《建筑環(huán)境學(xué)》課程創(chuàng)新實(shí)踐建設(shè)

李翠 李崢嶸

摘要：《建筑環(huán)境學(xué)》是一門跨學(xué)科的邊緣學(xué)科，課程知識(shí)面廣、內(nèi)容多樣，許多內(nèi)容在教學(xué)中只能淺嘗輒止。因此，教師應(yīng)加強(qiáng)《建筑環(huán)境學(xué)》課程實(shí)踐環(huán)節(jié)建設(shè)。建筑信息模型（BIM）具有承載各種信息的能力，能集成建筑的所有相關(guān)信息并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。利用BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的超前引領(lǐng)性，結(jié)合信息化、智能化、數(shù)字化、可視化技術(shù)，把《建筑環(huán)境學(xué)》各方面內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合在一起，建立綜合虛擬教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)，可有效地提升《建筑環(huán)境學(xué)》的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：建筑環(huán)境;BIM;虛擬教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）41-0001-02

《建筑環(huán)境學(xué)》課程具有知識(shí)面廣、內(nèi)容多樣化的特點(diǎn)，涉及熱學(xué)、流體力學(xué)、物理學(xué)、心理學(xué)、生理學(xué)、勞動(dòng)衛(wèi)生學(xué)、城市氣象學(xué)、房屋建筑學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)[1]?！督ㄖh(huán)境學(xué)》包含建筑外環(huán)境、建筑熱濕環(huán)境、人體對(duì)熱濕環(huán)境的反應(yīng)、室內(nèi)空氣品質(zhì)、室內(nèi)空氣環(huán)境營(yíng)造的理論基礎(chǔ)、建筑聲環(huán)境和建筑光環(huán)境等內(nèi)容，其中大部分內(nèi)容與人們的日常生活緊密相關(guān)。然而許多內(nèi)容在教學(xué)中只能淺嘗輒止，教師對(duì)比較抽象的理論只能做概念性的講解[2]。因此，在教學(xué)中教師應(yīng)避免科普性教學(xué)，把《建筑環(huán)境學(xué)》與專業(yè)內(nèi)其他課程以及實(shí)踐應(yīng)用等緊密結(jié)合起來，使學(xué)生真正理解并掌握該課程的知識(shí)。通過建立創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，將《建筑環(huán)境學(xué)》各方面內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)體系化以及系統(tǒng)化的建設(shè)。

隨著計(jì)算機(jī)、信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。BIM技術(shù)可呈現(xiàn)建筑、設(shè)備的三維空間模型信息，是可互動(dòng)的活模型。人們可以借助可視化技術(shù)實(shí)時(shí)操作與修改模型，情景互動(dòng)。人們可直觀感知建筑模型、設(shè)備等的空間形態(tài)，所見即所建。BIM技術(shù)的發(fā)展為建筑與能源工程專業(yè)教學(xué)提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，將BIM技術(shù)融入教學(xué)中，能夠更好地培養(yǎng)新型工科人才。

一、實(shí)踐教學(xué)方法應(yīng)用及分析

《建筑環(huán)境學(xué)》課程涉及建筑聲、光、熱環(huán)境，建筑外環(huán)境，人體對(duì)熱濕環(huán)境的反應(yīng)、室內(nèi)空氣品質(zhì)等內(nèi)容，即建筑在運(yùn)行過程中的內(nèi)部環(huán)境表現(xiàn)和建筑運(yùn)行所消耗的資源對(duì)環(huán)境的影響等。目前《建筑環(huán)境學(xué)》的實(shí)踐教學(xué)改革主要是針對(duì)課程的性質(zhì)和特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、多媒體教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考核方式等共性問題進(jìn)行探索，形成科研興趣小組式教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及論文式考核等多種方式。

中國礦業(yè)大學(xué)對(duì)《建筑環(huán)境學(xué)》的實(shí)踐教學(xué)改革有建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)施大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃兩種。實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)包括室內(nèi)空氣品質(zhì)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)、建筑光環(huán)境的綜合實(shí)驗(yàn)、建筑聲環(huán)境的綜合實(shí)驗(yàn)等。大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目有“關(guān)于中國礦業(yè)大學(xué)教師公寓小高層建筑聲環(huán)境的研究”和“空調(diào)房間氣流組織的優(yōu)化研究”兩項(xiàng)。沈陽建筑大學(xué)《建筑環(huán)境學(xué)》的實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)有室內(nèi)空氣品質(zhì)測(cè)定和室內(nèi)熱舒適環(huán)境測(cè)試。

在《建筑環(huán)境學(xué)》實(shí)踐方面，清華大學(xué)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，自己提出問題、思考問題，充分利用課外時(shí)間主動(dòng)參與教學(xué)。采取的方法有：用思考題作小作業(yè)，以大作業(yè)為考核依據(jù)，舉行討論會(huì)或報(bào)告會(huì)，在網(wǎng)站上開設(shè)專用討論區(qū)等。在大作業(yè)選題方面，為了避免學(xué)生缺乏思路，由教師提出一些建議性題目。近兩年的建議性題目涉及實(shí)驗(yàn)調(diào)研類、觀點(diǎn)論述類和文獻(xiàn)綜述類。北京工業(yè)大學(xué)的簡(jiǎn)毅文老師也對(duì)《建筑環(huán)境學(xué)》的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐進(jìn)行了研究。

