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绿色建筑理念下的建筑物理实验课程

摘要:在绿色建筑不断发展、绿色建筑教育逐步普及的背景下,探讨了将绿色建筑理念引入建筑物理实验教学的构想与可能性,从实验内容、实验环节以及实验模式等方面进行了初步思考与探索,使实验教学能够深化建筑物理知识在设计应用中的重要意义,有效发挥理论与实践之间的桥梁作用。

关键词:绿色建筑,建筑物理,实验教学

1概述

伴随可持续发展理念与建筑领域的持续融合,绿色建筑已成为全球建筑师共同探讨与努力的重要方向,发展绿色建筑不仅是中国建设资源节约型、环境友好型社会的需求,更是保护全球生态环境、实现可持续发展的必然选择[1],与之密切相关的建筑技术教育以及相应理论知识在建筑设计实践中的应用,也随之受到更加广泛的关注与思考[2,3]。建筑物理作为建筑学专业的基础课程,是构成职业建筑师建筑技术知识储备的重要组成部分,其理论知识在构建适宜的建筑物理环境过程中不可或缺,同时也在提倡可持续发展与绿色建筑设计理念的当下承担着重要角色。建筑物理实验是建筑物理课程中实践性较强的环节,对这部分教学的有效设计能够帮助学生加深对理论的理解、学习从建筑技术角度解决建筑设计问题的方法[4],是技术知识与设计实践相结合的重要途径。因此,在绿色建筑不断发展的背景下,将绿色建筑理念融入物理实验教学,能够为进一步探索和提升这一环节教学效果提供新的契机。

2绿色建筑与建筑物理实验

绿色建筑环境与建筑物理知识关系密切,其建立需要依靠运用相关技术措施对声、光、热环境进行设计,使之协同作用并达到一定标准。建筑物理实验中的各项实测参数不仅是深入理解建筑物理知识的良好辅助,同时也是绿色建筑性能设计中必不可少的环境要素。近年来,绿色建筑的加速发展促使绿色建筑专题逐步被纳入建筑学教学体系并成为其中的重要板块,这使学生的绿色建筑相关知识能够得到有效扩充,与之关系紧密的建筑技术应用的重要性也愈加凸显[5,6]。在实验模式上,各学校所开设的建筑物理实验模式也已逐步由传统的验证性、演示性的实验向自主性与开放性实验演进,学生的思维通过自主运用实验仪器、参与实验设计可以更好地得到发散[7,8],这也为实验教学的进一步提升提供了良好的基础。在此背景下,将绿色建筑理念作为载体引导建筑物理实验,一方面能够在自主程度较高的模式下调动学生主动参与的积极性,使之更多地进行研究与探索[9],有目的地思考建筑物理环境设计的要素与内涵,最终掌握利用相关技术手段解决实际问题的基本方法;另一方面,较为系统地从建筑物理角度探讨绿色建筑设计这一过程,可以培养学生根据自身理解从多角度探讨物理环境设计与建筑设计之间的关联,为今后实践中自觉应用理论知识、提升设计能力提供可能。

3绿色建筑理念为导向的建筑物理实验

建筑物理实验教学与理论教学相比通常所占课时较少,要使这一环节在有限的时间内达到良好的教学效果,就需要通过合理、可行的实验设计引导学生的学习与认知。在绿色建筑设计中,需要依靠建筑物理知识来解决的问题主要在于如何通过建筑设计中的技术手段合理组织物理环境要素,使之达到相应标准。因此,在以绿色建筑理念主导的建筑物理实验中,既要引导学生对绿色建筑相关物理环境要素进行理解与认知,又要使其掌握在绿色性能构建的过程中合理运用技术设计手段。

3.1实验内容构建

传统的建筑物理实验通常以测定和分析单一物理环境参数为内容,这很难使学生把握建筑物理环境要素之间的联系以及建筑物理环境设计的整体性。以绿色建筑为导向的建筑物理实验结合绿色建筑理念以及现行绿色建筑标准与规范,将重要物理环境要素进行提炼与整合,形成能够描述某一综合物理环境的初步框架,并基于对这些参数的探索形成建筑物理实验内容(见表1)。这一实验内容框架的设置,要求学生能够基于对实测物理环境参数的认知,系统地分析、总结某一建筑物理环境的组成与影响要素,使学生体会到物理环境设计不仅仅是绿色建筑的重要组成部分,也是所有建筑设计实践中不可忽视的重要环节,从而更加关注并乐于探讨建筑物理环境方面的技术设计与应用。

