《建筑環境學》課程創新實踐建設

李翠 李崢嶸

摘要：《建筑環境學》是一門跨學科的邊緣學科，課程知識面廣、內容多樣，許多內容在教學中只能淺嘗輒止。因此，教師應加強《建筑環境學》課程實踐環節建設。建筑信息模型（BIM）具有承載各種信息的能力，能集成建筑的所有相關信息并存儲在數據庫中。利用BIM技術在建筑行業中的超前引領性，結合信息化、智能化、數字化、可視化技術，把《建筑環境學》各方面內容有機地結合在一起，建立綜合虛擬教學實踐平臺，可有效地提升《建筑環境學》的教學效果。

關鍵詞：建筑環境;BIM;虛擬教學

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）41-0001-02

《建筑環境學》課程具有知識面廣、內容多樣化的特點，涉及熱學、流體力學、物理學、心理學、生理學、勞動衛生學、城市氣象學、房屋建筑學等各個領域的知識[1]。《建筑環境學》包含建筑外環境、建筑熱濕環境、人體對熱濕環境的反應、室內空氣品質、室內空氣環境營造的理論基礎、建筑聲環境和建筑光環境等內容，其中大部分內容與人們的日常生活緊密相關。然而許多內容在教學中只能淺嘗輒止，教師對比較抽象的理論只能做概念性的講解[2]。因此，在教學中教師應避免科普性教學，把《建筑環境學》與專業內其他課程以及實踐應用等緊密結合起來，使學生真正理解并掌握該課程的知識。通過建立創新實踐平臺，將《建筑環境學》各方面內容有機地結合在一起，實現體系化以及系統化的建設。

隨著計算機、信息化技術的飛速發展，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術得到廣泛應用。BIM技術可呈現建筑、設備的三維空間模型信息，是可互動的活模型。人們可以借助可視化技術實時操作與修改模型，情景互動。人們可直觀感知建筑模型、設備等的空間形態，所見即所建。BIM技術的發展為建筑與能源工程專業教學提供了一個很好的平臺，將BIM技術融入教學中，能夠更好地培養新型工科人才。

一、實踐教學方法應用及分析

《建筑環境學》課程涉及建筑聲、光、熱環境，建筑外環境，人體對熱濕環境的反應、室內空氣品質等內容，即建筑在運行過程中的內部環境表現和建筑運行所消耗的資源對環境的影響等。目前《建筑環境學》的實踐教學改革主要是針對課程的性質和特點，對教學內容的系統性、多媒體教學手段、實驗教學和考核方式等共性問題進行探索，形成科研興趣小組式教學、實驗教學以及論文式考核等多種方式。

中國礦業大學對《建筑環境學》的實踐教學改革有建設實驗課程和實施大學生科研訓練計劃兩種。實驗課程建設包括室內空氣品質的測定實驗、建筑光環境的綜合實驗、建筑聲環境的綜合實驗等。大學生科研訓練計劃項目有“關于中國礦業大學教師公寓小高層建筑聲環境的研究”和“空調房間氣流組織的優化研究”兩項。沈陽建筑大學《建筑環境學》的實驗課程建設有室內空氣品質測定和室內熱舒適環境測試。

在《建筑環境學》實踐方面，清華大學引導學生主動學習，自己提出問題、思考問題，充分利用課外時間主動參與教學。采取的方法有：用思考題作小作業，以大作業為考核依據，舉行討論會或報告會，在網站上開設專用討論區等。在大作業選題方面，為了避免學生缺乏思路，由教師提出一些建議性題目。近兩年的建議性題目涉及實驗調研類、觀點論述類和文獻綜述類。北京工業大學的簡毅文老師也對《建筑環境學》的課程實驗教學和實踐進行了研究。

上述教學研究成果在一定程度上提高了學生對《建筑環境學》課程的學習興趣，促進了《建筑環境學》課程教學質量的提高。然而，鑒于《建筑環境學》課程的教學內容及特點，目前《建筑環境學》實踐教學建設還不能將各部分內容有機地結合在一起，不能進行體系化、系統化的建設。

