建筑光環(huán)境課程教學體系的更新與思考

李 卓, 張彧輝

（鄭州大學 建筑學院，鄭州 450001）

建筑光環(huán)境是全國高校建筑學專業(yè)學生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是建筑學教育體系中唯一一門涉及光環(huán)境的技術(shù)類課程[1]。該課程通過建筑光學基礎(chǔ)理論的講授并結(jié)合相關(guān)實驗，使學生掌握天然采光和人工照明的方法和技術(shù)，在培養(yǎng)專業(yè)技能的同時彌補建筑學學生偏感性知識體系中對于理性思考的不足[2]，因此，該課程是建筑學整體教學結(jié)構(gòu)的核心環(huán)節(jié)。

1 建筑光環(huán)境課程存在的問題

通過與其他重點建筑院校交流和建筑學本科教學實踐發(fā)現(xiàn)，建筑光環(huán)境課程存在如下問題。

1.1 陳舊晦澀的教學資料與實際脫節(jié)

首先，由于建筑光環(huán)境的課程內(nèi)容陳舊，教材中缺少反映現(xiàn)代照明技術(shù)與藝術(shù)的設(shè)計理念和設(shè)計方法[1]。學生缺乏學習興趣，把主要精力花費在建筑本體上而忽略了“光是最生動的設(shè)計語匯”這一設(shè)計基本理念，同時也不注重營造舒適光環(huán)境對人本身的影響；其次，教材內(nèi)容過于理論化和公式化，概念闡釋晦澀生硬[1]，與以圖像思維為主的建筑學專業(yè)學生的思維特點不符，因此，相當一部分學生對該課程存在畏難情緒甚至排斥心理，嚴重影響教學效果。

1.2 理論教學與建筑設(shè)計教學脫節(jié)

1）貫穿五年教學全過程的建筑設(shè)計是建筑學專業(yè)的主干課，以設(shè)計課為核心的教學模式過分強調(diào)空間與形式，建筑技術(shù)方面往往被忽略。建筑光環(huán)境在第五學期開設(shè)，此時學生的思維模式和設(shè)計習慣已基本定型，大部分不能適應(yīng)技術(shù)理念與空間思維結(jié)合的建筑設(shè)計方法。沒有從低年級開始循序漸進安排課程，僅靠三年級設(shè)置的光環(huán)境課程來完成與建筑設(shè)計之間的整合難度很大。

2）建筑光環(huán)境自身較為理論化的課程特點本來便與建筑設(shè)計結(jié)合不緊密，而教師理論講授、學生被動接受的教學形式又不夠靈活，無法將理論知識與設(shè)計方案融合并同步推進，導(dǎo)致理論教學與設(shè)計實踐脫節(jié)。

1.3 實驗設(shè)備和實驗內(nèi)容與教學需求脫節(jié)

建筑光學實驗是建筑學課程體系的重要組成部分，對培養(yǎng)學生的動手能力、加強學生的直觀感受、啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維有重要作用。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前中國大部分建筑類院校的光學實驗設(shè)備落后，隨著大量新型光源、檢測技術(shù)、模擬技術(shù)的出現(xiàn)，現(xiàn)有設(shè)備已明顯不能滿足實驗教學要求。實驗內(nèi)容設(shè)置缺乏實踐性，難以對建筑專業(yè)設(shè)計課程提供直接的輔助與支撐，學生無法將所學實驗知識與設(shè)計實踐進行有效聯(lián)系，只是按部就班地使用簡單設(shè)備開展程式化測試，嚴重影響了對學生創(chuàng)新能力和動手能力的培養(yǎng)。此外，既有光學實驗主要是基于照度值、均勻度等功能性指標的檢測和計算，學生沒有機會通過自主設(shè)計實驗來分析不同光照條件對建筑空間品質(zhì)的影響。

2 課程體系的更新策略

作為建筑學的重要基礎(chǔ)課程，建筑光環(huán)境目前在教學資料、理論教學、實驗教學等方面存在亟待解決的關(guān)鍵問題，與建筑設(shè)計課程脫節(jié)嚴重，實際教學效果不佳。因此，基于長期教學實踐，通過課程體系優(yōu)化和教學內(nèi)容更新，提出一套具有可操作性和推廣價值的創(chuàng)新教學模式，實現(xiàn)提升課程質(zhì)量、提高培養(yǎng)效果的目標。

