面向綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)的建筑光學課程教學改革研究

何滎 粟多婷 翁季 許景峰 張海濱

摘要：以建筑光學課程為例，結合重慶大學前期課程建設及研究基礎，探討綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。通過教學手段變革、教學模式拓展及評價方法優(yōu)化等方法與措施，促進多學科交叉融合與協(xié)調發(fā)展，建立產學研一體化及校企合作平臺，加強實驗平臺建設，強化學生動手能力，建立學科競賽培養(yǎng)指導體系，增強學生綜合能力，構建創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。該研究可實現(xiàn)綠色建筑人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新，打破學科壁壘，促進學科融合，對綠色建筑創(chuàng)新人才的培養(yǎng)具有重要意義。

關鍵詞：新工科;學科融合;綠色建筑;建筑光學;校企合作;創(chuàng)新人才

中圖分類號：TU113;G642.3?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2022）03-0052-05

為應對經(jīng)濟發(fā)展、產業(yè)變革及全球競爭對創(chuàng)新人才的需求，推動以新技術、新業(yè)態(tài)、新產業(yè)為代表的新經(jīng)濟發(fā)展，支撐和服務創(chuàng)新驅動發(fā)展等一系列國家重大發(fā)展戰(zhàn)略，教育部積極推進新工科建設。“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”構成了新工科建設的三部曲，開拓了工程教育改革的新路徑[1]。新工科建設要求把培養(yǎng)時代和未來創(chuàng)新型卓越工程人才擺在更加突出的戰(zhàn)略位置，以新的理念、新的要求和新的途徑加快我國工程教育改革[2]。

新型高等教育理念要求實現(xiàn)通識與專業(yè)、課堂與實踐、傳統(tǒng)與現(xiàn)代、校園與企業(yè)、國內與國際、過程與目標的整合。這一理念下的新工科建設核心目標是培養(yǎng)具有工程科技持續(xù)創(chuàng)新能力和人文素養(yǎng)、專業(yè)精深且引領行業(yè)未來發(fā)展的創(chuàng)新型人才[1]。學科交叉融合是新工科的最顯著特征[3]，因此，新工科建設要充分展現(xiàn)學科的交叉性與綜合性，在注重通識教育的基礎上，深化學科間的滲透融合，促進多學科跨界整合，構建新工科和傳統(tǒng)工科相結合的新結構體系[4]。新工科建設對人才培養(yǎng)提出更高要求，現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式無法滿足新工科建設要求，為此，部分學校基于學科交叉融合開始改革與探索人才培養(yǎng)模式[5-7]，并取得了一定的成果。

建筑類學科作為傳統(tǒng)工科專業(yè)之一，是新工科建設的重要組成部分，被納入“新工科”專業(yè)改革類19個項目群。隨著環(huán)境問題的日益嚴峻，建筑與環(huán)境的關系開始受到關注，以綠色發(fā)展為核心的綠色建筑，成為當今世界建筑發(fā)展的一個重要方向[8]。經(jīng)過20多年的努力，我國綠色建筑發(fā)展經(jīng)歷了理論研究、實踐探究、全面應用的3個階段，逐步構建了較為完整的綠色建筑標準體系[9]。綠色建筑包括安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節(jié)約和環(huán)境宜居五類評價指標，綠色建筑涉及建筑材料、建筑日照、建筑通風、建筑節(jié)能、建筑采光、建筑隔聲等多方面技術。目前針對綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)尚無成熟課程與相應教學體系，同時高校在長期辦學過程中形成了“重理論，輕實踐”及相對固定的課程體系及教學方法，導致高校開設的綠色建筑相關課程缺乏系統(tǒng)性與連貫性，且各課程之間還存在大量重復內容。同時，由于沒有統(tǒng)一明確的綠色建筑培養(yǎng)方向，且課程培養(yǎng)目標不同，綠色建筑培養(yǎng)體系內的教學知識點分散，傳統(tǒng)的教學體系無法培養(yǎng)出具有較強創(chuàng)新思維與能力、多學科交叉融合的綠色建筑創(chuàng)新人才。因此，在新工科的背景下，為滿足綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要，綠色建筑人才培養(yǎng)體系改革勢在必行。