二、BIM在建筑環境評價中的應用

BIM以三維信息技術為基礎，集成建筑項目各個階段相關信息建立三維信息模型。BIM模型具有承載各種信息的能力，能集成建筑的所有相關信息并存儲在數據庫中。BIM三維模型包含幾何尺寸、物理參數等建筑的所有真實信息，從該模型中能形象直觀地看到建筑建成后的幾何、材料、光源、視角等信息。

將BIM模型導出為建筑環境性能分析專用的格式文件，再將文件導入專業的分析軟件中，利用專業分析工具對模型進行局部調整，補充不完整的信息和丟失的信息，通過數據轉換，實現對建筑環境的性能分析[1]。首先，BIM模型所含有的建筑信息為建筑環境分析提供了數據支持;其次，結合Green Building Studio、IES、Autodesk Ecotect Analysis軟件，綜合氣象數據和建筑使用的最基本邊界條件，根據實際情況初步確定對建筑環境影響較大的因素，明確要分析的對象和內容;最后，根據建筑所在地的氣候條件對建筑的采光、聲環境、熱環境等進行模擬分析。具體見圖1。

三、實踐教學虛擬平臺建設

（一）目標特性

《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》和《2017年教育信息化工作要點》等文件要求，深入推進信息技術與高等教育實驗教學的深度融合，不斷加強高等教育實驗教學優質資源建設與應用，著力提高高等教育實驗教學的質量和實踐育人的水平。鑒于《建筑環境學》內容的多樣化特征，我們很難建立一個綜合的實驗系統，因此，在科技化快速發展的大背景下，應結合信息化、智能化、數字化等技術，搭建《建筑環境學》綜合虛擬教學平臺。

（二）創意理念

加強《建筑環境學》實踐教學虛擬平臺建設，應以完成教學要求和內容為目標，綜合應用BIM三維建模、傳感器、數字化、智能化技術手段，增強現實人機交互，提升實驗教學項目的吸引力和教學效果。以實驗教學項目為基礎，建設示范性虛擬仿真實驗教學項目，探索個性化、智能化的實驗教學新模式，形成專業布局合理、教學效果優良、開放共享有效的高等教育信息實驗教學項目示范新體系。

BIM技術具有逼真的外觀和可視性，運用其信息處理及動態仿真的特點，將書面文字信息轉換為生動立體的現場模擬場景，能夠解決《建筑環境學》課程理論與實踐脫節的問題。

（三）過程控制與管理

《建筑環境學》綜合虛擬平臺建設要形成統一化、規范化形式，開發相應的專業軟件，應區別于實際工程的應用。整體平臺建設，應留出端口，供學生進行深化設計和控制，使他們能夠通過虛擬平臺感受建筑環境的變化。培養青年教師的BIM教學專業化知識，以更好地指導學生。

推動線上線下教學相結合的個性化、智能化、泛在化實驗教學新模式，是推進現代信息技術與實驗教學項目深度融合、拓展實驗教學內容廣度和深度、延伸實驗教學時間和空間、提高實驗教學質量和水平的重要舉措。

四、結論

《建筑環境學》綜合虛擬教學平臺的建設，既要完成既定的教學目標，又要培養學生的能力。要融學于做，調動學生參與實驗教學的積極性和主動性，增強學生創新意識與實踐能力。將虛擬仿真實驗教學項目納入專業培養方案和教學課程，制定相關教學效果評價制度。根據學生和教師的反饋，持續改進相關教學評價機制。將BIM技術應用于《建筑環境學》實踐教學改革中，將建筑環境學各方面內容有機地結合在一起，實現體系化、系統化的建設，這必將使教師的教學效果和學生的學習效果得到提升。

參考文獻：

[1]朱穎心.建筑環境學[M].北京：中國建筑工業出版社，2005.

[2]張昌，鄭萬兵，湯文華，汪秀清.建筑環境與設備工程專業課程體系的研究與實踐[J].高等建筑教育，2008（03）：35-40.