论文部分内容阅读
摘要：在卓越工程师培养模式指导下，探讨建筑环境与能源应用工程专业的建筑设备自动化系列课程建设现状。从课程建设的理论体系、教学内容、实验体系等方面对建筑设备自动化系列课程进行了初步研究，并探讨了该系列课程建设的基本内容。
关键词：建筑设备自动化；卓越工程师；课程建设
作者简介：鲁祥友（1973-），男，安徽灵璧人，安徽建筑大学环境与能源工程学院，副教授。（安徽 合肥 230022）
基金项目：本文系2011年安徽省自然科学基金资助项目（项目编号：11040606M111）、2009年度安徽省省级特色专业建筑环境与设备工程建设项目（项目编号：Z01306）、2010年安徽省教育厅重点教研项目“区域性高校建筑环境与设备工程专业本科培养方案研究”（项目编号：JY1043）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0125-02
教育部“卓越工程师教育培养计划”是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，国内一些高校的相关专业由于综合实力比较雄厚，已经被批准进行卓越工程师的培养模式办学。大多数高校特别是地方高校的建筑环境与能源应用工程专业，由于办学力量相对薄弱，因此距离“卓越模式”仍然有许多道路要走，相关研究工作也值得去探讨。
一、卓越工程师培养模式自动化系列课程的教学现状分析[1-10]
为了使本专业能够更好地适应新时期发展的需求和拓宽专业知识面，专指委在原有的系列课程的基础上增设了建筑设备自动化系列课程，主要包括“自动控制原理”、“建筑环境测量技术”和“建筑设备自动化”等。对于本专业的学生来说，该系列课程的学科交叉性太强，虽然本专业学生对该系列课程的学习热情非常高，但是一方面由于该系列课程开设时间相对较短，教师的教学经验也相对薄弱，另一方面该系列课程的教材和教学大纲仍然难以相对统一，因师施教的现象仍然很严重。因此，该系列课程的教学现状、培养目标、教学大纲及其教学内容等与卓越工程师的培养方向要求相差仍然较大，而且现有的资料大多是针对其中某一门课程进行探讨的，针对系列课程的研究仍然很少。因而有必要在“卓越工程师模式”要求下，进一步对该系列课程进行探讨，以便能够更加系统地建立建筑设备自动化系列课程的理论和实践教学体系。
二、卓越工程师培养模式下建筑设备自动化系列课程建设探讨[5-8]
1.卓越工程师培养模式下建筑设备自动化系列课程的教学基本目标
按照专指委制定的本专业的培养目标的要求，通过该专业自动化系列课程的学习，使学生掌握和了解系统控制的基本原理和理论知识，能够对本专业的控制问题提出控制方案，确定控制参数，配合控制工程师设计建筑设备自动控制系统。
2.卓越工程师培养模式下建筑设备自动化系列课程承担的教学任务
建筑设备自动化系列课程主要包括“计算机网络技术”、“电工与电子学”、“自动控制原理”、“建筑环境测量技术”、“建筑设备自动化”等，其中“自动控制原理”、“建筑环境测量技术”、“建筑设备自动化”为主干课程。而“建筑环境测量技术”课程已有统编教材，本文不再做进一步讨论。本文在专业培养目标的指导下，考虑到安徽建筑大学是大土建专业背景下的地方院校，结合毕业生的就业多年后的反馈信息与课题组多年的教学实践，对自动控制原理、建筑设备自动化课程的理论和实践教学内容进行初步研究。
（1）自动控制原理的主要教学内容。根据建筑环境与能源应用工程专业的培养目标和卓越工程师的培养模式要求，自动控制原理的主要授课内容如下：
1）自动控制系统基本概念：自动控制系统组成；自动控制系统的方框图及分类；自动控制系统的过渡过程及品质指标。
2）被控对象的特性：被控对象的特性参数；被控对象的数学模型；被控对象特性的实验测取。
3）测量变送器及其特性：温度变送器；空气湿度传感器；压力与压差则量变送器；流量测量变送器；液位测量变送器；热阻式热流传感器；测量变送器的特性及其性能指标。
4）基本控制规律：双位控制及其调节器；PID控制规律。
5）执行器及其特性：电动执行器及其特性；气动执行机构及其特性；调节阀流量特性；调节风门及其特性；电-气转换器和电-气阀门定位器；执行器的选择。
6）简单自动控制系统的特性及设计：简单自动控制系统的特性；被控变量和调节参数的选择；调节器的选择。
7）复杂自动控制系统的特性及设计：串级控制系统；比值控制系统；分程控制系统；选择性控制系统；前馈控制系统。
8）锅炉的自动控制：锅炉自动控制的任务；锅炉给水自动控制的任务及特性；锅炉给水自动控制系统；锅炉燃烧过自动控制的任务及特性；锅炉燃烧过程自动控制。