在建筑業(yè)轉型升級的新形勢下，綠色建筑復合型創(chuàng)新人才需求與傳統(tǒng)工科培養(yǎng)模式之間的矛盾，直接導致綠色建筑創(chuàng)新人才匱乏的局面，高校培養(yǎng)模式改革迫在眉睫。以重慶大學建筑城規(guī)學院建筑光學課程教學改革為例，探討新工科背景下多學科交叉融合的綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

一、建筑光學課程教學基礎及存在問題

（一）前期積累

建筑光學課程在1959年重慶建筑工程學院開辦建筑物理專業(yè)時即設立，之后在課程教學團隊建設、教材建設、實驗室建設和數(shù)字化資源等方面均開展了大量的工作，取得了豐碩的成果。

1.教學團隊建設

經(jīng)過多年建設，重慶大學建筑城規(guī)學院建筑光學課程擁有國內高校同類課程最強師資團隊，近年來團隊成員先后主持10余項國家自然科學基金，且以建筑光學為重要支撐的建筑技術系列課程教學團隊于2008年獲評國家級教學團隊，建筑物理課程于2009年獲批國家精品課程，2014年獲批國家精品資源共享課。同時，建筑光學教學團隊成員具有多學科背景，可為學科交叉融合提供保障。

2.教材建設

自首屆建筑物理專業(yè)本科班起，率先開啟建筑物理專業(yè)教材建設工作，并編寫了相關教學及實驗用書。1960年，參加編寫《建筑物理》，目前使用的統(tǒng)編教材中的建筑光學內容均為建筑城規(guī)學院光學團隊編寫。

3.實驗室建設

（1）實驗室發(fā)展及設備。經(jīng)過幾代人的努力，包含建筑光學實驗室在內的建筑物理實驗室已初具規(guī)模，為教學科研提供了堅實的基礎與支撐。自1959年成立建筑物理實驗室以來，2000年建設成為建設部建筑技術重點實驗室，2005年獲批教育部山地城鎮(zhèn)建設重點實驗室，2011年獲批“重慶市青少年創(chuàng)新人才培養(yǎng)雛鷹計劃”實驗基地，2012年，成為重慶市建筑科普教育基地。近年來，結合技術發(fā)展及研究熱點，先后新增了光生理信號實驗室、照明效果展示實驗室及綠色健康照明實驗室。

此外，實驗室現(xiàn)有總值3 000余萬元的各種設備儀器600余臺（件）和豐富齊全的專業(yè)軟件資源。根據(jù)教學需要，教師還改進及試制了專業(yè)教學實驗設備，如照明模型儀、反應時間測試儀。

（2）實驗教學。在60余年的課程建設中，一直將實驗教學作為課程教學的重要輔助手段，所有實驗項目都由教師設計。近年來，先后增加了設計性、綜合性、創(chuàng)新性教學改革實驗項目，為充分發(fā)揮學生設計創(chuàng)新能力提供了平臺，起到了很好的效果。

4.數(shù)字化手段應用

建筑光學課程已經(jīng)全程錄像并上網(wǎng)，相應的理論課程、實驗課程的大綱、教案、講義及課件均已進一步完善并免費公開。同時結合社會、科技發(fā)展成果，利用數(shù)字化手段持續(xù)更新和完善課程教學資源。

（二）存在問題及應對方法

盡管在教材建設、實驗室建設、數(shù)字化資源等方面均開展了大量的工作，但由于學時少、內容多，建筑光學課程依然存在重理論、輕實踐的情況，且尚未根據(jù)綠色建筑創(chuàng)新人才需求制定專門的培養(yǎng)方案。

