綠色建筑理念下的建筑物理實(shí)驗(yàn)課程

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摘要:在綠色建筑不斷發(fā)展、綠色建筑教育逐步普及的背景下，探討了將綠色建筑理念引入建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的構(gòu)想與可能性，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降确矫孢M(jìn)行了初步思考與探索，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠深化建筑物理知識(shí)在設(shè)計(jì)應(yīng)用中的重要意義，有效發(fā)揮理論與實(shí)踐之間的橋梁作用。

關(guān)鍵詞:綠色建筑，建筑物理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1概述

伴隨可持續(xù)發(fā)展理念與建筑領(lǐng)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(guó)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的需求，更是保護(hù)全球生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇［1］，與之密切相關(guān)的建筑技術(shù)教育以及相應(yīng)理論知識(shí)在建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中的應(yīng)用，也隨之受到更加廣泛的關(guān)注與思考［2，3］。建筑物理作為建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，是構(gòu)成職業(yè)建筑師建筑技術(shù)知識(shí)儲(chǔ)備的重要組成部分，其理論知識(shí)在構(gòu)建適宜的建筑物理環(huán)境過(guò)程中不可或缺，同時(shí)也在提倡可持續(xù)發(fā)展與綠色建筑設(shè)計(jì)理念的當(dāng)下承擔(dān)著重要角色。建筑物理實(shí)驗(yàn)是建筑物理課程中實(shí)踐性較強(qiáng)的環(huán)節(jié)，對(duì)這部分教學(xué)的有效設(shè)計(jì)能夠幫助學(xué)生加深對(duì)理論的理解、學(xué)習(xí)從建筑技術(shù)角度解決建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題的方法［4］，是技術(shù)知識(shí)與設(shè)計(jì)實(shí)踐相結(jié)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(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠?yàn)檫M(jìn)一步探索和提升這一環(huán)節(jié)教學(xué)效果提供新的契機(jī)。

2綠色建筑與建筑物理實(shí)驗(yàn)

綠色建筑環(huán)境與建筑物理知識(shí)關(guān)系密切，其建立需要依靠運(yùn)用相關(guān)技術(shù)措施對(duì)聲、光、熱環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，使之協(xié)同作用并達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)。建筑物理實(shí)驗(yàn)中的各項(xiàng)實(shí)測(cè)參數(shù)不僅是深入理解建筑物理知識(shí)的良好輔助，同時(shí)也是綠色建筑性能設(shè)計(jì)中必不可少的環(huán)境要素。近年來(lái)，綠色建筑的加速發(fā)展促使綠色建筑專(zhuān)題逐步被納入建筑學(xué)教學(xué)體系并成為其中的重要板塊，這使學(xué)生的綠色建筑相關(guān)知識(shí)能夠得到有效擴(kuò)充，與之關(guān)系緊密的建筑技術(shù)應(yīng)用的重要性也愈加凸顯［5，6］。在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ缴?，各學(xué)校所開(kāi)設(shè)的建筑物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ揭惨阎鸩接蓚鹘y(tǒng)的驗(yàn)證性、演示性的實(shí)驗(yàn)向自主性與開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)演進(jìn)，學(xué)生的思維通過(guò)自主運(yùn)用實(shí)驗(yàn)儀器、參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以更好地得到發(fā)散［7，8］，這也為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)一步提升提供了良好的基礎(chǔ)。在此背景下，將綠色建筑理念作為載體引導(dǎo)建筑物理實(shí)驗(yàn)，一方面能夠在自主程度較高的模式下調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與的積極性，使之更多地進(jìn)行研究與探索［9］，有目的地思考建筑物理環(huán)境設(shè)計(jì)的要素與內(nèi)涵，最終掌握利用相關(guān)技術(shù)手段解決實(shí)際問(wèn)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(shè)計(jì)這一過(guò)程，可以培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)自身理解從多角度探討物理環(huán)境設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)之間的關(guān)聯(lián)，為今后實(shí)踐中自覺(jué)應(yīng)用理論知識(shí)、提升設(shè)計(jì)能力提供可能。

3綠色建筑理念為導(dǎo)向的建筑物理實(shí)驗(yàn)

建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相比通常所占課時(shí)較少，要使這一環(huán)節(jié)在有限的時(shí)間內(nèi)達(dá)到良好的教學(xué)效果，就需要通過(guò)合理、可行的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)與認(rèn)知。在綠色建筑設(shè)計(jì)中，需要依靠建筑物理知識(shí)來(lái)解決的問(wèn)題主要在于如何通過(guò)建筑設(shè)計(jì)中的技術(shù)手段合理組織物理環(huán)境要素，使之達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在以綠色建筑理念主導(dǎo)的建筑物理實(shí)驗(yàn)中，既要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)綠色建筑相關(guān)物理環(huán)境要素進(jìn)行理解與認(rèn)知，又要使其掌握在綠色性能構(gòu)建的過(guò)程中合理運(yùn)用技術(shù)設(shè)計(jì)手段。

3．1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容構(gòu)建

傳統(tǒng)的建筑物理實(shí)驗(yàn)通常以測(cè)定和分析單一物理環(huán)境參數(shù)為內(nèi)容，這很難使學(xué)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(shè)計(jì)的整體性。以綠色建筑為導(dǎo)向的建筑物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合綠色建筑理念以及現(xiàn)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，將重要物理環(huán)境要素進(jìn)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(duì)這些參數(shù)的探索形成建筑物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(見(jiàn)表1)。這一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容框架的設(shè)置，要求學(xué)生能夠基于對(duì)實(shí)測(cè)物理環(huán)境參數(shù)的認(rèn)知，系統(tǒng)地分析、總結(jié)某一建筑物理環(huán)境的組成與影響要素，使學(xué)生體會(huì)到物理環(huán)境設(shè)計(jì)不僅僅是綠色建筑的重要組成部分，也是所有建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中不可忽視的重要環(huán)節(jié)，從而更加關(guān)注并樂(lè)于探討建筑物理環(huán)境方面的技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

