應用型人才培養(yǎng)導向的建筑環(huán)境學教改實踐

毛艷輝　蔡偉　趙志達　魏莉莉　張麗娜

[摘 要]為提高學生對建筑環(huán)境學課程的學習興趣，發(fā)揮課程對各專業(yè)課基礎知識的融合應用作用，課題組總結了多所高校建筑環(huán)境學課程改革經驗，分析了教師、學生自身因素對教學效果的影響，探討了教材內容對教師授課與學生學習的雙向挑戰(zhàn)，圍繞應用型本科的工程師培養(yǎng)目標，從科研回饋教學、理論技術并重、人文情懷培養(yǎng)、師生平等互動四個方面，嘗試開展教學改革實踐。學期結束后的教學評價結果顯示，建筑環(huán)境學教學改革在十個指標上得到了學生的認可。

[關鍵詞]建筑環(huán)境學;教學改革;教學評價;聲環(huán)境;光環(huán)境;風熱環(huán)境;綠色建筑

[中圖分類號] TU831.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）05-0194-04

建筑環(huán)境學是建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)的基礎課，是建環(huán)專業(yè)教學改革的焦點課程。建筑環(huán)境學應用最廣的教材是朱穎心教授主編的《建筑環(huán)境學》。此教材自2001年初版，又經2005年、2010年、2015年三次完善，目前修訂至第四版，是本專業(yè)教材中修訂頻率最高的專業(yè)基礎課教材?！督ㄖh(huán)境學》現行第四版教材相對于前版教材在深度和廣度上進行了拓展，概念術語描述更為明確，引入了權威研究結論，適當減少了難度較大且公式多的內容[1]，結構更加完善合理。建筑環(huán)境學在建環(huán)專業(yè)課程理論體系中有融合作用，是具有人文風格的技術類課程，建立了人與建筑互動的知識紐帶，在本專業(yè)具有不可替代的作用，是體現建環(huán)專業(yè)學科特征、區(qū)別于熱能動力工程專業(yè)的核心課程。

一、建筑環(huán)境學課程特點及課改現狀

《建筑環(huán)境學》與建筑環(huán)境工程領域的先進技術和科研成果緊密結合，對提高建環(huán)專業(yè)學生對各門課程知識點的融會貫通能力有顯著幫助，但教材內容的深度、廣度及跨學科的特點，讓教師在授課、學生在學習的過程中產生一種時難時易的感覺。如教材中的房間冷熱負荷、熱濕、通風等內容，在專業(yè)課工程熱力學、傳熱學、流體力學、暖通空調中有知識點融合，這利于學生加深對理論的理解、應用。而聲學、光學、空氣環(huán)境及其涉及的生理學知識學生卻是初次學習，教材中編寫的深度、廣度也不及熱濕、通風等內容詳細，這增加了學生吸收該章節(jié)的知識并運用到工程實際中的難度。這也是多所高校建筑環(huán)境學課程改革中所遇到的問題，即課程的知識點多、學生理解不容易，學習興趣不高[2-5]等。對此，各高校開展了不同的教改方案探索，天津大學[2]從人對建筑環(huán)境需求角度出發(fā)，提出了把“熱濕環(huán)境、空氣環(huán)境、聲光環(huán)境”三部分作為重點教學內容的“以人為本、創(chuàng)建環(huán)境”教學思路。同濟大學[3]提出將課程與綜合虛擬教學平臺結合，對室內舒適性、日照、風環(huán)境、遮陽、聲環(huán)境等內容輔以軟件模擬分析來提升學生的學習效果。廣東海洋大學[4]結合實驗室條件，開展了室內污染物濃度、新風量與空氣品質、室內照度、室內噪聲等實驗，以激發(fā)學生的學習興趣。西安工程大學[5]按照“提出問題、尋找答案、向科研成果延伸”的路徑，結合啟發(fā)式教學、開放實驗室等方式，重點培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。北京工業(yè)大學[6]對《建筑環(huán)境學》各章節(jié)課程關聯(lián)性、授課學時、專指委設置本課程的初衷、學生的理解深度等教學中突出存在的問題進行了思考，借鑒加州大學伯克利分校能源與環(huán)境課程的項目式教學方法，提出了對課程內容進行重組、設計相關聯(lián)知識點的邏輯主線、定制課程項目的教學方式，教學效果值得期待。較多的高校[7-8]借鑒清華大學[9]增強師生互動討論的方法，期末采用大作業(yè)答辯式考核，以充分培養(yǎng)學生主動學習的興趣。遼寧工程學院2013年開展了以建筑節(jié)能為導向的課程改革，明確了教學目標，加強了節(jié)能技能訓練，并在科技競賽中重點培養(yǎng)學生的綜合能力。通過改革探索，近年遼寧工程學院學生在節(jié)能減排等賽事中取得了不錯的成績[10-11]。

