新工科背景下建筑熱工實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與人才培養(yǎng)

馮馳 蔣敏 李小龍 唐鳴放

摘要：在我國努力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和推進(jìn)新工科建設(shè)的時(shí)代背景下，加強(qiáng)建筑熱工學(xué)學(xué)科發(fā)展和專業(yè)人才培養(yǎng)具有重要示范意義和引領(lǐng)作用。以比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)和重慶大學(xué)的建筑熱工實(shí)驗(yàn)室為例，對比了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室在硬件設(shè)施、人員配置和日常運(yùn)行三方面的差異，分析了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)在本碩博、博士后和青年教師等各類專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的作用。結(jié)果表明，重慶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室已具備較好基礎(chǔ)條件，但與世界一流實(shí)驗(yàn)室相比仍有一定差距。此外，研究發(fā)現(xiàn)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室對博士生和青年學(xué)者的研究工作有明顯支撐作用，但在本科生培養(yǎng)過程中的作用尚不顯著。研究結(jié)果建議，未來我國建筑學(xué)專業(yè)本科教育應(yīng)適當(dāng)增加建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中引入開放性、探索性和研究性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：建筑教育；建筑熱工學(xué)；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；人才培養(yǎng)

中圖分類號：TU111；G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號：1005-2909（2023）04-0056-08

建筑熱工學(xué)是建筑物理的三大方向（建筑熱工學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)）之一，主要研究室外氣候通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)對室內(nèi)熱環(huán)境的影響，以及室內(nèi)外熱濕作用對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響［1］。建筑熱工學(xué)的理論基礎(chǔ)是熱量、水分和空氣的傳遞過程，主要任務(wù)是通過建筑設(shè)計(jì)改善室內(nèi)熱環(huán)境。1970年以前，人們普遍使用暖通空調(diào)系統(tǒng)對室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，1973年和1979年兩次石油危機(jī)的爆發(fā)加速了世界各國對新能源的研究，建筑節(jié)能公共意識(shí)開始顯現(xiàn)。1979年世界衛(wèi)生組織對“病態(tài)建筑綜合征”的定義讓民眾認(rèn)識(shí)到，健康的室內(nèi)熱環(huán)境不能再單純地依賴機(jī)械設(shè)備。自此，建筑熱工學(xué)所提倡的被動(dòng)式建筑環(huán)境營造方法開始得到學(xué)界的廣泛重視，并逐漸被世界各國納入建筑學(xué)和土木工程等專業(yè)教育中。2020年，“碳達(dá)峰”和“碳中和”被列為我國“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)中的具體戰(zhàn)略任務(wù)，使我國建筑熱工學(xué)發(fā)展再次迎來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

近年來，為應(yīng)對經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)劇烈變革和全球行業(yè)激烈競爭等新挑戰(zhàn)，教育部提出把新工科建設(shè)作為新時(shí)期國家推進(jìn)高等教育改革的新戰(zhàn)略，旨在培養(yǎng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)所需的實(shí)踐與創(chuàng)新能力強(qiáng)、具有跨界整合和動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力的高素質(zhì)復(fù)合型工程科技人才［2］。作為建筑熱工學(xué)教學(xué)與科研的核心陣地，實(shí)驗(yàn)室是建筑學(xué)專業(yè)建設(shè)的重要組成部分［3］，在本碩博、博士后和青年教師等各類專業(yè)人才的實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維培養(yǎng)方面都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，在新工科建設(shè)背景下，對標(biāo)國際一流實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合具體國情，從硬件設(shè)施、人員配置和日常運(yùn)行等方面深入探討我國建筑熱工實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方向和重點(diǎn)，對高水平復(fù)合型人才培養(yǎng)具有重要意義。

