养学生对实训(工程)设备和工作过程的感性知识,有助学生对智能楼宇中相关理论知识的融会贯通。

  3.2.2 专业组合层。

  该层次包括更复杂和更具专业性的验证性实训,以及需要综合运用基础认知层中多个实训项目的设计性实训,例如综合布线的组网、防盗报警系统的编程、视频监控系统构建等。实训系统在建设时,源代码对学生是开放的,学生在认识和熟悉整个楼宇智能化系统后,可对各个子系统可以进行信息共享和联动,在已有功能基础上开发出其他新的功能。

  参加该层实训的学生是从能独立完成前一层任务的学生中优选出的,他们的理论知识都较为扎实,动手能力强,再通过该层实训的深入学习,学生的行业知识和技能得到进一步的加强,工程现场综合应用能力也得到锻炼和提高。

  3.2.3 科研创新层。

  该层次主要涉及学生的课外科技制作和科研活动,参与的主要是一些综合素质高的同学。该层次倡导自主实训,由一名或多名学生自己拟订实训目标、设计实训方案,经老师审核备案后学生自主开展实训操作,包括科学探索、兴趣研究、科技创新与电子制作等。

  通过该实训层次,可全面提高学生的工程素质,培养他们的创新思维,锻炼他们独立操作动手能力,为以后进入企业工作奠定良好的基础。

  多层次实训项目的设计运用必然会对实训室管理提出更高的要求,实训室采用实训时间、内容、主体三开放的方式,除基础认知层的内容是在课内规定时间要求完成外,其他层次的实训通过学生申请及教师考核的方式安排在课余时间进行。在这样的教学环境中“,教”与“学”互动效果得到很好体现,学生在相对宽松、自由的环境里完成实训任务,在自主学习过程中逐步提高自身的能力与素质。

  4 教材编写。

  该实训室是与工程公司校企合作,依据工程现场的模式共同开发建设的,教师与企业工程师除进行实训系统构建外,还配合完成了相配套校本教材的编写,这样做的优势非常明显:

  4.1 目标定位更为准确。

  教材内容选取非常注重知识、技能与素质三要素的比重,变重知识基础为强调能力要求。切合当前高职教育课程改革的理念,以培养学生的职业能力为目标,强调行业中岗位工作任务的相互衔接,以完成岗位工作所需能力为导向,将对应的知识与技能渗透到每一个实训单元的工作任务过程中,同时通过教材将与行业相关联的知识情感、态度、价值观等物化在实训过程的学习中。

  4.2 教材内容综合化。

  实训室在建设之初教师就已深入考察了智能楼宇行业技术状况及企业用人需求,对相关职业及岗位群所需职业能力有了详细了解。因此教材内容选取更凸显职业岗位所需综合知识,明确指出学生所应具备的综合技能与素质,教材编排注重让教师在教学实践中创设职业岗位情景来强化学生综合能力的训练与提高,以更好地满足用人单位的岗位需要。

  4.3 更加注重实用性。

  高职学生抽象思维能力较弱,因此教材编写在内容和形式等方面要符合高职教学,理论阐述仅限于学生技能掌握的需要,少做推导,突出直观性和多样性。对于实践性内容,重点突出操作步骤,表述出职业能力获得的过程,做到图文并茂,以教程的形式表达出来,满足学生学习和参考的需求,激发学生的学习兴趣。该实训室为自主建设,所以在构建时就相应进行了大量图片及视频等一手资料的收集整理,很好的应用到了教材编写中去[4].

  4.4 紧密衔接职业资格认证。

  实训室的建设及教材编写除紧密结合工程现场外,还考虑与智能楼宇管理师职业资格鉴定相结合,将职业资格鉴定的内涵要求与教材中的知识点进行融合,以职业资格鉴定的应知应会为主线协调构建实训项目,在理论知识及实践技能训练方面进行全范围覆盖,以利于学生获得职业资格证书,更好的顺应人才市场就业准入制度,实现从校园到社会的良好过渡。

  5 小结。

  高职院校中,以工程现场为导向自主建设综合性楼宇智能化技术实训室是对传统课程的一种创新,是发展高职教育及实施教学改革的有效措施,有利于学生技能训练、素质教育及思维和创造能力的扩展。

  该实训室对学生的日常教学及大学生创新、毕业设计等工作发挥了至关重要的作用,以此实训室为依托,教师在毕业设计内容的选取上加大了基于工程实际应用课题的比重,锻炼学生的实践能力,做到产、学、研合一,其中《府前沁园小区视频监控工程》一文因工程针对性强,研究内容丰富、详实,被江苏省教育厅评为 2012 年度江苏省优秀毕业设计一等奖。

  随着实训室中设备有序更新,使用次数逐渐增多,需要教师开拓进取,扩充新知识,应用到实训教学中去。实训室的日常管理工作,包括对设备仪器的保养维护等,也是确保实训室正常高效运转的关键。建设一支高水平、高技能、高素质的团队才能管理利用好实训室,在此我们引入学生专业社团参与到实训的管理和辅导中来,效果非常显着,值得推广。

  参考文献:

  [1]姜大源。职业教育学新论[M].北京:教育科学出版社,2007:66-71.

  [2]余志强。建筑设备监控系统综合实训室的规划设计[J].实验室研究与探索,2009(28):159-162.

  [3]冯增喜。楼宇自动化实验室建设探索与实践[J].电气电子教学学报,2009(31):22-27.

  [4]刘康声。高职教材建设思路及创新。[J].职业技术教育,2009(23):52-54.

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