主動式建筑學教學方法的創新改革
——以學生參與鄉村建筑被動式節能技術改造為例

李建勛，鄭銳鋒，王瑋詩，林藝君， 華超楠

(浙江科技學院建筑工程學院，浙江 杭州 310023)

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主動式建筑學教學方法的創新改革
——以學生參與鄉村建筑被動式節能技術改造為例

李建勛，鄭銳鋒，王瑋詩，林藝君， 華超楠

(浙江科技學院建筑工程學院，浙江 杭州 310023)

摘要：建筑學的實踐教學方式有別于其他工科院校的實踐教學。要構建可以培養建筑學專業創新類人才的實踐教學體系，就應該首先確立以學生為重點的教學理念，以實際項目為依托，讓學生在直接理解文脈、空間、材料、節能技術的基礎上循序漸進，并注重培養其探索精神和創新思維。

關鍵詞：建筑學教育改革；被動式節能改造；節能技術體系

1教學改革背景

提倡建筑學創新性教學的最終目標是提高教學效率，促進學生自主成長。教師只有深刻理解學生的學習基礎，才能設計出學生切實需要的教學[1]。建筑學是一門注重實踐性的學科，橫跨工程技術與人文藝術領域，利用建筑技術和藝術研究建筑及其環境的關系。盡管我國的建筑學教學一直強調實踐和動手能力，但學生卻力不從心或無從下手，無法應用知識，使創新意識難以實現，創新思維受到限制。只有讓學生在教學中身處主導地位，找到與其掌握的知識相關聯的理解記憶方法，才能從根本上完成大學教學改革創新的使命，從而培養創新人才。

1.1建筑學傳統教學弊端

傳統的建筑學教學包含以下設計內容：大師作品分析,空間單一的住宅設計,多個重復空間的幼兒園設計,流線復雜的交通空間設計，直到較高階段的旅舍展館設計，學生僅從設計任務書出發，單純的從物質形態方面考慮空間構成、形式設計和流線排布，關注建筑功能和動靜分區，只知道該怎么做，卻不知道為什么這么設計。與此同時,課堂教學往往缺乏真實性、直觀性和預見性，如用地紅線無法體現出周邊環境制約和建筑風格的傳承，學生在設計過程中也缺乏對經濟屬性、社會屬性、文化屬性的思考[2]。

就教學體系而言，建筑學也存在某些工科教學的通病：學校的統一教材，如建筑力學和建筑設備，經過系統的編輯整理，嚴謹科學，但是卻沒有跟上技術的更新換代，也不太關注知識在實際生活中的運用和學生是否感興趣；課堂形式基本是一種以教師為主體的單向性灌輸式教學，學生只是被動的知識接受者，缺乏課堂主動性、參與度和靈活度[3]；除去部分藝術設計類考察課程，作為主要教學考評工具的書面考試僅強調了集中思維[4]，也弱化了對學生邏輯思維、創新思維的鍛煉和培養。

1.2建筑學改革方式

因此，教師在建筑學，尤其是設計類的教學活動中應該與學生積極互動、共同發展、追求突破，將學生作為教學主體，在實際設計改造項目中引導學生調研、探究、分析、設計，著重培養學生的自主性、獨立性和發散性思維，以挖掘學生的潛能[3]。此外，教師還應該關注建筑學科的前沿科技以及對經濟發展的貢獻和設計發展趨勢，從實際建筑項目展開進行實踐教學，在教學中結合新思維并創建相應的教學方式，營造高效、融洽、開放的教學氛圍[5]。

本項目就以杭州白馬湖陳家村177號住宅的被動式節能改造項目為載體，在遵循吳越文化、使用鄉土材料的基礎上，以解決地域性鄉村民居舒適度低的綜合問題為目標進行的實踐性教學活動。小組成員在老師引導帶領下對民居周圍環境進行實地調研，自主搜集相關資料、篩選適宜吳越地區的被動式節能技術、提煉體現當地文脈的建筑形式語言，最終合作完成實際項目的改造設計工作并且獲得甲方認同。在整個教學活動中，學生完全掌握了主動位置，全權參與每個設計環節，在實踐過程中充分聯系理論知識基礎，將二維的平面系統知識轉化為以真實項目為依托的三維立體知識，在設計中突破思維定勢，在創新思維和創新素質的作用下體現出創新能力，使教學質量得到升華。見圖1。

圖1　創新項目進程

2課題背景

建筑行業的能源消耗接近占我國總能源消耗的三分之一。盡管目前區域性鄉村建筑能耗普遍偏低，但是當個人經濟收入增加，其采暖、空調等運行能耗將非線性增加，成為建筑行業的新挑戰。被動式節能技術在建筑設計上技術含量很高，但是作為一種在科技水平上低要求的低成本設計，可以用以緩解鄉村建筑的能耗壓力。因此將被動式節能技術作為課程實踐的主題切合實際發展的需求，是具有迫切性、前瞻性、實踐性的創新改革[6]。

