以建筑節(jié)能為導(dǎo)向的建筑環(huán)境學(xué)課程教學(xué)改革探索

蔡偉 谷偉 郭秀娟

［摘要］結(jié)合當(dāng)前節(jié)能減排的時代背景，對建筑環(huán)境學(xué)課程進(jìn)行了以建筑節(jié)能為導(dǎo)向的教學(xué)改革，分析了建筑環(huán)境課程引入建筑節(jié)能內(nèi)容的迫切性和教學(xué)途徑，采用在課堂教學(xué)中引入節(jié)能理念，在實(shí)踐教學(xué)中訓(xùn)練節(jié)能技能，在綜合設(shè)計(jì)中體現(xiàn)節(jié)能效果，在科技競賽中培養(yǎng)節(jié)能創(chuàng)新的運(yùn)行模式。研究表明，通過這種多層次、全方位的課程教學(xué)改革，能增強(qiáng)學(xué)生的節(jié)能意識，激發(fā)學(xué)生參與節(jié)能的積極性，達(dá)到培養(yǎng)建筑節(jié)能專門人才的目的。

［關(guān)鍵詞］建筑節(jié)能建筑環(huán)境學(xué)創(chuàng)新能力課程改革

［中圖分類號］G642.3［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）06-0104-02

2012版高校本科專業(yè)目錄中，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)建筑節(jié)能技術(shù)與工程專業(yè)被并入新組建的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)，成為一個專業(yè)方向。在建筑環(huán)境控制的基礎(chǔ)上，如何培養(yǎng)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)學(xué)生的建筑節(jié)能理念與工程素養(yǎng)，是一個亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。

一、建筑環(huán)境課程引入建筑節(jié)能的迫切性

我國建筑能耗巨大，單位建筑面積能耗是同緯度發(fā)達(dá)國家能耗的2~3倍以上，加之我國正處于快速城鎮(zhèn)化的特殊階段，建筑能耗還將持續(xù)增加。因此，建筑能耗是影響能源安全、改善空氣環(huán)境的關(guān)鍵因素，建筑節(jié)能是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、建設(shè)生態(tài)文明的必然選擇。

建筑環(huán)境學(xué)為創(chuàng)造適宜的建筑環(huán)境提供理論依據(jù)。建筑環(huán)境學(xué)教學(xué)目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生正確理解和掌握建筑環(huán)境的形成機(jī)理、調(diào)節(jié)手段和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，使建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)學(xué)生由單純的機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的暖通工程師過渡到重視自然、環(huán)境、人之間關(guān)系的具有綜合知識和創(chuàng)造力的人工環(huán)境工程師。

建筑熱環(huán)境的知識體系是體現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)，應(yīng)該加強(qiáng)與現(xiàn)代科技發(fā)展和社會需求相結(jié)合。將節(jié)能減排理念引入建筑環(huán)境學(xué)課程，以營造出健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境為前提，優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)、降低建筑能耗，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與功能的完美結(jié)合，對于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新能力，具有重要意義。

二、建筑環(huán)境課程引入建筑節(jié)能的實(shí)踐性

（一）課堂教學(xué)引入節(jié)能理念

在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，自始至終貫穿一個主線，即協(xié)調(diào)好建筑、環(huán)境與人三者之間的和諧關(guān)系，用節(jié)能理念進(jìn)行建筑熱濕環(huán)境控制，引導(dǎo)學(xué)生樹立建筑影響建筑環(huán)境、建筑環(huán)境適應(yīng)氣候的節(jié)能理念；圍繞一個主題，即保證舒適、健康和節(jié)能的人居環(huán)境，由淺入深將課程的教學(xué)要求、重點(diǎn)和難點(diǎn)層層展開，剖析機(jī)理，分析原因，尋求對策。

