《建筑设备自动化》教学大纲.docx
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《建筑设备自动化》教学大纲
《建筑设备自动化》教学大纲
课程编码:
1812111802
课程名称:
建筑设备自动化
学时/学分:
32/2
关联课程:
电工电子技术;自动控制原理;建筑环境测试技术;建筑设备
适用专业:
建筑环境与能源应用工程
开课教研室:
建筑环境与能源应用工程教研室
课程类别与性质:
专业课,选修
一、课时分配与考核权重
按照学校的整体要求,基于对教学目标及基本知识、基本技能、基本素养的分析,本课程的内容依据高等学校建筑环境与能源应用工程专业教育的培养目标以及毕业生基本要求和培养方案,选定概论、恒温水箱的通断控制、恒温恒湿空调机的控制器等8部分内容,共32学时,2学分。
要求教师在授课过程中围绕课内教与学、课外导与做、线上线下紧密结合等环节,推进考评方式改革,重视过程性评价,突出基于能力的非标准化答案考试。
基于该教学考核评价思路,本课程主要以课程论文、课堂提问、课下作业、期末测试等方式对学生进行考核评价,其中课程论文、课堂提问、课下作业等过程性评价占评价权重的60%,期末考试占评价权重的40%。
课时分配与考核权重一览表
序号
章节名称
(知识单元)
课时数
评价方法及考核权重
1
第1章
概论
2
1、本部分内容以课程论文的方式进行考核,考核权重为6%
2、本部分内容包括6个主要内容,3个知识点
2
第2章
恒温水箱的通断控制
6
1、本部分内容的考核为期末测试(占8%),兼顾过程性评价(占8%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
2、本部分内容包括13个主要内容,14个知识点
3
第3章
恒温恒湿空调机的控制器
6
1、本部分内容的考核为期末测试(占8%),兼顾过程性评价(占10%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
2、本部分内容包括12个主要内容,21个知识点。
4
第4章
散热器实验台的控制系统
4
1、本部分内容的考核为期末测试(占8%),兼顾过程性评价(占10%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
2、本部分内容包括16个主要内容,25个知识点。
5
第5章
空调系统的控制调节
6
1、本部分内容的考核为期末测试(占4%),兼顾过程性评价(占10%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
2、本部分内容包括17个主要内容,29个知识点。
6
第6章
冷热源与水系统的控制调节
4
1、本部分内容的考核为期末测试(占4%),兼顾过程性评价(占8%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
2、本部分内容包括3个主要内容,5个知识点。
7
第7章
通信网络技术
2
1、本部分内容的考核为期末测试(占4%),兼顾过程性评价(占4%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
2、本部分内容包括10个主要内容,24个知识点。
8
第8章
建筑自动化系统
2
1、本部分内容的考核为期末测试(占4%),兼顾过程性评价(占4%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
2、本部分内容包括8个主要内容,10个知识点。
9
期末考试
40%
合计
32
100%
二、课程资源库
1.参考书
(1)江亿,姜子炎编.建筑设备自动化.中国建筑工业出版社.2007年6月.
(2)董春桥,袁昌立,傅海军,王江江.建筑设备自动化.中国建筑工业出版社.2006年9月.
(3)刘健.智能建筑弱电系统.重庆大学出版社.2002年8月.
(4)KatsuhikoOgata(绪方胜彦).现代控制工程.电子工业出版社.2011年1月.
(5)吴麒,王诗宓.自动控制原理.清华大学出版社.2006年10月.
(6)阳宪惠.现场总线技术及其应用.清华大学出版社.2008年10月.
(7)张福学.实用传感器手册.电子工业出版社.1988年2月.
(8)朱善君.单片机接口技术及应用.清华大学出版社.2005年1月.
(9)高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.人民邮电出版社.2004年7月.
(10)DirectdigitalcontrolforHVACsystems,TomasBHartman,McGraw-HillInc.
2.期刊
《暖通空调》《自动化与仪器仪表》
3.网络资源
(1)江亿.温度湿度独立调节的空调系统.工程技术,超星视频.
