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自20世纪90年代中叶以来,中国许多高等学校相关专业相继涉足智能建筑学科领域教学内容和课程体系的改革与实践,在智能建筑领域相关专业的专业建设、教学内容和课程体系改革与实践、教材建设等方面进行了卓有成效的工作。以下介绍中国高等学校智能建筑学科教育的发展历史和状况, 并对中国高等学校建立交叉学科专业,探索人才培养模式多样化的新机制进行探讨。
一、智能建筑的兴起,推动中国智能建筑学科教育的发展
进入20世纪80年代,中国乃至世界掀起兴建智能建筑的热潮。这是因为智能化建筑是现代高科技硕果的综合反映,是一个地区、国家科学技术和经济水平的综合体现,是现代化大城市建筑发展的大趋势,也是当今世界各国为实现社会经济快速发展和管理科学化最有力的技术手段:智能建筑产业已成为中国经济发展中最活跃、最具有生命力的新兴产业之一。
目前中国智能建筑技术总体水平已接近20世纪90年代中期的世界水平,即世界上最先进的智能建筑技术设施在中国建筑物中都得到应用。然而,对中国“智能建筑”现状的调查表明,定位于智能型的建筑,其智能化系统的开通率、无故障运行率、节能增效的实际情况与预期的要求都有较大差距。
产生这些问题的主要原因之一是缺乏各个层次的智能建筑设计、施工建设、运行管理的专业化人才。“智能建筑”应该是“智能”加“建筑”。“智能建筑”不仅需要自动控制、通讯、办公系统、计算机网络,更不能离开建筑这个载体,以及为建筑服务的与能源、环境有关的各种建筑设备;不仅需要各种硬件,而且需要对整个建筑设备系统进行优化管理的软件。因此,智能建筑是多学科的交叉和融汇。而目前中国高等学校各相关专业培养的学生不具备掌握以上跨学科知识的能力。专业人才的极度缺乏是阻碍中国智能建筑技术发展的重要原因。
为了适应科学技术发展的需要,从1993年前后开始,中国许多高等学校(尤其是建筑类高等学校)相关专业相继涉足智能建筑领域教学内容和课程体系的改革与实践,并取得许多很好的经验。其中,哈尔滨建筑大学、南京建筑工程学院,沈阳建筑工程学院、北京工业大学、天津大学、同济大学、北京联合大学、北京建筑工程学院等高等学校在研究生、本科生、大专生或高等职业教育相关专业中安排了智能建筑学科领域的教学内容。
在建设部人事教育司领导下,有关高等学校先后组织了六次有关“智能建筑”的教学研讨会。通过这几次会议取得以下共识和成果:
1、建议以下9门课程可作为智能建筑相关专业的专业课
(1)智能建筑环境与设备概论
(2)综合布线:
(3)建筑设备自动化系统;
(4)办公自动化系统;
(5)通信网络系统:
(6)智能建筑计算机网络;
(7)有线电视及广播;
(8)智能住宅及小区规划设计
(9)智能建筑概论。
2、配合上述9门专业课的开设,编写高等学校智能建筑技术系列教材是十分必要的。为此组成了中国高等学校智能建筑技术系列教材编审委员会,负责“智能建筑环境与设备概论”等9本教课书的编写出版工作。
3、建筑智能化是一个新型的技术领域,教学上也是一个新型的学科领域,因此有一个权威性的专家组织来指导和把握该学科领域发展的方向是非常重要的,同时能为从事该领域教学工作的教师提供一个相互学习、交流提高的机会。为此经建设部批准,于2001年8月成立了“高等学校建筑环境与设备工程专业指导委员会智能建筑指导小组”,以便指导和把握智能建筑学科领域发展的方向,
二、面向21世纪,促进智能建筑相关专业的结构调整工作
中国国家“十五”发展目标指出:“大力推进国民经济和社会信息化,是覆盖现代化建设全局的战略举措”。从现在到2010年前后是中国国家经济建设和社会发展的重要时期。工业化进程加快推进,知识经济逐步确立,经济结构面临战略性调整,科技教育迅猛发展,对外开放进一步扩大,社会主义市场经济体制不断完善,科技人才的结构与素质要求将发生重大变化。