上述教學(xué)研究成果在一定程度上提高了學(xué)生對(duì)《建筑環(huán)境學(xué)》課程的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了《建筑環(huán)境學(xué)》課程教學(xué)質(zhì)量的提高。然而，鑒于《建筑環(huán)境學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容及特點(diǎn)，目前《建筑環(huán)境學(xué)》實(shí)踐教學(xué)建設(shè)還不能將各部分內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合在一起，不能進(jìn)行體系化、系統(tǒng)化的建設(shè)。

二、BIM在建筑環(huán)境評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

BIM以三維信息技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑項(xiàng)目各個(gè)階段相關(guān)信息建立三維信息模型。BIM模型具有承載各種信息的能力，能集成建筑的所有相關(guān)信息并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。BIM三維模型包含幾何尺寸、物理參數(shù)等建筑的所有真實(shí)信息，從該模型中能形象直觀地看到建筑建成后的幾何、材料、光源、視角等信息。

將BIM模型導(dǎo)出為建筑環(huán)境性能分析專用的格式文件，再將文件導(dǎo)入專業(yè)的分析軟件中，利用專業(yè)分析工具對(duì)模型進(jìn)行局部調(diào)整，補(bǔ)充不完整的信息和丟失的信息，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑環(huán)境的性能分析[1]。首先，BIM模型所含有的建筑信息為建筑環(huán)境分析提供了數(shù)據(jù)支持;其次，結(jié)合Green Building Studio、IES、Autodesk Ecotect Analysis軟件，綜合氣象數(shù)據(jù)和建筑使用的最基本邊界條件，根據(jù)實(shí)際情況初步確定對(duì)建筑環(huán)境影響較大的因素，明確要分析的對(duì)象和內(nèi)容;最后，根據(jù)建筑所在地的氣候條件對(duì)建筑的采光、聲環(huán)境、熱環(huán)境等進(jìn)行模擬分析。具體見圖1。

三、實(shí)踐教學(xué)虛擬平臺(tái)建設(shè)

（一）目標(biāo)特性

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》和《2017年教育信息化工作要點(diǎn)》等文件要求，深入推進(jìn)信息技術(shù)與高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合，不斷加強(qiáng)高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)與應(yīng)用，著力提高高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和實(shí)踐育人的水平。鑒于《建筑環(huán)境學(xué)》內(nèi)容的多樣化特征，我們很難建立一個(gè)綜合的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，因此，在科技化快速發(fā)展的大背景下，應(yīng)結(jié)合信息化、智能化、數(shù)字化等技術(shù)，搭建《建筑環(huán)境學(xué)》綜合虛擬教學(xué)平臺(tái)。

（二）創(chuàng)意理念

加強(qiáng)《建筑環(huán)境學(xué)》實(shí)踐教學(xué)虛擬平臺(tái)建設(shè)，應(yīng)以完成教學(xué)要求和內(nèi)容為目標(biāo)，綜合應(yīng)用BIM三維建模、傳感器、數(shù)字化、智能化技術(shù)手段，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的吸引力和教學(xué)效果。以實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，建設(shè)示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，探索個(gè)性化、智能化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，形成專業(yè)布局合理、教學(xué)效果優(yōu)良、開放共享有效的高等教育信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目示范新體系。

BIM技術(shù)具有逼真的外觀和可視性，運(yùn)用其信息處理及動(dòng)態(tài)仿真的特點(diǎn)，將書面文字信息轉(zhuǎn)換為生動(dòng)立體的現(xiàn)場(chǎng)模擬場(chǎng)景，能夠解決《建筑環(huán)境學(xué)》課程理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題。

（三）過程控制與管理

《建筑環(huán)境學(xué)》綜合虛擬平臺(tái)建設(shè)要形成統(tǒng)一化、規(guī)范化形式，開發(fā)相應(yīng)的專業(yè)軟件，應(yīng)區(qū)別于實(shí)際工程的應(yīng)用。整體平臺(tái)建設(shè)，應(yīng)留出端口，供學(xué)生進(jìn)行深化設(shè)計(jì)和控制，使他們能夠通過虛擬平臺(tái)感受建筑環(huán)境的變化。培養(yǎng)青年教師的BIM教學(xué)專業(yè)化知識(shí)，以更好地指導(dǎo)學(xué)生。

推動(dòng)線上線下教學(xué)相結(jié)合的個(gè)性化、智能化、泛在化實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，是推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目深度融合、拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容廣度和深度、延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和空間、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平的重要舉措。

四、結(jié)論

《建筑環(huán)境學(xué)》綜合虛擬教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，既要完成既定的教學(xué)目標(biāo)，又要培養(yǎng)學(xué)生的能力。要融學(xué)于做，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性和主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力。將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目納入專業(yè)培養(yǎng)方案和教學(xué)課程，制定相關(guān)教學(xué)效果評(píng)價(jià)制度。根據(jù)學(xué)生和教師的反饋，持續(xù)改進(jìn)相關(guān)教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制。將BIM技術(shù)應(yīng)用于《建筑環(huán)境學(xué)》實(shí)踐教學(xué)改革中，將建筑環(huán)境學(xué)各方面內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)體系化、系統(tǒng)化的建設(shè)，這必將使教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果得到提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱穎心.建筑環(huán)境學(xué)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[2]張昌，鄭萬兵，湯文華，汪秀清.建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)課程體系的研究與實(shí)踐[J].高等建筑教育，2008（03）：35-40.