9）制冷设备与空气调节系统的自动控制：压缩机的能量调节与自动保护；蒸发器供液量的自动控制；制冷系统运行参数的自动控制；空调单回路控制；空调多回路控制。
10）典型制冷与空调装置的自动控制：变频空调器的自动控制；中央空调系统的自动控制；冷藏库系统的自动控制。
（2）建筑设备自动化的教学内容。[8]
1）建筑设备自动化概论：建筑设备自动化系统的基本概念及研究内容；建筑设备自动化在我国的发展现状与未来；建筑设备自动化的3A系统（办公自动化、通讯自动化、设备自动化）及其研究内容。
2）建筑设备自动化计算机网络基础：网络拓扑；网络传输介质；通讯协议与OSI模型；常用网络设备；系统的综合布线。
3）建筑设备自动化的计算机控制技术：分布式控制；DDC控制；Lon Works技术；常用的现场总线；以太网技术。
4）暖通空调的自动化：制冷机组；热交换站；VRV多联机；VAV变风量空调系统；定风量空调系统；冷却塔；风机盘管加新风系统；蓄冷系统等的自动化控制。 5）其他建筑设备自动化简述：照明系统的监控；供配电监控；给水排水设备监控；电梯监控。
6）建筑物的安保系统：入侵报警系统；电视监控系统；停车场管理及出入口控制。
7）消防联控系统：火灾产生的机理与规律；常用的火灾传感器基本原理与选择；火灾控制器模块及其线制；消防设施的联动控制。
8）建筑设备自动化系统工程实例分析。以暖通空调的自动化控制实例为主线，讲解几个典型的建筑自动化系统的控制。
3.课程的实验体系建设
结合安徽建筑大学作为大土建背景下的地方院校的特点，开设的实验课程的主要内容如下：
（1）自动控制原理课程实验主要包括：ON/OFF 两位控制；PID参数调整；典型环节的时域响应和稳定性试验分析；控制系统的校正。
（2）建筑设备自动化课程实验主要包括：网络布线及网络拓扑结构连接；空气处理机组的DDC监控系统；中央空调监控系统的实际操作及系统调试；制冷压缩机控制系统的实际操作及系统调试。
4.建筑设备自动化课程设计教学实践
课程设计是建筑设备自动化系列课程教学的重要环节，该环节可培养学生的初步设计能力和独立解决问题的能力。为了和卓越工程师的培养体系和目标相接轨，结合安徽建筑大学大土建的专业背景，课程设计采取的是请进来和走出去相结合的培养模式，所谓请进来，就是将相关企业和设计院的工程师们请到学校来给学生进行实践指导，所谓走出去，就是学生要到企业或者相关的设计院进行工程实践能力的训练，以尽可能地避免闭门造车，通过带学生实践对课题组相关教师的水平提高也是一个很好的机会。
为此，结合社会的需要，规定了课程设计的主要选题范围如下（同时也鼓励学生在教师的指导下，自己选题）：建筑设备自动化测控系统的设计（如制冷系统的测控、空气处理机的测控、VRV多联机测控、蓄冷系统等）；消防联控；一卡通系统设计；视频监控系统设计；入侵报警系统；门禁与楼宇对讲系统设计；停车场管理系统设计。
三、结论
在卓越工程师培养模式下，为了使建筑环境与能源应用工程专业的建筑设备自动化系列课程建设取得突破，有必要从课程建设的理论体系、教学内容、实验体系等方面对建筑设备自动化系列课程进行研究。
参考文献：
[1]高等学校建筑环境与能源应用工程专业指导委员会.全国高等学校土建类专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2]谷士艳，孙清，敖永华.建筑环境与设备工程专业实践教学改革探索[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2011，13（2）：212-215.
[3]张昌，郑万兵，汤文华.建筑环境与设备工程专业课程体系的研究与实践[J].高等建筑教育，2008，17（3）：35-40.
[4]杨喜光，张娓娓.建筑设备自动化的现状与发展趋势[J].精密制造与自动化，2012，（4）：61-64.
[5]李霞，姜文娟.新形势下“自动控制原理”课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2012，（35）：43-44.
[6]李玉云.建筑设备自动化系列课程教学内容的研究[J].高等建筑教育，2005，14（1）：64-66.
[7]冯增喜，于军琪，何波，等.建筑设备自动化课程设计教学实践与研究[J].长春工业大学学报（高教研究版），2011，32（3）：46-47.
[8]鲁祥友.“建筑设备自动化”应用型课程建设[J].中国电力教育，2010，（16）：98-99.
[9]董春桥，袁博，张亚男，等.“建筑设备自动化”课程建设探讨[J].暖通空调，2006，36（7）：49-51.
