军队院校建筑智能化技术课程科研反哺教学探索与实践

韩德帅 蔡艳平 马光莲 姜柯 苏延召 李亚奇

摘  要：近年来智慧军营、智慧人防等军队智能建筑领域蓬勃发展，亟需将上述领域的科研成果融入到教学中、转化成人才培养驱动力，解决建筑智能化技术课程内容陈旧、教学方法效果欠佳等问题。为此，该文以军队智能建筑创新能力培养为目标，将军队智能建筑科研过程中产生的关键技术、科学问题、工程案例、科研成果等要素融入教学过程中，构建理论性、实践性与创新性相结合的课程知识体系，探索问题探究式理论教学与任务驱动式实践教学方法，实践多维度、全过程课程考核模式，探索“显性+隐性”相结合的课程思政育人模式，形成新的课程创新与实践体系。实践检验证明，该体系能够有效提升军队院校建筑智能化技术课程的教学质量。

关键词：军队院校；科研反哺教学；建筑智能化技术；智能建筑；课程改革与创新

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）22-0005-05

Abstract： Recently， the military intelligent building technologies， such as Smart Barracks， Intelligent Civil Defense， are gaining high attention. And it is urgent to integrate the research achievements in these fields into teaching and transform them into the driving force of talent cultivation， and solve the problems of outdated course content and suboptimal teaching effort existed in the "Building Intelligentized Technology" course. For this end， aiming to cultivate the innovative ability of military intelligent buildings， this paper integrated the key technologies， scientific problems， engineering cases， scientific research achievements and other elements generated in the military intelligent building research into the course teaching processes， constructed the curriculum knowledge system combining theory， practice and innovation， explored the question-inquiry theory teaching method and the task-driven practice teaching method， applied the multi-dimensional and whole course assessment model， explored the ideological and political education in courses combining explicit education with implicit education， and formed a new curriculum innovation and practice system. The practice shows that the above practices can effectively improve the teaching quality of building intelligentized technology course in military academy.

Keywords： military academy; research feeding teaching; building intelligentized technology; intelligent building; course reform and innovation.

基金项目：教育部高等学校能源动力类新工科研究与实践重点项目“面向新工科建设的能源动力类专业教师分类分层次考核评价体系研究”（NDXGK2017Z-08）；火箭军工程大学教学成果培育项目“面向‘智慧建筑运维能力培养的《工程综合信息管理》课程教学改革”（2021JYJX-X-026）

第一作者简介：韩德帅（1990-），男，汉族，山东聊城人，博士，讲师。研究方向为智能建筑、军事教育。

*通信作者：蔡艳平（1982-），男，汉族，湖北孝感人，博士，教授。研究方向为智能建筑、军事教育。

军队院校建筑智能化技术课程主要讲授军队智能建筑中信息采集处理等方面的共性基础知识，以及军队智能建筑中各业务子系统的基本组成、工作原理和操作使用等专业知识，为学生从事军队智能建筑的运行维护、工程设计和技术研究夯实基础。近年来，随着智慧军营、智慧人防等军队智能建筑研究领域蓬勃發展，物联网、云计算、边缘计算等信息技术推陈出新，对军队智能建筑从业人员的理论基础和能力素质提出了更高要求。传统建筑智能化技术课程内容体系亟待优化，传统灌输式教学方法难以培养学生自主学习能力和探索创新精神，亟需改革。

恰逢其时，教育部于2019年颁布了《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》的规范性文件，提出高校应积极推动科研反哺教学人才培养模式。科研反哺教学人才培养模式能够将科研精神融入教育理念，让研究成果丰富教学内容，从而激发学生学习兴趣，提升人才培养质量。军队院校科学研究更加贴近工程应用、贴合部队需求，相应研究成果更容易落地生根、走进课堂。因此，如何将智慧军营、智慧人防等一些列军队智能建筑高水平科研成果转化成人才培养驱动力、融入教学中；如何在新时代军事教育方针引领下[1-2]对军队院校建筑智能化技术课程内容体系、教学方法进行改革与创新，成为亟待解决的问题。

为此，教学团队系统分析了建筑智能化技术课程内容和教学方法存在的问题，调研分析了军地院校围绕科研反哺教学开展的研究实践、取得的成果经验。在此基础上，以实战化保障需求和新技术发展应用为牵引，以军队智能建筑创新能力培养为目标，对建筑智能化技术课程进行改革：以智能建筑关键技术为牵引构建理论性、实践性与创新性相结合的课程知识体系，以智能建筑科学问题为牵引探索问题探究式理论教学方法，以智能建筑工程案例为牵引研究任务驱动式实践教学方法，以智能建筑创新能力培养为目标实践多维度全过程课程考核模式，同时，研究实践“显性+隐性”相结合的课程思政育人模式，通过改革实践形成具有鲜明特色的课程建设思路和举措。

