基于綠色建筑設計能力培養的教學改革與實踐

李紀偉 邵 旭 王 志

(1.河北大學建筑工程學院 河北保定 071002;2.河北建筑工程學院 河北張家口 075000;3.濟南市工程質量與安全中心 山東濟南 250014)

0 引言

隨著社會經濟的不斷發展，我國面臨的資源、環境壓力也越來越大，在此背景下發展綠色建筑的策略被提出，并開始廣泛推廣[1]。

綠色建筑，涉及到節能、節水、節地、環境保護等多個方面[2]，需要設計人員掌握較為全面的相關知識，而目前熟悉綠色建筑設計人才相對較少，尤其是能夠全面控制綠色建筑設計過程的建筑師[3]。其中一個主要原因，綠色建筑是新時代課題，傳統的建筑學教學缺失對綠色建筑設計知識和設計手段的引入，而在崗的建筑師們一則基于傳統建筑設計的理念慣性，一則基于設計任務繁重，能夠系統學習綠色建筑知識的時間相對較少；而高校建筑設計教學與時俱進改革步伐緩慢，致使建筑學新生代畢業生對綠色建筑的理念認知和掌握膚淺，造成了我國綠色建筑設計人才的缺乏。因此，需要從學生階段開始培養綠色建筑設計能力，在建筑學的教學過程中需要結合綠色建筑的設計原理、設計方法，綜合考慮課程設計的時代特性特點，將綠色建筑理念深入融入教學過程，切實提高學生對綠色建筑的理解深度與應用水平。

1 建筑設計課程的傳統教學計劃

建筑設計是建筑學專業學生的主干課程，課程的開設一般從建筑學專業的二年級開始，通常先從小規模建筑做起[4]，如公園茶室等，之后開始設計中等規模的建筑，如圖書館、建筑系館等，最終完成大型建筑的設計，如影劇院綜合體、高層建筑、居住區等，如表1所示。這種按部就班的模式能夠幫助學生逐步了解建筑設計的原則與方法，為畢業后的專業工作奠定基礎，但在目前的教學過程中還缺少對綠色建筑設計方法的系統引入。

表1 某高校建筑設計課程及作業安排

圖1 綠色建筑技術分類

2 綠色建筑設計特點與要求

綠色建筑設計，實際上是將綠色建筑技術融入建筑設計全過程，是目前我國建筑設計的一項重要內容。綠色建筑涉及到主動技術與被動技術的多個方面，以《綠色建筑評價標準》為例，該標準共涉及主被動技術110余項[5]，如此龐大的規模，一般設計人員都難以掌握，對于建筑學專業的學生來說難度更高，如果希望學生在設計中進行熟練運用，就需要對這些技術進行深入的分析，并分解到不同的教學階段來進行學習。

綠色建筑技術主要包括主動技術和被動技術兩大類，主動式建筑技術主要是依靠機械設備等完成節能、節水等工作，而被動技術則是依靠建筑設計本身來達到建筑節能節材目的。從圖1可以看出，主動式綠色建筑技術，主要包括光伏發電、高效采暖制冷設備、節水器具、熱回收利用技術等以建筑設備為主的技術，這些技術需要開設相應理論課程；被動技術，主要包括場地風環境、建筑體型設計、太陽能利用、自然采光等技術，這些技術需要綜合地域特點，外部氣候環境，并進行模擬驗證才能更好的掌握。主被動技術的重點和難點各有不同，需要在設計課程中進行循序漸進的融入。

3 基于綠色建筑設計要求的建筑設計教學分析

學生綠色建筑設計能力的培養，需要從師資力量、教學方法改革、課程體系構建、課程教學實踐等方面進行調整。

3.1 師資力量構建

目前，大部分院校缺少綠色建筑方面的專業師資，綠色建筑相對于傳統建筑所涵蓋的內容更多，涉及到的技術更為復雜，在師資建設方面需要從多方面入手。首先，需要加大師資培訓力度，組織教師參加綠色建筑相關的培訓及宣貫活動；其次，加強教師的綠色建筑設計實踐，與設計院進行合作，增強教師的綠色建筑設計教學實踐能力；最后，發揮校外導師作用，聘請具有較強綠色建筑實踐能力的建筑師擔任校外導師，培養學生的綠色建筑實踐能力。

3.2 教學方法改革

教學方法改革，從培養學生的綠色思維能力入手，開發學生對綠色建筑設計理念和知識的認知，以實際項目為基礎，以問題為導向，采用案例分析、實例講解、媒體互動等多種教學手段，調動學生對綠色建筑學習的興趣，培養學生解決綠色建筑現實問題的能力。

3.3 課程體系構建

在綠色建筑融入建筑設計教學的過程中，通過對建筑學專業的年級特點進行重點分析，以及每個年級根據接受程度和理解程度對綠色建筑技術進行了相應的分解，開設相關課程，并且綜合考慮綠色建筑理論與實踐的應用，進行教學體系改革，即：將整個教學過程分為初步融入階段、進階設計階段、深入設計階段、實踐設計階段4個階段，如圖2所示。

