建筑技術(shù)設(shè)計中的物理實驗教學(xué)

張九紅+張軼稀

【摘要】隨著建筑設(shè)計與建筑技術(shù)的相互融合，產(chǎn)生了建筑技術(shù)設(shè)計課程體系。傳統(tǒng)建筑物理實驗教學(xué)對建筑技術(shù)設(shè)計課程的支撐考慮得較少，學(xué)生在建筑技術(shù)設(shè)計中不關(guān)注實驗的重要性。本文將建筑物理實驗研究融入到建筑技術(shù)設(shè)計的教學(xué)當(dāng)中，培養(yǎng)學(xué)生的實驗研究思想，提高學(xué)生實驗?zāi)芰Γ箤W(xué)生充分認(rèn)識到物理實驗研究是建筑技術(shù)設(shè)計中不可或缺的一部分，從而達(dá)到理論與實踐相結(jié)合，設(shè)計與研究相結(jié)合，教學(xué)與科研相結(jié)合的效果，使建筑技術(shù)設(shè)計過程更具有科學(xué)合理性。

【關(guān)鍵詞】建筑技術(shù)設(shè)計 建筑物理 研究型實驗

【基金項目】遼寧省高等教育本科教學(xué)改革研究項目——建筑技術(shù)設(shè)計中的實驗教學(xué)研究與實踐。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）47-0163-02

1.對實驗教學(xué)的迫切需求

現(xiàn)代建筑學(xué)專業(yè)教育最重要的進(jìn)步是從風(fēng)格、類型的教學(xué)走向“問題式”教學(xué)，從建筑形式分析走向?qū)ㄖ栴}的思考，從只關(guān)心形態(tài)結(jié)果走向?qū)栴}解決過程的關(guān)注。本文正是基于現(xiàn)代建筑學(xué)專業(yè)教育中建筑設(shè)計改革提出的。

1.1建筑設(shè)計教學(xué)思路轉(zhuǎn)變的要求

從“建筑創(chuàng)作”到“設(shè)計研究”?，F(xiàn)代建筑教育的特點主要是將建筑設(shè)計作為研究計劃，而不是美術(shù)式的創(chuàng)作，因此將研究作為建筑設(shè)計的基本工作方法，將調(diào)查、分析和實驗代入建筑設(shè)計，為建筑設(shè)計提供更科學(xué)的理論依據(jù)和方法。

從“類型教學(xué)”到“專題教學(xué)”。類型教學(xué)主要針對案例研究，缺乏對材料、結(jié)構(gòu)、建造、設(shè)備等方面的深入研究，只是對功能和空間的片面研究。個案之間沒有邏輯，無明確教學(xué)目的，缺乏對普遍設(shè)計理論的研究，只是對類型特征和設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)。而專題性設(shè)計是一種較先進(jìn)的教學(xué)模式，在設(shè)計題目中提出明確的研究問題。

從“強調(diào)結(jié)果”到“注重過程”。以往的設(shè)計教學(xué)主要通過類型建筑教學(xué)和密集訓(xùn)練達(dá)到方案設(shè)計的“熟練”境界，容易導(dǎo)致“形式操作”和“表現(xiàn)效果”成為設(shè)計教學(xué)主要內(nèi)容和評價標(biāo)準(zhǔn)，而在問題思考和方法學(xué)習(xí)上缺乏理解。應(yīng)當(dāng)借鑒國際通行的設(shè)計“全過程”訓(xùn)練模式，強調(diào)設(shè)計的深度和目標(biāo)，強調(diào)整體的研究思路，強調(diào)設(shè)計過程的邏輯性和科學(xué)性，強調(diào)項目分析、方案設(shè)計、設(shè)計深化和實施技術(shù)上的整合訓(xùn)練。

1.2建筑技術(shù)設(shè)計課程體系發(fā)展的要求

建筑技術(shù)科學(xué)是現(xiàn)代建筑學(xué)專業(yè)教育中不可缺少的知識內(nèi)容，近年來建筑設(shè)計與建筑技術(shù)的不斷結(jié)合，產(chǎn)生了“建筑技術(shù)設(shè)計”這一新興課程體系。建筑技術(shù)設(shè)計使建筑設(shè)計的過程更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)和理性，其教學(xué)內(nèi)容涉及到建筑物理、建筑材料構(gòu)造、建筑結(jié)構(gòu)施工等。國內(nèi)主要建筑學(xué)專業(yè)都增加了建筑技術(shù)設(shè)計環(huán)節(jié)。建筑技術(shù)與建筑設(shè)計課的相互穿插和銜接，以及建筑技術(shù)課程內(nèi)容之間的遞進(jìn)關(guān)系和連接關(guān)系都非常重要，直接影響學(xué)生完整、合理知識結(jié)構(gòu)的形成。技術(shù)類課程與建筑設(shè)計的緊密結(jié)合，使建筑技術(shù)設(shè)計成為一個獨立的教學(xué)內(nèi)容，與之相適應(yīng)的實驗研究方法也逐漸在教學(xué)、科研領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