(2)银符考试题库.新乡学院,党政机构,图书馆,电子资源,教辅资源库,银符考试题库.
三、教学内容及教学基本要求
第1—2学时
第一章概论
第一节什么是建筑自动化
第二节自动控制系统一例
第三节建筑自动化系统的目的
第四节建筑自动化的昨天、今天和明天
第五节本书的主要内容与学习方法
1.课前准备
(1)熟悉课程教学大纲,对课程的讲授内容和方式有较好的理解;
(2)充分利用各类教学资源加强课程的网络资源库建设;
(3)充分理解讲义内容,把握和完成知识由一种书本贮存状态到教师传输状态再到学生头脑中的贮存形式的这两次转化;
(4)查询、收集本学科相关的前沿技术及其在实际项目中的运用案例;
(5)整理好课程教学中用到的模型、教具以及实验室用品等。
1.1课程属性与教学目标分析
建筑设备自动化是建筑环境与能源应用工程专业的一门专业课。
通过本课程中对四个实际工程问题的分析教学,由浅入深逐步介绍了控制系统基本概念与调节方法等内容,将使学生了解建筑设备自动化技术的发展与应用,获得建筑设备自动化的基本概念、系统组成和工作原理。
学会对本专业建筑设备的自动控制问题提出初步控制设计方案,为今后从事建筑设备自动化技术工作,或配合自动控制工程师解决控制系统实际问题打下基础。
1.2学习对象分析
(1)在知识基础方面,作为大三的学生,已经具备了一定的专业基础知识,但对于精确概念及术语的理解还不够,应加强该方面的强化与训练;
(2)在课程的讲授过程中应区分主修专业和辅修专业,主修专业应重点强化理论知识的理解与应用,辅修专业主要讲解类型的确定及处理问题的方法;
(3)在认知能力方面,学生思维活动依赖具体的事物和经验的支持,缺乏抽象性,但易于接受新知识并善于发问,有较强的求知欲望,因此要引导学生如何快速准确利用网络资源寻求解决问题的途径;
(4)学生学习的动机主要取决于对课程内容感兴趣的程度以及对老师的喜爱程度,这就要求教师在课堂上首先要有激情,其次要在准确把握课程知识点的同时增加课堂的趣味性,适当插入任务模块,引入实际案例,加强角色训练,通过课程彰显自身业务素质并对学生进行积极的引导。
1.3教学方案设计:
(1)本次课程的重点和难点:
建筑自动化系统的组成与结构
(2)教学手段主要是借助PPT和讲义完成教学内容;
(3)教学过程主要以工程实例及视频进行实例讲解;
(4)通过课堂提问、课程论文来检查教学目标的完成情况。
2.课内教学
2.1教学内容
主要教学内容有:
(1)建筑自动化的定义
(2)建筑自动化的主要控制对象
(3)恒温恒湿室的控制
(4)自动控制系统构成
(5)建筑自动化系统的目的
(6)建筑自动化的历史与展望
对于基本概念性的问题如建筑自动化的定义以讲授为主,对于和工程实际的联系,可以视频为例,通过学生讨论的方式进行。
要求学生达到举一反三的目的。
主要包含的知识点有:
(1)建筑自动化的定义;
(2)控制对象;(3)系统构成;
2.2教学方法:
讲授+讨论式
2.3课内小结:
理论联系实际
3.课后巩固与拓展
(1)将绪论中的知识点自己编成测试题,记在笔记本中;
(2)回顾过去自己所学的自动控制原理中的相关知识;
(3)预习下节课的主要内容:
恒温水箱的控制方式,提前找出常用的控制器;
(4)阅读岳威.绿色建筑理念下的建筑自动化技术应用设计[J].科技资讯,2017,15(17):
62+64.
