以校企共建实验室为平台的《建筑设备》教学模式研究

高苏蒂 杨坦 陈雅君

摘  要：对应用型高校实验教学资源存在的问题和企业参与应用型人才培养的需求进行论述，分析了校企共建实验室的可行性，并以安徽新华学院楼宇智能化实验室为平台，进行《建筑设备》教学模式研究，提出了应用型课程“四化”教学模式，并对教学效果进行了分析。

关键词：校企共建实验室;应用型人才培养;“四化”教学模式;考核方式

中图分类号：G642.0     文献标识码：A    文章编号：2096-3769（2020）02-034-05

安徽省作为泛长三角经济区的重要组成部分，随着国家中部崛起、城镇化、新农村建设等一系列重大战略的实施，安徽省建筑业迎来了快速发展的阶段。据统计，2019年安徽省绿色建筑与装配式建筑分别占新建民用建筑面积比例达45%和10%[1]，在这种背景下，建筑类高校的大力促进智能建筑和装配化建筑的应用型人才培养的意义更加突出。《建筑设备》作为土建专业和建筑类专业必修专业课程之一，其内容涵盖给排水工程、通风空调工程、燃气工程、供配电工程等设备系统[2]。作为一门实操性较强的课程，其教学质量的好坏对应用型建筑人才的培养质量效果有一定的影响。然而，受教学资源的限制，《建筑设备》课程教学工作开展阻力较大，尤其是综合性、设计类实验开设学时少且层次较低。为了摆脱这一困境，应用型高校探索出一系列解决方案，例如，开展大型实验设备共享活动、开发企业实习实践基地及虚拟现实技术应用等。这些措施一定程度上解决了《建筑设备》教学资源不足的困难，但从教学的规律来看，这些改革方案并没有从根本上实现对学生工程实践思维的锻炼，从现阶段的教学经验来看，充分进行实验室开发和利用仍然是进行应用型人才培养的最佳方案。本文从应用型人才培养的规律出发，通过产教融合策略，探讨以校企共建实验室为平台的教学模式的改革路径，以期更好服务应用型人才培养工作。

一、加强校企融合，开展校企共建实验室的可行性分析

（一）应用型高校教学资源存在的问题

应用型高校是以培养地方经济社会发展紧缺的应用型技术人才为出发点，以提高人才创新能力和工程实践能力为目标的高等学校[3]，可以说应用型高校是国家工匠的摇篮，教学是其人才培养的重要措施之一。然而，受到区域经济发展的制约及教学模式落户的影响，多数应用型高校都存在着教学资源短缺、实验设备综合利用率低下等问题，这些都制约着教学的开展。

1.实验室建设资金短缺

应用型高校实验室建设需投入大量的资金，这些资金主要来源地方教育部门的拨款或者学校自筹资金，然而中西部地区经济社会发展水平相对较低，直接影响着高校实验室建设资金的筹措，此外，民办高校实验室建设资金主要来自学校自有资金，受到资金数额的限制，实验室建设规模较小，实验设备的台套数和功能较为局限，难以对综合性、设计型实验教学起到充分的支撑作用。

2.具备工程实践经验的教学师资资源不足

由于应用型高校教师工作任务繁重、薪资待遇相对较低等问题的存在，应用型高校很难吸引具有丰富工程实践经验的教学师资。现有的实验教师工程经验缺乏，教学方法多以理论教学为主，教学模式多采用独立单项实验模式，对于贴合工程实际的综合型实验研究不足，难以直接开展，这也影响力教学质量提升。

3.实验设备综合利用率低

在应用型高校中，各专业的开设和发展会受招生和就业情况的影响，为了缩减办学成本，对于招生不足和就业困难的专业可能会采取缩减规模甚至停招等措施进行调节，这导致与该专业教学相关联的实验设备可能面临利用率低下的问题。同时，因为实验室前期规划缺乏必要的市场论证，可能存在重复建设的情况，导致实验设备综合利用率较低的问题。

（二）企业参与应用型人才培养是企业长期发展的需求

随着企业人才需求回归理性，应用型人才短缺的现状已经严重制约着企业的发展壮大，尤其是近些年来，随着人们对技术创新的认识不断深入，应用型人才的市场竞争力也在不断增强，甚至在许多城市出现了“应用型人才荒”的现象。单纯依靠高校教育的应用型人才培养的体系已无法满足企业对应用型人才的需求，企业参与应用型人才培养的意愿更加强烈。

