建筑技術(shù)系列課程教學改革研究

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摘要：在碳達峰、碳中和的國際背景下，為加強建筑綠色性能教育，對建筑技術(shù)系列課程進行整合，明確課程培養(yǎng)目標，優(yōu)化課程培養(yǎng)方法，并通過教學實踐提高教學水平，探索培養(yǎng)綠色建筑師的建筑技術(shù)課程教學體系，以期為有創(chuàng)造性的綠色建筑設(shè)計專門人才培養(yǎng)方法奠定理論基礎(chǔ)及提供探索案例。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；建筑技術(shù)；教學體系；教學改革

高校建筑學專業(yè)教學體系設(shè)置仍以設(shè)計課為主，貫穿五年的設(shè)計課意在培養(yǎng)學生處理形式與功能的關(guān)系，教學內(nèi)容依據(jù)建筑規(guī)模、功能、交通流線等方面由簡至難，著重訓練學生空間組織及造型處理能力，而建筑的其他性能尤其是綠色建筑指標基本不涉及。與綠色建筑相關(guān)的理論課程僅有《建筑物理》，卻與設(shè)計課完全脫離，最終導致一種相互矛盾的現(xiàn)象：高年級涉及綠色建筑的設(shè)計課或畢業(yè)設(shè)計，仍將處理功能與造型作為首要任務(wù)，對場地物理環(huán)境及氣候條件的分析流于形式，將綠色性能模擬作為裝飾品，對方案并無幫助。對于綠色建筑教育的探索，國內(nèi)均處于初級階段，發(fā)散性設(shè)計思維與嚴謹科學精神的培養(yǎng)，正如建筑中藝術(shù)性與技術(shù)性的矛盾一樣，貫穿建筑教育始終。在校重點教改課題支持下，對建筑學專業(yè)建筑技術(shù)課程進行了改革，初步探索以綠色建筑為導向的建筑技術(shù)課程體系研究。

1系列課程應(yīng)達到的教學目的

建筑技術(shù)系列課程是針對二、三、四年級學生開設(shè)的課程，知識點分散，涉及的相關(guān)專業(yè)眾多。為了增加課程間的系統(tǒng)性及連貫性，除了常規(guī)知識點的教授外，在綠色建筑主線上的知識點根據(jù)學生認知規(guī)律做了相關(guān)整合，制定了各門課程應(yīng)達到的教學目的，使這七門課相互間具有較好的銜接。綠色建筑課程的理論框架如圖1所示。

2以綠色建筑為導向的技術(shù)系列課程教學模式探索

課題組嘗試探索從綠色建筑本質(zhì)出發(fā)，在環(huán)境中分析建筑功能，充分利用環(huán)境及氣候條件，通過構(gòu)造實現(xiàn)對環(huán)境的利用，然后利用數(shù)值模擬軟件定量分析建筑對可再生能源的利用率，并進行相應(yīng)的雙向互動調(diào)整，直至滿足功能、形態(tài)及節(jié)能要求。在碳中和的國際環(huán)境下，需深刻思考建筑的基本要求：功能、形式、經(jīng)濟及綠色之間的相互關(guān)系及制約，打破傳統(tǒng)功能形式的教育理念；建立綠色建筑設(shè)計理論與方法；探索綠色建筑導向下的技術(shù)類課程的教學活動體系；培養(yǎng)綠色建筑設(shè)計綜合能力。

3教學實踐

為了實現(xiàn)培養(yǎng)“德才兼?zhèn)洹⒒A(chǔ)扎實、善于實踐、勇于創(chuàng)新、社會責任感強”的應(yīng)用研究型專業(yè)人才的建筑學專業(yè)培養(yǎng)目標，建筑學專業(yè)緊緊圍繞“基礎(chǔ)知識強化、創(chuàng)新思維培養(yǎng)和實踐能力提升”三個主題，構(gòu)建起“課程關(guān)聯(lián)度強、知識覆蓋面廣、理論聯(lián)系實際”的“一軸兩翼四環(huán)節(jié)”的完善立體整合的課程體系。建筑技術(shù)課程體系作為其中重要的組成部分，重點探索以科學研究為主的培養(yǎng)模式，補充建筑學學生缺乏科研思維、理論基礎(chǔ)薄弱等短板，努力培養(yǎng)出符合時代要求的建筑設(shè)計應(yīng)用研究型專業(yè)人才。

3.1基礎(chǔ)理論階段、專業(yè)教育階段的教學實踐

建筑技術(shù)課程教師多數(shù)為非建筑學專業(yè)出身，工科的線性思維和建筑學的發(fā)散思維相互矛盾，造成課堂教學學生積極性不高，教學效果較差。本次課程改革目的仍然是培養(yǎng)學生科學嚴謹性和科研思維，但是尊重建筑學科特點，將基礎(chǔ)知識與專業(yè)知識相融合，采用繪圖的作業(yè)形式，利于學生理解接受，提高學生自主學習積極性，取得了較好的教學效果。部分課程作業(yè)如圖2、圖3所示。