為解決綠色建筑人才需求與傳統(tǒng)工科人才培養(yǎng)模式的矛盾，對建筑光學課程教學內容和教學方式進行改革。“光”是綠色建筑的重要影響因素，對光的研究和利用不僅涉及復雜的科學問題，而且與綠色建筑中采用的一系列技術手段和方法密切相關。建筑光學課程作為連接“光”與綠色建筑之間的一門重要基礎支撐課程，其改革對建立人才培養(yǎng)體系，搭建校企合作教學研究平臺，培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的綠色建筑復合型人才具有重要意義。

二、綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

1.構建面向綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)的課程體系，促進多學科交叉

以綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標，改革建筑光學課程教學體系，建成滿足綠色建筑行業(yè)和技術發(fā)展需要的建筑光學教學方法、教學支撐和教學資源（課件、案例、教材、題庫等），推動多學科交叉融合發(fā)展。

結合綠色建筑人才培養(yǎng)目標，打破學科壁壘，建立跨學科的培養(yǎng)體系，通過多學科交叉融合，提升學生創(chuàng)新能力及綜合應用能力，并相應提升建筑光學任課教師教學科研水平。

2.建立校企合作平臺與環(huán)境支撐，產學研一體化建設推動學生創(chuàng)新思維發(fā)展

針對綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)，從綠色建筑專業(yè)課程體系、實踐環(huán)節(jié)、創(chuàng)新型師資隊伍建設方面進行改革與研究，通過學校與產業(yè)的緊密結合來整合社會資源，建立綠色建筑創(chuàng)新教育環(huán)境，為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供平臺與環(huán)境支撐。

3.加強實驗平臺建設，強調學生實踐動手能力的培養(yǎng)

實驗平臺是改變傳統(tǒng)教學“重理論，輕實踐”的重要手段之一，結合綠色建筑人才培養(yǎng)目標，跟蹤產業(yè)及技術發(fā)展動態(tài)，調整實驗設置及實驗內容，強化學生動手能力培養(yǎng)。

4.建立學科競賽培養(yǎng)指導體系，增強學生綜合能力

學科競賽對促進教學改革，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、協(xié)作精神和實際問題解決能力有重要作用，應將學科競賽作為增強學生綜合能力的重要手段加以應用。

三、建筑光學課程教學改革

（一）課程重構

1.課程結構調整

調整建筑光學課程結構與組織模式，改變現(xiàn)有課程教學模式，引入多方協(xié)同機制，基于建筑光學基礎理論，圍繞節(jié)能、綠色、健康建筑相關內容，將最新的產業(yè)技術和行業(yè)要求導入教學中。結合綠色建筑新需求、新模板，對現(xiàn)有建筑光學課程的教學大綱進行修訂，建立模塊化教學體系。

2. 教學資源庫的充實

充實與重構建筑光學課程相關教學資源。根據(jù)不同方向及模塊需求收集和提供與課程內容相關的資源，如PPT、參考文獻、最新研究進展等，有興趣的學生可進一步了解相關內容，拓展知識面。

3.習題資源庫的變革

根據(jù)新編寫的教學大綱，充實完善與各章節(jié)相對應的填充題、是非題、選擇題、名詞解釋、問答題等各種類型的習題和答案，供學生學習和復習。同時，拓展習題資源庫建設類型，增加設置實踐性課題、探索性課題、研究性課題供學生選擇，并由相關學科教師提供輔導與答疑。

（二）教學手段變革

1.網(wǎng)絡資源的建設與維護

結合精品資源共享課程平臺（或慕課平臺）建設并維護網(wǎng)絡課程，將建筑光學知識點分為基礎模塊和拓展模塊。給學生提供模塊化的學習內容，方便學生結合個性化需求進行選擇。同時，及時更新相關教學資源，網(wǎng)上答疑，提高課程影響力。

2.校企合作平臺的建立

與國內知名企業(yè)建立合作關系，建立校企合作平臺，支撐課程教學。如，利用斯維爾綠色建筑模擬軟件建立綠色建筑平臺，與知名照明公司及燈具生產企業(yè)建立產品項目合作機制，與采光產品開發(fā)公司建立合作教學平臺，將部分課程安排到相關企業(yè)現(xiàn)場授課，加強學生理論與實踐結合能力的培養(yǎng)。