1.优化了人才素质的结构

企业作为推动经济发展的排头兵，对市场的经济发展的规律更加敏感，对应用型人才素质的结构理解更加务实。企业参与应用型人才培养有利于人才素养的结构优化，可以更好的开展契合市场需求的人才培养工作，避免应用型人才培养工作进入理论知识和实践能力不匹配的误区，有利于提高企业人才队伍的整体素质。

2.促进了企业人才库建设

人才是企业发展中最活跃最能动的因素，企业人才储备的层次、数量以及结构直接影响着企业战略目标的实现。在应用型人才供应短缺的背景下，企业很难直接通过人才市场直接获得符合企业发展需求的人才，因而，企业参与应用型人才培养并实行长期性、持久性和针对性的人才培养策略。一方面，可以提高企业的知名度，另一方面，能够有力的促进企业人才库建设，从而满足企业长期发展目标下对专业性应用人才的需求。

3.加强了校企间的联系，有利于企业文化的输出

企业参与应用型人才培养，实现了企业和高校之间的良性互动[4]。一方面，高校实现了应用型人才培养的模式改革，人才培养质量得到了提高，另一方面，企业通过参与应用型人才培养，提高了企业的知名度，输出了企业文化，完成了企业的社会服务责任。同时，企业在与高校的互动中可以合理利用高校优质资源，降低企业培训成本，提高企业员工的整体素养。

综上所述，高校教学资源存在的问题与企业参与应用型人才的需求存在着共同的解决途径，即开展校企合作。通过开展校企共建实验的方式，高校解决了实验室建设资金短缺的困难，大量具有企业实践经验的工程师弥补了实验师资不足的问题，此外通过校企联合开发综合型实验项目，提高了实验设备的利用率;與此同时，企业在合作中一方面完善了企业人才库，另一方面通过高校教师参与企业培训工作，降低了培训成本，实现了企业的社会效益和经济效益的双丰收。因此，加强校企融合，开展校企共建实验室方案是可行的。

二、校企共建楼宇智能化实验室的平台建设

（一）楼宇智能化实验室系统构成

2013年安徽新华学院土木与环境工程学院考查调研后与深圳市松大科技有限公司就建筑设备类课程针对高校开发出了一套完整的楼宇智能教育现代化系统解决方案，并进一步合作，加强相关产学研项目，共同建设楼宇智能化实验室。实验室平台包括智能化信息集成、信息通讯系统、建筑设备监控系统、安全防范系统、IPTV系统和消防联动系统等，实验平台系统构成如图1所示。

（二）楼宇智能化实验室各系统特点分析

1.独立实验实训系统

为了实现教学和学生实训，智能系统中的各个子系统均设置一套教学演示实验系统，教师通过此实验台进行实训教学，包括进行系统功能分区、设备安装、系统接线、系统调试、效果演示等各个环节的教学过程，给学生一个全面的系统讲解，以便学生进行实训单元实际操作时进行方方面面的对比，为教师的教学和学生的实训提供了良好的基础。

2.实训单元实训系统

通过教师的讲解，学生进入实训单元进行实际系统的操作，学生需要完成系统设计、设备的布置、设备安装、设备接线、线槽布线、桥架辅线、系统联网、系统软硬件调试等工程的全部环节。通过系统完成后的实际效果（或比较教学演示台的效果），评比学生的实训成绩。

图2所示为软件采用多层架构设计，最上层为在线考核端，最低层为数据库，在考核端与数据库中间，引用中间件与应用服务器，建立数据联系通道与3D驱动引擎，实现学生的考核考评。

3.实训中的应用系统

为了提高教学效果，在实训基地中，将智能化信息集成、信息通讯系统、建筑设备监控系统、安全防范系统、IPTV系统和消防联动系统等设计在实验室的各个实际位置，系统除达到实际应用效果外，更重要的是应用系统与各个教学实训系统實现联网，提供了一个学生实训系统与应用系统一体的教学效果，同时使整个实验室表现出一个智能楼宇系统应用和实训环境的统一，表现出其智能化的一面，也是实训教学中心的特色。

图3所示为多层构架的实验室系统拓扑图，通过系统应用服务器，利用校园WIFI将相关3D数据传输于学生端与教师端之间，模拟仿真实训，并实现课堂教学与实践教学、理论与实践为一体。

三、以实验室系统为平台的建筑设备教学模式构建

为了适应应用型人才培养的需求，本文构建了以提高学生动手能力和创新意识为目标的建筑设备课程“四化”教学模式。首先对《建筑设备》课程教学内容进行模块化分解，然后将各模块与楼宇智能化实验室各系统进行匹配，随后采用嵌入式教学方式对教学内容进行“教-学-练”实践，最后对学生学习过程进行考核。“四化”教学模式主要内容如下：