2.1 拓展教學資源，改善教學效果

1）借鑒國際上相關(guān)專著、優(yōu)秀教材和設(shè)計手冊的內(nèi)容編排，在介紹基本理論的基礎(chǔ)上增加建筑光環(huán)境設(shè)計與應(yīng)用內(nèi)容，提高學生對光的藝術(shù)認知和學習興趣。

2）利用互聯(lián)網(wǎng)拓展教學資源，配合教學微信公眾號、往屆優(yōu)秀學生作業(yè)、教研組團隊的科研與實踐成果、課上問題答疑匯總等手段，彌補教材內(nèi)容相對滯后的缺陷。

3）突破傳統(tǒng)教學中物理定律的理論描述，進行圖式化演示，并提取與生活息息相關(guān)的內(nèi)容展開設(shè)計訓(xùn)練，提高學生的學習興趣。

2.2 改革理論教學模式，與建筑設(shè)計一體化

從低年級階段著手引入[3]，使課程在建筑學專業(yè)本科教學階段具備連續(xù)性，在學生的“白紙階段”進行光學啟蒙教育，并將建筑物理光學課程的影響范圍擴大到建筑學專業(yè)本科的不同階段，在低中高不同年級進行不同深度、不同方向的引導(dǎo)應(yīng)用，使學生主動關(guān)聯(lián)所學內(nèi)容至設(shè)計過程，將光作為一種可量化的設(shè)計語言。同時，強調(diào)光對建筑空間形態(tài)的藝術(shù)塑造作用，引導(dǎo)學生主動觀察各種光照場景，關(guān)注視覺功效和光環(huán)境的心理作用，在培養(yǎng)學生實踐動手能力的基礎(chǔ)上激發(fā)學習興趣，一方面彌補建筑學專業(yè)本科教育技術(shù)性缺失的短板，扭轉(zhuǎn)學生在以往建筑學專業(yè)教育過程中產(chǎn)生的“輕技術(shù)”心理，另一方面將建筑光環(huán)境系統(tǒng)化理論教學與建筑設(shè)計課程有機融合。

2.3 搭建創(chuàng)新實驗平臺，改進實驗教學方法

1）加強基礎(chǔ)性實驗教學，改善實驗設(shè)施條件，使學生通過實驗系統(tǒng)學習光、顏色和視覺環(huán)境的基礎(chǔ)知識和基本規(guī)律[4]。

2）搭建光與照明演示與設(shè)計實驗平臺。學生不僅可以直觀了解和認識各種燈具及照明方式的功能特點，還可觀察、體驗光與照明對空間形態(tài)的藝術(shù)塑造和表現(xiàn)形式，使學生在建筑光環(huán)境的設(shè)計和空間營造中受到啟發(fā)，培養(yǎng)學生的建筑設(shè)計技能，提高專業(yè)素養(yǎng)[4]。

3）開展設(shè)計性實驗。如，學生在課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中需解決采光和照明設(shè)計問題，可開展針對性的實驗輔助設(shè)計，鼓勵學生采用實驗檢驗和分析的手段來提高設(shè)計方案的合理性[1]。同時引導(dǎo)學生對感興趣的采光與照明問題開展實驗研究和探索，培養(yǎng)學生的設(shè)計創(chuàng)新能力。

3 課程體系的更新實施方法

對建筑光環(huán)境課程體系的調(diào)整可分為兩個階段：第一階段為研究階段，建立較為完整全面的課程教學體系；第二階段為實踐階段，在理論授課、設(shè)計引導(dǎo)、實驗教學中進行實踐，根據(jù)實踐效果優(yōu)化教學體系。

3.1 研究階段

采用學習先進經(jīng)驗、搜集文獻資料、總結(jié)前期成果、定期討論交流等方法。首先，深入解讀《全國高等學校建筑學專業(yè)本科(五年制)教育評估標準》《建筑學專業(yè)本科教育五年制培養(yǎng)方案》等文件，了解建筑學專業(yè)教學的整體目標和框架；其次，對全國范圍內(nèi)建筑學專業(yè)重點院校的建筑光環(huán)境課程設(shè)置及體系進行研究與學習；第三，總結(jié)前期教學成果，建立符合專業(yè)需求和時代背景的建筑光環(huán)境教學體系，并搭建實驗平臺。

