與建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合的建筑物理教學(xué)探討★

王 新 霞

(西安科技大學(xué)理學(xué)院，陜西 西安 710054)

與建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合的建筑物理教學(xué)探討★

王 新 霞

(西安科技大學(xué)理學(xué)院，陜西 西安 710054)

針對建筑物理課程教學(xué)效率不高，與建筑設(shè)計(jì)課程相分離的現(xiàn)象，對建筑物理課程從教學(xué)體系和教學(xué)方式上進(jìn)行改革，促進(jìn)其與建筑設(shè)計(jì)課程的多向聯(lián)系，加強(qiáng)建筑學(xué)科的科學(xué)性和技術(shù)性，從而提高學(xué)生對建筑物理環(huán)境的把握和設(shè)計(jì)能力。

建筑設(shè)計(jì)，課程整合，建筑技術(shù)，教學(xué)體系

0 引言

建筑物理是建筑學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課，包括建筑保溫與防潮、隔熱與通風(fēng)、日照與遮陽、自然采光與人工照明、吸聲與隔聲、噪聲控制與音質(zhì)設(shè)計(jì)等方面的基本原理和方法[1]，是建筑物理環(huán)境設(shè)計(jì)和控制的重要內(nèi)容。要成為一名好的建筑設(shè)計(jì)師，還需全面掌握建筑物理知識(shí)，才能很好地解決建筑中的物理環(huán)境問題，創(chuàng)造出高品質(zhì)的建筑作品。

目前我國建筑物理課程教學(xué)普遍存在效率低，不受重視，與建筑設(shè)計(jì)課程相分離的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的課堂集中授課方式，重點(diǎn)講述基礎(chǔ)概念和理論，強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系的邏輯性和整體性，與學(xué)生已有的形象性思維不相適應(yīng)，使學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性，不能結(jié)合實(shí)踐。在教學(xué)改革中，試行將建筑物理與建筑設(shè)計(jì)類課程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，打破自身學(xué)科的界限，形成教學(xué)內(nèi)容交叉、結(jié)構(gòu)性好、整體協(xié)調(diào)的新課程，順應(yīng)教育改革發(fā)展的趨勢；其次，改進(jìn)課堂教學(xué)方法，根據(jù)學(xué)生的思維習(xí)慣和學(xué)習(xí)方式，在教師主導(dǎo)下自由學(xué)習(xí)和協(xié)同學(xué)習(xí)[2]。

1 調(diào)整教學(xué)組織，注重與建筑設(shè)計(jì)的結(jié)合

世界建筑師大會(huì)通過的由吳良鏞教授起草的《北京憲章》指出：“技術(shù)是一種解放的力量。人類經(jīng)數(shù)千年的積累，終于使科技在近百年來釋放了空前的能量。科教發(fā)展、新材料、新結(jié)構(gòu)和新設(shè)備的應(yīng)用，創(chuàng)造了20世紀(jì)特有的建筑形式。如今，我們?nèi)匀惶幵诶眉夹g(shù)的力量和潛能的進(jìn)程中”。建筑物理與建筑設(shè)計(jì)類課程的整合要改進(jìn)建筑學(xué)的課程體系結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)變學(xué)生的思想觀念，重視技術(shù)類課程的學(xué)習(xí)，使整合教學(xué)實(shí)施有效。

1.1 整合教學(xué)的指導(dǎo)原則[3]

1)以先進(jìn)合理的教育理論為指導(dǎo)。充分考慮建筑物理與設(shè)計(jì)類課程間的聯(lián)系，使原來相獨(dú)立的知識(shí)要素互相滲透、互相補(bǔ)充。2)采取易于實(shí)施的教學(xué)模式。建筑物理課程通常采用集中授課方式，設(shè)計(jì)類課程則采用面對面的交流與探討方式，要結(jié)合兩類課程的特征進(jìn)行課程的設(shè)計(jì)。3)知識(shí)的傳授和能力的培養(yǎng)相融合。建筑物理課程重在知識(shí)的傳授，設(shè)計(jì)類課程重在學(xué)生設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，課程整合將兩者協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來，通過整合將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。4)基礎(chǔ)條件好，易于實(shí)施。課程的整合要結(jié)合師資力量、學(xué)生素養(yǎng)和教學(xué)方式等情況，保證課程整合有切實(shí)的可操作性，能持續(xù)發(fā)展。

1.2 整合教學(xué)的實(shí)施要求[4]

根據(jù)建筑學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，對兩類課程的教學(xué)內(nèi)容、計(jì)劃做出相應(yīng)調(diào)整，逐步建立以“建筑設(shè)計(jì)”為核心的綜合課程體系，遵循優(yōu)良的教學(xué)傳統(tǒng)，借鑒先進(jìn)的教學(xué)、管理理念。