1.3研究型創(chuàng)新實驗的要求

實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力的重要環(huán)節(jié)。實驗?zāi)康牟辉诮Y(jié)果本身，而在過程，在于教授方法，學(xué)生在實驗過程中較多地處于被動操作的狀態(tài)，探求事物發(fā)展客觀規(guī)律的積極性不高，這對開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，以及培養(yǎng)學(xué)生研究問題、解決問題的能力具有很大的局限性。舊的實驗教學(xué)體系受到多方面的約束，越來越不能滿足培養(yǎng)創(chuàng)新人才的要求，創(chuàng)新研究型的實驗教學(xué)體系有待探索和研究。以前的實驗教學(xué)定位為理論教學(xué)的從屬課程，造成了實驗教學(xué)中種種問題，如實驗教學(xué)學(xué)時設(shè)置不足，課程內(nèi)容設(shè)計不合理，驗證型實驗過多等。而在現(xiàn)實條件下，學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變迫切需要改變這種實驗教學(xué)體系。

2.物理實驗教學(xué)的新思路

2.1提高學(xué)生對物理實驗的研究與實踐能力

實驗教學(xué)是建筑物理課程的重要環(huán)節(jié)，其主要目的在于通過親自操作建筑聲光熱環(huán)境測試和模擬實驗，讓學(xué)生感受理解建筑物理與建筑形式、空間和構(gòu)造的關(guān)系，加深建筑物理學(xué)知識與建筑設(shè)計理論和技巧的融合，鍛煉學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力。與驗證型實驗不同，調(diào)動學(xué)生參與實驗的積極主動性，初步體驗到進(jìn)行科學(xué)實驗的樂趣，使教學(xué)實驗收到良好的效果。

在實驗過程中，走出書本，理論聯(lián)系實際。教師選擇實際工程中的問題，利用工程作為實驗對象，采用課堂與實地相結(jié)合的方法，開放辦學(xué)，直接服務(wù)社會，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，而且也有利于使學(xué)生盡快掌握先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。

通過改革，希望能夠加深對建筑設(shè)計中一些基本技術(shù)問題的理解和認(rèn)識，建立一個科學(xué)的、全面的建筑觀，養(yǎng)成正確的設(shè)計思維。

2.2 推廣參與性和研究性物理實驗學(xué)習(xí)方法

研究型實驗使建筑物理的理論課內(nèi)容得到拓展與深化，打破傳統(tǒng)建筑設(shè)計與建筑物理課程的界限，使學(xué)生們在本科階段得到科學(xué)研究與設(shè)計優(yōu)化的訓(xùn)練。推廣研究性學(xué)習(xí)和專業(yè)化培養(yǎng)的教學(xué)方式，形成創(chuàng)新教育的氛圍，從培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，教師通過對實驗方法、步驟和內(nèi)容的精心設(shè)計安排，盡可能讓學(xué)生全程參與，化被動為主動，讓學(xué)生充分發(fā)揮主體能動性，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力和獨立解決問題的能力。同時強調(diào)結(jié)合實際情況，努力將理論知識、工程實際和科學(xué)研究三者融會貫通，使學(xué)生感到學(xué)有所得，學(xué)有所用。

3.實驗教學(xué)研究實踐方法

3.1建筑物理的授課體系

按照“總、分、總”的研究順序，首先建立總體框架，對課題進(jìn)行宏觀整體研究，然后聲光熱分項深入，充分發(fā)揮學(xué)術(shù)團(tuán)體的人員優(yōu)勢，確保研究的深度，最后整體調(diào)整，保證理論建立的系統(tǒng)化與科學(xué)性。

綜合運用多種研究方法。研究國內(nèi)外相關(guān)理論與實踐成果，為研究工作奠定基礎(chǔ)；到現(xiàn)場進(jìn)行實地測量，對所測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，運用表列法和圖示法直觀表達(dá)，總結(jié)規(guī)律；利用計算機軟件對所做實驗進(jìn)行模擬，進(jìn)行理論計算；設(shè)計若干實驗方案，并對各方案進(jìn)行比較，分析優(yōu)缺點，進(jìn)行方案集成，得出最佳方案；對聲光熱分項內(nèi)容進(jìn)行整合，從系統(tǒng)角度進(jìn)行深入分析。