4.单元(章)考核与评价
本章内容的考核方式为提交课程论文,要求学生提交一篇不少于2000字的课程论文,主题为通过对工程和实际生活的建筑中对设备自动控制的现象体会出建筑设备自动化的重要性。
本章内容的评价权重为6%。
考核方式与权重比例列表
考核方式
评价权重
备注
课程论文
6%
要求学生课后结合课堂内容与课外读书完成,时间为3天内。
合计
6%
第3—4学时
第二章恒温水箱的通断控制
第一节恒温水箱的通断控制器的构成
1.课前准备
(1)加强课程的网络资源库建设;
(2)熟悉课程的讲授内容和方式;
(3)收集本次教学活动中拟采用的工程案例和过程资料;
(4)准备本次课程教学中用到的PPT、教具。
1.1课外学习评价
对于要求课外实践的内容如:
对工程中的恒温水箱的试验,主要从试验原理方面进行提问检查;对于要求复习的内容主要以课程论文、在线测试的方式检查;对于要求课前预习的内容主要以在线测试的方式检查预习效果。
1.2教学方案设计
(1)回顾上次课程的主要内容;
(2)本次课程的重点和难点:
通断控制器;
(3)教学手段主要是借助PPT和讲义完成教学内容;
(4)教学过程主要以实际实验台进行解析;
(5)明确教学目标和考核要点;
(6)要求学生课下完成指定的读物内容和线上线下作业。
2.课内教学
2.1课堂导入
首先对上次教学内容做一个简单回顾,通过提问学生检查学生的预习情况,由此导入本次教学新内容,并明确本次课的重点和难点。
2.2教学内容
主要教学内容有:
(1)恒温水箱通断控制器的构成;
(2)水银触点温度计控制;
(3)双金属片温度控制器;
(4)电子电路控制;
(5)基于计算机的控制。
对于基本概念性的问题如传感器以讲授为主,建议实验实例讲清楚恒温水箱通断控制的实现方法;对于基本技能方面的如控制功能的实现方式以实物进行讲解分析,使学生理解并能运用其解决实际工程问题。
主要包括的知识点有:
(1)控制对象、传感器、控制器、执行器的定义及常见形式;
(2)恒温水箱控制功能的实现方式。
2.3教学方法:
讲授+案例式
2.4课内小结:
总结恒温水箱控制;通过对实际案例的讲解,阐明传感器、控制器、执行器的常见形式;通过实例分析,明确要求学生熟记恒温水箱通断控制器的构成;最后要求学生复习下节课的主要内容。
3.课后巩固与拓展
(1)学生通过在线测试做一些试题,来巩固一系列的基本概念。
(2)让学生在课后自己找一些在工程实际中常用的控制器、传感器、执行器;
(3)预习下节课的主要内容,在网上寻找关于恒温水箱的数学模型的相关知识。
(4)阅读吕值敏.基于AVR单片机控制的恒温水箱温度控制系统设计的研究[J].山东工业技术,2017(14):
235.
4.单元(章)考核与评价
本部分内容的考核为期末测试(占3%),兼顾过程性评价(占3%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
考核方式与权重比例列表
考核方式
评价权重
备注
过程性评价
3%
要求学生课课堂内完成
期末测试
3%
要求教师要明确考核知识点,学生能综合运用
合计
6%
第5—6学时
第二章恒温水箱的通断控制
第二节通断控制下恒温水箱的调节特性
第三节恒温水箱的实际控制过程
1.课前准备
(1)加强课程的网络资源库建设;
(2)熟悉课程的讲授内容和方式;
(3)收集本次教学活动中拟采用的工程案例和过程资料;
(4)准备本次课程教学中用到的PPT、教具。
1.1课外学习评价
对于要求课外实践的内容如:
对实验中的恒温水箱的控制过程学习,主要从工作原理方面进行提问检查;对于要求复习的内容主要以课程论文、在线测试的方式检查;对于要求课前预习的内容主要以在线测试的方式检查预习效果。
1.2教学方案设计
(1)回顾上次课程的主要内容;
(2)本次课程的重点和难点:
恒温水箱的调节特性;
(3)教学手段主要是借助PPT和讲义完成教学内容;
(4)教学过程主要借助实例进行解析;
(5)明确教学目标和考核要点;
(6)要求学生课下完成指定的读物内容和线上线下作业。
