基于學(xué)生視角的建筑設(shè)備自動(dòng)化課程調(diào)查與評(píng)價(jià)

李奕霖 陳劍波 翁文兵

（上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院 上海 200093）

隨著“5G”“人工智能”“物聯(lián)網(wǎng)”等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，智能建筑逐漸成為未來發(fā)展趨勢(shì)。為了順應(yīng)“智慧城市”國家戰(zhàn)略對(duì)人才的需求，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)需要對(duì)原有自動(dòng)控制原理、建筑電氣、建筑設(shè)備自動(dòng)化等課程的授課方式及課程內(nèi)容進(jìn)行改革?，F(xiàn)有建筑設(shè)備自動(dòng)化課程在教學(xué)內(nèi)容及環(huán)節(jié)設(shè)置上較為傳統(tǒng)，缺乏創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)，不能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，難以達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果。[1]在這一背景下，本研究從學(xué)生視角出發(fā)對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化課程現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過在線問卷對(duì)課程內(nèi)容及課堂環(huán)節(jié)設(shè)置進(jìn)行分析，揭示學(xué)生對(duì)于建筑設(shè)備自動(dòng)化課程內(nèi)容及教學(xué)現(xiàn)狀的看法和體會(huì)，有助于探知學(xué)生低興趣和低參與度的原因，總結(jié)歸納教學(xué)和學(xué)習(xí)模式中的問題，為新工科背景下建筑設(shè)備自動(dòng)化課程的發(fā)展策略及改革措施提供參考。

1 建筑設(shè)備自動(dòng)化課程特點(diǎn)及現(xiàn)狀分析

建筑設(shè)備自動(dòng)化是建環(huán)專業(yè)的一門重要課程，課程內(nèi)容涵蓋暖通、控制、通信等方面的知識(shí)，具有很強(qiáng)的學(xué)科交叉特點(diǎn)，對(duì)增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力具有較高要求。基于課程特點(diǎn)，如何通過理論和實(shí)踐教學(xué)使學(xué)生熟練掌握知識(shí)解決實(shí)際問題，提高學(xué)生在實(shí)際工程中的綜合實(shí)踐、自主創(chuàng)新能力，是任課教師的重要命題。[2]

在教學(xué)工作安排上，有些高校采取將建筑設(shè)備與自動(dòng)控制教學(xué)內(nèi)容由不同專業(yè)教師分段授課的形式，[3]可增進(jìn)學(xué)生和教師對(duì)不同專業(yè)知識(shí)的交叉學(xué)習(xí)，但容易產(chǎn)生教學(xué)內(nèi)容銜接不緊密、側(cè)重點(diǎn)難以把握等問題。在教學(xué)內(nèi)容上，由于課程內(nèi)容具有一定理論性，對(duì)于相關(guān)基礎(chǔ)課程掌握較差的學(xué)生容易出現(xiàn)理解困難等問題。高校建環(huán)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)定了建筑自動(dòng)化課程內(nèi)容包括通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和樓宇自動(dòng)化的相關(guān)內(nèi)容。[3]大多高校以高等學(xué)校建環(huán)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)推薦的教材為主，根據(jù)課時(shí)安排對(duì)教材內(nèi)容作出一定調(diào)整。在教學(xué)模式上，傳統(tǒng)建筑設(shè)備自動(dòng)化課程以老師在課堂上講授課程知識(shí)點(diǎn)為主，缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生容易感到枯燥?，F(xiàn)有教學(xué)中有采用將控制實(shí)例用Matlab 的Simulink 控制工具進(jìn)行模擬，[4]或設(shè)計(jì)工程實(shí)例，采用課上講解建筑設(shè)備系統(tǒng)控制原理、課下模擬仿真的方式，實(shí)現(xiàn)老師講解和學(xué)生動(dòng)手操作。但上述方法與實(shí)際工程項(xiàng)目仍有一定距離，且學(xué)生掌握軟件的能力呈現(xiàn)差異性，統(tǒng)一時(shí)間上機(jī)操作存在一定困難，對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力提出較高要求。近年來，以MOOC 為代表的線上平臺(tái)與線下課堂混合式教學(xué)方式受到一些學(xué)生和教師的青睞。[5,6]然而，在建筑設(shè)備自動(dòng)化課程改革創(chuàng)新中應(yīng)該引入何種交互工具、存在哪些潛在問題尚不明確。通過問卷調(diào)查了解學(xué)生對(duì)不同交互方式和工具的看法，有助于找到提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效果的新途徑，對(duì)形成建筑設(shè)備自動(dòng)化課程改革新模式、新方法具有重要意義。

