以綠色建筑理念為導向的建筑物理實驗課程初探★

曲 柳

(哈爾濱理工大學建筑工程學院,黑龍江 哈爾濱 150080)

1 概述

伴隨可持續(xù)發(fā)展理念與建筑領域的持續(xù)融合，綠色建筑已成為全球建筑師共同探討與努力的重要方向，發(fā)展綠色建筑不僅是中國建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的需求，更是保護全球生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇[1]，與之密切相關的建筑技術教育以及相應理論知識在建筑設計實踐中的應用，也隨之受到更加廣泛的關注與思考[2，3]。

建筑物理作為建筑學專業(yè)的基礎課程，是構成職業(yè)建筑師建筑技術知識儲備的重要組成部分，其理論知識在構建適宜的建筑物理環(huán)境過程中不可或缺，同時也在提倡可持續(xù)發(fā)展與綠色建筑設計理念的當下承擔著重要角色。建筑物理實驗是建筑物理課程中實踐性較強的環(huán)節(jié)，對這部分教學的有效設計能夠幫助學生加深對理論的理解、學習從建筑技術角度解決建筑設計問題的方法[4]，是技術知識與設計實踐相結合的重要途徑。因此，在綠色建筑不斷發(fā)展的背景下，將綠色建筑理念融入物理實驗教學，能夠為進一步探索和提升這一環(huán)節(jié)教學效果提供新的契機。

2 綠色建筑與建筑物理實驗

綠色建筑環(huán)境與建筑物理知識關系密切，其建立需要依靠運用相關技術措施對聲、光、熱環(huán)境進行設計，使之協(xié)同作用并達到一定標準。建筑物理實驗中的各項實測參數(shù)不僅是深入理解建筑物理知識的良好輔助，同時也是綠色建筑性能設計中必不可少的環(huán)境要素。近年來，綠色建筑的加速發(fā)展促使綠色建筑專題逐步被納入建筑學教學體系并成為其中的重要板塊，這使學生的綠色建筑相關知識能夠得到有效擴充，與之關系緊密的建筑技術應用的重要性也愈加凸顯[5，6]。在實驗模式上，各學校所開設的建筑物理實驗模式也已逐步由傳統(tǒng)的驗證性、演示性的實驗向自主性與開放性實驗演進，學生的思維通過自主運用實驗儀器、參與實驗設計可以更好地得到發(fā)散[7，8]，這也為實驗教學的進一步提升提供了良好的基礎。

在此背景下，將綠色建筑理念作為載體引導建筑物理實驗，一方面能夠在自主程度較高的模式下調(diào)動學生主動參與的積極性，使之更多地進行研究與探索[9]，有目的地思考建筑物理環(huán)境設計的要素與內(nèi)涵，最終掌握利用相關技術手段解決實際問題的基本方法；另一方面，較為系統(tǒng)地從建筑物理角度探討綠色建筑設計這一過程，可以培養(yǎng)學生根據(jù)自身理解從多角度探討物理環(huán)境設計與建筑設計之間的關聯(lián)，為今后實踐中自覺應用理論知識、提升設計能力提供可能。

3 綠色建筑理念為導向的建筑物理實驗

建筑物理實驗教學與理論教學相比通常所占課時較少，要使這一環(huán)節(jié)在有限的時間內(nèi)達到良好的教學效果，就需要通過合理、可行的實驗設計引導學生的學習與認知。在綠色建筑設計中，需要依靠建筑物理知識來解決的問題主要在于如何通過建筑設計中的技術手段合理組織物理環(huán)境要素，使之達到相應標準。因此，在以綠色建筑理念主導的建筑物理實驗中，既要引導學生對綠色建筑相關物理環(huán)境要素進行理解與認知，又要使其掌握在綠色性能構建的過程中合理運用技術設計手段。

3.1 實驗內(nèi)容構建

傳統(tǒng)的建筑物理實驗通常以測定和分析單一物理環(huán)境參數(shù)為內(nèi)容，這很難使學生把握建筑物理環(huán)境要素之間的聯(lián)系以及建筑物理環(huán)境設計的整體性。以綠色建筑為導向的建筑物理實驗結合綠色建筑理念以及現(xiàn)行綠色建筑標準與規(guī)范，將重要物理環(huán)境要素進行提煉與整合，形成能夠描述某一綜合物理環(huán)境的初步框架，并基于對這些參數(shù)的探索形成建筑物理實驗內(nèi)容(見表1)。這一實驗內(nèi)容框架的設置，要求學生能夠基于對實測物理環(huán)境參數(shù)的認知，系統(tǒng)地分析、總結某一建筑物理環(huán)境的組成與影響要素，使學生體會到物理環(huán)境設計不僅僅是綠色建筑的重要組成部分，也是所有建筑設計實踐中不可忽視的重要環(huán)節(jié)，從而更加關注并樂于探討建筑物理環(huán)境方面的技術設計與應用。

