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篇1
20世纪60年代中期，世界建筑业启动了新一轮的发展，建筑物单体的高度与体量急骤增加，二、三百米的超高层建筑，单体超过10万平方米的大型建筑已十分普通。建筑物规模的增大与工程建设的技术难度不仅体现在高度与面积上，建筑物的多功能使用(同一幢建筑物内分层区具有办公、酒店、商场、公寓、娱乐等使用功能)。各类使用者对建筑物的服务要求多样化与服务性能日趋提高，越来越重视生活条件与环境的舒适性、与社会和人际沟通的便捷性、生存空间的安全性、设施服务的完善性、管理组织的严密性等。在解决这些复杂难题的过程中逐步形成了智能建筑的概念。
1智能建筑的理论体系
长期以来，对智能建筑是否存在理论与学科特征，一直未能形成比较一致的认识。有些人士认为智能建筑就是把计算机、控制及电子设备运用于建筑物，只是高新技术的综合应用而已，并无理论可言。
然而，笔者认为经过二十年的实践，智能建筑已不如早期那么神秘朦胧，在长期的建设、应用与管理中，已经凸现其深层的特征，有必要对此进行探讨。图1所示为智能建筑理论的结构，下面将分别进行阐述。
a.应用对象层。智能建筑为人类活动提供信息化、自动化的工作和生活场所，它的应用对象就是建筑物的使用者、管理者与服务提供者。
b.特定功能层。只要是按现代化、信息化运作的机构所在地都有智能建筑的需求，因此智能建筑早已不是办公建筑的专利，公共建筑、住宅建筑、工业建筑、军事建筑都可以按智能建筑建设。近十年来，中国与全球一样建成了大量智能型的办公楼、酒店、体育场馆、会展中心、医院、学校、法院、图书馆、剧院、博物馆、机场、车站、住宅、电子厂、食品厂、化工厂、发电厂、军营、应急指挥中心等建筑物，这些建筑物在世界的经济与社会中起着极为重要的作用。在这一层面上，智能化系统功能需求与设备配置往往受建筑物个性、建设目标，管理模式和投资力度的影响而有较大的差别。
c.应用技术层面。这是智能建筑的技术基础，由通信网络技术、智能控制技术、信息处理技术和综合管理技术等组成。在这些技术领域中，最新的技术成果及其形成的装备会以最快的速度应用于建筑业。如在5年前，当软件工程界刚开始讨论中间件技术时，市场上立即推出了采用中间件技术的智能建筑系统集成软件iz bms集成化智能建筑管理系统)。又如当工业以太网技术出现突破，随即出现了基于工业以太网的楼宇自动化系统。
d.基础理论层。虽然从表面上看，智能建筑嵌人了许多令人目眩的五光十色的技术，但实质上智能建筑并不仅是新技术的综合与新装备的组合，而在其深层次中是有基础理论的支撑。
1945年奥地利人贝塔朗菲创建系统论形成了“系统哲学”，这是把世界看作一个巨大组织的机体主义世界观，它包括了系统本体论、系统认识论、系统价值论和系统方法论。系统理论的概念(等级秩序、渐进分化、反馈、开放等)与方法(图论、集论、控制论、对策论、排队论等)是智能建筑总体设计与工作流程规划中的重要工具。
美国人香农在1948年奠定了信息论的理论基础，使人类传统的科学从以材料与能量为中心的体系，转变为以材料、能量与信息为中心。当建筑物的智能水平日益提高后，人们已不满足仅在通信信道容量、噪声抑制、数据加密上应用信息论，而需要进一步通过统计及随机过程的分析来讨论语义分析、信息的嫡的应用。
“以人为本”在如今似乎已成为一句时尚的语句，但在智能建筑的功能设计与运行管理中，如果缺乏针对使用者与管理者的工作和生活便利考虑，缺乏以人机工效学对人机界面、机器与人的共享空间的设计，缺乏在智能化、数字化环境下对不同职能与层次人的行为处理分析和对策，那么任何再先进的智能化系统也是失败的。