一  教学问题分析与课程改革总体思路

（一）  教学问题分析

军队院校建筑智能化技术课程内容体系和教学模式主要存在以下问题。

1）课程知识体系陈旧，传统教材难以与时俱进，未能紧密追踪智慧军营、智慧人防等军队智能建筑行业发展方向，未能体现智慧城市、物联网、云计算和边缘计算等前沿技术。

2）建筑智能化技术属学科交叉方向，综合运用多门课知识，知识面广、知识量大，传统“教员讲、学生听”的灌输式教学方法效果欠佳，难以培养学生的自主学习能力。

3）课程传统实践教学以课内实验为主，实践形式单一，实践内容局限于课程本身，与学生专业需求、岗位任职贴合不紧，存在学、用“断裂带”的问题，学生创新实践能力欠缺。

4）课程传统考核模式采用笔试为主的方式，忽略了对学生平时学习、实践创新等环节的全面考察，导致学生参与实践和科研创新的主动性不够。

5）传统教学模式下，课程思政元素少、植入方式简单、手段单一，未形成育人合力、协同效应，思政不深入，学生内驱力、创造力激发不够。

因此，亟需以智能建筑新技术发展方向为牵引，以智能建筑创新能力培养为目标，优化重组建筑智能化技术课程知识体系，对课程理论教学方法、实践教学方法、课程考核模式和思政手段等方面进行改革创新。

（二）  课程改革总体思路

课程组前期围绕军队院校建筑智能化技术课程开展了“科研反哺教学”课程改革与实践工作：通过借鉴军地院校相似课程教学改革举措[3-4]，以及科研反哺教学课程改革成功经验案例[5-6]，围绕智能建筑创新能力培养目标，将军队智能建筑科学研究过程中产生的关键技术、科学问题、工程案例等要素融入教学过程中，对课程教学内容进行优化设计，对理论教学、实践教学、课程考核和思政模式等各个教学环节进行改革创新：以智能建筑关键技术为牵引构建“理-实-新”课程知识体系，以智能建筑科学问题为牵引探索了问题探究式理论教学方法，以智能建筑工程案例为牵引研究了任务驱动式实践教学方法，以智能建筑创新能力培养为目标实践了多维度全过程课程考核模式，探索实践了“显性+隐性”相结合的课程思政育人模式，通过课程改革创新夯实学生理论基础，培养学生工程设计能力和创新实践能力，课程教学改革总体思路如图1所示。

二  基于科研反哺教学理念的课程改革与实践

（一）  以智能建筑关键技术为牵引的“理-实-新”课程知识体系重塑

目前，建筑智能化技术课程教学内容存在两方面问题。一方面，课程内容陈旧，传统知识讲得多，前沿技术讲得少、智能建筑新技术未及时更新；另一方面，课程教学内容知识点多、内容散、体系性不强。为此，以军队智能建筑科研项目中的前沿技术为牵引对课程教学内容进行重塑，利用“认知规律线、系统原理线、前沿技术线”塑造“理论性+实践性+创新性”相融合的课程知识体系：按照工程信息“采集-传输-存储”的认知规律线将课程基础理论部分梳理为信息采集、网络传输与数据存储三个模块，夯实学生专业理论基础；按照各业务系统“感知-控制-执行”的系统原理线将课程应用实践部分梳理为环境监控、电力监控、给排水监控、消防联动和周边警戒等业务子系统，培养学生的工程应用和专业实践能力；按照智能建筑“云-边-端”的前沿技术线将云计算、物联网、边缘计算等新技术嵌入到课程内容体系中，激发学生学习兴趣，培养学生创新研究能力。通过课程知识体系重塑，强化课程内容的逻辑性、体系性与前沿性，构建理论性、实践性与创新性相结合的课程知识体系。依据上述课程内容开展教学，学生学习积极性高，学生也很容易从总体上掌握课程知识体系，构建自己的知识树，学生学习效果明显提升。

（二）  以智能建筑科学问题为牵引的探究式理论教学方法研究

建筑智能化技术课程知识点多、量大，传统灌输式教学模式效果欠佳。为此，课程理论教学采用探究式教学方法，通过提炼军队智能建筑科研项目研究过程中形成的科学问题，以问题为牵引将课堂精讲、分组研讨、课外自学等环节进行有机融合。该探究式教学方法包括以下五步。