尤其是中国加入WTO和奥运申办成功,这些都对普通高等学校的理工科教育提出了更高要求。下面对中国智能建筑相关专业的结构调整工作所涉及的议题提出以下看法:
1、高等理工科人才培养工作的主要目标和任务是加强素质教育,努力培养具有创新精神、实践能力和能够参与国际竞争的高素质科技专门人才。具体到建筑智能化人才培养工作的目标和任务,就要求学生具有多学科、跨专业、密切联系实践的复合型人才的知识能力和结构。这是由于智能建筑是多学科的交叉和融汇特点所决定的。
在人才培养上要注重人才培养模式多样化的道路,坚持多规格地培养人才以适应社会的不同需要。智能建筑人才市场对研究、开发、设计、施工、运行、维修、管理各个层次的人才都有广泛的需求,因此对研究生、本科、高职、大专、职高、中专各种办学类型都要给予同样的关注以培养出工程科学型、工程技术型、工程应用型等不同类型的人才。
2、一座建筑实现智能化要由不同专业的人员共同完成。但现代科学技术的发展又要求不同专业的人员不能有严格的界限。一个专业的技术人员不仅要精通本专业领域,还要有跨专业适应交叉学科的能力,由于智能建筑技术涉及到许多专业,它的内容是高校现有任何一个设置的专业都不能完全覆盖的。
在中国,和智能建筑技术相关的专业有自动化、电气工程及自动化、通信工程、计算机科学与技术、建筑学、电子信息工程、建筑环境与设备工程等。不同专业培养的智能建筑技术人才的知识结构应该是不同的,各相关专业应根据各自专业特点,来安排教学计划及课程设置。例如:
自动化、电气工程及自动化专业培养的智能建筑技术人才应该精通建筑设备自动化系统(BAS)的规划、设计、调试、运行,熟悉计算机测控网络(包括现场总线技术),具有一定的开发和运行办公自动化计算机网络的能力,也应具有一定的规划、设计建筑物内部通信网络与系统的专业基础知识。
通信工程专业培养的人才应当精通智能建筑中的通信网络与系统(CNS)以及建筑物与外部通信的规划、设计、调试与运行,熟悉通信技术与计算机网络技术的结合,具有一定的设计和开发办公自动化系统和建筑设备自动化系统的能力。
计算机科学与技术专业培养的人才应该能够承担智能建筑中计算机网络(主干网、楼层局域网等)的规划、设计、调试,能够熟练开发办公自动化系统(OAS)的应用软件,熟悉计算机网络与通信技术,具有一定的设计开发建筑设备自动化系统的能力。
以上四个专业培养的人才应当突出网络时代的特征,即网络知识作为主线贯穿于专业课程之中,都应当具有对建筑物和建筑群中综合布线的规划、设计、测试、验证的知识和能力,同时应当具备一定的土木建筑的基本知识。
建筑环境与设备工程专业培养的人才,在精通制冷空调、采暖供热、通风除尘、冷热源设备、建筑物能源管理和给排水下艺设计的基础上,对建筑设备自动化系统(BAS)的设计、调试以及建筑物中弱电系统的集成有相当程度的了解。
3、实践教育是高等理工科教育中十分重要的组成部分,而当前实验、实习、课程设计、毕业设计(论文)等实践环节普遍薄弱,已成为制约培养学生的创新精神、增强实践能力、提高综合素质的关键因素之一。要切实改革实践教学环节的内容、体系和组织方式,多种形式落实教学基地和教学条件,积极探索新形势下产学研合作教育的途径和方式。关于实践教学环节的方式和途径有很多模式可参考,有的学校基础雄厚并得到政府或企业集团支持,采用与国内外有关企业集团、公司共建方式,充分发挥政府、高校、企业三方面优势,建立高起点、高标准的与国际先进技术及其发展趋势协调同步的“开放式实验室”,如同济大学的“数字控制实训中心”和天津大学的“天津大学一一霍尼韦尔楼宇自动化学院”。它们对内作为学生实验、实训基地,对外作为职业培训和技能鉴定服务的窗口。
部分学校采取“产学合作教育”的方式,利用学校和企业两种不同的教育环境和教育资源,采用课堂教学与学生参加实际工作有机结合的教育模式。合作教育运作的基本形式是“学工交替,学生顶岗工作”,它的最大优势在于实践性教学环节加强。更多的学校建立了“楼宇实验室”,根据学校自身特点,以智能建筑不同的系统为对象,设置实验课程。