智能建筑不仅仅是当前高新技术的尽情应用，而且必须从可持续发展的角度对建筑物的一切进行考量:设备与材料的环保、系统运行方式的综合能效设计、建筑物节能模式的选择、建筑物管理的组织结构设计，都需要从有利于协调“自然·社会·经济”关系，提高“人口·资源·环境”可持续发展的水平来考虑。这些工作要有助于建立7项工作:选择资源节约型的经济体系、推进社会公平化的社会体系、重视提高国家综合实力的科技体系、保持自然生产能力的生态体系、促进环境质量提高的环境体系、提高国民整体素质的人口体系和规范合理行为的政策法规体系。“可持续发展”是我国的基本国策之一，已深人到整个社会。智能建筑自然也在“可持续发展”政策的覆盖之下。
显然，在智能建筑所有的相关领域，以上的理论都在工作过程中起着宏观导向与微观指导的作用。
2智能建筑理论的特征
通过上述分析可见，智能建筑不仅存在理论，而且其理论结构相当复杂，还具有以下三个特征。
a.多目标的优化智能建筑不是机械的技术与设备集合，而是一个大系统，需要多视角地考虑技术、管理、经济、人文、环境等因素的大系统运行目标，并且调动各种手段使系统达到最优的综合目标。即系统的优化目标函数为:s=f<技术、效率、价格、智能建筑理论与工程实践—程大章发展、环境、人气等)。
b.多学科的综合这一点是显然的，智能建筑的规划、设计、运行和管理，所涉及的技术，经济、管理以及法律问题，都必须有效地应用各学科的知识成果来解决。
c.多因素的相关性智能建筑与社会信息化、社会经济发展、管理模式、装备技术发展、政府导向等具有十分密切的关系，尽管就表面来看智能建筑仅是一种建设行为与经营管理方法。但是从建筑物的生命周期成本(lcc life cycle cost)(见图2)来看，当某种设备与技术采用后，可改变其生命周期中许多相关的分项状态。
比如采用完善的ba(建筑设备自动化)系统进行照明系统的节能控制(按照度、时间、夜间最低照度、分区等)，可以有效降低电耗与照明设备的运行时间，而照明设备因此而延长寿命减少了照明设备的维护更新费用。这可使建筑物生命周期成本中的能耗费与设备更新费用减少。但是要实现这一目标需要设置完善的ba系统，要增加建设的一次投资.同时，降低能耗的效益并不仅仅体现在lcc的图中，它对于广义的环境保护价值更是巨大的。
3智能建筑工程实践的分析
近年来，随着中国综合国力的增强，全国各地的智能建筑热潮有涨无退。由于我们已经历了较长期的探索，在工程建筑中有许多成功的经验，也有不少失败的教训，无论是建设方/业主，工程技术人员，还是物业管理人员，都逐步趋于成熟。因而最近起步建设智能建筑的地区(暂称为后行地区)，往往可以比北京、上海、广州等先行开发建设的大城市(暂称为先行地区)有更好的建设效果。我们将之称为后发优势，见图3
智能化系统工程先行地区由于一开始处于探索前进的过程，不可避免地在早期建设中存在着各种过份的行为(控制论中称之为超调)，随后又出现因失误而放弃的行为(称之为振荡过程)，最后趋向于合理的装备与功能水平。而后行地区由于可以借鉴先行地区的经验与教训，可以比较合理稳妥地确定自己的智能化系统工程建设目标与行为，虽然起步稍迟，但最终可以与先行地区趋向于同样的建设效果，而他所化的代价则比先行地区要小得多(如早期智能住宅小区建设成本高达230元/mz，而近年来则在60元/mz左右，而且装备的性能与质量更好)。
4智能建筑已经形成产业链
建筑业是中国经济发展的重要抓手。中国经济发展的历史与现实清楚地告诉我们，国民经济状态上升建筑业必然兴旺，建筑业发达了，国民经济必然形势大好。中国近年来持续的经济增长其中就有1---2个百分点来自建筑业贡献。
随着中国城市化进程的加快，全国的基本建设规模不断增大，北京市2008年的奥运会与上海市2010年的世博会，大大刺激了建筑业发展，智能建筑与智能住宅小区则成为建筑业的精品。在工业建筑物、民用建筑物、军事建筑物与市政建筑物中的电气设备投资已从上世纪80年代总投资的6%一7%，增长到总投资的10%----18%，并且还在不断上升。与此同时，市场中的各类智能建筑电气设备不仅引进了大量国外先进技术与产品，也推出了一定数量具有自主知识产权的产品。据不完全统计，与智能建筑电气设备相关的国内企业约有6---8千家，智能建筑电气设备的民族企业在稳定成长。目前智能建筑行业，已基本形成了一条稳定的产业链，产业链的各方关系可以用图4来描述。