1）通过引入工程案例提出问题（例如，工程局域网广播风暴问题）。

2）通过课堂精讲剖析原理機理来分析问题（例如，剖析虚拟局域网技术原理）。

3）探究影响因素来辨析问题（例如，进一步探究工程划分虚拟局域网后不同子系统的通信问题）。

4）结合具体工程应用引导学生分组研讨，思考应对策略来解决问题（例如，思考不同虚拟局域网通信的各种应对策略）。

5）引申拓展、举一反三，留下问题让学生课外进一步自学提升（例如，结合智能建筑引申拓展虚拟局域网的工程应用）。

以科学问题为牵引，以能力培养为目标，通过“导、析、探、思、拓”五步双驱来提高学生的逻辑思维和解决实际工程问题的能力。该问题探究式理论教学方法实施以来，取得了非常好的教学效果，解决了学生学习兴趣不高的问题。

（三）  以智能建筑工程案例为牵引的任务驱动式实践教学方法研究

建筑智能化技术课程实践内容多、学时有限，工程设计和实践创新能力要求高，仅仅依托课堂实践学时，学习效果欠佳。为此，通过精心挑选军队智能建筑信息系统研究、研制、应用过程中的典型案例，将案例分解为具体化的工程设计任务，形成课程实践任务库。在此基础上，以工程设计任务为牵引开展实践教学，要求学生以分组形式挑选实践任务；充分利用智能建筑研制建设和运维管理过程中开发的软硬件等效器、虚拟仿真工具、三维仿真平台和实装训练平台等平台开展实践任务；最终，形成实践报告，并在课堂上以课题答辩的形式汇报实践成果，通过答辩质询、研讨交流，启发学生思路，培养学生分析问题、解决问题的能力。授课教师根据学生实践答辩情况进一步优化完善实践案例，将案例再次放入课程实践任务库中。智能建筑任务驱动式实践教学过程与配套条件依托见表1。

该任务驱动式实践教学方法实施以来，学生参与工程实践的积极性明显提高，实践动手能力明显提升，解决了学生学习存在学、用“断裂带”的问题。

（四）  以智能建筑创新能力培养为目标的多维度全过程考核模式研究

课程传统考核采用“一卷定乾坤”的笔试考核方式，忽略了对学生平时学习、实验实践和研讨环节的考察，与智能建筑创新能力培养目标不相适应。为切实增强学生实践能力、创新意识的培养，探索实践了多维度、全过程课程考核模式。

1）修订了考核标准和办法，形成了可操作的具体方案，将学生学习的全过程均纳入考核范围，见表2，引导学生积极参与课程全过程的学习。

2）提升笔试试卷质量，重点考查学生对基本原理的掌握，增加案例分析试题，减少基本概念试题，减少笔试成绩的比重。

3）采用多元化的考核方式，丰富平时阶段考核内容，充分利用在线学习平台开展线上自学测试和随堂在线测试，利用智能建筑虚拟仿真工具、智能建筑实装训练平台开展综合实践考核，将实验实践、专题研讨等环节和要素均纳入课程考核中，提高平时成绩比重，引导学生重视平时学习。

通过以上措施，解决了学习过程监管不足、对学生综合能力考核评价不全等问题。

（五）  “显性+隐性”相结合的课程思政育人模式研究

建筑智能化技术课程各教学模块特点各异：基础理论模块成熟理论多、应用案例少，思政元素融入困难；应用实践模块紧贴技术前沿和实际工程应用，工程案例丰富、思政元素多，亟需引入课堂。为此，研究实践“显性+隐性”相结合的课程思政育人模式，将课程教学的“真”与思政元素的“善与美”相融合，实现“真善美”的有机统一。在应用实践教学过程中，将智慧人防、智慧军营等军队智能建筑项目研制等重大工程案例融入课程教学环节，激发学生专业自豪感、塑造学生科技强军的使命感，实现专业课程显性思政；在基础理论教学过程中，深挖、细挖基础科学研究过程中的思政元素，发挥科研成果的价值引领作用，建立思政案例库，鼓励学生参加科创竞赛，探索滴水浸润的隐性思政育人模式，在潜移默化中培养学生家国情怀、创新意识、战斗精神和职业道德。