二、建筑環(huán)境學教學思考

如同建筑環(huán)境學中噪聲、空氣污染物的控制可以分別在“起點（源頭）、過程、終點（接收點）”三個環(huán)節(jié)實施技術控制一樣，建筑環(huán)境學的教學效果受“教師、教學方法、學生”全過程影響也是很大的，應統(tǒng)籌考慮教師學術特長、因材施教方法、學生學習能力等各方主體因素，避免出現木桶短板效應，實現有利無弊。

（一）教師授課

建筑環(huán)境學包含建筑熱濕、風、光、聲、空氣環(huán)境質量等內容，以朱穎心教授主編的教材為例，教材編者均為暖通、空氣質量、聲、光專業(yè)的學科領軍人物及行業(yè)泰斗。而大多數高等院校從事建環(huán)專業(yè)教學的教師的教育背景為熱能、工程熱物理、暖通、制冷、動力工程等專業(yè)。上述專業(yè)背景的教師中，對空氣環(huán)境質量有深入研究的比例較低，而同時有聲學、光學、生理學專業(yè)背景的教師更是少之又少。盡管教師通過自學可以授課，但教學與科研工作是相輔相成、互為補充的，教師講解自己深入研究過的專業(yè)內容時，總能展現出旁征博引、深入淺出等收放自如的風采;而講解自己未研究過的課題或缺少相關從業(yè)經歷的內容時，難免會有缺少自信、內容拓展不豐富、授課不生動的表現，影響學生對這些章節(jié)的學習興趣。

（二）教材內容

《建筑環(huán)境學》各章節(jié)內容在建筑環(huán)境營造中有著同等重要的作用，建筑的熱濕、風、光、聲、空氣質量在工程應用中分別對應常用的專業(yè)技術標準。如《民用建筑采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范（GB50736-2012）》《綠色建筑評價標準（GB/T50378-2014）》《建筑采光設計標準（GB50033-2013）》《民用建筑隔聲設計規(guī)范（GB 50118-2010）》《民用建筑工程室內環(huán)境污染控制規(guī)范（GB50325-2010）》等。上述專業(yè)技術標準在建筑工程的設計、性能評價、驗收中必不可少，但建環(huán)專業(yè)學生在學習中接觸較多的主要是《民用建筑采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范（GB50736-2012）》等暖通空調設計中常用的標準。課程設計還需使用到工程熱力學、傳熱學、流體力學中的冷負荷、熱負荷、送風狀態(tài)點、新風量等知識點，而本專業(yè)課程體系中缺少風、光、聲、空氣質量四章內容的工程應用案例教學，即使通過照度計、聲壓級學習了測量方法，學生仍然不能夠理解這部分內容在工程中的應用價值。這是教材專業(yè)跨度大對教師授課與學生學習帶來的雙向挑戰(zhàn)。