比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)（KU Leuven）是建筑熱工學(xué)在歐洲高等教育中的發(fā)源地之一，其土木工程學(xué)院建筑物理系由Gerrit Vermeir教授和Hugo Hens教授共同于1978年創(chuàng)立，先后培養(yǎng)出了Staf Roels、Bert Blocken、Jan Carmeliet等多位建筑物理（熱工）領(lǐng)域的國際知名學(xué)者。同樣作為我國高等教育中建筑物理的發(fā)源地，重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院（原重慶建筑工程學(xué)院建筑系）于1959年開設(shè)了全國第一個(gè)建筑物理培訓(xùn)班，于1960年開辦了全國第一個(gè)建筑物理專業(yè)本科班，并于1982年和1985年分別建立了建筑技術(shù)科學(xué)的碩士點(diǎn)和全國第一個(gè)博士點(diǎn)。經(jīng)過60多年的發(fā)展，重慶大學(xué)建筑熱工學(xué)方向已培養(yǎng)出西安建筑科技大學(xué)劉加平院士、華南理工大學(xué)孟慶林教授和中建西南院馮雅總工程師等一大批杰出人才，逐漸形成了具有自身特色的辦學(xué)體系、積累了雄厚的師資力量。

本文以比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)和重慶大學(xué)兩所代表性高校的建筑熱工實(shí)驗(yàn)室為例，對比兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)狀況，就實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對專業(yè)人才培養(yǎng)的機(jī)制及意義展開分析，并從“雙碳”目標(biāo)和新工科建設(shè)背景下建筑熱工學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的角度討論了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的意義。

一、比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)和重慶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室的基本情況

（一） 發(fā)展?fàn)顩r

得益于歐洲理工科的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)及當(dāng)?shù)匕l(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)水平，自創(chuàng)辦伊始，比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)建筑物理系（尤其是建筑熱工學(xué)方向）就不遺余力地發(fā)展其實(shí)驗(yàn)室，在過去近半個(gè)世紀(jì)里取得了長足的發(fā)展，并逐漸成為世界知名的高水平實(shí)驗(yàn)中心，享有國際盛譽(yù)（圖1）。與比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)類似，重慶大學(xué)很早就意識(shí)到實(shí)驗(yàn)是建筑物理學(xué)科不可或缺的一部分。因此，即便受到當(dāng)時(shí)歷史、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等多方面因素的限制，陳啟高、楊光璿、謝德安、莊儀生等老一輩教師們?nèi)钥朔酥刂乩щy，在物資匱乏的情況下手工編寫了《建筑物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》，并自制了多種教學(xué)和科研儀器設(shè)備（圖2）。改革開放后，重慶大學(xué)建筑物理實(shí)驗(yàn)室逐漸發(fā)展壯大，并在2000年以后進(jìn)入了加速上升期。其中，建筑熱工實(shí)驗(yàn)室更是自2020年起以年均超過100萬元的經(jīng)費(fèi)陸續(xù)添置了多種新型儀器設(shè)備（圖3）。

（二） 基本狀況對比

從硬件設(shè)施、人員配置和日常運(yùn)行三個(gè)方面比較了比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)和重慶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室的基本狀況。如表1表示，比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室在硬件設(shè)施、人員配置和日常運(yùn)行三方面表現(xiàn)突出，彰顯了世界一流實(shí)驗(yàn)室的綜合實(shí)力。相比之下，重慶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室雖在多個(gè)方面有一定差距，但差距正在日益減小。

1.硬件設(shè)施

硬件設(shè)施方面，比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)面積高達(dá)800 m2，且有專屬的室外測試場地和建筑面積為150 m2的現(xiàn)場測試用房，雖與德國Fraunhofer建筑物理研究所相比尚有不足，但與其他地處中心城區(qū)的歐洲高校相比已屬佼佼者。此外，比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室配備各種專業(yè)車床及機(jī)械加工設(shè)備，可以高效、精確地按照研究人員的設(shè)計(jì)方案對實(shí)驗(yàn)裝置或測試試件進(jìn)行加工制造。與之相比，重慶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室的面積暫時(shí)只有約200 m2，且無固定的室外測試場地。為改善現(xiàn)狀，對原學(xué)校印刷廠廠房進(jìn)行改建的建筑技術(shù)實(shí)驗(yàn)大樓將于2023年底完成翻新并投入使用，屆時(shí)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室面積將擴(kuò)充至700 m2，實(shí)驗(yàn)場地不足的問題也將被較好地解決。

