建筑技術設計中的物理實驗教學

張九紅+張軼稀

【摘要】隨著建筑設計與建筑技術的相互融合，產生了建筑技術設計課程體系。傳統建筑物理實驗教學對建筑技術設計課程的支撐考慮得較少，學生在建筑技術設計中不關注實驗的重要性。本文將建筑物理實驗研究融入到建筑技術設計的教學當中，培養學生的實驗研究思想，提高學生實驗能力，使學生充分認識到物理實驗研究是建筑技術設計中不可或缺的一部分，從而達到理論與實踐相結合，設計與研究相結合，教學與科研相結合的效果，使建筑技術設計過程更具有科學合理性。

【關鍵詞】建筑技術設計 建筑物理 研究型實驗

【基金項目】遼寧省高等教育本科教學改革研究項目——建筑技術設計中的實驗教學研究與實踐。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）47-0163-02

1.對實驗教學的迫切需求

現代建筑學專業教育最重要的進步是從風格、類型的教學走向“問題式”教學，從建筑形式分析走向對建筑問題的思考，從只關心形態結果走向對問題解決過程的關注。本文正是基于現代建筑學專業教育中建筑設計改革提出的。

1.1建筑設計教學思路轉變的要求

從“建筑創作”到“設計研究”。現代建筑教育的特點主要是將建筑設計作為研究計劃，而不是美術式的創作，因此將研究作為建筑設計的基本工作方法，將調查、分析和實驗代入建筑設計，為建筑設計提供更科學的理論依據和方法。

從“類型教學”到“專題教學”。類型教學主要針對案例研究，缺乏對材料、結構、建造、設備等方面的深入研究，只是對功能和空間的片面研究。個案之間沒有邏輯，無明確教學目的，缺乏對普遍設計理論的研究，只是對類型特征和設計經驗的總結。而專題性設計是一種較先進的教學模式，在設計題目中提出明確的研究問題。

從“強調結果”到“注重過程”。以往的設計教學主要通過類型建筑教學和密集訓練達到方案設計的“熟練”境界，容易導致“形式操作”和“表現效果”成為設計教學主要內容和評價標準，而在問題思考和方法學習上缺乏理解。應當借鑒國際通行的設計“全過程”訓練模式，強調設計的深度和目標，強調整體的研究思路，強調設計過程的邏輯性和科學性，強調項目分析、方案設計、設計深化和實施技術上的整合訓練。

1.2建筑技術設計課程體系發展的要求

建筑技術科學是現代建筑學專業教育中不可缺少的知識內容，近年來建筑設計與建筑技術的不斷結合，產生了“建筑技術設計”這一新興課程體系。建筑技術設計使建筑設計的過程更加科學、嚴謹和理性，其教學內容涉及到建筑物理、建筑材料構造、建筑結構施工等。國內主要建筑學專業都增加了建筑技術設計環節。建筑技術與建筑設計課的相互穿插和銜接，以及建筑技術課程內容之間的遞進關系和連接關系都非常重要，直接影響學生完整、合理知識結構的形成。技術類課程與建筑設計的緊密結合，使建筑技術設計成為一個獨立的教學內容，與之相適應的實驗研究方法也逐漸在教學、科研領域發揮重要作用。

1.3研究型創新實驗的要求

實驗教學是培養學生動手能力的重要環節。實驗目的不在結果本身，而在過程，在于教授方法，學生在實驗過程中較多地處于被動操作的狀態，探求事物發展客觀規律的積極性不高，這對開發學生創造性思維，以及培養學生研究問題、解決問題的能力具有很大的局限性。舊的實驗教學體系受到多方面的約束，越來越不能滿足培養創新人才的要求，創新研究型的實驗教學體系有待探索和研究。以前的實驗教學定位為理論教學的從屬課程，造成了實驗教學中種種問題，如實驗教學學時設置不足，課程內容設計不合理，驗證型實驗過多等。而在現實條件下，學生學習方式的轉變迫切需要改變這種實驗教學體系。

2.物理實驗教學的新思路

2.1提高學生對物理實驗的研究與實踐能力

實驗教學是建筑物理課程的重要環節，其主要目的在于通過親自操作建筑聲光熱環境測試和模擬實驗，讓學生感受理解建筑物理與建筑形式、空間和構造的關系，加深建筑物理學知識與建筑設計理論和技巧的融合，鍛煉學生綜合分析問題和解決問題的能力。與驗證型實驗不同，調動學生參與實驗的積極主動性，初步體驗到進行科學實驗的樂趣，使教學實驗收到良好的效果。

在實驗過程中，走出書本，理論聯系實際。教師選擇實際工程中的問題，利用工程作為實驗對象，采用課堂與實地相結合的方法，開放辦學，直接服務社會，不僅有利于培養學生的學習興趣，提高教學質量，而且也有利于使學生盡快掌握先進的科學技術。

