建筑類本科生建筑物理課程教學(xué)改革與實(shí)踐

劉向偉 劉 麗 羅 娜 郭興國(guó)

1.南昌大學(xué)建筑工程學(xué)院 江西南昌 330031

2.江西省超低能耗建筑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江西南昌 330031

3.南昌大學(xué)信息工程學(xué)院 江西南昌 330031

“綠水青山就是金山銀山”[1]表達(dá)了黨和政府大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的鮮明態(tài)度和堅(jiān)定決心。改革開放以來，城市化進(jìn)程加快，建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，每年新增建筑面積約為17億平方米[2]。然而建筑業(yè)屬高資源、能源消耗產(chǎn)業(yè)，同時(shí)對(duì)耕地、生態(tài)環(huán)境均有破壞作用，為此建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃[3]將建筑節(jié)能和綠色生態(tài)建筑提到了新高度，要求在提高居住環(huán)境質(zhì)量的同時(shí)，還應(yīng)節(jié)約資源、能源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。到2020年，要求城鎮(zhèn)新建建筑中綠色建筑面積比重超50%，綠色建材應(yīng)用比重超40%。

建筑物理是建筑學(xué)的重要組成部分，是建筑設(shè)計(jì)學(xué)科技術(shù)科學(xué)屬性的體現(xiàn)[4]，其倡導(dǎo)的物理環(huán)境設(shè)計(jì)方法符合“綠色生態(tài)”理念。然而，建筑物理涵蓋建筑熱工學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)，涉及知識(shí)面廣，要求學(xué)生有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)功底，而目前建筑學(xué)類學(xué)生大多數(shù)學(xué)功底偏弱且重建筑設(shè)計(jì)學(xué)科、輕建筑技術(shù)類學(xué)科。這勢(shì)必造成建筑設(shè)計(jì)與規(guī)劃類人才建筑物理相關(guān)知識(shí)薄弱，不利于提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量，促進(jìn)建筑工業(yè)現(xiàn)代化。

本文從建筑物理教學(xué)大綱、教學(xué)方法及考核方式等方面進(jìn)行實(shí)踐探索，以使建筑類本科生通過建筑物理課程學(xué)習(xí)，不僅能熟練掌握建筑物理學(xué)的基本原理、理論，而且能運(yùn)用建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)、合理選材等“被動(dòng)式”手段營(yíng)造出適宜的熱環(huán)境、光環(huán)境和聲環(huán)境，并能節(jié)約資源、能源和材料，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)綠色生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

1 教學(xué)大綱

教學(xué)大綱通常每四年更新一次。很多學(xué)校要求教師的教學(xué)嚴(yán)格按教學(xué)大綱執(zhí)行。然而教學(xué)是否一定要按照大綱進(jìn)行，教師是否能保留一定的主動(dòng)性？

建筑物理是一門基本原理、規(guī)范與技術(shù)應(yīng)用相互滲透的課程?；纠碚摬糠謨?nèi)容變動(dòng)不大，但規(guī)范和應(yīng)用技術(shù)的變化相對(duì)較大。近年來，建筑節(jié)能要求不斷提高，各種規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)更新較快。技術(shù)日新月異，很多技術(shù)更新周期短。環(huán)境問題頻現(xiàn)，環(huán)保意識(shí)逐漸提高，很多新的法規(guī)出臺(tái)。因此，教學(xué)大綱應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況作相應(yīng)的調(diào)整。教師應(yīng)有一定的主動(dòng)性，不應(yīng)一味地本本主義而限制教學(xué)的更新及與時(shí)俱進(jìn)。

2 適宜的教學(xué)方法探索

教學(xué)方法是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、保證教學(xué)質(zhì)量的重要手段[5]。常用的教學(xué)方法有講授法、演示法、練習(xí)法、實(shí)驗(yàn)法、參觀法、討論法等[6,7]。實(shí)際教學(xué)中可能會(huì)使用多種教學(xué)方法并相互滲透、結(jié)合。建筑物理課程的內(nèi)容涵蓋基本概念和理論、設(shè)計(jì)原理、性能指標(biāo)、現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。筆者根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，對(duì)適合建筑類本科生建筑物理課程教學(xué)的教學(xué)方法展開探索。

