注重實踐性與開放性的建筑物理課程改革

金樾 熊宇 姚斌 陶燕

摘要：本文針對建筑領域對節能建筑這一課題的提出，由此帶來的新的設計方式、材料、技術的變革，使得傳統建筑基礎課程，尤其是《建筑物理》在教學內容和知識體系上有所缺失，提出具有實踐性和開放性特點的課程改革方法，結合近幾年的教學實踐和反饋調查發現，改革后的課程體系能更有效地激勵學生創造性地解決建筑設計課程中的實際問題。

關鍵詞：實踐性；開放性；《建筑物理》；課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）22-0104-02

一、前言

《建筑物理》是建筑學專業教育中的基礎課程，同時也是支撐和銜接建筑設計課程的重要課程。建筑學專業基礎課程是培養學生利用基礎理論分析和解決工程問題能力的課程，是貫穿基礎理論和工程應用的鏈條，在整個人才培養過程中起到不可替代的作用[1]。傳統的《建筑物理》課程僅專注于知識體系構建，但隨著建筑領域新技術、新材料的不斷出現，尤其是節能建筑對建筑學提出了更高要求[2]，原有的課程體系不能滿足持續變化的建筑學范疇；以往的教育模式主要以理論授課為主，強調建筑物理學中的原理及計算方法，課程安排往往是固定的，易于導致學生感覺學習枯燥，對書本知識難以消化，上課效率低下；然而，《建筑物理》作為建筑設計課程的重要技術類支撐課程，對于學生在理解建筑的隔熱、保溫、自然通風、采光、建筑聲學設計等實際工程問題有著重要的知識輔助作用，同時也為《建筑構造》、《建筑材料》等課程的奠定理論基礎，因此，《建筑物理》的學習對于理解建筑構造的節點設計、建筑設計中節能技術應用等知識起著非常重要的理論作用。但根據作者在實際教學工作中發現，《建筑物理》課程從教學內容、課程設置、教學方法上還存在較多問題。

1.教學內容單一。首先，根據《建筑物理》教學大綱要求，課程內容分為3大部分，即建筑熱學、建筑光學和建筑聲學。具體包括承擔了建筑保溫、隔熱、防潮、遮陽的原理、計算及設計；同時建筑光學和聲學也包含了光學基本原理、建筑自然采光、人工照明及其設計；建筑聲學則重點強調聲學原理及現象、聲學設計；知識點繁多、涉及面廣，而學生由于數學基礎薄弱，對其中的原理及公式很難理解，進而對課程的內容沒有興趣，甚至排斥，只是勉強記住公式原理應付考試，而對應設計課程卻無法進行熱工設計、自然采光和聲學設計。

其次，現代建筑技術和輔助軟件可以使設計手段更加多樣，例如建筑的自然采光和熱環境可以通過Ecotect軟件進行模擬，而建筑風環境模擬可以通過Phoenics進行，目前在許多建筑設計公司和科研院所已普遍使用，而學生恰好在這類知識上有所欠缺。

2.課程設置不合理。目前，《建筑物理》課程安排在三年級，而該課程涉及的建筑構造知識還未建立起來，如建筑保溫、隔熱、防潮構造的原理需要依托建筑構造、建筑材料等課程的支撐，但這些課程要么剛開始上，與物理課程同步，要么還未開設，導致知識點的斷層。因此，學生在上《建筑物理》課程時對構造、材料、原理表現出的困惑就不難理解了。

3.教學方法落后。隨著建筑技術的不斷發展，新的材料、新的構造和計算機輔助手段使得課程中的一些計算方法和構造原理趨于落后，且學生對復雜的計算公式缺乏興趣，容易導致他們對該課程其他內容接受程度低。而目前的教學手段主要依靠PPT演示、知識點的講解及基礎實驗的練習，面對現代建筑需要的熱環境、光環境優化、聲學構造及設計缺乏相應的案例支撐，實際工程中主要依靠計算機軟件模擬，但課程中未能與之相適應，使得學生所學知識與設計行業實際要求脫節[3]。

二、《建筑物理》課程改革方法

針對以上所提出的問題，本課程在教學方法、教學內容及考核方式上做出了相應的改革和嘗試，并通過問卷的方式調查了學生實際學習的效果和滿意度，從數據上顯示，改革后的《建筑物理》課程的教學效果和質量得到了一定的提高。

1.注重教學模式多元化。在筆者所在高校，《建筑物理》整個課程分為兩部分，即建筑熱學部分和建筑光學、聲學部分，安排2個學期進行。每個部分都僅24學時，時間緊迫，內容繁多，對知識點的講解無法做到面面俱到，因此，抓住基本原理和設計方法是整個課程的關鍵。在教學過程中，不能簡單地對基本原理照本宣科，而是講清楚其中包含的物理含義以及它在現代建筑設計中的用途，因為盡管新工藝、新材料不斷更新，但其中所包含的原理是基本不變的。