通過改革，希望能夠加深對建筑設計中一些基本技術問題的理解和認識，建立一個科學的、全面的建筑觀，養成正確的設計思維。

2.2 推廣參與性和研究性物理實驗學習方法

研究型實驗使建筑物理的理論課內容得到拓展與深化，打破傳統建筑設計與建筑物理課程的界限，使學生們在本科階段得到科學研究與設計優化的訓練。推廣研究性學習和專業化培養的教學方式，形成創新教育的氛圍，從培養學生學習興趣出發，教師通過對實驗方法、步驟和內容的精心設計安排，盡可能讓學生全程參與，化被動為主動，讓學生充分發揮主體能動性，開發學生的創造性思維能力和獨立解決問題的能力。同時強調結合實際情況，努力將理論知識、工程實際和科學研究三者融會貫通，使學生感到學有所得，學有所用。

3.實驗教學研究實踐方法

3.1建筑物理的授課體系

按照“總、分、總”的研究順序，首先建立總體框架，對課題進行宏觀整體研究，然后聲光熱分項深入，充分發揮學術團體的人員優勢，確保研究的深度，最后整體調整，保證理論建立的系統化與科學性。

綜合運用多種研究方法。研究國內外相關理論與實踐成果，為研究工作奠定基礎；到現場進行實地測量，對所測量數據進行統計分析，運用表列法和圖示法直觀表達，總結規律；利用計算機軟件對所做實驗進行模擬，進行理論計算；設計若干實驗方案，并對各方案進行比較，分析優缺點，進行方案集成，得出最佳方案；對聲光熱分項內容進行整合，從系統角度進行深入分析。

多角度的研究思路，從理論研究、實踐總結、教學體會等多方面獲取對研究型建筑物理實驗有價值的信息，綜合這些信息，形成系統、全面的研究成果。

3.2建筑物理研究型實驗教學方法

實驗教學與學生的創新設計相結合。針對建筑學學生的課程設計設立開放實驗項目，學生們根據自己的具體設計，確立實驗項目，驗證設計方案，使設計更為合理，為學生們提供自主學習空間。學生完成實驗后，結合設計，完成研究實驗報告，進一步提高學生理論聯系實際的能力。

建筑物理實驗以往主要是驗證型實驗，本項目所提到的研究型實驗是指以學生為主體，與驗證型實驗不同之處在于，實驗之前不給出實驗原理和方法步驟，學生面對的是一些從設計方案中發現的待研究的問題。指導教師給學生提供參考資料、提出實驗要求，推薦實驗器材。學生要在查找和閱讀材料的基礎上，經過認真的研究、思考和討論，自擬實驗步驟，選擇有關的器材來實現實驗的要求。這里更多強調的是學生的自主性，強調發揮每一個學生的主觀能動性。通過這樣的實驗，學生能夠更深入地理解實驗原理，提高分析問題、研究問題、解決問題的能力，激發其創新精神。

3.3建筑物理與建筑技術有機結合

建筑技術設計中實驗教學可開放選題，增加學生參與感，使設計過程不僅僅是一個藝術設計的過程，同時也是理性研究實驗過程。為了滿足實驗需求，實驗室也應保持對學生開放狀態。實際問題往往影響因素復雜，可能導致實驗達不到預期效果或實驗失敗。要讓學生有正確對待客觀事物的科學態度，教師不必將實驗結果作為唯一考核標準，實驗過程和實驗方法也應作為重要參考條件。

4.結語

建筑技術設計和實驗教學相結合是衡量建筑學教育質量的重要指標，是培養學生的實驗能力以及實踐與創新精神的重要過程，是培養高水平創新型人才的重要手段，同時也是新的形勢對高等教育教學改革的迫切要求。

建筑中的保溫節能、隔熱、防潮、日照、采光、隔聲、噪聲控制以及室內音質設計是任何建筑都必須考慮的因素，是學生必須掌握的基本問題。通過實驗來研究具體建筑設計中的這些物理環境問題，使理論知識、工程實際和科學研究三者融會貫通，解決理論學習與設計實踐脫節的問題，盡快掌握先進的科學技術。建筑物理實驗方法很多，研究型實驗打破了傳統建筑設計與建筑技術的界限，使設計與科學問題研究結合，讓設計內容能夠深入到技術層面。同學們能夠在本科階段得到科學研究的方法，學習運用科學的方法優化建筑設計。開放式教學，不僅有利于培養學生的學習興趣，而且也有利于促進教學內容、模式的優化，為科研工作提供堅實的基礎和支持，使教學與科研相互促進，共同發展。

參考文獻：

[1]高廣華，郭新.建筑物理研究型實驗教學探討.全國建筑教育學術研討會論文集.2011

[2]張九紅，周展帆.基于中芬合作綠色建筑實踐的建筑物理教學研究.全國建筑教育學術研討會論文集.2015

[3]吳元喜，謝青，張曉.提高本科生研究型實驗水平的措施.實驗室研究與探索.2009（8）

[4]王葉，馬國宏，閻曉娜.研究型實驗教學探索.實驗室研究與探索.2009（4）