2.课内教学
2.1课堂导入
首先对上次教学内容做一个简单回顾,通过提问学生检查学生的预习情况,由此导入本次教学新内容,并明确本次课的重点和难点。
2.2教学内容
主要教学内容有:
(1)基本概念:
回差、通断控制回差、超调、静态误差;
(2)恒温水箱的数学模型;
(3)恒温水箱的实际控制。
对于基本概念性的问题如回差、通断控制回差、超调、静态误差以讲授为主,建议借助实例讲清楚温度变化曲线与温度设定值之间的关系;对于基本技能方面的以实际案例进行讲解分析,使学生理解并能运用其解决实际工程问题。
主要包括的知识点有:
(1)加热量;
(2)水箱的简化模型;(3)通断周期;(4)平均水温;(4)温度传感器、执行器惯性的影响;(5)水箱温度的不均匀性的影响。
2.3教学方法:
讲授+视屏演示式
2.4课内小结:
总结本次课重点和难点内容;要求学生会建立恒温水箱的数学模型,考虑实际控制过程中其它因素的影响,掌握恒温水箱的控制策略,复习下节课的主要内容。
3.课后巩固与拓展
(1)学生通过在线测试做一些试题,来巩固一系列的基本概念。
(2)让学生在课后了解恒温水箱试验台;
(3)预习下节课的主要内容,提前为理论的试验做基础。
(4)阅读赵倩,林建泉,黄忠,孟靖华.制冷试验室恒温水箱的温度控制方案研究[J].发电与空调,2015,36(02):
72-77.
4.单元(章)考核与评价
本部分内容的考核为期末测试(占3%),兼顾过程性评价(占3%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
考核方式与权重比例列表
考核方式
评价权重
备注
过程性评价
3%
要求学生课课堂内完成
期末测试
3%
要求教师要明确考核知识点,学生能综合运用
合计
6%
第7—8学时
第二章恒温水箱的通断控制
第四节拉氏变换分析方法
1.课前准备
(1)加强课程的网络资源库建设;
(2)熟悉课程的讲授内容和方式;
(3)收集本次教学活动中拟采用的工程案例和过程资料;
(4)准备本次课程教学中用到的PPT、教具。
1.1课外学习评价
对于要求课外实践的内容如:
对拉氏变换作初步了解,主要从概念、定理方面进行提问检查;对于要求复习的内容主要以课程论文、在线测试的方式检查;对于要求课前预习的内容主要以在线测试的方式检查预习效果。
1.2教学方案设计
(1)回顾上次课程的主要内容;
(2)本次课程的重点和难点:
恒温水箱的拉氏变换分析;
(3)教学手段主要是借助PPT和讲义完成教学内容;
(4)教学过程主要借助原理进行计算;
(5)明确教学目标和考核要点;
(6)要求学生课下完成指定的读物内容和线上线下作业。
2.课内教学
2.1课堂导入
首先对上次教学内容做一个简单回顾,通过提问学生检查学生的预习情况,由此导入本次教学新内容,并明确本次课的重点和难点。
2.2教学内容
主要教学内容有:
(1)拉普拉斯变换;
(2)拉普拉斯反变换;
(3)常用函数的拉普拉斯变换;
(4)拉普拉斯反变换的主要定理;
(5)恒温水箱的拉氏变换分析。
对于基本概念性的问题如拉普拉斯变换与反变换以讲授为主,对于基本技能方面的以实际案例进行讲解分析,使学生理解并能运用其解决实际工程问题。
主要包括的知识点有:
(1)拉普拉斯变换与反变换;
(2)常用函数的拉普拉斯变换:
单位阶跃函数、指数函数、正弦函数、余弦函数;(3)拉普拉斯反变换的主要定理:
叠加定理、微分定理、积分定理、初值定理、终值定理;(4)恒温水箱的状态方程;(5)传递函数;(6)基于传递函数的计算框图;(7)恒温水箱的传递函数框图。
讲授+案例式
2.4课内小结:
总结本次课重点和难点内容;要求学生会利用拉普拉斯变换与反变换解决一些基本问题,复习下节课的主要内容。
3.课后巩固与拓展
(1)学生通过在线测试做一些试题,来巩固一系列基础知识。
(2)让学生在课后学习拉氏变换的基础理论。
(3)预习下节课的主要内容,恒温恒湿空调机。
(4)阅读徐秋仓.拉氏逆变换的求法[J].考试与评价,2017(07):
54-55.