2.1 基本概念和理論教學(xué)

基本概念和理論是建筑物理知識(shí)的基礎(chǔ)部分，該部分內(nèi)容采用講授法與練習(xí)法相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，注重基本概念的準(zhǔn)確性。首先采用講授法，講述基本概念和理論，課堂適當(dāng)安排練習(xí)，課后安排作業(yè)，鞏固所講授的基本概念和理論。

2.2 設(shè)計(jì)原理教學(xué)

設(shè)計(jì)原理包含基本原理及由設(shè)計(jì)原理引申出的具體設(shè)計(jì)方法應(yīng)用以及案例。在掌握基本概念、理論的基礎(chǔ)上，首先采用講授法闡述設(shè)計(jì)基本原理，結(jié)合練習(xí)法對(duì)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行加強(qiáng)、鞏固。學(xué)生掌握了設(shè)計(jì)原理之后，采用演示法向?qū)W生展示相關(guān)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論、思考，初步形成自己的設(shè)計(jì)觀。而后采用參觀法，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)感受實(shí)際的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，邊參觀邊討論，分析實(shí)際設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生將設(shè)計(jì)理念與實(shí)際設(shè)計(jì)融會(huì)貫通，啟發(fā)學(xué)生形成自我的設(shè)計(jì)思維、理念。

2.3 性能指標(biāo)教學(xué)

性能指標(biāo)涉及材料的熱物性參數(shù)，如材料的導(dǎo)熱系數(shù)、吸聲系數(shù)等。首先在課堂上講授這些性能指標(biāo)所表示的意義、測(cè)試原理。然后通過實(shí)驗(yàn)法教學(xué)，讓學(xué)生參與各性能指標(biāo)測(cè)試，并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.4 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范教學(xué)

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范對(duì)促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，保證工程的安全、質(zhì)量、環(huán)境和公眾利益，實(shí)現(xiàn)最佳社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益等具有直接作用和重要意義。標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范分為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和推薦性標(biāo)準(zhǔn)。首先通過講授法向?qū)W生闡述按標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要性，同時(shí)教會(huì)學(xué)生區(qū)分強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)和推薦性標(biāo)準(zhǔn)。然后讓學(xué)生按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)練習(xí)，如讓學(xué)生根據(jù)《GB50189-2015公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)教學(xué)樓進(jìn)行保溫隔熱設(shè)計(jì)，熟練規(guī)范地使用。接下來通過演示法給學(xué)生列舉不按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范設(shè)計(jì)導(dǎo)致的重大事故，強(qiáng)調(diào)按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要性和必要性。

3 采用“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)

傳統(tǒng)上多媒體教學(xué)多停留在PPT教學(xué)的層面上，但隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)被賦予了新的含義?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”滲透到各行各業(yè)，教育教學(xué)也不例外。在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，信息技術(shù)與教學(xué)方法相結(jié)合誕生了微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、智慧課堂。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師在課堂上講課，課后布置家庭作業(yè)，而微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂顛覆了這種模式，學(xué)生在家完成知識(shí)的學(xué)習(xí)，而課堂變成了教師與學(xué)生之間的互動(dòng)場(chǎng)所，包括答疑解惑、知識(shí)運(yùn)用等，這有助于促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收內(nèi)化過程，從而達(dá)到更好的教育效果。同時(shí)，建筑物理這門課程涉及建筑熱工學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)，內(nèi)容很多，而該課程只有56個(gè)理論學(xué)時(shí)，在理論學(xué)時(shí)范圍內(nèi)學(xué)生不能充分地掌握該課程的知識(shí)，而且學(xué)習(xí)也不能僅局限于課堂。因此，筆者將“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，以提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握以及獲得自我學(xué)習(xí)能力的提升。