三  相关工作对比分析

科研反哺教学是创新大学教育的重要途径，近年来不少军地院校均围绕科研反哺教学问题开展研究与实践。2020年，南开大学围绕科研反哺教学本科教育教学改革批准立项26项、成立研究性教学校级教研团队，并多次组织召开科研反哺教学经验交流会[5]；国防科技大学计算机学院“天河”高性能计算科研团队将高水平科研融入教学，建成“科研+教学”协同融合的教学团队，在科研反哺教学领域做了大量积极性探索和实践工作[6]。上述军地高校研究成果对本课程教学模式的改革与实践均有很好的借鉴与参考意义。

本文选取了近年来国内高校科研反哺教学典型案例与成功经验，从课程内容体系重塑、理论教学方法创新、实践教学方法改革、考核模式改革和思政模式创新等维度剖析比较了现有案例的成功经验，见表3。

文献[6]中，中国防科技大学通过一体化课程知识体系重塑、进阶式实践体系构建、融合式教学模式创新及“天河文化”思政等举措，将天河超级计算机科研成果融入计算机类专业课程教学中，形成了高效的超算自主创新人才培养机制；文献[7]中，吉林大学磁法勘探课程从实践教学优选事例、课程思政与警示教育，以及教学过程中创新性思维培养等方面进行了科研反哺教学探索与实践；文献[8]中，西南交通大学土木工程材料课程重点研究和探索了如何把科研成果及创新试验研究成果反哺到課堂教学对应知识点上；文献[9]中，广州大学环境工程专业重点围绕科研成果转化为教学资源、教师队伍建设、学生成绩评价体系改革等几方面研究了科研成果反哺本科教学的思路举措；文献[10]中，南京航空航天大学自动化专业围绕科研反哺教学探索了主题创新区建设、将科研成果向教学资源转化、系列研讨课创新等模式与途径；文献[11]中，南开大学化学专业围绕毛细管电色谱教学开展了科研反哺教学课堂改革，结合科研工作案例，通过举实例讲应用、列表对比、分组实验等多元教学模式，加深学生对知识的理解和掌握，培养学生解决实际问题的能力。

与上述工作相比，本文工作的系统性更强，本文将科研过程中的关键技术、科学问题、工程案例、科研成果和创新精神等诸多要素均融入到了课程内容、教学方法、考核模式、课程思政等教学的全过程中去，显著提升了教学质量，有效提升了学生的综合能力。

四  结束语

本文围绕部队对智慧军营、智慧人防等军队智能建筑创新人才的迫切需求，开展建筑智能化技术课程改革创新，优化重组教学内容，创新教学方法、手段，完成了以下工作：针对课程内容陈旧，未能紧贴前沿、紧贴实战的问题，提出以智能建筑关键技术为牵引，按照“认知规律线”“系统原理线”和“前沿技术线”对课程知识体系进行重塑，构建了理论性、实践性与创新性相结合的课程知识体系；针对课程知识点多、量大，传统教学方法效果不佳等问题，以智能建筑科学问题为牵引，研究了问题探究式理论教学方法，通过“导、析、探、思、拓”五步双驱，从工程问题中来到工程实践中去，提高学生逻辑思维和解决实际问题的能力；针对课程实践教学中存在的实践内容多、学时有限等问题，以智能建筑工程案例为牵引，研究了任务驱动式实践教学方法，将工程案例分解为实践任务，驱动学生分组实践、答辩汇报、研讨交流，有效解决了学生学用“断裂带”问题；针对传统考核方式考察范围不全，重结果、轻过程等问题，研究覆盖学生学习全过程的考核方法，提高笔试试卷质量、减少笔试成绩比重，并将学生学习的全过程纳入考核，提高学生主动学习的积极性；在此基础上，研究实践了“显性+隐性”相结合的课程思政育人模式，从基础研究和重大工程案例中挖掘思政元素，创新思政手段，培育学生创新意识和强军使命。通过以上改革与实践，形成了具有鲜明特色的军队院校建筑智能化技术课程建设思路和举措，有效提升了教学质量。

参考文献：

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[5] 南开大学召开2020科研反哺教学项目推动会[EB/OL].http：//jwc.nankai.edu.cn/2020/0322/c20a267651/page.htm.

[6] CCCF专栏：高水平科研融入教学，产出高质量教学成果[EB/OL].https：//weibo.com/ttarticle/p/show？id=2309404750107777303257.

[7] 肖锋，徐驰.科研反哺教学在“磁法勘探”课程中的尝试[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2022（1）：47-48.

[8] 崔圣爱，符飞，陈振，等.土木工程材料课程科研反哺教学研究——以川藏铁路高地温喷射混凝土创新性实验研究为例[J].实验室研究与探索，2021，40（9）：193-197.

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