4.单元(章)考核与评价
本部分内容的考核为期末测试(占4%),兼顾过程性评价(占2%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
考核方式与权重比例列表
考核方式
评价权重
备注
过程性评价
2%
要求学生课课堂内完成
期末测试
4%
要求教师要明确考核知识点,学生能综合运用
合计
6%
第9—10学时
第三章恒温恒湿空调机的控制器
第一节恒温恒湿空调机及其控制管理需求
第二节基于计算机的控制器
1.课前准备
(1)加强课程的网络资源库建设;
(2)熟悉课程的讲授内容和方式;
(3)收集本次教学活动中拟采用的工程案例和过程资料;
(4)准备本次课程教学中用到的PPT、教具。
1.1课外学习评价
对于要求课外实践的内容如:
对工程中的恒温恒湿空调机作初步了解,主要从概念、特征方面进行提问检查;对于要求复习的内容主要以课程论文、在线测试的方式检查;对于要求课前预习的内容主要以在线测试的方式检查预习效果。
1.2教学方案设计
(1)回顾上次课程的主要内容;
(2)本次课程的重点和难点:
恒温恒湿空调机的控制;
(3)教学手段主要是借助PPT和讲义完成教学内容;
(4)教学过程主要通过工程实例了解恒温恒湿空调机;
(5)明确教学目标和考核要点;
(6)要求学生课下完成指定的读物内容和线上线下作业。
2.课内教学
2.1课堂导入
首先对上次教学内容做一个简单回顾,通过提问学生检查学生的预习情况,由此导入本次教学新内容,并明确本次课的重点和难点。
2.2教学内容
主要教学内容有:
(1)恒温恒湿空调机的监测对象;
(2)恒温恒湿空调机的控制设备;
(3)恒温恒湿空调机的控制管理需求;
(4)加温器模型;
对于基本概念性的问题以讲授为主,对于基本技能方面的以实际案例进行讲解分析,使学生理解并能运用其解决实际工程问题。
主要包括的知识点有:
(1)监测对象:
房间温度、房间湿度、水位、水流、送风;
(2)控制设备:
压缩机、电加热器、电加湿器、风机;(3)恒温恒湿空调机的控制管理需求:
启停控制、房间参数控制调节、自动运行、安全保护、人机界面。
2.3教学方法:
讲授+案例式
2.4课内小结:
总结本次课重点和难点内容;要求学生了解恒温恒湿机的控制需求及控制过程。
复习下节课的主要内容。
3.课后巩固与拓展
(1)学生通过在线测试做一些试题,来巩固一系列的基础知识。
(2)让学生学习或查找在工程实际中更多的恒温恒湿机的设计;
(3)预习下节课的主要内容,传感器的相关内容;
(4)阅读颜明西,陈元华.双区间控制方法在恒温恒湿机上的应用[J].科技信息,2012(08):
157.