3.2 實踐階段

低年級（1～4學期）。在保持原有建筑學教學框架的前提下，設(shè)置一系列與低年級教學相結(jié)合的建筑光環(huán)境課程，拆分原有的建筑光環(huán)境課程，其中一部分放在低年級，主要形式為抽出學生可理解的原理、方法，以先修課的形式策劃建筑物理光環(huán)境初步課程。從建筑初步的先例分析環(huán)節(jié)入手，在設(shè)計過程中引導(dǎo)學生從建筑光環(huán)境的角度思考空間。與一年級建造節(jié)的“建造”活動結(jié)合，在形態(tài)設(shè)計和表皮肌理階段，將采光與照明設(shè)計納入建造過程。開展系列專題講座，開設(shè)光環(huán)境方向的啟蒙設(shè)計課。

中高年級（5～6學期）。設(shè)置系統(tǒng)理論介紹課程，利用多媒體教學的優(yōu)勢，生動直觀地系統(tǒng)講授建筑光環(huán)境的理論與設(shè)計內(nèi)容。除介紹光、顏色與視覺環(huán)境的基礎(chǔ)知識，在天然采光和人工照明章節(jié)重點增補有關(guān)光環(huán)境設(shè)計的實際案例，使學生容易理解所學的內(nèi)容。為提高教學質(zhì)量，在深入反思傳統(tǒng)“理論+實驗”教學模式的弊端后，提出“理論+實驗+模擬”教學模式[5]，在內(nèi)容上增加“計算機輔助模擬”以提高學生的模擬分析與設(shè)計能力，并拓展采光模型的種類以滿足多樣化的實驗教學需求。專業(yè)的天然光模擬軟件Ecotect、Radiance和照明計算軟件A G I 3 2、DIALux 等都可幫助學生模擬真實的采光和照明效果，快速獲得多方案量化對比計算數(shù)據(jù)和效果圖，為方便理解模擬和真實場景的物理關(guān)聯(lián)，增加實驗和測試的教學內(nèi)容，并保證授課期間實驗室對學生全面開放。

高年級（7～8學期）。與建筑學本科階段綠色建筑設(shè)計等技術(shù)類課程相結(jié)合，通過低年級技術(shù)策略的影響、中高年級基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)學習、建筑模擬軟件的定量化分析手段及主動式光學實驗的研究，提升綠色建筑設(shè)計課程的教學效果。

畢業(yè)設(shè)計（9～10學期）。建筑學專業(yè)畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用本科階段所學知識和設(shè)計技能解決實際問題的重要教學環(huán)節(jié)。在畢業(yè)設(shè)計時會有不同的專題供學生選擇，每個專題由不同的教師來負責，擬增加以光環(huán)境為主題的畢業(yè)設(shè)計教學內(nèi)容，在設(shè)計中突出整個過程的實驗輔助設(shè)計部分，豐富學生的知識構(gòu)成，開拓學生的建筑設(shè)計思路，增強學生的建筑設(shè)計技能。

4 結(jié)論

通過以上對建筑光環(huán)境課程教學體系的探索，提出針對不同教學階段的建筑光環(huán)境與建筑設(shè)計一體化理論教學模式，并根據(jù)理論教學需求搭建光環(huán)境創(chuàng)新性實驗平臺，提出與之相匹配的實驗教學方法，形成“教學資源—學生特點—理論講授—實驗教學”的全流程創(chuàng)新教學體系，從而實現(xiàn)建筑光環(huán)境與各年級建筑設(shè)計課程的有機關(guān)聯(lián)，使學生具備通過建筑光學解決建筑設(shè)計中關(guān)鍵問題的能力，實現(xiàn)由被動式接受向主動性創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變，構(gòu)建學生“感性創(chuàng)造+理性分析”的完整思維體系，全面提升建筑學專業(yè)的教學效果。