此次的教學革新項目位于浙江省杭州市白馬湖陳家村，屬于亞熱帶季風氣候，在全國熱工分區屬于夏熱冬暖區。由于改建項目地處鄉村，經濟發展緩慢，居民對于節能環保意識都較為滯后，因而未能將建筑能源充分利用，整體節能技術利用率相對城市偏低。小組成員計劃在完成設計方案的基礎上落實施工，將項目實體陳家村177號住宅打造為被動式節能技術樣板房，在江浙一帶區域性建筑中推廣使用。

3課程改革具備條件

在大一至大三學年，學生從單一的住宅空間設計漸進深入到博物館類建筑復雜空間設計，初步體驗和掌握流線與空間的穿插組合方式，理解建筑及其周邊環境文脈的對應關系和基礎的結構體系。本設計項目以學校四年級的第1個課程設計——住宅設計與居住區詳細規劃為載體，充分發揮學生的主動性和積極性，通過實際的建筑節能改造項目進行深入理解和探究理論知識基礎。項目在切合教學大綱的基礎上，以陳家村節能改造的實體項目為依托實行建筑學主動式教學方式的創新型改革。

4課題設計過程

本項目采取實地調研—模型建立—節能技術應用—關鍵技術總結的技術路線，將學生，即5名小組成員放置在教學的主導地位。指導老師輔助教學，引導學生在實際過程中改造、研究、分析、設計被動式建筑節能技術。小組成員首先到達陳家村進行實地調研，提煉傳統民居的建筑符號語言、居民生活方式和氣溫降水的結合平衡點，其次根據當地實際氣候狀況并結合理論知識選取適宜的保溫節能措施與建筑體有機融合。最終在老師指導下，小組成員充分發揮團隊合作能力和關系協調能力，集中優勢資源在實踐中產生創新，提煉出一系列適宜江浙地區的核心建筑被動節能技術以便推廣利用。白馬湖177號居民調研及設計模型見圖2。

圖2　白馬湖177號民居調研及設計模型

4.1資料搜集與實地調研

在項目開展初期，項目組成員首先分工合作，利用校區網絡資源了解到盡管被動式節能技術在國內外取得初步成效，但依舊存在一系列在設計過程中需要規避的技術問題：建筑節能設計缺乏基本的設計模塊，因而無法與區域性建筑文化融合；節能新技術僅有簡單的技術堆砌并且整體優化研究不足。

在已有的理論知識基礎上，指導老師與小組成員一同前往項目的實施地點，白馬湖陳家村177號農村自建房。該居住建筑部分結構裸露破損但整體保存完好。經過項目組成員分工測量，建筑高度13.88 m，1層大廳層高3.5 m，標準層高3.3 m，局部4層，建筑面積424.8m2。該改造項目建筑保留了傳統的木構屋頂，但整體造型又采取西式做法，建筑風格模糊(圖2)。同時小組成員一致認為其窗墻比遠高于夏熱冬冷區域節能規范要求，因而造成冬夏兩季室內熱環境不舒適，致使建筑能耗過大。

4.2模型制作與技術選擇

經過和指導老師與項目甲方的討論，項目組成員決定從場地文脈傳承的視角出發，用被動式節能技術的思路解決區域性建筑舒適度問題，期望獲得創新性結果。白馬湖陳家村與吳越文化一脈相承，因此在建筑形式的設計中，經過成員們交流溝通，綜合利用了杭派石庫門的處理方式，白墻黛瓦的鏤空技藝，從小尺度到大視野的轉變方式，以及呈騰飛之勢的屋脊飛檐。同時把水稻作物化為自然簡易的景觀資源，體現樂趣和生機。見圖3。

圖3　設計元素提取及節能技術應用

從節能技術角度，小組成員主要利用Ecotect節能軟件對該實際項目建筑進行節能分析，確定其朝向、門窗洞口位置與尺寸、墻面屋面保溫材料的蓄熱特性。在設計過程中，成員們則充分結合了建筑物理、建筑節能、生態與可持續建筑課本內的理論知識，以白馬湖陳家村建筑節能改造項目為背景材料，靈活運用多種思維模式進行創新思維，充分發揮主動性、積極性和創造性[2]。同時設計中還運用太陽能現代技術實現屋面一體化、使用屋頂蓄熱材料調節室溫，并通過墻面保溫顆粒和保溫板、門窗節點與冷橋設計提高外維護結構的保溫特性，達到被動節能效果，有節制的利用現有資源。

從吳越文化中印紋陶得到啟發，小組成員通過青磚與石塊的砌筑方式反映出鄉土材料的形態與肌理。為符合甲方對于文化創新的設計需求，成員們計劃利用泥土、樹葉等自然資源作為建筑材料，從生態的角度說，僅通過材料自身的保溫性能和色彩紋理使居民感受到文脈的傳承。在小體量、低密度的單體房屋和小規模的聚落設計中，選用低投入、高產出、低能耗的鄉土材料具有自身優越性，不但可以降低投資成本，還可以節省后期維護費用。