3.實驗平臺的挖潛與提升

改造現(xiàn)有實驗中心，結合現(xiàn)有實驗設備設計教學實驗項目，培養(yǎng)學生的科學思維方法，提高其獨立工作能力。緊密結合綠色建筑教學目標，引導學生開發(fā)專題實驗項目，在實驗中發(fā)現(xiàn)問題，在實驗中解決問題。可開展動態(tài)采光模擬、道路照明模擬、天然光觀測、眩光測量、光環(huán)境舒適度評價等實驗項目。

（三）教學模式拓展

1.學科競賽培養(yǎng)模式

通過學科競賽，把行業(yè)前沿、最新技術、學科焦點、社會熱點問題融入教學內容，將正確的人生觀、價值觀植入人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)。學科競賽作為相對獨立的實踐教學環(huán)節(jié)，可以充分發(fā)揮學生的主觀能動性，綜合運用多學科知識解決某一特定的工程技術問題，是推動學科交叉融合的重要抓手。

2.學生科研訓練

鼓勵學生參與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，如國家級大學生創(chuàng)新訓練項目、大學生科研訓練計劃（SRTP）等，可通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目對本科生開展科研訓練，培養(yǎng)學生獨立完成任務的能力，提供參與科學研究的機會。同時，可以鼓勵學生參與教師科研課題，了解研究流程，并接受初步的科研訓練。

（四）評價方法優(yōu)化

建筑光學課程總評成績通常由平時成績、實驗成績及考試成績組成，這種方式存在重結果輕過程的問題，不認真上課甚至曠課的學生通過后期突擊也能獲得較好的成績。因此，需優(yōu)化評價方法，降低考試成績在總成績中的比重，增加學科競賽、科研訓練及實踐環(huán)節(jié)等成績的占比[10]。

四、結語

本文針對綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求，結合重慶大學建筑光學課程教學研究，提出建筑光學課程體系改革構想及實施措施。盡管部分實施措施尚未獲得充足的反饋結果，但學生積極性提高，科研興趣增加及教師主動性增強都是課程改革初步顯現(xiàn)的成果。因此，加強學生職業(yè)素質與動手能力培養(yǎng)，強調多學科交叉融合，謀求多層面、多方位的合作教學，推進復合型人才培養(yǎng)，啟發(fā)學生自主判斷分析問題，建立綜合實驗室及滿足行業(yè)發(fā)展需求的專業(yè)化校企合作平臺，對綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)不僅必要，而且具有重要的現(xiàn)實意義，也是未來教學改革發(fā)展的方向。參考文獻：

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[10]葛堅，朱筆峰.以綠色建筑教育為導向的建筑技術課程教學改革初探[J].高等建筑教育，2015，24（3）：83-86.

Research on the teaching reform of architectural optics for

green building innovative talents training

HE Ying，SU Duoting， WENG Ji， XU Jingfeng， ZHANG Haibin

（a. Faculty of Architecture and Urban Planning; b. Key Lab of Chinese Education Ministry for

Construction and New Technology of Mountain Cites， Chongqing University， Chongqing 400045， P. R. China）

Abstract：

Taking the course of architectural optics as an example， combined with the preliminary course construction and research foundation of Chongqing University， the cultivation mode of green building innovative talents is discussed. Through the reform of teaching methods， the expansion of teaching mode and the optimization of evaluation methods， interdisciplinary integration and coordinated development are promoted， the production-teaching-research integration and school-enterprise cooperation platforms are established， the construction of experimental platform is strengthened， students’ practical ability is promoted， the discipline competition training guidance system is established， students’ comprehensive ability is enhanced， and an innovative talent training system is constructed. The research can realize the innovation of green building talent training mode， break discipline barriers and promote the integration of disciplines. It is of great significance to the cultivation of green building innovative talents.

Key words：

emerging engineering education; integration of disciplines; green building; architectural optics; school enterprise cooperation; innovative talents

（責任編輯 周 沫）