2.人員配置

配置實(shí)驗(yàn)室固定人員極大地減輕了專業(yè)科研人員的壓力，使其能集中時(shí)間和精力專注于科學(xué)研究。在固定人員配置方面，比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室擁有實(shí)驗(yàn)員、技術(shù)員和車工各1名。實(shí)驗(yàn)員主要負(fù)責(zé)一些簡單重復(fù)性或常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)操作（如材料的導(dǎo)熱系數(shù)測試等），以及實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)；技術(shù)員主要負(fù)責(zé)儀器設(shè)備或?qū)嶒?yàn)耗材的定期校準(zhǔn)與采購等任務(wù)，同時(shí)與實(shí)驗(yàn)員配合進(jìn)行部分難度較高或有一定危險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)（如壓汞法測試材料孔徑分布等）；擁有職業(yè)執(zhí)照的車工主要負(fù)責(zé)操作專業(yè)車床和機(jī)械加工設(shè)備，以及特殊實(shí)驗(yàn)裝置的加工與制作。與之相比，重慶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室僅配備有1名固定人員，兼任實(shí)驗(yàn)員和技術(shù)員，且需同時(shí)負(fù)責(zé)本科生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)等任務(wù)。為此，重慶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室還需進(jìn)一步完善人事制度，增加固定人員的數(shù)量，以提高實(shí)驗(yàn)室固定人員的專門化程度和綜合效率。

3.日常運(yùn)行

日常運(yùn)行方面，兩校的建筑熱工實(shí)驗(yàn)室基本一致，均做到了安全與規(guī)范，如所有操作人員進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前必須完成安全培訓(xùn)、貴重儀器實(shí)行預(yù)約使用制等。由于比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室擁有一些特殊設(shè)備（如壓汞儀等），要求相關(guān)人員在使用這些設(shè)備前需進(jìn)行專門化的培訓(xùn)，并在使用一段時(shí)間后進(jìn)行體檢，以保障人身安全。

二、建筑熱工實(shí)驗(yàn)室對專業(yè)人才培養(yǎng)的作用

（一） 本科生培養(yǎng)

由于在比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)建筑類本科生培養(yǎng)方案中，沒有建筑物理實(shí)驗(yàn)課程，因此建筑物理實(shí)驗(yàn)室不對本科生開放，對本科專業(yè)人才培養(yǎng)不發(fā)揮作用。

我國建筑學(xué)本科生培養(yǎng)方案中，設(shè)計(jì)課程作為核心專業(yè)課程，持續(xù)5年，并貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)階段。建筑物理的理論課通常設(shè)置在大三階段，與設(shè)計(jì)課程的訓(xùn)練內(nèi)容相結(jié)合，并輔以一定的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。以重慶大學(xué)建筑學(xué)本科為例，結(jié)合文化建筑設(shè)計(jì)或舊建筑改造課程，在大三上學(xué)期設(shè)置有20學(xué)時(shí)的建筑熱工學(xué)理論課程以及4學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程（一般為導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)和日照實(shí)驗(yàn)）。專家學(xué)者認(rèn)為，建筑物理實(shí)驗(yàn)課程是建筑學(xué)專業(yè)技術(shù)教育的重要環(huán)節(jié)［4］，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生參加科研訓(xùn)練［5］，以通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生自主思考和主動(dòng)探究問題的能力［6-7］。但由于種種原因，當(dāng)前本科建筑熱工乃至整個(gè)建筑物理實(shí)驗(yàn)課大多停留在通識(shí)教育階段，以演示性或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主［6］，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造力。為此，許多教育專家建議使用PBL（Problem-based learning）教學(xué)法［4］，或基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式［6］、體驗(yàn)式建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式［8］，或以開放式研究性建筑物理實(shí)驗(yàn)［9］、以VITAL（Variety-Innovation-Teaching-Academic-Learning）為核心理念的建筑類專業(yè)國際化人才培養(yǎng)模式［10］等改進(jìn)方案。然而，受限于實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)及繁重的設(shè)計(jì)課壓力，僅僅針對建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革顯然難以真正實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)［11］。