新的課程體系對兩類課程的整合教學(xué)有三方面要求：首先，課程體系符合通識(shí)教育背景下的寬口徑專業(yè)培養(yǎng)模式，重視專業(yè)技術(shù)知識(shí)的掌握，遵循理論、實(shí)踐和科研相結(jié)合的教學(xué)模式，旨在培養(yǎng)學(xué)生獲取、運(yùn)用知識(shí)和創(chuàng)新實(shí)踐的能力。其次，打破原有獨(dú)立的課程界限，組建新的課程群，技術(shù)類課程與建筑設(shè)計(jì)課程之間相互融合貫通。最后，組織教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)方法，完備課程體系的建設(shè)，以學(xué)生學(xué)習(xí)、運(yùn)用技術(shù)知識(shí)和設(shè)計(jì)創(chuàng)造能力的培養(yǎng)為宗旨，使獨(dú)立的課程教學(xué)為聯(lián)動(dòng)的課程教學(xué)。

1.3 分階段的課程體系

根據(jù)建筑學(xué)專業(yè)各個(gè)年級的教學(xué)任務(wù)，建筑物理與設(shè)計(jì)類課程的整合范圍及程度有所區(qū)分。二年級學(xué)生開設(shè)的技術(shù)類課程與設(shè)計(jì)類課程只在局部整合，重點(diǎn)考慮建筑與結(jié)構(gòu)內(nèi)容的整合教學(xué)；三年級學(xué)生已經(jīng)掌握了一定的技術(shù)知識(shí)，整合的程度要求解決設(shè)計(jì)作品有良好的功能性及技術(shù)性；四年級學(xué)生要求在兩類課程上更加全面的整合，解決建筑結(jié)構(gòu)、材料、構(gòu)造、物理設(shè)備等內(nèi)容在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

在教學(xué)的具體實(shí)施中，一年級學(xué)生可開設(shè)建筑概論、建筑技術(shù)概論等基礎(chǔ)教育課程，介紹世界著名建筑師的思想和作品，并作技術(shù)層面的剖析，建立初步的技術(shù)觀念，了解建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)的互動(dòng)關(guān)系。二、三年級的學(xué)生加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)、材料、物理、構(gòu)造知識(shí)的學(xué)習(xí)以及資料的搜集與積累，這些知識(shí)運(yùn)用的程度將決定其最終設(shè)計(jì)效果的實(shí)現(xiàn)性。四、五年級的學(xué)生可布置一些大型的設(shè)計(jì)類題目、以建筑技術(shù)為專題的設(shè)計(jì)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生對于建筑技術(shù)的運(yùn)用及創(chuàng)新能力。

2 更新教材內(nèi)容，介紹新技術(shù)、新材料，拓寬知識(shí)面

隨著國內(nèi)外建筑物理學(xué)科的快速發(fā)展，傳統(tǒng)教材的許多內(nèi)容已不滿足當(dāng)前的需要。如大進(jìn)深的房間如何將自然光盡可能多地引入；廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)時(shí)電聲系統(tǒng)的應(yīng)用；建筑保溫、隔熱設(shè)計(jì)中的熱環(huán)境因素影響。隨著建筑技術(shù)的更新，源于新技術(shù)產(chǎn)生的新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，任課教師需及時(shí)獲取最新科技信息，更新充實(shí)教材內(nèi)容，介紹新的設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)思想、新技術(shù)、新材料，反映建筑物理的最新發(fā)展和應(yīng)用。

3 多元化的教學(xué)方式

建筑物理三個(gè)篇章中都含有基本原理性知識(shí)，傳熱傳濕理論、光的度量、采光系數(shù)以及聲音的計(jì)量，通常是采用物理闡述和數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方式進(jìn)行講解，與建筑學(xué)學(xué)生已有的形象性思維不相適應(yīng)，其理解過程比較艱澀，接受程度也有限，他們普遍失去學(xué)習(xí)這門課程的興趣，認(rèn)為這種基礎(chǔ)理論知識(shí)對于建筑設(shè)計(jì)無關(guān)緊要[5]。

3.1 多媒體、案例型的教學(xué)方式

在基本理論知識(shí)、設(shè)計(jì)的教學(xué)中結(jié)合多媒體教學(xué)方式。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，綜合應(yīng)用多媒體、超文本、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信和知識(shí)庫等計(jì)算機(jī)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)教學(xué)情景方式上單一、片面的缺點(diǎn)。它的使用能有效地縮短學(xué)習(xí)時(shí)間、提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)目標(biāo)。運(yùn)用多媒體技術(shù)使一些抽象的問題直觀化，學(xué)生更易理解、掌握，又能夠提高學(xué)習(xí)興趣，擴(kuò)大視野，在短時(shí)間內(nèi)接受到更多的新知識(shí)。

建筑物理知識(shí)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可采用案例式教學(xué)方法，促進(jìn)兩類課程的融合。以往的傳統(tǒng)教學(xué)是直接灌輸學(xué)習(xí)內(nèi)容，而案例教學(xué)是以案例為載體，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的傳遞，避免單純的教師講授，讓學(xué)生自己分析判斷、思考，發(fā)現(xiàn)案例中的技術(shù)特色。有效幫助學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng),通過自己的主動(dòng)思考和老師的點(diǎn)評反饋，學(xué)習(xí)到新的知識(shí)和技能。例如，在節(jié)能保溫構(gòu)造的講解中引入被動(dòng)式太陽能建筑，列舉各種被動(dòng)式太陽能采暖系統(tǒng)尤其是Trombe墻體的運(yùn)用。通過自然通風(fēng)措施對建筑進(jìn)行防熱，選用著名設(shè)計(jì)師諾曼·福斯特設(shè)計(jì)的法蘭克福銀行總部大樓、倫佐·皮亞諾設(shè)計(jì)的Tjibaou文化中心作為案例進(jìn)行講解。自然采光方面選用勒·柯布西耶的朗香教堂、安藤忠雄代表作之一的光之教堂作為案例體會(huì)自然光渲染空間的作用。