2 建筑設(shè)備自動(dòng)化課程調(diào)查問卷實(shí)施及結(jié)果分析

2.1 問卷設(shè)計(jì)及實(shí)施

圖1 關(guān)于學(xué)習(xí)效果的問題結(jié)果

本次問卷調(diào)查旨在了解學(xué)習(xí)建筑設(shè)備自動(dòng)化課程的本科生對(duì)于課程現(xiàn)狀的認(rèn)識(shí)及看法，以便對(duì)課程內(nèi)容及教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行改進(jìn)。調(diào)查問卷設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于問題設(shè)計(jì)，應(yīng)具備結(jié)構(gòu)合理、邏輯清晰、簡(jiǎn)要明了、客觀中立的特點(diǎn)。[7]問題排列遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和心理特征。問題的答案設(shè)置應(yīng)盡量規(guī)范具體、意義明確，避免具有歧義或帶有傾向性、誘導(dǎo)性的問題?；谝陨显瓌t，問卷的問題類型包括課程設(shè)置及內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)效果三種，形式有單選客觀題、多選客觀題、排序題、主觀題。利用問卷星線上平臺(tái)進(jìn)行內(nèi)容編輯、調(diào)查實(shí)施、結(jié)果分析等任務(wù)，操作較為靈活便捷。該問卷在課堂上通過二維碼掃碼方式向?qū)W生發(fā)布，共回收43 份有效問卷。

2.2 結(jié)果分析

結(jié)果表明學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容整體來說較感興趣。有86.04%的同學(xué)認(rèn)為課程的內(nèi)容有助于增強(qiáng)其對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化及建筑智能化相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和了解。在所選用的教材中，學(xué)生最感興趣的章節(jié)排名前三位依次是空調(diào)系統(tǒng)的控制、集中空調(diào)冷熱源系統(tǒng)的監(jiān)控、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，章節(jié)排名與本專業(yè)需要掌握基礎(chǔ)知識(shí)的重要程度、學(xué)生對(duì)以往所學(xué)專業(yè)課的熟悉程度呈現(xiàn)出一定相關(guān)性，體現(xiàn)課程體系有較好延續(xù)性。此外，有超過10 名同學(xué)（總?cè)藬?shù)的20%）對(duì)住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)和典型工程案例兩章內(nèi)容感興趣，說明學(xué)生對(duì)與生活緊密相連的先進(jìn)技術(shù)及應(yīng)用有迫切學(xué)習(xí)的愿望。

針對(duì)課程體系的延續(xù)性和相關(guān)性，問卷調(diào)查請(qǐng)學(xué)生按照以往所學(xué)專業(yè)課對(duì)本課程的幫助性排序。在列出課程中，自動(dòng)控制原理的平均綜合得分最高，其次為空調(diào)工程、空調(diào)用制冷技術(shù)，供熱工程、建筑電氣的平均綜合得分最低。而在實(shí)際工程中，建筑設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)維、管理離不開建筑電氣相關(guān)知識(shí)，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力。學(xué)生低估了建筑電氣課程對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化課程的重要性，說明在今后的教學(xué)當(dāng)中，需要加強(qiáng)建筑電氣知識(shí)在建筑設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的講解和動(dòng)手實(shí)操環(huán)節(jié)。