毕业设计(论文)教学环节是教学改革必须关注的内容。比较一致的意见是学校和对口的设计院、系统集成公司、楼宇自动化公司建立稳定的产、学、研合作关系,让学生结合真刀真枪的实际工程完成设计题目,这样培养出来的学生受到用人单位的欢迎。
一、智能建筑的兴起,推动中国智能建筑学科教育的发展
进入20世纪80年代,中国乃至世界掀起兴建智能建筑的热潮。这是因为智能化建筑是现代高科技硕果的综合反映,是一个地区、国家科学技术和经济水平的综合体现,是现代化大城市建筑发展的大趋势,也是当今世界各国为实现社会经济快速发展和管理科学化最有力的技术手段:智能建筑产业已成为中国经济发展中最活跃、最具有生命力的新兴产业之一。
目前中国智能建筑技术总体水平已接近20世纪90年代中期的世界水平,即世界上最先进的智能建筑技术设施在中国建筑物中都得到应用。然而,对中国“智能建筑”现状的调查表明,定位于智能型的建筑,其智能化系统的开通率、无故障运行率、节能增效的实际情况与预期的要求都有较大差距。
产生这些问题的主要原因之一是缺乏各个层次的智能建筑设计、施工建设、运行管理的专业化人才。“智能建筑”应该是“智能”加“建筑”。“智能建筑”不仅需要自动控制、通讯、办公系统、计算机网络,更不能离开建筑这个载体,以及为建筑服务的与能源、环境有关的各种建筑设备;不仅需要各种硬件,而且需要对整个建筑设备系统进行优化管理的软件。因此,智能建筑是多学科的交叉和融汇。而目前中国高等学校各相关专业培养的学生不具备掌握以上跨学科知识的能力。专业人才的极度缺乏是阻碍中国智能建筑技术发展的重要原因。
为了适应科学技术发展的需要,从1993年前后开始,中国许多高等学校(尤其是建筑类高等学校)相关专业相继涉足智能建筑领域教学内容和课程体系的改革与实践,并取得许多很好的经验。其中,哈尔滨建筑大学、南京建筑工程学院,沈阳建筑工程学院、北京工业大学、天津大学、同济大学、北京联合大学、北京建筑工程学院等高等学校在研究生、本科生、大专生或高等职业教育相关专业中安排了智能建筑学科领域的教学内容。
在建设部人事教育司领导下,有关高等学校先后组织了六次有关“智能建筑”的教学研讨会。通过这几次会议取得以下共识和成果:
1、建议以下9门课程可作为智能建筑相关专业的专业课
(1)智能建筑环境与设备概论
(2)综合布线:
(3)建筑设备自动化系统;
(4)办公自动化系统;
(5)通信网络系统:
(6)智能建筑计算机网络;
(7)有线电视及广播;
(8)智能住宅及小区规划设计
(9)智能建筑概论。
2、配合上述9门专业课的开设,编写高等学校智能建筑技术系列教材是十分必要的。为此组成了中国高等学校智能建筑技术系列教材编审委员会,负责“智能建筑环境与设备概论”等9本教课书的编写出版工作。
3、建筑智能化是一个新型的技术领域,教学上也是一个新型的学科领域,因此有一个权威性的专家组织来指导和把握该学科领域发展的方向是非常重要的,同时能为从事该领域教学工作的教师提供一个相互学习、交流提高的机会。为此经建设部批准,于2001年8月成立了“高等学校建筑环境与设备工程专业指导委员会智能建筑指导小组”,以便指导和把握智能建筑学科领域发展的方向,
二、面向21世纪,促进智能建筑相关专业的结构调整工作
中国国家“十五”发展目标指出:“大力推进国民经济和社会信息化,是覆盖现代化建设全局的战略举措”。从现在到2010年前后是中国国家经济建设和社会发展的重要时期。工业化进程加快推进,知识经济逐步确立,经济结构面临战略性调整,科技教育迅猛发展,对外开放进一步扩大,社会主义市场经济体制不断完善,科技人才的结构与素质要求将发生重大变化。
尤其是中国加入WTO和奥运申办成功,这些都对普通高等学校的理工科教育提出了更高要求。下面对中国智能建筑相关专业的结构调整工作所涉及的议题提出以下看法:
1、高等理工科人才培养工作的主要目标和任务是加强素质教育,努力培养具有创新精神、实践能力和能够参与国际竞争的高素质科技专门人才。具体到建筑智能化人才培养工作的目标和任务,就要求学生具有多学科、跨专业、密切联系实践的复合型人才的知识能力和结构。这是由于智能建筑是多学科的交叉和融汇特点所决定的。
在人才培养上要注重人才培养模式多样化的道路,坚持多规格地培养人才以适应社会的不同需要。智能建筑人才市场对研究、开发、设计、施工、运行、维修、管理各个层次的人才都有广泛的需求,因此对研究生、本科、高职、大专、职高、中专各种办学类型都要给予同样的关注以培养出工程科学型、工程技术型、工程应用型等不同类型的人才。
2、一座建筑实现智能化要由不同专业的人员共同完成。但现代科学技术的发展又要求不同专业的人员不能有严格的界限。一个专业的技术人员不仅要精通本专业领域,还要有跨专业适应交叉学科的能力,由于智能建筑技术涉及到许多专业,它的内容是高校现有任何一个设置的专业都不能完全覆盖的。
在中国,和智能建筑技术相关的专业有自动化、电气工程及自动化、通信工程、计算机科学与技术、建筑学、电子信息工程、建筑环境与设备工程等。不同专业培养的智能建筑技术人才的知识结构应该是不同的,各相关专业应根据各自专业特点,来安排教学计划及课程设置。例如:
自动化、电气工程及自动化专业培养的智能建筑技术人才应该精通建筑设备自动化系统(BAS)的规划、设计、调试、运行,熟悉计算机测控网络(包括现场总线技术),具有一定的开发和运行办公自动化计算机网络的能力,也应具有一定的规划、设计建筑物内部通信网络与系统的专业基础知识。
通信工程专业培养的人才应当精通智能建筑中的通信网络与系统(CNS)以及建筑物与外部通信的规划、设计、调试与运行,熟悉通信技术与计算机网络技术的结合,具有一定的设计和开发办公自动化系统和建筑设备自动化系统的能力。
计算机科学与技术专业培养的人才应该能够承担智能建筑中计算机网络(主干网、楼层局域网等)的规划、设计、调试,能够熟练开发办公自动化系统(OAS)的应用软件,熟悉计算机网络与通信技术,具有一定的设计开发建筑设备自动化系统的能力。
以上四个专业培养的人才应当突出网络时代的特征,即网络知识作为主线贯穿于专业课程之中,都应当具有对建筑物和建筑群中综合布线的规划、设计、测试、验证的知识和能力,同时应当具备一定的土木建筑的基本知识。
建筑环境与设备工程专业培养的人才,在精通制冷空调、采暖供热、通风除尘、冷热源设备、建筑物能源管理和给排水下艺设计的基础上,对建筑设备自动化系统(BAS)的设计、调试以及建筑物中弱电系统的集成有相当程度的了解。
3、实践教育是高等理工科教育中十分重要的组成部分,而当前实验、实习、课程设计、毕业设计(论文)等实践环节普遍薄弱,已成为制约培养学生的创新精神、增强实践能力、提高综合素质的关键因素之一。要切实改革实践教学环节的内容、体系和组织方式,多种形式落实教学基地和教学条件,积极探索新形势下产学研合作教育的途径和方式。关于实践教学环节的方式和途径有很多模式可参考,有的学校基础雄厚并得到政府或企业集团支持,采用与国内外有关企业集团、公司共建方式,充分发挥政府、高校、企业三方面优势,建立高起点、高标准的与国际先进技术及其发展趋势协调同步的“开放式实验室”,如同济大学的“数字控制实训中心”和天津大学的“天津大学一一霍尼韦尔楼宇自动化学院”。它们对内作为学生实验、实训基地,对外作为职业培训和技能鉴定服务的窗口。
部分学校采取“产学合作教育”的方式,利用学校和企业两种不同的教育环境和教育资源,采用课堂教学与学生参加实际工作有机结合的教育模式。合作教育运作的基本形式是“学工交替,学生顶岗工作”,它的最大优势在于实践性教学环节加强。更多的学校建立了“楼宇实验室”,根据学校自身特点,以智能建筑不同的系统为对象,设置实验课程。
毕业设计(论文)教学环节是教学改革必须关注的内容。比较一致的意见是学校和对口的设计院、系统集成公司、楼宇自动化公司建立稳定的产、学、研合作关系,让学生结合真刀真枪的实际工程完成设计题目,这样培养出来的学生受到用人单位的欢迎。