多角度的研究思路，從理論研究、實踐總結(jié)、教學(xué)體會等多方面獲取對研究型建筑物理實驗有價值的信息，綜合這些信息，形成系統(tǒng)、全面的研究成果。

3.2建筑物理研究型實驗教學(xué)方法

實驗教學(xué)與學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計相結(jié)合。針對建筑學(xué)學(xué)生的課程設(shè)計設(shè)立開放實驗項目，學(xué)生們根據(jù)自己的具體設(shè)計，確立實驗項目，驗證設(shè)計方案，使設(shè)計更為合理，為學(xué)生們提供自主學(xué)習(xí)空間。學(xué)生完成實驗后，結(jié)合設(shè)計，完成研究實驗報告，進(jìn)一步提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

建筑物理實驗以往主要是驗證型實驗，本項目所提到的研究型實驗是指以學(xué)生為主體，與驗證型實驗不同之處在于，實驗之前不給出實驗原理和方法步驟，學(xué)生面對的是一些從設(shè)計方案中發(fā)現(xiàn)的待研究的問題。指導(dǎo)教師給學(xué)生提供參考資料、提出實驗要求，推薦實驗器材。學(xué)生要在查找和閱讀材料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過認(rèn)真的研究、思考和討論，自擬實驗步驟，選擇有關(guān)的器材來實現(xiàn)實驗的要求。這里更多強調(diào)的是學(xué)生的自主性，強調(diào)發(fā)揮每一個學(xué)生的主觀能動性。通過這樣的實驗，學(xué)生能夠更深入地理解實驗原理，提高分析問題、研究問題、解決問題的能力，激發(fā)其創(chuàng)新精神。

3.3建筑物理與建筑技術(shù)有機結(jié)合

建筑技術(shù)設(shè)計中實驗教學(xué)可開放選題，增加學(xué)生參與感，使設(shè)計過程不僅僅是一個藝術(shù)設(shè)計的過程，同時也是理性研究實驗過程。為了滿足實驗需求，實驗室也應(yīng)保持對學(xué)生開放狀態(tài)。實際問題往往影響因素復(fù)雜，可能導(dǎo)致實驗達(dá)不到預(yù)期效果或?qū)嶒炇?。要讓學(xué)生有正確對待客觀事物的科學(xué)態(tài)度，教師不必將實驗結(jié)果作為唯一考核標(biāo)準(zhǔn)，實驗過程和實驗方法也應(yīng)作為重要參考條件。

4.結(jié)語

建筑技術(shù)設(shè)計和實驗教學(xué)相結(jié)合是衡量建筑學(xué)教育質(zhì)量的重要指標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰σ约皩嵺`與創(chuàng)新精神的重要過程，是培養(yǎng)高水平創(chuàng)新型人才的重要手段，同時也是新的形勢對高等教育教學(xué)改革的迫切要求。

建筑中的保溫節(jié)能、隔熱、防潮、日照、采光、隔聲、噪聲控制以及室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計是任何建筑都必須考慮的因素，是學(xué)生必須掌握的基本問題。通過實驗來研究具體建筑設(shè)計中的這些物理環(huán)境問題，使理論知識、工程實際和科學(xué)研究三者融會貫通，解決理論學(xué)習(xí)與設(shè)計實踐脫節(jié)的問題，盡快掌握先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。建筑物理實驗方法很多，研究型實驗打破了傳統(tǒng)建筑設(shè)計與建筑技術(shù)的界限，使設(shè)計與科學(xué)問題研究結(jié)合，讓設(shè)計內(nèi)容能夠深入到技術(shù)層面。同學(xué)們能夠在本科階段得到科學(xué)研究的方法，學(xué)習(xí)運用科學(xué)的方法優(yōu)化建筑設(shè)計。開放式教學(xué)，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且也有利于促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、模式的優(yōu)化，為科研工作提供堅實的基礎(chǔ)和支持，使教學(xué)與科研相互促進(jìn)，共同發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]高廣華，郭新.建筑物理研究型實驗教學(xué)探討.全國建筑教育學(xué)術(shù)研討會論文集.2011

[2]張九紅，周展帆.基于中芬合作綠色建筑實踐的建筑物理教學(xué)研究.全國建筑教育學(xué)術(shù)研討會論文集.2015

[3]吳元喜，謝青，張曉.提高本科生研究型實驗水平的措施.實驗室研究與探索.2009（8）

[4]王葉，馬國宏，閻曉娜.研究型實驗教學(xué)探索.實驗室研究與探索.2009（4）