3．2實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)置

在具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程由幾個(gè)相互遞進(jìn)的部分共同構(gòu)成:首先，是作為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的儀器使用與參數(shù)實(shí)測(cè)，學(xué)生自主測(cè)量過(guò)程對(duì)認(rèn)識(shí)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(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析。建筑物理環(huán)境取決于空間布局、建筑構(gòu)造等方面的設(shè)計(jì)，其不同時(shí)段的變化以及對(duì)建筑使用者的影響又與測(cè)量時(shí)間、氣象條件、地域因素、主觀感受等因素息息相關(guān)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)忠實(shí)反映了包含各項(xiàng)因素的綜合結(jié)果，對(duì)這些數(shù)據(jù)整理分析的過(guò)程，就需要學(xué)生結(jié)合建筑自身特點(diǎn)以及環(huán)境因素進(jìn)行整合，對(duì)實(shí)測(cè)建筑物理環(huán)境的構(gòu)成進(jìn)行深度剖析;最后，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心部分，即對(duì)實(shí)測(cè)環(huán)境進(jìn)行總結(jié)性的評(píng)價(jià)并以綠色建筑理念為目標(biāo)提出相應(yīng)改造方案。這一環(huán)節(jié)要求學(xué)生在綠色建筑理念的主導(dǎo)下，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)物理環(huán)境中的具體問(wèn)題、探討解決方法，將理論課程中的技術(shù)手段應(yīng)用于建筑綠色性能的提升，形成合理、有效的改造方案。

3．3實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭x取

基于對(duì)具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，采用自主程度較高的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，使學(xué)生在已有的實(shí)驗(yàn)框架下充分發(fā)揮自主思考與實(shí)踐能力。各小組按照要求自主擬定實(shí)驗(yàn)流程、選取測(cè)試地點(diǎn)，并依據(jù)數(shù)據(jù)采集類(lèi)別、數(shù)量等注意事項(xiàng)協(xié)同合作完成環(huán)境參數(shù)測(cè)試。在對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的整理與分析中，組內(nèi)成員通過(guò)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(duì)建筑環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行研究與評(píng)價(jià)，以此強(qiáng)化建筑設(shè)計(jì)中的整體意識(shí)。在建筑物理知識(shí)應(yīng)用環(huán)節(jié)，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合綠色建筑設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范對(duì)實(shí)測(cè)環(huán)境提出可行的物理環(huán)境提升方案，注重每個(gè)學(xué)生提供的個(gè)性化方案，鼓勵(lì)技術(shù)措施的差異性與多樣性，使理論知識(shí)與設(shè)計(jì)實(shí)踐得到銜接。

3．4教學(xué)效果實(shí)現(xiàn)

本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索使學(xué)生對(duì)物理環(huán)境參數(shù)從認(rèn)識(shí)到理解、從抽象的理論到具體數(shù)據(jù)的實(shí)測(cè)、再?gòu)臋z驗(yàn)分析實(shí)測(cè)環(huán)境到自主形成技術(shù)措施和設(shè)計(jì)策略這一完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，以綠色建筑理念為導(dǎo)向，將解決實(shí)際問(wèn)題的目標(biāo)貫穿始終，激發(fā)學(xué)生后續(xù)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)于建筑物理知識(shí)的自覺(jué)應(yīng)用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降确矫娴奶接懪c構(gòu)建，將課堂中的理論知識(shí)進(jìn)行鞏固與深化，同時(shí)通過(guò)課堂訓(xùn)練為知識(shí)的自覺(jué)應(yīng)用提供可能，使建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分發(fā)揮積極作用，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)到實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)渡(見(jiàn)圖1)。

4思考與展望

可持續(xù)建筑理念對(duì)建筑設(shè)計(jì)不斷提出更高要求，這對(duì)建筑設(shè)計(jì)從業(yè)者而言需要更加深入思考建筑設(shè)計(jì)中技術(shù)知識(shí)的應(yīng)用。將綠色建筑理念引導(dǎo)建筑物理實(shí)驗(yàn)，不僅僅是為建筑物理知識(shí)的理論與設(shè)計(jì)實(shí)踐尋找結(jié)合點(diǎn)，同時(shí)，面對(duì)綠色建筑與建筑學(xué)課程體系不斷融合的趨勢(shì)，也能夠從實(shí)驗(yàn)教學(xué)的角度充實(shí)綠色建筑教育框架，引導(dǎo)學(xué)生自覺(jué)將綠色建筑理念應(yīng)用于今后的建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中。本文對(duì)于以綠色建筑理念引導(dǎo)建筑物理實(shí)驗(yàn)這一教學(xué)實(shí)踐的思考與嘗試尚處于探索階段，其順利實(shí)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(shù)的不斷成熟，也將為建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段的豐富性與教學(xué)內(nèi)容提升提供可能，使其更具實(shí)踐性與參與度。作為建筑技術(shù)類(lèi)課程的輔助環(huán)節(jié)，建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)所傳遞的理念與方法也僅能夠使學(xué)生在建筑設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過(guò)程中初步探索理論知識(shí)的實(shí)踐與應(yīng)用，更多的建筑技術(shù)應(yīng)用方法需要學(xué)生在后續(xù)的設(shè)計(jì)課程乃至設(shè)計(jì)實(shí)踐中進(jìn)一步領(lǐng)悟。

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作者：曲柳 單位：哈爾濱理工大學(xué)建筑工程學(xué)院