建筑學(xué)應(yīng)當(dāng)是藝術(shù)與技術(shù)的結(jié)合。但我國高校建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)過于偏重形態(tài)、空間與功能的職業(yè)技能訓(xùn)練，而建筑的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和綠色屬性則長期被忽視［11］。在推進(jìn)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)政策下，應(yīng)考慮適當(dāng)增加本科階段的建筑物理教學(xué)課時(shí)（尤其是實(shí)驗(yàn)課時(shí)），并在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，將常規(guī)的演示性或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放性、探索性、研究性的實(shí)驗(yàn)。此舉旨在讓建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生更全面地掌握建筑物理環(huán)境營造的基本理論與方法，同時(shí)對行業(yè)內(nèi)的技術(shù)進(jìn)步以及學(xué)科交叉產(chǎn)生的技術(shù)變革有更深刻的理解。在硬件設(shè)施方面，以重慶大學(xué)為代表的國內(nèi)許多建筑類院校的建筑物理實(shí)驗(yàn)室都已具備充分的條件，可在新工科背景下為高水平專業(yè)人才培養(yǎng)提供重要支撐［12］。

（二） 碩士研究生培養(yǎng)

比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)建筑熱工學(xué)方向的碩士學(xué)制為兩年：第1學(xué)年為課堂學(xué)習(xí)，學(xué)生需通過各科目的考試并修滿規(guī)定學(xué)分；第2學(xué)年教授給出若干論文選題并在網(wǎng)上公布，學(xué)生根據(jù)自己的興趣選題后加入課題組。換言之，碩士生在第1學(xué)年完全獨(dú)立，到第2學(xué)年才有固定導(dǎo)師。一個(gè)教授每年指導(dǎo)的碩士生通常為1-2人，最多不超過3人。教授主要負(fù)責(zé)碩士課題的整體把控，并定期聽取進(jìn)度匯報(bào)或調(diào)整研究方案；碩士生完成課題時(shí)所需的理論分析、實(shí)驗(yàn)測試和仿真模擬則由教授指派博士后或高年級博士生負(fù)責(zé)指導(dǎo)。該培養(yǎng)方案使碩士生僅有不到一年的時(shí)間完成學(xué)位論文，其中9～10月加入課題組，次年5～6月畢業(yè)答辯。因此，實(shí)驗(yàn)室對碩士生的支持更多地體現(xiàn)在基本硬件設(shè)施的支撐方面，即提供必要條件以確保其課題進(jìn)展順利。在該情況下，課題內(nèi)容的設(shè)置將受到一定的限制：盡管內(nèi)容都有一定的探索性，但多是在較成熟的實(shí)驗(yàn)技術(shù)上稍加擴(kuò)展和發(fā)散［13］，無法開展有較高挑戰(zhàn)性或失敗風(fēng)險(xiǎn)的研究內(nèi)容。

與比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)不同，重慶大學(xué)建筑熱工學(xué)方向的碩士學(xué)制為3年，且學(xué)生一入校就有固定導(dǎo)師，即加入了固定的課題組。在時(shí)間安排方面，雖然第1學(xué)年仍以課程學(xué)習(xí)為主，但碩士生可在導(dǎo)師的安排下進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，通過協(xié)助高年級學(xué)生開展課題研究來學(xué)習(xí)相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，甚至為自己的碩士課題進(jìn)行一些預(yù)實(shí)驗(yàn)。在課題來源方面，部分老師采用與比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)類似的方式，即提出若干個(gè)課題由學(xué)生自選；也有部分老師給予學(xué)生更大的發(fā)揮空間，由學(xué)生自主提出感興趣的研究課題，并在證明其可行性后予以開題。由于時(shí)間相對寬裕，重慶大學(xué)的碩士生可以嘗試具有更高難度、更大挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)研究，如已有實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)甚至全新實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)等［14］。此時(shí)，建筑熱工實(shí)驗(yàn)室不僅要在硬件設(shè)施方面給予學(xué)生充分支持，其日常運(yùn)行管理和實(shí)驗(yàn)室固定人員的配合支持也面臨更高要求。