（一）理论实践相结合，教学平台一体化

教师的理论教学已不单纯局限于教室之间，可移至一体化教学平台，与实验实训设备相结合。教学过程中模拟构建出实际工作环境状态，学生在进行实训期间，可实现与实际工作相似的操作过程，同时教师在学生实训过程中予以指导，使教学过程更加现场化、工程化，达到应用型人才培养过程中重视的理论实践相结合的教学目的。

（二）理论教学与实验实训成果考核一体化

教学过程中向平台教学软件输入课程的考试内容，可包括多种题型，在预定时间内以习题库形式向学生开放，通过集中在线答题，提交后即可评出成绩。同时在实验实训成果考核方面，楼宇智能化实验室提供的实训项目也包括实训操练检验过程，通过软件提供不同场景的实训模拟场景，学生进行不同流程的规定操作，并予以评分，这种教学考核一体化的过程既可以达到我们所要求的教学效果，又可以提高学生的学习主动性参与性，加深对现场操作的印象，同时解决了教师教学任务繁重，实验实训教学指导困难等问题。

（三）学校人才培养目标与企业用人需求一体化

目前高校培养学生的课程体系一般通过早期制定的培养方案执行，因而难免与企业用工需求相脱离，楼宇智能化实训综合平台可将社会前沿技术需求提供给高校，进而及时调整培养方向，改进教学方法，使企业需求与高校人才培养方向定位相匹配，避免与社会脱节，实现供需一体化。

（四）智能教育现代化

传统的实践实验教学因其延时性及设备的陈旧老化，难免与时代需求相脱节，并且一般实验实践教学内容偏重理论，实操能力较弱，这样在培养应用型人才的过程中无法更好提高学生解决问题的能力和创新能力。楼宇智能化实训平台既保留了原有的经典实验，又采用了现代化智能教学设备，利用与社会实际需求一体并不断更新的的计算机设备软件，包括智能化信息集成、信息通讯系统、建筑设备监控系统、安全防范系统、IPTV系统等，通过3D虚拟现实技术等手段，完成学生仿真训练实操，教师教学及培训等教学实践安排，全面解决了传统实验实践教学的弊端，实现了智能教育现代化。

四、建设效果

楼宇智能化实验室投入使用六年以来，累计开发综合性、设计性实验余个，对土木工程、建筑设备与能源应用、安全工程专业学生实行预约开放，累计服务教学工作超过1000学时，在应用型人才培养方面成效显著。

（一）学生在教学活动中的参与度增强

校企共建实验室的投入使用改变了《建筑设备》课程的教学模式，一方面教师授课过程不再局限于课本所授的抽象内容，而是将理论知识与实体模型有机结合，提高了授课过程的直观性;另一方面学生可以在授课过程中直接进行内容的动手操作，提高了参与教学活动的参与度。

（二）学生学习自主性得到改善

由于在实验教学中增加了企业工程师的参与，实验室教学内容和工程现场的实际问题相结合，教学活动更加具有针对性，学生能够在实验过程中学习到工程现场问题的解决方案，提升了学习的成就感。同时学生可以根据自己学习的课程内容自主设计实验内容，经实验教师指导后开展设计实验，学生学习的自主性得到了改善。

（三）学生学业质量得到提升，就业竞争力得到增强

经过六年的建设学生的创新意识和工程实践能力得到很大的提升，学生依托校企共建实验室平台申请获批省部级创新创业训练计划项目24项，在各类课外实践创新大赛中获奖20余项，学生独立撰写学术论文30余篇。毕业生就业率逐年提高，且就业单位以国内外著名企业为主。根据2018年学校就业办开展的毕业生满意度调查结果，企业对毕业生的满意度高达90%以上，极大地增强了毕业生在就业市场的竞争力。

五、结语

基于楼宇智能化实训嵌入式教学的的建筑设备课程教学研究具有特别重要的意义，与实际需求密切贴合的软件技术可解决理论与实践相统一的教学，并使教学效果达到最大化。同时软件交互技术的运用，可根据学校教学的实际情况，进行适用性开发，又能具有提高教学质量的效果。通过教学培训考核3D仿真软件的使用，为教师提供丰富的参考资料，提升了教学质量。楼宇智能化实训嵌入式教学改进了建筑设备课程传统实践教学模式和方法。通过3D虚拟工程现场， 學生可对各种工程系统运行进行实际操作，增强实践能力，加深了印象，也提高了教师的教学效果。

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