（三）學生學習能力

雖然《建筑環(huán)境學》是全國統(tǒng)一的建環(huán)專業(yè)本科教材，但是各校的教學方法還是應結合學生學習能力，體現自身辦學定位。寧波工程學院（以下簡稱本校）是地方二本院校，目前尚無碩士學位授權點，學校定位為應用型本科，是浙江省首個通過住建部建環(huán)專業(yè)評估的高校。本校建環(huán)專業(yè)近年高考錄取成績在全省排10萬名左右，畢業(yè)生考研入學率約為20%，就業(yè)集中在該專業(yè)領域的施工、設計、咨詢、設備銷售等崗位。綜合學校上述背景條件，兼顧當前師資力量與學生基礎，如果借鑒清華大學等研究型高校采用的大作業(yè)答辯方式，要求每個學生提交三次包含實驗研究、觀點論述、文獻綜述的成果報告（清華大學的實驗研究大部分內容由研究生指導完成）[9]，那么對于無碩士點學校的二本高校學生來說，其完成的質量肯定不盡如人意，但也不能因此忽視少部分學生對實驗探索的興趣追求。如果針對《建筑環(huán)境學》不同章節(jié)內容分別在科研探索、工程設計、技術評估、設備原理等方向有所側重，引導學生在各自感興趣的方向上主動學習，是一種值得探索的建筑環(huán)境學課程教學模式。

（四）教學互動

教學互動是每一門專業(yè)基礎課程都要考慮的問題。課堂上學生的學習狀態(tài)大致分為三類：第一類是少部分學生認真聽講、主動思考、積極討論;第二類是半數學生被動聽講與討論，注意力受課堂內容和授課效果起伏;第三類是極少數學生對課堂教學關注度不高。教師與學生的互動是改善第二類學生聽課效果、提高第三類學生積極性的有效方式。課堂教學互動常用方式有教師課堂提問、教師引出問題由學生分組討論、學生上臺講述某個科研主題的研究進展等。教師所提問題的難度對學生參與問題討論的積極性影響很大，而教師組織討論的方式是否兼顧公平、是否過多關注成績較好的學生，影響到學生對本門課程甚至教師的所有任教課程的積極性，這也是所有課程教學改革應該關注的問題。

三、教學改革方法

經過建筑環(huán)境學教學過程中的問題思考和經驗積累，教學改革得到了建環(huán)系各位教師的支持，我們在2019—2020學年上學期，對建環(huán)專業(yè)2017級學生嘗試新的教學模式，教改思路如表1所示。

（一）因材施教，重視科研對教學的回饋

《建筑環(huán)境學》各章節(jié)內容由相應進行深入研究的教師講授。往年的課程由一位教師講授，這次改革中，第1至第4章的緒論、建筑外環(huán)境、建筑熱濕環(huán)境、人體對熱濕環(huán)境的反應內容，由對建筑熱濕耦合、傳熱傳質有深入研究的教師負責講授。主講教師結合主持的以建筑熱濕環(huán)境為主題的省自然科學基金研究成果[12-13]，向學生深入分析圍護結構傳熱與外界溫度波動的衰減和延遲關系等抽象復雜的知識點，幫助學生消化重點難點，加深學生對暖通空調設計過程中冷、熱負荷的理解。第5至第8章室內空氣品質、室內空氣環(huán)境營造的理論基礎、建筑聲環(huán)境、建筑光環(huán)境的主講教師，主審了《寧波市綠色建筑技術評價細則》[14]等地方綠色建筑技術標準，完成過屋頂空調外機的隔振改造[15]、中小學教室空氣質量監(jiān)測與新風改造工程[16]，他結合施工現場圖片、測試數據和實操經驗，講授隔聲降噪理論、光環(huán)境評價、教室空氣質量監(jiān)測等內容，以提高學生將知識點與工程應用融會貫通的能力。

（二）以生為本，兼顧理論研究與技術應用

根據《建筑環(huán)境學》各章節(jié)內容的學術研究熱點與工程領域應用知識點，結合學生畢業(yè)后考研深造與就業(yè)的方向，按照四類場景培養(yǎng)學生的技術研究與應用能力。一是在熱濕環(huán)境內容上，主講教師結合前沿熱點的研究成果，講述江南潮濕氣候條件下建筑物室內熱濕遷移特征，提高學生利用基礎理論對工程應用問題進行理解和分析的能力;二是在上述能力培養(yǎng)的基礎上，加深學生理解冷、熱負荷的計算方法，掌握對暖通空調設計中冷、熱、濕負荷參數的準確設計技能;三是在風、熱、光、聲內容上，結合《綠色建筑評價標準（GB/T50378-2014）》的評價體系，講解風速放大系數、漩渦區(qū)、采光系數、照度、空氣聲隔聲與構件隔聲等指標的計算方法和工程實用價值，引導學生熟悉綠色建筑評價體系;四是在空氣質量內容上，加強對空調過濾、凈化原理和設備內部結構的詳解，增強學生對專業(yè)產品原理的知識儲備。四類場景的教學培養(yǎng)，可以使學生明確建筑環(huán)境學課程教學目的，適應個體發(fā)展需求，讓學習有的放矢。