4.单元(章)考核与评价
本部分内容的考核为期末测试(占3%),兼顾过程性评价(占3%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
考核方式与权重比例列表
考核方式
评价权重
备注
过程性评价
3%
要求学生课课堂内完成
期末测试
3%
要求教师要明确考核知识点,学生能综合运用
合计
6%
第11—12学时
第三章恒温恒湿空调机的控制器
第三节执行器的选择及其接口电路
第四节传感器的选择及其接口电路
1.课前准备
(1)加强课程的网络资源库建设;
(2)熟悉课程的讲授内容和方式;
(3)收集本次教学活动中拟采用的工程案例和过程资料;
(4)准备本次课程教学中用到的PPT、教具。
1.1课外学习评价
对于要求课外实践的内容如:
对工程中的传感器作初步了解,主要从概念、特征方面进行提问检查;对于要求复习的内容主要以课程论文、在线测试的方式检查;对于要求课前预习的内容主要以在线测试的方式检查预习效果。
1.2教学方案设计
(1)回顾上次课程的主要内容;
(2)本次课程的重点和难点:
传感器;
(3)教学手段主要是借助PPT和讲义完成教学内容;
(4)教学过程主要通过工程实例进行讲解分析;
(5)明确教学目标和考核要点;
(6)要求学生课下完成指定的读物内容和线上线下作业。
2.课内教学
2.1课堂导入
首先对上次教学内容做一个简单回顾,通过提问学生检查学生的预习情况,由此导入本次教学新内容,并明确本次课的重点和难点。
2.2教学内容
主要教学内容有:
(1)传感器;
(2)控制器;
(3)执行器。
对于基本概念性的问题以讲授为主,对于基本技能方面的以案例进行讲解分析,使学生理解并能运用其解决实际工程问题。
主要包括的知识点有:
(1)传感器需监测的参数:
空气的温度、湿度、冷凝压力、空气过滤阻力、冷却水流、送风气流、加湿器水位、各设备的运行状况;
(2)传感器故障对能耗影响;(3)传感器故障的种类;(4)传感器的平均无故障时间;(5)传感器准确测量的实现;(6)传感器的输出信号;(7)温度、湿度传感器的类型,开关型输出的传感器;(8)电加热器、加湿器的通断;(9)风机、压缩机电机的控制;(10)电动水阀的控制;(11)控制器软件。
2.3教学方法:
讲授+案例式
2.4课内小结:
总结本次课重点和难点内容;要求学生会解决工程中传感器的设置与故障的一些基本问题,复习下节课的主要内容。
3.课后巩固与拓展
(1)学生通过在线测试做一些试题,来巩固一系列基础知识。
(2)让学生学习或查找在工程实际中更多的传感器、控制器、执行器;
(3)预习下节课的主要内容,恒温恒湿机的相关内容;
(4)阅读蔡锡松.恒温恒湿机常见故障及排除方法[J].中国计量,2016(05):
121-122.
4.单元(章)考核与评价
本部分内容的考核为期末测试(占2%),兼顾过程性评价(占4%),过程性评价的方式为课堂提问、课下作业。
考核方式与权重比例列表
考核方式
评价权重
备注
过程性评价
4%
要求学生课课堂内完成
期末测试
2%
要求教师要明确考核知识点,学生能综合运用
合计
6%
第13—14学时
第三章恒温恒湿空调机的控制器
第五节控制器外电路
第六节控制、保护和调节逻辑
第七节控制调节过程
1.课前准备
(1)加强课程的网络资源库建设;
(2)熟悉课程的讲授内容和方式;
(3)收集本次教学活动中拟采用的工程案例和过程资料;
(4)准备本次课程教学中用到的PPT、教具。
1.1课外学习评价
对于要求课外实践的内容如:
对工程中的高精度恒温恒湿控制作初步了解,主要从概念、特征方面进行提问检查;对于要求复习的内容主要以课程论文、在线测试的方式检查;对于要求课前预习的内容主要以在线测试的方式检查预习效果。
1.2教学方案设计
(1)回顾上次课程的主要内容;
(2)本次课程的重点和难点:
控制调节算法;
(3)教学手段主要是借助PPT和讲义完成教学内容;
(4)教学过程主要通过工程实例了解恒温恒湿机的控制策略;
(5)明确教学目标和考核要点;
(6)要求学生课下完成指定的读物内容和线上线下作业。
2.课内教学
2.1课堂导入
首先对上次教学内容做一个简单回顾,通过提问学生检查学生的预习情况,由此导入本次教学新内容,并明确本次课的重点和难点。
2.2教学内容
主要教学内容有:
(1)占空比控制;
(2)控制策略;
(3)
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