建筑技術系列課程教學改革探索與研究
——以綠色建筑教育為導向

文／王江麗 河南科技大學建筑學院建筑技術與建筑基礎教研室 主 任 副教授

劉豐軍 河南科技大學建筑學院 副院長 副教授

王燕飛 河南科技大學建筑學院 院 長 教 授

引言

2020 年9 月22 日， 習 近 平 主 席 在 第七十五屆聯合國大會一般性辯論上講話時鄭重承諾，中國將提高國家自主貢獻力量，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和。從那時開始到2021 年1 月，習主席7 次在重大國際場合就“中國力爭于2030 年前CO2排放達到峰值”和“2060 年前實現碳中和”發表重要講話。超低能耗建筑是實現碳中和的基礎和必要條件[1]。

我國對綠色建筑最早的探索始于1997 年籌建的清華大學建筑設計研究院辦公樓，其后經歷了2003 年《綠色奧運建筑評估體系》研究，到2006 年全國推行《綠色建筑評價標準》，至今近零能耗建筑廣泛推行。在短短的20 余年期間，綠色建筑經歷了從最初的被動式設計到如今“被動優先、主動優化”的飛躍發展。綠色建筑設計不再單單是建筑師能夠獨立完成的工作，而是規劃師、建筑師、結構師、機電工程師多專業相互配合的復雜工程。

然而，高校建筑學專業教學體系設置仍以設計課為主，貫穿五年的設計課意在培養學生處理形式與功能的關系，教學內容依據建筑規模、功能、交通流線等方面由簡至難，著重訓練學生空間組織及造型處理能力，而建筑的其他性能尤其是綠色建筑指標基本不涉及。與綠色建筑相關的理論課程僅有《建筑物理》，卻與設計課完全脫離，最終導致一種相互矛盾的現象：高年級涉及綠色建筑的設計課或畢業設計，仍將處理功能與造型作為首要任務，對場地物理環境及氣候條件的分析流于形式，將綠色性能模擬作為裝飾品，對方案并無幫助。對于綠色建筑教育的探索，國內均處于初級階段，發散性設計思維與嚴謹科學精神的培養，正如建筑中藝術性與技術性的矛盾一樣，貫穿建筑教育始終。在校重點教改課題支持下，對建筑學專業建筑技術課程進行了改革，初步探索以綠色建筑為導向的建筑技術課程體系研究。

1 系列課程應達到的教學目的

建筑技術系列課程是針對二、三、四年級學生開設的課程，知識點分散，涉及的相關專業眾多。為了增加課程間的系統性及連貫性，除了常規知識點的教授外，在綠色建筑主線上的知識點根據學生認知規律做了相關整合，制定了各門課程應達到的教學目的，使這七門課相互間具有較好的銜接。

綠色建筑課程的理論框架如圖1 所示。

圖1 生態可持續建筑理論框架圖（圖片來源：作者自繪）

2 以綠色建筑為導向的技術系列課程教學模式探索

課題組嘗試探索從綠色建筑本質出發，在環境中分析建筑功能，充分利用環境及氣候條件，通過構造實現對環境的利用，然后利用數值模擬軟件定量分析建筑對可再生能源的利用率，并進行相應的雙向互動調整，直至滿足功能、形態及節能要求。

在碳中和的國際環境下，需深刻思考建筑的基本要求：功能、形式、經濟及綠色之間的相互關系及制約，打破傳統功能形式的教育理念；建立綠色建筑設計理論與方法；探索綠色建筑導向下的技術類課程的教學活動體系；培養綠色建筑設計綜合能力。

（1）基礎理論階段強調基本知識掌握

低、中年級的技術課程如《建筑力學》《建筑物理》以基礎理論為主，學習方法與設計課截然不同。我校建筑學培養方案遵行“一軸兩翼”的教育理念，以設計課為軸心，美術課、技術課兩翼并行發展。從低年級就糾正學生重視美術課、設計課，輕視技術課的態度；教學方法上延續高中的教學方法，以教師講授為主，增加學生練習任務；教學內容以基本知識為主，適當補充數學計算內容。以培養學生嚴謹的科研態度及科研基礎為主要教學目的。

（2）專業教育階段強調對知識的整體把握

高年級的技術課程如《建筑結構》《建筑設備》強度對知識的整體把握。這些課程不是建筑學的主干課程，但是為專業交流、配合需求又要求學生學習這些課程。教學目標是抓大放小，強調對相關專業的認識、了解，對專業性強的知識點不過多講解；教學方法采取理論教學、現場參觀及抄繪圖紙相結合的方法；教學內容以系統組成為主。

（3）實踐拓展階段強調對知識的靈活應用

實踐拓展階段以《生態與可持續建筑》課程為核心，改革后該課程內容包括理論講授與設計輔導：理論講授以專題討論的形式展開，任課教師給出相關專題，并介紹相關背景知識，由學生自主學習，探索專題內容，最后通過課堂交流完成整個教學過程，旨在培養學生適應學科、與時俱進的特性和自主學習的能力；設計課強調建筑“綠色”性能是建筑基本屬性，與“功能形式”同等重要，改變對其標簽化、裝飾性的認知。設計題目根植于豫西傳統民居的擴建，引導學生分析本地傳統民居對環境及氣候的適應性。擴建應尊重傳統，在方案階段考慮環境物理參數及氣候條件，培養其在設計肇始考慮“綠色”的意識，訓練其對綠色建筑整體把控的能力，最終形成較高的綠色建筑專業素養。在教學工作步驟上，對應用課程體系中涉及到的知識點，建立和完善作業分步評價體系，采用定量評價循環優化設計過程，采用過程控制達到分步教學目的。