4 考核方式

“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識(shí)[8]和“新工科”建設(shè)行動(dòng)路線(“天大行動(dòng)”)[9]提出增強(qiáng)工程教育競(jìng)爭(zhēng)力。而目前很多地方高校“重知識(shí)、輕能力”，“本本主義”較嚴(yán)重。臨近考試，學(xué)生就會(huì)去打印歷年的考試試題，重點(diǎn)記憶，讓教師“劃重點(diǎn)”，重點(diǎn)“背誦”。因此考試分?jǐn)?shù)高并不一定意味著學(xué)生的知識(shí)掌握好、能力強(qiáng)。一定程度上學(xué)生的學(xué)習(xí)還局限在教材范圍內(nèi)，格局小，不利于新工科建設(shè)發(fā)展。

為了改變學(xué)生“考試強(qiáng)、能力弱”的格局，筆者探索考核方式的改革。大多數(shù)人認(rèn)為閉卷考試是正式考試，而開卷考試屬于考查，屬于“放水”。然而，全國(guó)注冊(cè)工程師執(zhí)業(yè)資格考試均為開卷。實(shí)際上開卷對(duì)能力有著更高的要求，需要學(xué)生綜合所學(xué)的知識(shí)及從“大數(shù)據(jù)”里面獲得的信息進(jìn)行全面綜合的考慮。所以開卷并不比閉卷考試容易，對(duì)提高學(xué)生能力有重要的意義。

另外，建筑物理是技術(shù)性學(xué)科，一方面涉及技術(shù)應(yīng)用，另一方面有很多執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。技術(shù)日新月異，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范更新很快。在此大環(huán)境下，學(xué)生不能靠死記硬背，而要學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用知識(shí)，學(xué)會(huì)從浩瀚的“數(shù)據(jù)”之海中選擇有用的信息，不斷地自我更新知識(shí)。

因此，筆者將建筑物理課程由閉卷考試改為開卷，同時(shí)增加試題的靈活性，且使試題貼近實(shí)際設(shè)計(jì)，這樣既能檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，又能使學(xué)生對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)有更深的接觸、了解，有利于提高學(xué)生的工程能力和綜合素質(zhì)。

“有德有才破格重用，有德無(wú)才培養(yǎng)使用，有才無(wú)德限制錄用”。從這個(gè)觀點(diǎn)可以反映出“德”的重要性。因此，在高校的人才培養(yǎng)過程中不能只將考試成績(jī)作為單一的考核指標(biāo)，學(xué)生的品德、態(tài)度也應(yīng)列入考核范圍。筆者設(shè)計(jì)了表1所示的考核方式。

表1 建筑物理課程考核方式

5 結(jié)語(yǔ)

建筑物理是建筑學(xué)的重要組成部分，是建筑設(shè)計(jì)學(xué)科技術(shù)科學(xué)屬性的體現(xiàn)。學(xué)生對(duì)建筑物理知識(shí)的掌握度直接影響建筑質(zhì)量、建筑能耗水平、資源環(huán)境等。筆者從建筑物理課程教學(xué)大綱、教學(xué)方法及考核方式等方面進(jìn)行了實(shí)踐探索。及時(shí)更新教學(xué)大綱，將多種教學(xué)方法相互結(jié)合、滲透，同時(shí)引入“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式，突破傳統(tǒng)束縛，變閉卷為開卷，同時(shí)將品德、態(tài)度也列入考核范圍。使建筑類本科生通過建筑物理課程學(xué)習(xí)，不僅能熟練掌握建筑物理學(xué)的基本原理、理論，而且能運(yùn)用建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)、合理選材等“被動(dòng)式”手段營(yíng)造出適宜的熱環(huán)境、光環(huán)境和聲環(huán)境，并節(jié)約資源、能源和材料，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)綠色生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。