4.3總結歸納

項目組成員經過現場調研和與指導老師以及項目甲方的交流啟發，集思廣益、博采眾長，總結以下在項目改造中運用到的核心創新技術：屋頂太陽能技術運用、屋頂蓄熱材料、墻面保溫材料的使用、墻面肌理變化、門窗節點設計、生物技術覆蓋集裝箱、雨水收集系統、微噴系統、屋頂平臺收雨水系統等。見圖4。目前前期方案得到了項目組老師和甲方的認可，并且即將施工完成樣板房建設，為推廣被動節能技術奠定基礎。

圖4　被動式技術應用剖軸測圖

5課題改革的創新性

5.1技術創新

本項目以白馬湖陳家村177號住宅被動式節能改造為實踐課題，在研究設計過程中注重創新設計，綜合考慮區域性建筑的文化因素與被動式節能核心技術。通風技術和植物表皮技術，見圖5。為延續吳越文脈中的水稻文化，利用生物技術對集裝箱進行植物表皮覆蓋用于綠化灌溉，在保持生態環境的同時維持室內熱穩定性[6],見圖6。通過屋頂太陽能技術最大限度的利用天然能源，利用太陽能采暖和制冷來提高太陽能轉換率；使用屋頂蓄熱材料、墻面保溫材料優化維護結構的蓄熱保溫性能，關注門窗節點和冷橋的設置，使建筑熱環境更為舒適；經濟實用、取材方便的生土及卵石材料能夠形成墻面肌理變化，并且具有冬暖夏涼、易于維護的特性，從人居環境可持續發展和生態文明的社會層面上看都是前景良好的鄉土建材[7]；合理用水也是節約水資源的重要措施之一，雨水收集系統、微噴系統、屋頂平臺收雨水系統的應用可以幫助緩解用水壓力。

圖5　室內通風系統

圖6　植物表皮覆蓋集裝箱

5.2教學改革創新

將被動式節能技術在民居保持風貌的前提下運用到民居改造，打破傳統節能技術與文脈割裂的思維模式，是教學上的實際運用的創新性改革。傳統的教育模式保守死板，以“教授知識—接受知識”為主線，在教育過程中過于強調知識的傳授而非方法的傳授。本項目有機結合了實踐教育環節與課堂教育環節，以白馬湖陳家村建筑節能改造項目為載體，在建筑節能、生態與可持續建筑、建筑物理等專業學科的基礎上，引導學生增強對事物本質的認識，探求要素之間的相互關系，抓住主要矛盾，從而調動學生對于節能技術應用的主動性、積極性和創造性。

學生以問題為中心，把書本知識與現實問題相結合，還原了知識的本來面貌，從而充滿激情地對知識深入探索，比較、推理，從而推陳出新。通過與居民的深入交流，項目組學生將設計技巧與居民的切實要求結合，發展出一種集體和個人都能夠參與到設計中的設計模式，使學生對規劃、設計、進展和實施有所了解，培養學生的獨立性和自主性，引導學生在項目中調查、探究、總結，對設計地的地方歷史文化、被動式節能技術的應用和鄉土材質的生態友好性有更深刻的了解，在本科階段通過實際項目的規劃改進得到創新性科學研究的鍛煉。

6結語

在這種以學生為教學主體的建構，使學生不僅能獲得扎實全面的理論知識，學習團隊合作和組織管理能力，還能形成一種綜合的思考模式和行為習慣，促進全面發展。創新型教學必須落實到具體的教學過程中去，從學生的關注點出發，從人格上進行培養，才是最有效的途徑。

參 考 文 獻

[1]林健.卓越工程師創新能力的培養[J].高等工程教育研究,2012(5):1-17.

[2]王旭.第三章教學模式與教學方法改革[C]//高等教育改革創新理論與實踐會議論文集.黑龍江：黑龍江省高等教育學會，2008:290-474.

[3]劉曉雪.天津大學建筑學院建筑設計教學改革方法研究初探[D].天津：天津大學,2005.

[4]范占軍,劉學.設計/建造教學模式的理念、做法與問題[J].南通大學學報：教育科學版,2009(3):89-92.

[5]張早.踏入現實:建造教學中的身體啟示[J].建筑技藝,2014(8)：40-43.

[6]楊歡歡.被動式建筑設計策略應用研究[D].武漢：華中科技大學,2006.

[7]陳華晉,李寶駿,董志峰.淺談建筑被動式節能設計[J].建筑節能,2007(3):29-31.

收稿日期：2016-01-15

基金項目：國家級大學生創新創業訓練計劃資助項目(201511057009)；浙江科技學院校級教研項目(教學)(2010IB-a15)

作者簡介：李建勛(1979—)，男，浙江諸暨人，助理研究員，從事建筑教育創新創業工作。

中圖分類號：TU02

文獻標志碼：B

文章編號：1008-3707(2016)05-0060-05

Innovation and Reform of Active Teaching Method for Architecture:Take the Passive Energy Saving Technology Transformation Which the Students Take Part in as an Example

LI Jianxun, ZHENG Ruifeng, WANG Weishi, LIN Yijun, HUA Chaonan