3.2 實驗環(huán)節(jié)設置

在具體的實驗教學中，實驗過程由幾個相互遞進的部分共同構成：首先，是作為實驗基礎的儀器使用與參數(shù)實測，學生自主測量過程對認識和感受建筑物理聲、光、熱環(huán)境具有重要意義；其次，基于綠色建筑要求對實測數(shù)據(jù)進行整理與分析。建筑物理環(huán)境取決于空間布局、建筑構造等方面的設計，其不同時段的變化以及對建筑使用者的影響又與測量時間、氣象條件、地域因素、主觀感受等因素息息相關。實測數(shù)據(jù)忠實反映了包含各項因素的綜合結果，對這些數(shù)據(jù)整理分析的過程，就需要學生結合建筑自身特點以及環(huán)境因素進行整合，對實測建筑物理環(huán)境的構成進行深度剖析；最后，也是實驗教學的核心部分，即對實測環(huán)境進行總結性的評價并以綠色建筑理念為目標提出相應改造方案。這一環(huán)節(jié)要求學生在綠色建筑理念的主導下，結合相關標準與規(guī)范，發(fā)現(xiàn)實測物理環(huán)境中的具體問題、探討解決方法，將理論課程中的技術手段應用于建筑綠色性能的提升，形成合理、有效的改造方案。

表1 綠色建筑為導向的建筑物理實驗內(nèi)容

3.3 實驗模式選取

基于對具體實驗內(nèi)容與實驗環(huán)節(jié)，采用自主程度較高的實驗模式，使學生在已有的實驗框架下充分發(fā)揮自主思考與實踐能力。各小組按照要求自主擬定實驗流程、選取測試地點，并依據(jù)數(shù)據(jù)采集類別、數(shù)量等注意事項協(xié)同合作完成環(huán)境參數(shù)測試。在對實測數(shù)據(jù)的整理與分析中，組內(nèi)成員通過綜合分析室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)、調(diào)研建筑使用者主觀感受等多重角度對建筑環(huán)境現(xiàn)狀進行研究與評價，以此強化建筑設計中的整體意識。在建筑物理知識應用環(huán)節(jié)，通過問題引導學生結合綠色建筑設計相關標準與規(guī)范對實測環(huán)境提出可行的物理環(huán)境提升方案，注重每個學生提供的個性化方案，鼓勵技術措施的差異性與多樣性，使理論知識與設計實踐得到銜接。

3.4 教學效果實現(xiàn)

本次實驗教學探索使學生對物理環(huán)境參數(shù)從認識到理解、從抽象的理論到具體數(shù)據(jù)的實測、再從檢驗分析實測環(huán)境到自主形成技術措施和設計策略這一完整的實驗過程，以綠色建筑理念為導向，將解決實際問題的目標貫穿始終，激發(fā)學生后續(xù)設計過程中對于建筑物理知識的自覺應用。通過實驗內(nèi)容、實驗環(huán)節(jié)以及實驗模式等方面的探討與構建，將課堂中的理論知識進行鞏固與深化，同時通過課堂訓練為知識的自覺應用提供可能，使建筑物理實驗教學充分發(fā)揮積極作用，實現(xiàn)理論知識到實踐應用的過渡(見圖1)。

4 思考與展望

可持續(xù)建筑理念對建筑設計不斷提出更高要求，這對建筑設計從業(yè)者而言需要更加深入思考建筑設計中技術知識的應用。將綠色建筑理念引導建筑物理實驗，不僅僅是為建筑物理知識的理論與設計實踐尋找結合點，同時，面對綠色建筑與建筑學課程體系不斷融合的趨勢，也能夠從實驗教學的角度充實綠色建筑教育框架，引導學生自覺將綠色建筑理念應用于今后的建筑設計過程中。

本文對于以綠色建筑理念引導建筑物理實驗這一教學實踐的思考與嘗試尚處于探索階段，其順利實現(xiàn)更需要協(xié)同綠色建筑教育體系的不斷完善共同發(fā)揮作用。此外，綠色建筑模擬技術的不斷成熟，也將為建筑物理實驗教學手段的豐富性與教學內(nèi)容提升提供可能，使其更具實踐性與參與度。作為建筑技術類課程的輔助環(huán)節(jié)，建筑物理實驗教學所傳遞的理念與方法也僅能夠使學生在建筑設計學習過程中初步探索理論知識的實踐與應用，更多的建筑技術應用方法需要學生在后續(xù)的設計課程乃至設計實踐中進一步領悟。