图中箭头表示各方的相互关系:①提供建筑化系统设备工程与技术服务;②提供智能化系统设备功能信息、设备使用改进意见;③提品与设备技术信息;④提供系统设备需求信息与系统设备功能信息;⑤人才与技术的需求与供应。
图4智能建筑的产业链示意图
图4所示的关系中，工作的基础是国际标准、国家标准与行业标准(注:gb/t50314为《智能建筑设计标准》，gb50339为《智能建筑施工及验收规范》)。
5智能建筑应用的发展趋势
随着文明的进步，人们对工作与生活的环境要求不断地提高，建筑物的功能与相应的标准也逐步提升.智能建筑作为现代建设技术的核心，面临着新的挑战。
篇2
【文章编号】0450-9889（2016）10C-0150-03
大学物理在高校理工科学习中是很重要的一个基础环节，具有延伸和辅助的作用。很多高校的大学物理教学要求较高，对物理教师的要求也相应提升。不过，就独立学院的现实情况而言，大学物理的教学具有其特殊性。独立学院一般比较重视专业课程的学习和应用，对于基础类课程往往不太重视，大学物理课程也在其中。如何在有限时间、空间和资金的基础上做好独立学院大学物理教学，是当前独立学院迫切需要解决的问题。将建构主义理论运用于独立学院大学物理教学中，能有效地改善独立学院学生大学物理的学习状况。
一、建构主义理论对独立学院大学物理教学的意义
建构主义理论可追溯到理性主义与经验主义的结合，其认为主体不能直接通向外在世界，而只能利用内部建构的基本认识原则组建经验，从而发展知识。杜威的经验性学习理论、维果茨基的教育思想、皮亚杰的发生认识论都深受建构主义思想影响，形成了自成体系的教育理论。20世纪，行为主义学习理论的进一步发展逐步形成了建构主义理论，使当代学习理论研究出现了革命性的转变，成为现论学习研究的现状和走势，推动了当代教育心理学的一次重大革命与突破。建构主义学习理论的核心就是要让学生主动地对所学知识产生兴趣，积极地去建构知识，由被动变成主动，从而提升自我的知识水平。这种教学方式可以很大程度地提升学生的学习自主性、主动性和积极性，尤其适用于独立学院学生的学习。独立学院是一种新型的办学模式，它的目标是培养复合型、应用型的人才。但是，在独立学院物理课程教学中，存在课时安排少、学生基础知识薄弱、学习态度不端正等问题，因而，大学物理的教学改革需要由建构主义学习理论来指导。
传统大学物理教学一般以教师为中心，采取满堂灌输的方式，老师在黑板前板书，学生在下面记录，学生的学习完全处于被动状态。而且，在现实中很多独立学院为了节省经费的开支，大学物理课程采取大班授课的方式。一个老师面对上百名学生，在教学过程中，精力难以顾全，更谈不上引导学生的学习了。而独立学院的学生又具有自身的特点，他们的知识基础相比一般本科学生而言是比较薄弱的，学习的主动性和自觉性也低于其他本科学生。大学物理的教学情况和条件使他们更加拒绝接受相关知识，只能维持低水平的吸收状况。但是作为基础课程，大学物理的学习直接决定了一些理工科学生的知识成长。知识系统的基础如果没打好，学生知识体系的建构就会受到影响，学生对大学物理的学习更提不起兴趣，从而形成一个恶性循环的怪圈。
因此，我们可以以建构主义学习理论为中心进行相应的教学改革，让学生学习兴趣得到提高，学习氛围得到改善。学生要由被动接受知识的对象转变为信息加工的主体、知识的主动建构者，教师要由知识的传授者转变为学生主动建构的帮助者、促进者。师生都要进行角色的转换，从而形成与建构主义学习理论、学习环境相适应的新的教学模式、教学方法和教学设计思想，以此引领学生学习方式的转变。
二、独立学院大学物理教学目标维度的探讨