（三）寓情于理，賦技術理論以人文情懷

隨著房地產開發(fā)建設單位對設計周期的不斷縮減，有的建筑及設備各專業(yè)設計師已經情懷透支，行業(yè)常見通病有待逐步改善，如：圖紙和設計說明模板化套用、暖通設計中房間冷熱負荷計算的富裕系數過高、水系統(tǒng)的水泵選型大馬拉小車、建筑風格千篇一律、采光與通風缺少被動式技術融入等，這都需要大學教師加強對學生人文情懷的培養(yǎng)，通過了解老一輩設計師在艱苦歲月中的技術鉆研經歷，培養(yǎng)學生日后細致嚴謹的工作作風。授課時，在冷熱負荷章節(jié)講述我國暖通專業(yè)歷程，介紹我國暖通人才的培養(yǎng)情況，講述我國是怎樣從20世紀50年代蘇聯(lián)援助哈爾濱工業(yè)大學的一個班級，發(fā)展至今天百所高校暖通專業(yè)競相綻放的盛大局面。在光環(huán)境章節(jié)，以人民大會堂為例講述零基礎上摸索建設的照明景觀開始，講到當今城市夜景照明已成為城市名片和獨特風景線，彰顯建筑照明從功能到藝術的突出作用和美化意義，培養(yǎng)學生樹立科學嚴謹的建筑藝術情懷。在聲環(huán)境章節(jié)，通過北京天壇回音壁這一技術落后條件下建造的聲學奇跡，引申到當今建設技術先進但住宅隔聲品質日趨下降的社會現實，培養(yǎng)學生作為建筑環(huán)境工程師的責任感和使命感。

（四）師生互動，重視學生平等參與課堂

本校往年的建筑環(huán)境學采用大作業(yè)方式按3～4人分組討論主題，完成后由代表匯報，可能是由于缺少研究生的指導，主題形成的成果大都缺少深度與新意。本次教學改革實踐，沒有采用大作業(yè)討論的形式，而是充分考慮到了每個學生對公平的追求，課堂上全部學生都參與了教學問答，實現了師生全面交流;作業(yè)的常見問題都拍成照片，以放幻燈片的形式公開講解錯誤原因。課堂提問中也發(fā)現了一些有收獲的細節(jié)，比如有些學生能夠清晰地說出綠色建筑的核心是“四節(jié)一環(huán)保”、裝配式技術的優(yōu)勢等一些拓展性問題，這表明這些學生平日對建筑環(huán)境領域的新技術有充分的興趣。

由于授課時增加了風、熱、聲、光知識的工程應用場景與人文內容，其他章節(jié)的學時就有所縮減，同時結合學生基礎，對熱平衡微分方程、室內空氣環(huán)境評價參數的積分方程等內容，只講了結論性知識點，略去了過程推導，所以本課程總體維持48學時。

四、課改實踐效果

本次課程的改革方向是結合科研與工程應用，使課程化難為簡，提高學生的學習興趣，促進建環(huán)專業(yè)各門課程間知識融合，通過人文情懷培養(yǎng)，造就學生嚴謹科學的設計作風。課程結束后，課題組從三方面進行了教學效果總結。

1.確定授課教師感受。作為授課教師，總體感受本學期備課及講課的壓力都比往年明顯減輕，也沒有出現教材濕熱部分與空氣質量、光、聲部分前重后輕問題，做到了暖通專業(yè)與建筑物理專業(yè)的內容平衡，自我感覺教學效果較好。