需要特別注意的是，受制于本科階段有限的科研和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，部分建筑學(xué)專業(yè)的本科生在攻讀建筑熱工學(xué)（或建筑技術(shù)科學(xué)）方向碩士研究生初期，存在邏輯性及批判性思維能力偏弱問題。相反，本科階段學(xué)習(xí)傳統(tǒng)理工科并跨專業(yè)學(xué)習(xí)建筑熱工方向的碩士生往往在實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)分析方面展現(xiàn)出更強(qiáng)的能力。該現(xiàn)象在碩士第1學(xué)年最為明顯，但通過一定的專業(yè)訓(xùn)練后可以明顯減弱甚至徹底消除。在“雙碳”目標(biāo)與新工科建設(shè)的背景下，國家針對低碳建筑復(fù)合型創(chuàng)新人才的需求日益增長。因此，在繼續(xù)發(fā)揚(yáng)藝術(shù)性與人文性的同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)提升建筑學(xué)專業(yè)培養(yǎng)的技術(shù)性與科學(xué)性，有必要在本科階段適當(dāng)增加建筑學(xué)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的數(shù)理基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)課程。

（三） 博士研究生培養(yǎng)

比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)建筑熱工學(xué)方向的博士學(xué)制為4年，但通常需5～6年方能畢業(yè)。與國內(nèi)高校博士生的“學(xué)生”身份不同，其博士生擁有一種“工作”身份，每年都需進(jìn)行綜合考核，若未通過則面臨被導(dǎo)師“解聘”的風(fēng)險(xiǎn)，因而壓力較大。盡管其博士畢業(yè)對論文發(fā)表的要求較低（理論上發(fā)表1篇英文期刊論文即可），但對研究成果的創(chuàng)新性要求極高，需提交至少5位國內(nèi)外的專家進(jìn)行同行評審。為保證博士課題的先進(jìn)性和科學(xué)性，其建筑熱工實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮了至關(guān)重要的支撐作用。一方面，實(shí)驗(yàn)室可以提供高精度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，用于全新理論或模型的驗(yàn)證。例如，Van De Walle［15］在攻讀博士學(xué)位期間提出了根據(jù)建筑材料孔隙特征預(yù)測其導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)學(xué)模型，并采用高分辨率的三維CT圖譜和高精度的導(dǎo)熱系數(shù)測試結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。另一方面，實(shí)驗(yàn)室高效的運(yùn)行和管理機(jī)制使全新實(shí)驗(yàn)方法的開發(fā)成為了可能。例如，Jelena Todorovi?［16］在攻讀博士學(xué)位期間設(shè)計(jì)了研究建筑材料內(nèi)部鹽分遷移的實(shí)驗(yàn)裝置，并在實(shí)驗(yàn)室技術(shù)員和車工的幫助下完成了研究內(nèi)容。由此可見，在進(jìn)行前沿研究時(shí)，實(shí)驗(yàn)室的管理與運(yùn)行水平往往能直接決定研究項(xiàng)目的先進(jìn)性乃至成敗。

與比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)相同，重慶大學(xué)建筑熱工學(xué)方向的博士學(xué)制亦為4年，并且也常常需要5～6年才能畢業(yè)。目前學(xué)院正在不斷推進(jìn)教學(xué)與科研改革，以增強(qiáng)博士生畢業(yè)時(shí)研究成果的創(chuàng)新性。博士課題的先進(jìn)性與科學(xué)性正在逐步提高，實(shí)驗(yàn)室的支撐作用也愈發(fā)受到重視。以建筑熱工方向某博士生為例，其課題研究輻射制冷涂料的熱工性能及其在建筑中的實(shí)際使用效果。為此，該博士生需要進(jìn)行材料的原料成分、微觀結(jié)構(gòu)、傳熱特性、輻射能力和耐候老化等多方面的實(shí)驗(yàn)室測試，并搭建典型的構(gòu)件裝置進(jìn)行室外現(xiàn)場測試，用于驗(yàn)證傳熱過程的理論模型，最后在實(shí)際建筑工程中開展長期監(jiān)控，以評價(jià)真實(shí)條件下的使用效果（圖4）。上述研究涵蓋了材料、構(gòu)件、建筑等多個(gè)層面的理論分析和實(shí)驗(yàn)測試，顯然對實(shí)驗(yàn)室的各方面都提出了極高的要求。