結(jié)合典型設(shè)計(jì)案例講解節(jié)能方案，注重建筑設(shè)計(jì)與氣候適應(yīng)性相結(jié)合、建筑構(gòu)造與節(jié)能設(shè)計(jì)相結(jié)合、建筑設(shè)備與運(yùn)行節(jié)能相結(jié)合，采用啟發(fā)式、案例式、互動式教學(xué)方法，給學(xué)生以生動可信的體驗(yàn)和感悟，引導(dǎo)學(xué)生節(jié)能設(shè)計(jì)理念，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識能耗問題、分析節(jié)能潛力以及解決問題的能力。比如，通過分析冬季陽光可以照射進(jìn)入北京四合院，而夏季卻很難照射入南向居室的現(xiàn)象。學(xué)生很容易理解太陽高度角的定義及變化規(guī)律，進(jìn)而掌握太陽能利用被動式和主動式的區(qū)別、特點(diǎn)及應(yīng)用場合。

教學(xué)中為使節(jié)能效果能多視角、全方位地展現(xiàn)出來，采用建筑模擬軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，增強(qiáng)課堂教學(xué)信息量的同時，使學(xué)生獲得較好的視覺效果，增加學(xué)生學(xué)習(xí)節(jié)能知識的吸引力。例如，講解屋頂隔熱內(nèi)容時，通過比較不同工況下屋頂溫度分布的紅外熱像圖，學(xué)生可以直觀發(fā)現(xiàn)屋頂綠化具有緩解局部“熱島效應(yīng)”，降低建筑能耗，調(diào)節(jié)城市微氣候的顯著作用。進(jìn)而深入淺出地引出各種隔熱技術(shù)，并開展互動探討，啟發(fā)學(xué)生興趣，加深對節(jié)能理念的理解，為后續(xù)的節(jié)能設(shè)計(jì)埋下伏筆。

（二）開放實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練節(jié)能技能

建筑環(huán)境學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。開展建筑環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生加深理解和認(rèn)識建筑、環(huán)境與人三者之間的相互關(guān)系，鞏固理論教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生對實(shí)際現(xiàn)象的感性認(rèn)識，讓學(xué)生主動參與到實(shí)踐環(huán)節(jié)，潛移默化地接受知識。

本專業(yè)在充分利用有限的實(shí)驗(yàn)課時的基礎(chǔ)上，采取在必修的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基礎(chǔ)上增加了開放性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生被分成12個測試小組，每組3-4人，對典型工程的建筑環(huán)境、建筑能耗、室內(nèi)空氣品質(zhì)狀況及變化規(guī)律進(jìn)行測試，完成開放實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2013年部分開放性實(shí)驗(yàn)名稱如下：建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱濕傳遞特性測試、包玉剛圖書館建筑冬季能耗規(guī)律及熱環(huán)境測試、寧波博物館展廳熱環(huán)境測試與節(jié)能評價(jià)等。

開放性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生最感興趣、最主動，也是收獲最大的一個環(huán)節(jié)，學(xué)生反饋說理論結(jié)合實(shí)際，很實(shí)在的感覺。這是因?yàn)椋瑢W(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握了建筑環(huán)境測試方法，明白建筑熱濕環(huán)境形成的機(jī)理、特性和影響因素，提出解決和控制環(huán)境的方法，理解了某一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，有了成就感。后續(xù)階段應(yīng)繼續(xù)加大探索性、研究性和綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的比例，以強(qiáng)化學(xué)生的節(jié)能設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力，探索符合專業(yè)需求的建筑環(huán)境學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)規(guī)律。

（三）綜合設(shè)計(jì)體現(xiàn)節(jié)能效果

建筑環(huán)境學(xué)內(nèi)容廣而課時少，課堂講解很難面面俱到，平時采用的多媒體教學(xué)方式也容易造成知道講過，但不知道講過什么的尷尬局面。只有動腦思考、動手設(shè)計(jì)，才能牢固掌握其知識。建筑環(huán)境學(xué)課程緊密結(jié)合“以建筑節(jié)能為核心、低碳減排為導(dǎo)向”的專業(yè)人才培養(yǎng)模式，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的建筑節(jié)能知識在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中呈現(xiàn)出來。通過反復(fù)探索和優(yōu)化，使建筑節(jié)能成為綜合設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，體現(xiàn)出節(jié)能效果。