3 教學實踐

為了實現培養“德才兼備、基礎扎實、善于實踐、勇于創新、社會責任感強”的應用研究型專業人才的建筑學專業培養目標，建筑學專業緊緊圍繞“基礎知識強化、創新思維培養和實踐能力提升”三個主題，構建起“課程關聯度強、知識覆蓋面廣、理論聯系實際”的“一軸兩翼四環節”的完善立體整合的課程體系。建筑技術課程體系作為其中重要的組成部分，重點探索以科學研究為主的培養模式，補充建筑學學生缺乏科研思維、理論基礎薄弱等短板，努力培養出符合時代要求的建筑設計應用研究型專業人才。

3.1 基礎理論階段、專業教育階段的教學實踐

建筑技術課程教師多數為非建筑學專業出身，工科的線性思維和建筑學的發散思維相互矛盾，造成課堂教學學生積極性不高，教學效果較差。本次課程改革目的仍然是培養學生科學嚴謹性和科研思維，但是尊重建筑學科特點，將基礎知識與專業知識相融合，采用繪圖的作業形式，利于學生理解接受，提高學生自主學習積極性，取得了較好的教學效果。部分課程作業如圖2、圖3 所示。

圖2 《建筑物理》作業展示（圖片來源：學生作業）

圖3 《建筑設備》作業展示（圖片來源：學生作業）

3.2 實踐拓展階段教學實踐

2021 年《生態與可持續建筑》的設計題目選取實際工程項目命題，是一個地坑院的擴建工程。項目基地位于河南省鞏義市一村莊，業主原有三孔土窯，現欲部分留用，并在院落中加蓋建筑，滿足現代生活需求。作為背景材料，給出基地的總平面圖、鞏義市的氣象參數。要求學生對洛陽附近的地坑院進行現場調研，分析該種傳統民居形式的優缺點，加建改造后保留地坑院的優點、改善其缺點，形成符合現代生活需要的居住空間。

組織學生現場調研后，引導學生分析窯洞的優點：冬暖夏涼、節約土地；缺點：通風不力、缺乏采光。建立總體設計思路：新建建筑采用部分覆土形式，并通過設計手法改善留用窯洞的通風、采光問題。采用氣候分析軟件、風熱環境模擬軟件及理論計算，輔助設計形成既改善居住環境又節能節地的綠色建筑方案，如圖4所示。

圖4 《生態與可持續建筑》作業展示（圖片來源：學生作業）

本次實踐拓展教學探索實踐的關鍵內容包括以下幾點：

（1）培養科學研究思維

目前國內建筑學教學體系延續自歐洲建筑學體系，注重構成訓練，著重訓練學生空間、形式、造型能力，學生普遍沒有科研思維。與歐洲建筑學科偏向藝術學科不同，國內仍將建筑學劃為自然科學門類，學生就業后除了進行設計工作外，有可能從事科學研究，因此，訓練科研思維有利于學生多方面發展。這一培養任務毋庸置疑的由技術類學科承擔起來。

秉承“發現問題-分析問題-解決問題”的科研思維，帶領學生分析窯洞通風不利、采光不足的缺點，分析保留窯洞和加建建筑空間聯系、通風采光需求的矛盾，運用建筑設計手法解決相應問題。通過這一訓練過程，讓學生直觀感受科研思維，加強思路的邏輯性，大幅度提高解決問題的能力，達到創新性人才培養目的。

（2）訓練綠色建筑設計方法

本題目需要解決的主要難題有：①保留窯洞和加建建筑既要有方便的交通聯系，又不能影響保留窯洞的采光通風；②促進保留窯洞和新建建筑的通風；③新建建筑冬季室內熱環境較差。針對第一個問題，通過課堂討論，得出解決方案：在窯洞和新建建筑之間加入過渡空間，可以是采光井、樓梯間、或者就是留有通道，頂部利用天窗滿足窯洞的采光；針對第二個問題，在采用軟件對基地日照、風環境進行模擬分析，發現由于基地周邊土坡的圍合，場地內風環境較差，同時由于窯洞和新建建筑均為單側開口，建筑形式不利于風壓通風，采用拔風筒、導風板等設計手法改善建筑內通風；針對第三個問題，對于新建建筑采用加保溫板或者覆土的方式，改善室內熱環境。

（3）強化建筑技術系列課程知識

設計過程中涉及前期技術課程學到的眾多知識點，如：建筑通風、建筑日照、建筑采光、建筑保溫、墻體構造、天窗構造、建筑結構選型等。在設計需求下重新拿起課本，變被動學習為主動學習。通過翻閱課本、查找資料、相互交流，在解決問題的同時，復習、深化了各個知識點。

經過本次改革，同學們反映無論是思維方式、設計方法和知識點的理解均得到了普遍提高，對教學改革非常滿意。

結語

通過綠色建筑教育的視角，對原有建筑技術類課程體系和內容進行整合，明確了各門課程的教學重點及教學目標，增加了課程間的連貫性及系統性。主要目的是加強綠色建筑設計理念，將發散性設計思維與嚴謹科學精神結合起來，使建筑學專業畢業生不僅具有綠色建筑的理念和知識，而且具備綠色建筑的設計創新和實踐能力，在畢業后成為實現我國早日達到碳排放峰值及碳中和目標的重要力量。

通過近3 年的教學實踐發現，在現有的教學體系上，還存在需要完善和改進的空間，需要建筑技術教研室和建筑學系的同事們共同努力，將建筑技術課程與建筑設計課程相結合，讓學生們在實際設計訓練中理解綠色建筑設計方法。由于教師教育背景所限，對我們而言還是一個全新的嘗試，需要教師間充分交流磨合，探索綠色建筑教育方法，從而實現建筑教育方法的轉變，將綠色建筑貫穿于整個教學、科研、實踐的全過程，以期建立更為完善的綠色建筑教育體系。