2.學生成績分析。本課程考試采用閉卷考試，從往年題庫中抽取，每年試題難易程度相近。本學期66名學生，平均分65.67，標準差12.36;相比往年，平均分提高了5%～9%，標準差提高了17%～28%。這表明本次教改有利于提升全班總體成績，標準差范圍趨于合理，相比采用大作業(yè)分組答辯的形式，拉開了同組學生間的分數名次，體現了考試公平。

3.學生期末評教。學生在每門課程結束后需要對授課教師進行教學評價，否則無法查看成績。教學評價指標為：教學目標、教學方式、交流機會、內容掌握、作業(yè)量、作業(yè)批改、輔導答疑、學習難度、成績評定、師德師風等十項，學生在線匿名對教師進行打分。期末顯示：本課程教學評價從以往全院中的排名提升至全院第三，是一個驚喜的進步。

三方面均表明：本次的教學改革嘗試總體是被學生接受和認可的，既能提高學生對專業(yè)課的興趣并改善學習效果，又增強了教師的授課自信與收獲感。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 朱穎心.建筑環(huán)境學[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[2] 丁研，田喆，孫越霞，等.以人為本的建筑環(huán)境學課程教學新思路探索[J].高等建筑教育，2016（2）：92-95.

[3] 李翠，李崢嶸.《建筑環(huán)境學》課程創(chuàng)新實踐建設：結合BIM技術建立綜合虛擬教學平臺[J].教育教學論壇，2019（41）：1-2.

[4] 江燕濤.重視實踐的建筑環(huán)境學課程教學模式的探索[J].制冷，2018（4）：77-79.

[5] 王麗娟，鄭松.基于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的建筑環(huán)境學課程教學方法[J].高等建筑教育，2018（3）：79-81.

[6] 簡毅文，李俊梅，全貞花，等.建筑環(huán)境學課程教學方式的思考[J].教育教學論壇，2016（35）：160-161.

[7] 王麗芳，金光，龐赟佶，等.提高建筑環(huán)境學教學質量方法之加強師生互動[J]. 教育教學論壇，2019（18）：202-203.

[8] 王艷，曾最，王磊，等.建筑環(huán)境學課程教學方法探討[J].中國冶金教育，2020（2）：37-38，41.

[9] 朱穎心.建筑環(huán)境學課程建設與教學方法[J].高等建筑教育，2003（3）：26-29.

[10] 蔡偉，谷偉，谷秀娟.以建筑節(jié)能為導向的建筑環(huán)境學課程教學改革探索[J].大學教育，2014（6）：104-105.

[11] 建交學子斬獲全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽二等獎[EB/OL].[2020-09-03] https：//mp.weixin.qq.com/s/S0TjMu99-HZmK52F04x43Q.

[12] Cai W， Wen X， Tu Q， et al. Combined Moisture， Air and

Heat Attained Through Building Materials der Hot and Hu

unmid Climate[J]. IPPTA： Quarterly Journal of Indian Pu

?lp and Paper Technical Association，2018（5）：104-112.

[13] Cai W， Wen X， Wang S， et al. A Real-time Detection Me

?thod of Building Energy Efficiency based on Image Proces

?sing[J]. Journal of Visual Communication and Image? Rep

?resentation，2019（60）：295-304.

[14] 寧波市住房和城鄉(xiāng)建設委員會. 關于發(fā)布《寧波市綠色建筑評價實施細則》的通知[EB/OL].（2017-12-18）[2020-08-29].http：//zjw.ningbo.gov.cn/art/2017/12/18/art_1229126488_52551111.html.

[15] 毛艷輝，宋曉勇，王超，等.屋頂空調外機消聲隔振措施研究[J].寧波工程學院學報，2016（1）：45-50.

[16] 浙江省住房和城鄉(xiāng)建設廳.關于公布2017年建設科研項目（自籌）的通知[EB/OL].（2018-01-04）[2020-08-29].http：//jst.zj.gov.cn/art/2018/1/4/art_1229159347_48355553.html.

[責任編輯：鐘 嵐]