3.2 在實(shí)驗(yàn)中增強(qiáng)主觀感受

傳統(tǒng)的建筑物理實(shí)驗(yàn)是以實(shí)驗(yàn)室基本測量為主，重在培養(yǎng)學(xué)生對概念、測量原理的掌握，以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的操作技術(shù)。這種實(shí)驗(yàn)課安排課程旨在加深學(xué)生對抽象物理知識(shí)的鞏固，而對建筑物理知識(shí)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用微乎其微。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇最好以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，通過實(shí)驗(yàn)過程驗(yàn)證所學(xué)理論，形成抽象概念的主觀印象。例如，在光環(huán)境的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，鼓勵(lì)學(xué)生自主對各種室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行照度和亮度方面的測試，分析光環(huán)境設(shè)計(jì)的質(zhì)量。在熱環(huán)境實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行墻體溫度測試、室內(nèi)外溫度、氣流速度的測試，更好地了解熱環(huán)境因素、傳熱理論。在聲學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證和體會(huì)不同吸聲材料的吸聲特性，通過測量隔墻的隔聲量來研究不同材料或構(gòu)造的隔聲效果等。

建筑物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的成功典例，如貝聿銘將建筑聲學(xué)理論及實(shí)踐運(yùn)用到法國盧浮宮的擴(kuò)建工程中，采用具有吸聲特性的金屬網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，解決了金字塔下大廳空間的聲場問題。我國科學(xué)家在玻恩議會(huì)大廳的聲學(xué)改造工程中，應(yīng)用有機(jī)玻璃微穿孔板，構(gòu)成透明的議會(huì)大廳，解決了室內(nèi)聲聚焦問題，形成良好的聲場分布。

3.3 利用模擬軟件進(jìn)行探索性設(shè)計(jì)

在教學(xué)過程中，建筑內(nèi)部的熱傳遞與采光計(jì)算比較繁瑣，可采用計(jì)算機(jī)建模的方法讓學(xué)生形象記憶與理解。在教學(xué)過程中，可利用“ECOTECT”軟件建模，模擬不同的外界條件和內(nèi)在設(shè)置下，建筑內(nèi)部的聲、光、熱環(huán)境，具有簡單明了又形象易懂的優(yōu)點(diǎn)，是目前建筑界在生態(tài)節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中普遍采用的軟件[6]。

4 結(jié)語

為改變建筑物理課程教學(xué)效率低，不受學(xué)生重視，與建筑設(shè)計(jì)課程相分離的現(xiàn)象，實(shí)施新的課程教學(xué)改革，試行將建筑物理與建筑設(shè)計(jì)課程進(jìn)行整合，使兩類課程關(guān)聯(lián)互動(dòng)，融合貫通。采用新的課程體系和教學(xué)方式使學(xué)生系統(tǒng)地、深入地理解建筑物理的各知識(shí)點(diǎn)，并能主動(dòng)運(yùn)用于建筑設(shè)計(jì)中，同時(shí)也促進(jìn)了教師隊(duì)伍的建設(shè)和教學(xué)水平的極大提高。

[1] 柳孝圖.建筑物理[M].第3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2] 陳仲林.建筑物理多媒體教學(xué)研究[J].高等建筑教育，2008，17(3)：124-126.

[3] 魏宏楊，王雪松，孫 雁.建筑技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)課程整合策略探討[J].高等建筑教育，2007，16(2)：67-69.

[4] 王培輝，許勇鐵.建筑學(xué)專業(yè)的設(shè)計(jì)與技術(shù)類課程整合探索[J].福建建筑，2009，137(11)：144-146.

[5] 胡 華，石 磊.建筑物理課程教學(xué)模式的探索和實(shí)踐[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2010，11(2)：112-113.

[6] 涂寧宇，劉 洋.建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].廣東化工，2011，38(8)：189.

Discussion on the building physics teaching combining with architectural design★

Wang Xinxia

(SchoolofScience，Xi’anUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710054，China)

Aiming at the building physics curriculum teaching efficiency was not high， and phase separation with architectural design course， building physics course was reformed from the teaching system and teaching mode， to promote multi-directional links with the architectural design course， strengthening the architectural disciplines in science and technology， to improve the students application of building physics environment and design ability.

architectural design， curriculum integration， building technology， teaching system

2015-02-11★：西安科技大學(xué)青年教師教改專項(xiàng)(項(xiàng)目編號(hào)：JG1285)

王新霞(1976- )，女，碩士，講師

1009-6825(2015)12-0234-02

G642.0

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