3.2實踐拓展階段教學實踐

2021年《生態(tài)與可持續(xù)建筑》的設(shè)計題目選取實際工程項目命題，是一個地坑院的擴建工程。項目基地位于河南省鞏義市一村莊，業(yè)主原有三孔土窯，現(xiàn)欲部分留用，并在院落中加蓋建筑，滿足現(xiàn)代生活需求。作為背景材料，給出基地的總平面圖、鞏義市的氣象參數(shù)。要求學生對洛陽附近的地坑院進行現(xiàn)場調(diào)研，分析該種傳統(tǒng)民居形式的優(yōu)缺點，加建改造后保留地坑院的優(yōu)點、改善其缺點，形成符合現(xiàn)代生活需要的居住空間。組織學生現(xiàn)場調(diào)研后，引導學生分析窯洞的優(yōu)點：冬暖夏涼、節(jié)約土地；缺點：通風不力、缺乏采光。建立總體設(shè)計思路：新建建筑采用部分覆土形式，并通過設(shè)計手法改善留用窯洞的通風、采光問題。采用氣候分析軟件、風熱環(huán)境模擬軟件及理論計算，輔助設(shè)計形成既改善居住環(huán)境又節(jié)能節(jié)地的綠色建筑方案，如圖4所示。本次實踐拓展教學探索實踐的關(guān)鍵內(nèi)容包括以下幾點：（1）培養(yǎng)科學研究思維目前國內(nèi)建筑學教學體系延續(xù)自歐洲建筑學體系，注重構(gòu)成訓練，著重訓練學生空間、形式、造型能力，學生普遍沒有科研思維。與歐洲建筑學科偏向藝術(shù)學科不同，國內(nèi)仍將建筑學劃為自然科學門類，學生就業(yè)后除了進行設(shè)計工作外，有可能從事科學研究，因此，訓練科研思維有利于學生多方面發(fā)展。這一培養(yǎng)任務(wù)毋庸置疑的由技術(shù)類學科承擔起來。秉承“發(fā)現(xiàn)問題-分析問題-解決問題”的科研思維，帶領(lǐng)學生分析窯洞通風不利、采光不足的缺點，分析保留窯洞和加建建筑空間聯(lián)系、通風采光需求的矛盾，運用建筑設(shè)計手法解決相應(yīng)問題。通過這一訓練過程，讓學生直觀感受科研思維，加強思路的邏輯性，大幅度提高解決問題的能力，達到創(chuàng)新性人才培養(yǎng)目的。（2）訓練綠色建筑設(shè)計方法本題目需要解決的主要難題有：①保留窯洞和加建建筑既要有方便的交通聯(lián)系，又不能影響保留窯洞的采光通風；②促進保留窯洞和新建建筑的通風；③新建建筑冬季室內(nèi)熱環(huán)境較差。針對第一個問題，通過課堂討論，得出解決方案：在窯洞和新建建筑之間加入過渡空間，可以是采光井、樓梯間、或者就是留有通道，頂部利用天窗滿足窯洞的采光；針對第二個問題，在采用軟件對基地日照、風環(huán)境進行模擬分析，發(fā)現(xiàn)由于基地周邊土坡的圍合，場地內(nèi)風環(huán)境較差，同時由于窯洞和新建建筑均為單側(cè)開口，建筑形式不利于風壓通風，采用拔風筒、導風板等設(shè)計手法改善建筑內(nèi)通風；針對第三個問題，對于新建建筑采用加保溫板或者覆土的方式，改善室內(nèi)熱環(huán)境。（3）強化建筑技術(shù)系列課程知識設(shè)計過程中涉及前期技術(shù)課程學到的眾多知識點，如：建筑通風、建筑日照、建筑采光、建筑保溫、墻體構(gòu)造、天窗構(gòu)造、建筑結(jié)構(gòu)選型等。在設(shè)計需求下重新拿起課本，變被動學習為主動學習。通過翻閱課本、查找資料、相互交流，在解決問題的同時，復習、深化了各個知識點。經(jīng)過本次改革，同學們反映無論是思維方式、設(shè)計方法和知識點的理解均得到了普遍提高，對教學改革非常滿意。

結(jié)語

通過綠色建筑教育的視角，對原有建筑技術(shù)類課程體系和內(nèi)容進行整合，明確了各門課程的教學重點及教學目標，增加了課程間的連貫性及系統(tǒng)性。主要目的是加強綠色建筑設(shè)計理念，將發(fā)散性設(shè)計思維與嚴謹科學精神結(jié)合起來，使建筑學專業(yè)畢業(yè)生不僅具有綠色建筑的理念和知識，而且具備綠色建筑的設(shè)計創(chuàng)新和實踐能力，在畢業(yè)后成為實現(xiàn)我國早日達到碳排放峰值及碳中和目標的重要力量。通過近3年的教學實踐發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的教學體系上，還存在需要完善和改進的空間，需要建筑技術(shù)教研室和建筑學系的同事們共同努力，將建筑技術(shù)課程與建筑設(shè)計課程相結(jié)合，讓學生們在實際設(shè)計訓練中理解綠色建筑設(shè)計方法。由于教師教育背景所限，對我們而言還是一個全新的嘗試，需要教師間充分交流磨合，探索綠色建筑教育方法，從而實現(xiàn)建筑教育方法的轉(zhuǎn)變，將綠色建筑貫穿于整個教學、科研、實踐的全過程，以期建立更為完善的綠色建筑教育體系。

作者：王江麗 劉豐軍 王燕飛 單位：河南科技大學建筑學院建筑技術(shù)與建筑基礎(chǔ)教研室 河南科技大學建筑學院 河南科技大學建筑學院