在實(shí)際操作中，借鑒了清華大學(xué)的教學(xué)實(shí)踐，規(guī)定在理論課程結(jié)束兩周內(nèi)，各課題組需上交體現(xiàn)節(jié)能理念的大作業(yè)，并全部進(jìn)行PPT公開答辯，師生互動交流，最終成績加權(quán)計(jì)入課程總成績。學(xué)生通過大作業(yè)環(huán)節(jié)，加深了對課堂內(nèi)容的理解，發(fā)現(xiàn)可以將課堂所學(xué)的節(jié)能知識學(xué)以致用，表現(xiàn)出極大的興趣。該模式的開展對于培養(yǎng)學(xué)生了解建筑節(jié)能現(xiàn)狀、分析節(jié)能技術(shù)以及解決問題的鍛煉具有顯著效果，能達(dá)到培養(yǎng)建筑節(jié)能專門人才的目的。

（四）科技競賽培養(yǎng)節(jié)能創(chuàng)新

課程綜合設(shè)計(jì)極大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，部分學(xué)生還進(jìn)一步開展申請建筑節(jié)能相關(guān)的科研項(xiàng)目。近年來，學(xué)生先后承擔(dān)國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目2項(xiàng)、浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目9項(xiàng)、校級項(xiàng)目6項(xiàng)。課題范圍涉及建筑能耗審計(jì)、地源熱泵、蓄冷空調(diào)、太陽能制冷和室內(nèi)空氣品質(zhì)等建筑環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向。

以剛順利結(jié)題的2010年度浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目“低碳城市既有建筑節(jié)能改造適用關(guān)鍵技術(shù)研究”為例，學(xué)生采用理論推導(dǎo)、科學(xué)計(jì)算和情景分析的方法，研究了低碳城市既有建筑節(jié)能改造技術(shù)方案，建立了低碳建筑評價(jià)模型，計(jì)算了全壽命周期二氧化碳減排效應(yīng)，實(shí)證分析了工業(yè)化方式建造階段的碳排放量，并從全壽命周期能耗最低的角度，提出了低碳建筑節(jié)能技術(shù)選擇策略。這些科研課題的順利開展較大地激發(fā)了學(xué)生的節(jié)能意識和動力，同時也使得學(xué)生較早地接觸學(xué)科前沿，了解行業(yè)動態(tài)，為后續(xù)的研究生階段或就業(yè)行業(yè)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

學(xué)生以獨(dú)立完成的建筑節(jié)能科技作品積極參加了各項(xiàng)學(xué)科競賽，先后榮獲全國大學(xué)生節(jié)能減排競賽二等獎1項(xiàng)、全國挑戰(zhàn)杯大學(xué)生科技大賽三等獎1項(xiàng)、全國建筑節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)秀獎1項(xiàng)，浙江省挑戰(zhàn)杯大學(xué)生科技大賽二等獎3項(xiàng)、三等獎5項(xiàng)，驕人成績引得多方媒體報(bào)道。

三、結(jié)語

建筑環(huán)境學(xué)是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。將建筑節(jié)能知識引入建筑環(huán)境學(xué)教學(xué)勢在必行。這對于培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能設(shè)計(jì)能力，在營造健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境前提下優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)、降低建筑能耗具有重要意義。本文提出了以建筑節(jié)能為導(dǎo)向的建筑環(huán)境學(xué)課程教學(xué)改革思路與實(shí)踐，采用在建筑環(huán)境學(xué)課堂教學(xué)中引入節(jié)能理念，在實(shí)踐教學(xué)中訓(xùn)練節(jié)能技能，在綜合設(shè)計(jì)中體現(xiàn)節(jié)能效果，在科技競賽中培養(yǎng)節(jié)能創(chuàng)新的教學(xué)模式。通過多層次、全方位的教學(xué)改革，能增強(qiáng)學(xué)生的節(jié)能設(shè)計(jì)意識，明確自身的使命，激發(fā)學(xué)生參與節(jié)能的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

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［責(zé)任編輯：碧瑤］