從教學(xué)和學(xué)習(xí)效果來看，學(xué)生對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化課程在知識(shí)傳授、興趣拓展、對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理能力提升方面的教學(xué)效果有較高認(rèn)可度。見圖1，在參與問卷調(diào)查的學(xué)生當(dāng)中，有31 人（72.09%）的同學(xué)認(rèn)為通過建筑設(shè)備自動(dòng)化課程的學(xué)習(xí)，能夠加強(qiáng)對(duì)建筑環(huán)境本專業(yè)相關(guān)的知識(shí)和概念的了解；58.14%的同學(xué)認(rèn)為該課程增強(qiáng)了其對(duì)智能建筑與建筑智能化的興趣。參加問卷的所有學(xué)生都認(rèn)為通過建筑設(shè)備自動(dòng)化課程的學(xué)習(xí)，有助于增強(qiáng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)等建筑設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理能力，其中，86.04%的同學(xué)認(rèn)為課程學(xué)習(xí)對(duì)增強(qiáng)建筑設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理能力很有或較有幫助。除去計(jì)劃從事工作與本專業(yè)不相關(guān)的同學(xué)，分別有69.76%、71.79%的同學(xué)認(rèn)為本門課程的學(xué)習(xí)對(duì)于其工作或科研很有或較有幫助。

在教學(xué)設(shè)計(jì)方面，學(xué)生最認(rèn)可老師通過工程實(shí)例講解知識(shí)點(diǎn)的方式，其次是強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)概念、定義和方法、介紹科技前沿和行業(yè)動(dòng)態(tài)、和同學(xué)們進(jìn)行課堂互動(dòng)。針對(duì)課堂環(huán)節(jié)設(shè)置方面，有79.07%的學(xué)生最希望增加的教學(xué)活動(dòng)是實(shí)地調(diào)研、見習(xí)，41.86%的學(xué)生希望增加小組合作、討論環(huán)節(jié)，39.53%和30.23%的同學(xué)希望通過MOOC或“雨課堂”等在線或移動(dòng)端學(xué)習(xí)平臺(tái)加強(qiáng)課外和課堂學(xué)習(xí)。問卷結(jié)果體現(xiàn)了比起在學(xué)習(xí)交互平臺(tái)上的創(chuàng)新，學(xué)生更希望看到課程環(huán)節(jié)和形式上的實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新，表達(dá)了學(xué)生想?yún)⑴c工程實(shí)踐環(huán)節(jié)、提升切實(shí)解決實(shí)際工程問題能力的迫切心情。

針對(duì)考核方式，調(diào)查結(jié)果顯示除主、客觀題考試外，學(xué)生希望通過課堂出勤率和回答問題情況（37.21%）、學(xué)期中的小組作業(yè)（27.91%）、案例調(diào)研論文（23.26%）的形式檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)情況，說明傳統(tǒng)的考察和考核形式獲得了學(xué)生的較大認(rèn)可度。通過“平日的線上答題和互動(dòng)情況”檢驗(yàn)學(xué)習(xí)情況一項(xiàng)得分相對(duì)較低（11.63%），或許是由于線上答題和互動(dòng)的頻率較高，有可能會(huì)增大學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)。因此，在未來推行課程線上教學(xué)平臺(tái)時(shí)，如何應(yīng)對(duì)和解決學(xué)生可能產(chǎn)生的消極態(tài)度、如果滿足不同學(xué)生對(duì)于課業(yè)的個(gè)性化需求，是一個(gè)重要問題。

3 結(jié)語

本次問卷從學(xué)生角度審視和評(píng)價(jià)建筑設(shè)備自動(dòng)化課程的課程內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)效果等方面現(xiàn)狀。問卷結(jié)果表明，學(xué)生對(duì)課程體系及內(nèi)容、現(xiàn)有教學(xué)方式在知識(shí)傳授效果方面較為認(rèn)可，但表現(xiàn)出對(duì)增加動(dòng)手實(shí)踐、實(shí)地見習(xí)環(huán)節(jié)的迫切需求。在今后教學(xué)過程中，需進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)不同場(chǎng)景提取工程問題，以項(xiàng)目小組模式討論和制定解決方案，探索實(shí)驗(yàn)方法、方案，引導(dǎo)學(xué)生參與控制實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、操作、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)，由此培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)、分析與解決問題的能力，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)和工程技術(shù)的了解。對(duì)線上交互工具的選擇和引入要循序漸進(jìn)，在充分了解學(xué)生意愿、把握學(xué)生學(xué)習(xí)需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行篩選和應(yīng)用，并滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。