在传统思维和教育教学理念下，大学物理课堂教学经常忽视学生对新知识的发现、萌芽、发展和形成过程；忽略了对学生物理思维、物理思想和物理方法的培养；忽略了教育应具备教书育人的作用，在传授知识的同时，更应注重兴趣的培养、正确价值观的形成和道德教育的渗透。将建构主义理论运用于大学物理教学中，也应将其渗透到物理教学的三大目标维度即知识与技能、过程与方法和情感、态度与价值观之中。
（一）知识与技能维度。建构主义学习理论强调，学生不是空着脑袋进教室的，所以教学不能无视学生原有的背景经验。独立学院学生本身知识基础薄弱，知识结构体系并不完整，对大学物理知识的吸收和理解被限定在一定的程度上。因此，在课堂教学中，教师绝不能忽视和抹杀学生在日常生活和先前学习中形成的知识经验，不能简单地从外部对学生实施知识的“灌输”，而应当以学生已有的知识、经验的总结为新知识的生长点，引领学生从原有的知识和经验总结中拓展、派生出新的知识。也就是说，教师需要根据学生知识经验并结合学生专业需求，在教学中协助学生在原有的知识基础上搭建其合适的立体的认知框架，并在其中不断地对各种信息进行加工和处理，新旧知识在框架中不断地转换，从而形成学生自己的知识框架体系。
（二）过程与方法维度。独立学院培养的学生偏重于技术型、应用型。学校对学生动手能力和解决实际问题的能力要求很明确，对学生的要求也是相对较高的，但独立学院学生的相关能力却是较弱的。在大学物理课堂教学中，我们需要用物理学家探究物质世界的科学思维、方法和过程来指导、引领学生对知识的学习，使得学生的每一次学习过程都是一个合理、完整的科学探索、发现、探讨和思考的过程，从而提高学生的各方面能力。在这样的教学中，学生能够真正看到物理问题是怎样被提出、发现和发展的；学生还能够看到，如何从多个角度来分析、思考问题，有利于最终解决问题；并由此真正体会到在探索与发现并存的学习方法和环境下，学习物理知识的能动性及其乐趣。除了在教学中渗透能力和思维方法的培养外，物理实验也是大学物理教学中必不可少的一个环节。大学物理实验一方面可以巩固提升物理知识水平，另一方面则是为以后的专业实验打下基础。学生通过大学物理实验的训练，提升自己的动手能力，并且在实验过程中培养出团队合作的精神，进一步培养学生的人格和素养。但是，大多数独立学院物理实验的基础并不牢固，很多实验由于设备不足不能完成，学生学到的知识没有通过实践来巩固，间接地导致了实践知识的欠缺和薄弱，这样物理知识系统的构建就会出现瑕疵。
（三）情感、态度与价值观维度。独立学院学生学习兴趣相比其他本科院校而言较为薄弱，如何将枯燥无味的课本知识变成具有吸引力的课堂，这是教师不得不思考的问题。其实物理作为一门理论学科，却又不是纯理论的，它与实际生活、生产科技密切相关，日常生活中的种种现象无不透露着物理的奥妙。因此，教学的重要目的之一是使学生能将学到的知识更好地应用到工作和生活中。在学生已有的知识基础上，通过学生生活中能见到的例子或情境引起学生共鸣，吸引学生的注意，这样可以极大地激发学生学习的兴趣和热情。教学时将物理知识隐含在这些情境设计中，并和专业知识融合在一起。这样，学生在学学物理知识的同时也加深了对自己专业的了解。浓厚的学习兴趣和良好的学习态度可以提升学生的学习主动性，更能拓展学生逻辑思维、开阔学生视野，锻炼解决实际问题的能力和创新思维。在此基础上，学生学习物理新知识的适应力也增加，能够最大限度地激发原有知识的拓展作用。
三、基于三大目标维度的大学物理教学设计的提升和应用
根据建构主义理论，大学物理教学设计相对于老式教学设计，更要考虑学生知识系统的建构过程。但由于学生一直是在传统教学模式下成长起来的，突然接受新式教学方法可能会出现难接受或抵触现象。这样，既不能完全照搬构建主义理论的教学方法，也不能固守传统的单主体教学模式。教师应当根据独立学院学生的特点和实际情况，以建构主义理论为基础，融合传统教学的优点，创造出适合独立学院学生的教学模式。