圖2 綠色建筑理論融入教學環節階段性分析

綠色建筑設計的核心課程，主要包括：建筑物理、建筑節能、建筑設備、場地設計、建筑材料、建筑結構等，將這些課程根據綠色建筑能力的培養要求進行構建?？傮w來說，課程體系可以劃分為4大模塊：節能模塊、節地模塊、節水模塊、節材模塊，每個模塊下設不同的課程，用以培養學生的相關設計能力，如圖3所示。

圖3 課程體系模塊

3.3.1初步融入階段

該階段針對二年級學生開設。建筑學二年級學生大多剛開始接觸建筑設計，對于建筑設計的要求和意義理解往往不夠深刻，對于綠色建筑更是茫然無知。因此，在這個階段不應過于強調綠色建筑的技術性。教學過程中，主要從建筑與環境的關系進行分析，旨在幫助學生理解場地條件、氣候條件、日照條件以及建筑功能對綠色建筑設計的影響，用3～4周的時間開展綠色建筑Workshop，促進學生初步認識綠色建筑。該階段以環境分析為主，在培養學生對于建筑本身理解的同時，培養學生對于綠色建筑的認識。

3.3.2進階設計階段

該階段主要針對三年級學生開設，是綠色建筑設計融合的重要階段。三年級學生對于建筑已經有一定認知，且前期已經開設建筑構造、建筑材料等基礎課程。因此，此階段開始為學生講授較為系統的綠色建筑技術知識，主要包括遮陽、被動式太陽能利用、自然通風、自然采光等單項綠色建筑技術，引導學生認識到外部自然環境對被動技術設計的影響，掌握通過分析外部氣候、氣象數據選擇合理被動技術的能力。引導學生分析國內外綠色建筑的優秀案例，如福斯特的法蘭克福銀行、皮阿諾的藝術中心、赫爾佐格的建筑養老基金會等，領悟國內外設計大師們對綠色建筑技術的應用原則與方法，提升自身對綠色建筑技術的認識。

3.3.3深入設計階段

該階段的主要任務是：幫助學生認知并掌握主動式綠色建筑技術的應用。由于主動式技術涉及到很多設備，因此需要在四年級的建筑設備課程中增加如中水利用、光伏發電、高效空調系統等主動綠色建筑技術的相關知識。該階段還需要安排學生學習建筑物理方面的知識，并引入建筑性能模擬軟件，如Ecotect、Radiance、Airpak，通過講授性能模擬軟件的應用，推進學生掌握通過調整設計參數分析建筑性能變化的能力，并能熟練運用模擬軟件分析不同的綠色建筑技術措施對環境造成的影響。同時，邀請設計院的一線設計師進行案例講授。在此階段，要求學生對主被動技術進行深入融合，以期熟練掌握不同綠色建筑技術的應用場合，實現綠色建筑的有機設計。

3.3.4實踐階段

該階段安排在畢業實習階段。在學生實習過程中積極主動創造機會，發揮學校的產學研作用，讓學生能夠跟進實際項目，在實踐中鍛煉綠色建筑設計的能力，發現綠色建筑設計中的問題，并找到解決這些問題的方法。在此階段安排學生認真學習《綠色建筑評價標準》的條款與內容，同企業導師進行配合，重點培養學生綠色建筑技術的綜合處理能力，綠色建筑設計流程的控制能力，多專業協同配合的協調能力。

總之，通過以上4個階段較為系統的學習，旨在促使建筑學專業的學生對綠色建筑掌握從感性到理性的認識，定性分析綠色建筑技術的優劣，定量分析綠色建筑對環境產生的影響，并根據不同的建筑方案選取合理的綠色建筑技術進行應用，充分掌握綠色建筑設計手段，為工作后開展綠色建筑設計打好基礎。

3.4 課程教學實踐

目前，該教學改革已經在我校教學中進行了初步應用，低年級學生已經基本掌握了初步的環境分析理論和基礎的被動技術知識，逐步在建筑設計課程中進行了應用。如圖4所示，在低年級的住宅課程設計中，通過將被動式太陽能技術融入課程，學生將附加日光間、太陽能集熱器、太陽能拔風井與課程設計進行了較好的融合。

圖4 低年級設計中太陽能技術的應用

在高年級的課程設計中，學生基本掌握了Ecotect等綠色化性能分析工具，如圖5所示，學生針對商場設計方案進行了光環境分析，并通過分析優化了設計方案。

圖5 高年級商場設計光環境分析

4 結語

研究分析了綠色建筑設計能力的要求，并結合教學規律，從建筑學專業教學體系建構、師資力量、教學方法改革、課程教學實踐等方面建構了綠色建筑設計課程體系，將具體教學過程分為初步融入階段、進階設計階段、實踐階段，教學中加深了學生對綠色建筑技術的理解，提高了學生的綠色建筑設計水平，促進了學生掌握綠色建筑設計基本原理與知識，為將來的工作奠定了一定的基礎。