注重課程內容的多元化，包括與當前建筑設計、建筑構造、建筑材料案例相結合[4]，例如在講解建筑熱學知識時，重點講清楚建筑傳熱的基本原理，尤其是穩定傳熱和周期性穩定傳熱過程所包含的熱學現象，同時為了鞏固知識點，要求學生根據所學知識改造校園內熱環境較差的老舊建筑，以提高該建筑的熱穩定性。學生通過實地調研，分析其熱環境差的原因，搜集相關保溫隔熱設計構造和方法，并對其進行改造設計，以多媒體形式對所做調研和改造設計進行匯報，通過這樣的方式，激發了學生的學習興趣，同時對所學知識進行了補充，提高了他們自主運用知識的能力，使得其他同學愿意互相學習，提高學習效率。

2.注重課程實踐的多樣性。《建筑物理》作為建筑學專業的基礎課程和理論課程，它與建筑設計之間有著密切的聯系，是指導建筑設計中保溫、隔熱、自然采光、降噪等物理特性的重要指導課程，因此，不能夠將《建筑物理》與其他課程獨立開來，而是要使學生理解其在設計中的意義[5]。在課程學習中，以設計為導向的《建筑物理》學習是筆者所做的另一項改革。在每個重要的學習單元都安排一個小型設計，如對寒冷地區外墻進行保溫設計，學生通過調研和搜集相關資料，提出各種不同的方案設想和構造方式，包括利用當地粘土夯實成墻體來解決農村住宅的保溫問題，既與地域性建筑設計相結合，也體現了建筑的生態性；也有同學設計的雙層墻體，白天通過玻璃腔體加熱中間空氣層，并將熱量傳遞給內層的蓄熱墻體，夜晚將熱量慢慢釋放到室內，減少建筑對能源的依賴，體現了建筑的節能性；這些知識都是書本上所沒有包含的，而是學生通過設計去解決實際問題，從而提高了他們綜合運用知識的能力。其次，在光學部分學習結束后，要求學生選擇一個自然采光的優秀案例進行采光分析和模擬，他們通過仔細地研究某一建筑的自然采光設計手法去學習大師們是如何運用自然采光以達到技術與藝術的契合；同時利用現代計算機輔助手段去驗證該設計是否達到室內所需要的照度要求。某學生學習了幾位博物館設計大師采光設計手法，并選擇其中一座由路易斯康設計的肯貝爾博物館進行采光分析，既學習了博物館采光的設計知識，也掌握了目前普遍應用的建筑采光模擬軟件Eco-tect，為學生以后的實際工作打下了良好的基礎。

3.注重開放的考核模式。以往的《建筑物理》考試按照選擇題、填空題、問答題、計算題的模式進行，學生為了應付考試，總是機械、被動地記憶所要考試的內容，當再次面臨需要依靠建筑物理的知識解決問題的時候，學生表現出來的運用知識能力較差。為了達到真正運用知識而不是記憶知識的目的，課程的考核改變了傳統的考查模式，而是通過小型的設計模塊來考查知識點，例如300座的小型報告廳設計、6個班級的幼兒園采光設計等等，采用開卷的方式使學生在規定的時間內完成設計任務，用以考查學生理解和運用知識的能力。

三、改革后教學情況對比

根據學校教務處對學生評價課程滿意度數據來看，往年常規教學模式下學生的滿意度基本處于35%左右，為了驗證課程改革的效果，筆者選擇本校建筑學2012級進行試點教學，第一學期采用傳統教學模式，即知識點逐一講解，同時使用填空、選擇、判斷、問答和計算的考查模式；第二學期采用改革后的教學方法，采用開放的設計題進行考核，并通過不記名的問卷調查模式進行數據統計分析，總體滿意度達到86.11%，具體結果如圖1：

四、總結

由于現代建筑學教育在設計表達中逐漸呈現重藝術輕技術的趨勢，使得以往的《建筑物理》等理論課程地位較低，學生和教師都重視不足。通過對《建筑物理》課程從教學內容實時性、教學手段多樣性和考核方式開放性進行的一系列改革后，使得學生從以往的疲于應付、流于形式轉變為現在的主動探索，自主學習；同時也鼓勵了學生多去關注綠色建筑、綠色材料、可持續發展等建筑領域，提高了他們在今后的工作中解決實際工程問題的能力。

參考文獻：

[1]唐麗，喬曉燕.對建筑學專業基礎課程教改的思考——以《建筑構造》課程為例[J].中外建筑，2012，（02）：76-77.

[2]劉長安，仝暉，周琮.以生態建筑學為導向的建筑教育模式研究——山東建筑大學生態建筑學教學實踐[J].山東建筑大學學報，2012，27（5）：539-542.

[3]陳喆.建筑學專業“卓越工程師”培養的研究與創新實踐[J].中國大學教學，2012，（1）：36-38.

[4]向雨鳴，俞曉牮，蓋東民.基于CDIO的多元化建筑學專業教學模式[J].中國教育技術裝備，2015，（16）：106-107.

[5]鄧傳力，楊才濱.面向應用型人才培養的建筑學專業實踐教學體系的構建——以西藏大學建筑學專業實踐教學為例[J].中國科教創新導刊，2013，（1）：49-50.