（一）激发兴趣，精彩导入。教师精心设计每一节课的课题导入环节，设计好课堂的铺垫。课堂导入是对学生以前知识的巩固和系统整理，通过导入，引出新的知识点，在新的知识高度上帮助学生优化知识。课程的导入可以和生活相结合，组成一个情景环境，使得学生身入其境，引发共鸣和兴趣。还可以将专业知识与物理知识结合，使得学生明白大学物理与专业知识之间的关系，从而更正自己的学习态度。大学物理教学还应该和人文教育结合，将物理知识与人文素质结合在一起，在教学中渗透德育。教师可以利用人文事例，寻找其中的物理知识点，并将其灵活运用到物理课堂上。例如，学习动量定理时通过“最美妈妈”的事例引入课题，“那一刻她挺身而出，接住生命”，让我们敬仰，相信也会让学生感动；学习动能定理和机械能守恒定律时，让学生计算物体从高处下落的动能，体会高空坠物的危害，“拒绝高空坠物从我做起”，每个人都要做一个有文明有道德的公民。总之，课堂可以从兴趣、专业和人文三个方面出发，组成一个新的课堂导入方式。
（二）多元化的教学方式。教学方式的多样性取决于教学理念的改变。从建构主义理论出发，要求教学方式应该以学生为主体，师生互动；以学生自学为主，善于提问和思考，并学会批判思维。将教师板书、学生听取的传统教学方式转变成以学生为主，学生参与教学中，学生提问、老师答疑的方式。教师可以根据学生的不同水平、专业和所学内容，采取情景式、合作式、研究式等多种教学模式。所谓情景式教学，就是创设一个更容易让学生建构新知识的情境，让学生在与周围情境相互作用的过程中，对蕴含相关物理学原理的社会或者生活情境在内化知识时进一步提炼加工。所谓合作式教学，就是通过将学生分成一个个小组，合作进行课题研究或实验，在合作过程中，培养学生的探索精神、实践能力和协作精神。所谓研究式教学，是指将课程的内容转变成生活、生产或科学中的实际问题，以学生为中心，在教师的帮助下按照科学研究的模式来分析、解决这些问题，侧重于引导学生主动获取物理知识和解决物理问题，提升学生自己的探索能力和求知欲望。大学物理教学课堂采取多元化的教学模式，有助于加大课堂吸引力，提升教学实效性。
（三）教师控制教学中的精讲与点拨。教师可以根据独立学院学生知识体系的特点，选择重点讲解和浅层分析。还可以根据学生不同专业需求，加深专业相关知识的讲解，给学生形成一个完整的知识体系。当然，教师在控制教学同时，一定要学生做好课前准备，鼓励学生收集课程内容相关的资料，与当前的课堂内容联系在一起，充分激发学生的学习主动性和创造性。
（四）巩固与转变，利用实践构建学生的知识体系。巩固与转变是教师们必须考虑的问题，想要真正掌握一门知识，必须达到举一反三、灵活运用的境界。在课堂传授知识后，教师还必须注意到如何将这些知识巩固、升华和运用。独立学院可以创造一个良好的巩固知识的环境，如教师可以鼓励学生申请创新创业活动，参加自己的课题研究，参与各种相关竞赛和调查，使得他们通过这样的社会实践进一步提升自己的物理知识水平，同时也开阔了学习视野和创造精神。独立学院可以为这样的良性循环提供相应的物质保障、制度保障和人员保障，给予学生和老师相应的表彰和奖励。学生在一系列的教学模式培养下，充分吸收知识理论，增强自己的实践能力，构建出适合自己的知识体系，并且在这个知识体系上面，进一步发展自己的各学科知识，完成建构主义理论所提倡的自主性学习。
总之，作为公共必修基础课的大学物理课程，不仅仅要教授学生相关的物理知识，更重要的是培养学生分析、解决实际问题的能力和思想方法，从而培养、提高学生的科学素质，激发对科学的求知欲望及创新精神。教学中以建构主义思想为指导，以学生为中心，将知识、方法、能力和情感态度价值观教育熔于一炉，才能达到良好的教学效果。
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