[10]张广丽.“建筑设备自动化”课程开设现状及展望[J].中国电力教育，2011，（35）：122-123.
（责任编辑：孙辉）
关键词：建筑设备自动化；卓越工程师；课程建设
作者简介：鲁祥友（1973-），男，安徽灵璧人，安徽建筑大学环境与能源工程学院，副教授。（安徽 合肥 230022）
基金项目：本文系2011年安徽省自然科学基金资助项目（项目编号：11040606M111）、2009年度安徽省省级特色专业建筑环境与设备工程建设项目（项目编号：Z01306）、2010年安徽省教育厅重点教研项目“区域性高校建筑环境与设备工程专业本科培养方案研究”（项目编号：JY1043）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0125-02
教育部“卓越工程师教育培养计划”是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，国内一些高校的相关专业由于综合实力比较雄厚，已经被批准进行卓越工程师的培养模式办学。大多数高校特别是地方高校的建筑环境与能源应用工程专业，由于办学力量相对薄弱，因此距离“卓越模式”仍然有许多道路要走，相关研究工作也值得去探讨。
一、卓越工程师培养模式自动化系列课程的教学现状分析[1-10]
为了使本专业能够更好地适应新时期发展的需求和拓宽专业知识面，专指委在原有的系列课程的基础上增设了建筑设备自动化系列课程，主要包括“自动控制原理”、“建筑环境测量技术”和“建筑设备自动化”等。对于本专业的学生来说，该系列课程的学科交叉性太强，虽然本专业学生对该系列课程的学习热情非常高，但是一方面由于该系列课程开设时间相对较短，教师的教学经验也相对薄弱，另一方面该系列课程的教材和教学大纲仍然难以相对统一，因师施教的现象仍然很严重。因此，该系列课程的教学现状、培养目标、教学大纲及其教学内容等与卓越工程师的培养方向要求相差仍然较大，而且现有的资料大多是针对其中某一门课程进行探讨的，针对系列课程的研究仍然很少。因而有必要在“卓越工程师模式”要求下，进一步对该系列课程进行探讨，以便能够更加系统地建立建筑设备自动化系列课程的理论和实践教学体系。
二、卓越工程师培养模式下建筑设备自动化系列课程建设探讨[5-8]
1.卓越工程师培养模式下建筑设备自动化系列课程的教学基本目标
按照专指委制定的本专业的培养目标的要求，通过该专业自动化系列课程的学习，使学生掌握和了解系统控制的基本原理和理论知识，能够对本专业的控制问题提出控制方案，确定控制参数，配合控制工程师设计建筑设备自动控制系统。
2.卓越工程师培养模式下建筑设备自动化系列课程承担的教学任务
建筑设备自动化系列课程主要包括“计算机网络技术”、“电工与电子学”、“自动控制原理”、“建筑环境测量技术”、“建筑设备自动化”等，其中“自动控制原理”、“建筑环境测量技术”、“建筑设备自动化”为主干课程。而“建筑环境测量技术”课程已有统编教材，本文不再做进一步讨论。本文在专业培养目标的指导下，考虑到安徽建筑大学是大土建专业背景下的地方院校，结合毕业生的就业多年后的反馈信息与课题组多年的教学实践，对自动控制原理、建筑设备自动化课程的理论和实践教学内容进行初步研究。
（1）自动控制原理的主要教学内容。根据建筑环境与能源应用工程专业的培养目标和卓越工程师的培养模式要求，自动控制原理的主要授课内容如下：
1）自动控制系统基本概念：自动控制系统组成；自动控制系统的方框图及分类；自动控制系统的过渡过程及品质指标。
2）被控对象的特性：被控对象的特性参数；被控对象的数学模型；被控对象特性的实验测取。
3）测量变送器及其特性：温度变送器；空气湿度传感器；压力与压差则量变送器；流量测量变送器；液位测量变送器；热阻式热流传感器；测量变送器的特性及其性能指标。
4）基本控制规律：双位控制及其调节器；PID控制规律。
5）执行器及其特性：电动执行器及其特性；气动执行机构及其特性；调节阀流量特性；调节风门及其特性；电-气转换器和电-气阀门定位器；执行器的选择。
6）简单自动控制系统的特性及设计：简单自动控制系统的特性；被控变量和调节参数的选择；调节器的选择。
7）复杂自动控制系统的特性及设计：串级控制系统；比值控制系统；分程控制系统；选择性控制系统；前馈控制系统。
8）锅炉的自动控制：锅炉自动控制的任务；锅炉给水自动控制的任务及特性；锅炉给水自动控制系统；锅炉燃烧过自动控制的任务及特性；锅炉燃烧过程自动控制。
9）制冷设备与空气调节系统的自动控制：压缩机的能量调节与自动保护；蒸发器供液量的自动控制；制冷系统运行参数的自动控制；空调单回路控制；空调多回路控制。