（四） 博士后與青年教師培養(yǎng)

與本科生、碩士生和博士生不同，建筑熱工方向的博士后和青年教師普遍擁有博士學(xué)位，已接受過系統(tǒng)、嚴(yán)格的科研訓(xùn)練，具備較好的科研素養(yǎng)。他們對實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)識(shí)更為深刻，充分了解實(shí)驗(yàn)室對自己事業(yè)發(fā)展的支撐作用，并有可能在此基礎(chǔ)上取得開拓性的一流研究成果。筆者曾以博士后身份在比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)工作期間，創(chuàng)造性地發(fā)明了半透膜實(shí)驗(yàn)和露點(diǎn)計(jì)實(shí)驗(yàn)兩種全新的測試方法，解決了無法測得多孔建筑材料在毛細(xì)區(qū)間內(nèi)的吸濕過程保水曲線這一長期困擾學(xué)界的難題［17］。在這一過程中，實(shí)驗(yàn)室各方面的硬件條件、技術(shù)員對選購半透膜的幫助、車工對全新實(shí)驗(yàn)裝置的精密加工都起到了關(guān)鍵的支撐作用，這也再次說明了一流研究成果與一流實(shí)驗(yàn)室的工作人員配置是相輔相成的。

此外，尤其重要的是，得益于研究的獨(dú)立性和自主性，博士后和青年教師還有可能根據(jù)自己的研究方向和職業(yè)規(guī)劃，對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改造和擴(kuò)充。雖然從表1的對比可以看出，重慶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室在多個(gè)方面與世界一流實(shí)驗(yàn)室仍有一定差距，但這種差距也意味著更大的創(chuàng)新空間。以筆者親身經(jīng)歷為例，在任職重慶大學(xué)后，學(xué)院和系所在實(shí)驗(yàn)空間和設(shè)備經(jīng)費(fèi)方面給予了極大支持，不僅參照比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)的建筑熱工實(shí)驗(yàn)室完成了恒溫恒濕氣候倉的搭建和多種先進(jìn)儀器設(shè)備的購置（包括國內(nèi)建筑院校相關(guān)實(shí)驗(yàn)室中的第一套壓力平板儀和第一臺(tái)露點(diǎn)水勢儀），并且協(xié)助其試制了建筑材料液態(tài)水?dāng)U散系數(shù)的全自動(dòng)測試裝置等，為青年教師職業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好條件。

三、結(jié)語

在推進(jìn)實(shí)現(xiàn)國家“雙碳”目標(biāo)政策與建設(shè)新工科時(shí)代背景下，社會(huì)對建筑學(xué)專業(yè)畢業(yè)生的綜合素養(yǎng)與創(chuàng)新能力的要求越來越高，實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)類課程的優(yōu)化和改革迫在眉睫。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與發(fā)展如何回應(yīng)這一機(jī)遇與挑戰(zhàn)，是值得探討的問題。以比利時(shí)荷語魯汶大學(xué)和重慶大學(xué)的建筑熱工實(shí)驗(yàn)室為例，通過對比兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室在硬件設(shè)施、人員配置和日常運(yùn)行三方面的差異，就實(shí)驗(yàn)室建設(shè)在本碩博、博士后和青年教師等專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的作用進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，重慶大學(xué)建筑熱工實(shí)驗(yàn)室已具備較好的基礎(chǔ)條件，雖與世界一流實(shí)驗(yàn)室相比仍有一定差距，但差距正在逐漸縮小。此外，建筑熱工實(shí)驗(yàn)室對博士生和青年學(xué)者的研究有較明顯的支撐作用，但對本科生的培養(yǎng)作用尚不明顯。因此，建議在未來建筑學(xué)高等教育中，學(xué)院應(yīng)適當(dāng)增加本科階段的建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)，將常規(guī)的演示性或驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)替換為開放性、探索性、研究性的實(shí)驗(yàn)，以在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50176-2016）［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.