10）典型制冷与空调装置的自动控制：变频空调器的自动控制；中央空调系统的自动控制；冷藏库系统的自动控制。
（2）建筑设备自动化的教学内容。[8]
1）建筑设备自动化概论：建筑设备自动化系统的基本概念及研究内容；建筑设备自动化在我国的发展现状与未来；建筑设备自动化的3A系统（办公自动化、通讯自动化、设备自动化）及其研究内容。
2）建筑设备自动化计算机网络基础：网络拓扑；网络传输介质；通讯协议与OSI模型；常用网络设备；系统的综合布线。
3）建筑设备自动化的计算机控制技术：分布式控制；DDC控制；Lon Works技术；常用的现场总线；以太网技术。
4）暖通空调的自动化：制冷机组；热交换站；VRV多联机；VAV变风量空调系统；定风量空调系统；冷却塔；风机盘管加新风系统；蓄冷系统等的自动化控制。 5）其他建筑设备自动化简述：照明系统的监控；供配电监控；给水排水设备监控；电梯监控。
6）建筑物的安保系统：入侵报警系统；电视监控系统；停车场管理及出入口控制。
7）消防联控系统：火灾产生的机理与规律；常用的火灾传感器基本原理与选择；火灾控制器模块及其线制；消防设施的联动控制。
8）建筑设备自动化系统工程实例分析。以暖通空调的自动化控制实例为主线，讲解几个典型的建筑自动化系统的控制。
3.课程的实验体系建设
结合安徽建筑大学作为大土建背景下的地方院校的特点，开设的实验课程的主要内容如下：
（1）自动控制原理课程实验主要包括：ON/OFF 两位控制；PID参数调整；典型环节的时域响应和稳定性试验分析；控制系统的校正。
（2）建筑设备自动化课程实验主要包括：网络布线及网络拓扑结构连接；空气处理机组的DDC监控系统；中央空调监控系统的实际操作及系统调试；制冷压缩机控制系统的实际操作及系统调试。
4.建筑设备自动化课程设计教学实践
课程设计是建筑设备自动化系列课程教学的重要环节，该环节可培养学生的初步设计能力和独立解决问题的能力。为了和卓越工程师的培养体系和目标相接轨，结合安徽建筑大学大土建的专业背景，课程设计采取的是请进来和走出去相结合的培养模式，所谓请进来，就是将相关企业和设计院的工程师们请到学校来给学生进行实践指导，所谓走出去，就是学生要到企业或者相关的设计院进行工程实践能力的训练，以尽可能地避免闭门造车，通过带学生实践对课题组相关教师的水平提高也是一个很好的机会。
为此，结合社会的需要，规定了课程设计的主要选题范围如下（同时也鼓励学生在教师的指导下，自己选题）：建筑设备自动化测控系统的设计（如制冷系统的测控、空气处理机的测控、VRV多联机测控、蓄冷系统等）；消防联控；一卡通系统设计；视频监控系统设计；入侵报警系统；门禁与楼宇对讲系统设计；停车场管理系统设计。
三、结论
在卓越工程师培养模式下，为了使建筑环境与能源应用工程专业的建筑设备自动化系列课程建设取得突破，有必要从课程建设的理论体系、教学内容、实验体系等方面对建筑设备自动化系列课程进行研究。
参考文献：
[1]高等学校建筑环境与能源应用工程专业指导委员会.全国高等学校土建类专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2]谷士艳，孙清，敖永华.建筑环境与设备工程专业实践教学改革探索[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2011，13（2）：212-215.
[3]张昌，郑万兵，汤文华.建筑环境与设备工程专业课程体系的研究与实践[J].高等建筑教育，2008，17（3）：35-40.
[4]杨喜光，张娓娓.建筑设备自动化的现状与发展趋势[J].精密制造与自动化，2012，（4）：61-64.
[5]李霞，姜文娟.新形势下“自动控制原理”课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2012，（35）：43-44.
[6]李玉云.建筑设备自动化系列课程教学内容的研究[J].高等建筑教育，2005，14（1）：64-66.
[7]冯增喜，于军琪，何波，等.建筑设备自动化课程设计教学实践与研究[J].长春工业大学学报（高教研究版），2011，32（3）：46-47.
[8]鲁祥友.“建筑设备自动化”应用型课程建设[J].中国电力教育，2010，（16）：98-99.
[9]董春桥，袁博，张亚男，等.“建筑设备自动化”课程建设探讨[J].暖通空调，2006，36（7）：49-51.
[10]张广丽.“建筑设备自动化”课程开设现状及展望[J].中国电力教育，2011，（35）：122-123.
（责任编辑：孙辉）