［2］ 張登春，郝小禮，于梅春，等.新工科背景下建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式探索［J］.高等建筑教育，2022，31（3）：57-62.

［3］ 梁樹英，楊黎黎.國內(nèi)四所建筑院校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的特色與啟示［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016，35（7）：248-251.

［4］ 周琴，張九紅，陳沈.PBL教學(xué)法在建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.物理實(shí)驗(yàn)，2022，42（1）：29-34.

［5］ 葛堅(jiān)，朱筆峰.以綠色建筑教育為導(dǎo)向的建筑技術(shù)課程教學(xué)改革初探［J］.高等建筑教育，2015，24（3）：83-86.

［6］ 章艷，毛建西，黃斌，等.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（17）：222-223.

［7］ 董旭娟，雷一彬.研究性教學(xué)模式在建筑物理實(shí)驗(yàn)課程中的應(yīng)用探索［J］.建筑與文化，2021（7）：30-31.

［8］ 陳豫川.體驗(yàn)式建筑物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革研究［J］.物理通報(bào)，2022（6）：107-112.

［9］ 黃凌江，李中奇.開放式研究性建筑物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探索與實(shí)踐［J］.高等建筑教育，2015，24（6）：121-127.

［10］ 謝輝，馮瑤函，鄧釗力，等.以“VITAL”為核心理念的建筑類專業(yè)國際化人才培養(yǎng)模式構(gòu)建與實(shí)踐［J］.高等建筑教育，2022，31（3）1-8.

［11］ 何文芳，楊柳，劉加平.綠色建筑技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)體系思考［J］.中國建筑教育，2016（2）：38-41.

［12］ 何滎，粟多婷，翁季，等.面向綠色建筑創(chuàng)新人才培養(yǎng)的建筑光學(xué)課程教學(xué)改革研究［J］.高等建筑教育，2022，31（3）：52-56.

［13］ Gorp M V.Vorstschade in baksteen en metselwerk［D］.Leuven：KU Leuven，2018.

［14］ 楊寒羽，黃先奇，唐鳴放，等.多孔建筑材料液態(tài)水?dāng)U散系數(shù)的簡化預(yù)測方法［J］.建筑科學(xué)，2022，38（4）：37-43.

［15］ Van De Walle W，Claes S，Janssen H.Implementation and validation of a 3D image-based prediction model for the thermal conductivity of cellular and granular porous building blocks［J］.Construction and Building Materials，2018，182：427-440.

［16］ Todorovi? J，Janssen H.The impact of salt pore clogging on the hygric properties of bricks［J］.Construction and Building Materials，2018，164：850-863.

［17］ Feng C，Janssen H.Hygric properties of porous building materials（IV）：Semi-permeable membrane and psychrometer methods for measuring moisture storage curves［J］.Building and Environment，2019，152：39-49

Abstract： Under the background of the national goal of “double carbon” and the construction of emerging engineering education， the development of building thermal engineering and the cultivation of professionals are becoming increasingly important.Taking the building thermal engineering laboratories in both universities as the examples， this paper compares their differences in experimental facilities， personnel management and operation regulation， and analyzes the effects of laboratory construction on the cultivation of undergraduates， master students， PhD candidates， postdoctoral fellows and young lecturers. The results show that the building thermal engineering laboratory of Chongqing University has laid a good foundation， but there is still a certain gap with the world-class laboratories. Additionally， the building thermal engineering laboratory provides obvious support to the research of PhD candidates and young scholars， but not much for the cultivation of undergraduates. For the architectural education in China， we suggest increasing the teaching hours of building physics experiment at the undergraduate stage， and introducing open， exploratory and research experiments in the teaching process of experimental courses.

Key words： architectural education; building thermal engineering; laboratory construction; talent cultivation

（責(zé)任編輯? 崔守奎）

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（52178065）

作者簡介：馮馳（1986—），男，重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事建筑技術(shù)科學(xué)方向研究，（E-mail）fengchi860602@cqu.edu.com。