3.2实验环节设置

在具体的实验教学中,实验过程由几个相互递进的部分共同构成:首先,是作为实验基础的仪器使用与参数实测,学生自主测量过程对认识和感受建筑物理声、光、热环境具有重要意义;其次,基于绿色建筑要求对实测数据进行整理与分析。建筑物理环境取决于空间布局、建筑构造等方面的设计,其不同时段的变化以及对建筑使用者的影响又与测量时间、气象条件、地域因素、主观感受等因素息息相关。实测数据忠实反映了包含各项因素的综合结果,对这些数据整理分析的过程,就需要学生结合建筑自身特点以及环境因素进行整合,对实测建筑物理环境的构成进行深度剖析;最后,也是实验教学的核心部分,即对实测环境进行总结性的评价并以绿色建筑理念为目标提出相应改造方案。这一环节要求学生在绿色建筑理念的主导下,结合相关标准与规范,发现实测物理环境中的具体问题、探讨解决方法,将理论课程中的技术手段应用于建筑绿色性能的提升,形成合理、有效的改造方案。

3.3实验模式选取

基于对具体实验内容与实验环节,采用自主程度较高的实验模式,使学生在已有的实验框架下充分发挥自主思考与实践能力。各小组按照要求自主拟定实验流程、选取测试地点,并依据数据采集类别、数量等注意事项协同合作完成环境参数测试。在对实测数据的整理与分析中,组内成员通过综合分析室内外环境参数、调研建筑使用者主观感受等多重角度对建筑环境现状进行研究与评价,以此强化建筑设计中的整体意识。在建筑物理知识应用环节,通过问题引导学生结合绿色建筑设计相关标准与规范对实测环境提出可行的物理环境提升方案,注重每个学生提供的个性化方案,鼓励技术措施的差异性与多样性,使理论知识与设计实践得到衔接。

3.4教学效果实现

本次实验教学探索使学生对物理环境参数从认识到理解、从抽象的理论到具体数据的实测、再从检验分析实测环境到自主形成技术措施和设计策略这一完整的实验过程,以绿色建筑理念为导向,将解决实际问题的目标贯穿始终,激发学生后续设计过程中对于建筑物理知识的自觉应用。通过实验内容、实验环节以及实验模式等方面的探讨与构建,将课堂中的理论知识进行巩固与深化,同时通过课堂训练为知识的自觉应用提供可能,使建筑物理实验教学充分发挥积极作用,实现理论知识到实践应用的过渡(见图1)。

4思考与展望

可持续建筑理念对建筑设计不断提出更高要求,这对建筑设计从业者而言需要更加深入思考建筑设计中技术知识的应用。将绿色建筑理念引导建筑物理实验,不仅仅是为建筑物理知识的理论与设计实践寻找结合点,同时,面对绿色建筑与建筑学课程体系不断融合的趋势,也能够从实验教学的角度充实绿色建筑教育框架,引导学生自觉将绿色建筑理念应用于今后的建筑设计过程中。本文对于以绿色建筑理念引导建筑物理实验这一教学实践的思考与尝试尚处于探索阶段,其顺利实现更需要协同绿色建筑教育体系的不断完善共同发挥作用。此外,绿色建筑模拟技术的不断成熟,也将为建筑物理实验教学手段的丰富性与教学内容提升提供可能,使其更具实践性与参与度。作为建筑技术类课程的辅助环节,建筑物理实验教学所传递的理念与方法也仅能够使学生在建筑设计学习过程中初步探索理论知识的实践与应用,更多的建筑技术应用方法需要学生在后续的设计课程乃至设计实践中进一步领悟。

参考文献:

[1]葛坚,朱笔峰.以绿色建筑教育为导向的建筑技术课程教学改革初探[J].高等建筑教育,2015,24(3):83-86.

[2]王欣怡.试析绿色建筑技术在建筑设计中的优化与结合[J].华中建筑,2019,37(6):55-57.

[3]吴蔚.技术与艺术,孰轻孰重?———绿色建筑设计在建筑技术教学中的应用研究[J].南方建筑,2016(5):124-127.

[4]王亚鑫.浅析面向设计的实验教学法在建筑物理课程教学中的应用[J].中外建筑,2018(1):53-55.

[5]何文芳,李恩,王雪,等.围绕“绿色性能”的建筑技术课程体系建设[A].全国高等学校建筑学专业教育指导委员会建筑数字技术教学工作委员会.数字技术•建筑全生命周期———2018年全国建筑院系建筑数字技术教学与研究学术研讨会论文集[C].2018:31-34.

[6]肖璇.基于可持续发展理念的我国建筑技术教育思考[D].重庆:重庆大学,2017.

[7]章艳,毛建西,黄斌,等.基于创新能力培养的建筑物理实验教学改革[J].科技创新导报,2019,16(17):222-223.

[8]毛万红.基于创新意识培养的建筑物理课程实验教学模式初探[J].高等建筑教育,2014,23(1):130-132.

[9]黄凌江,李中奇.开放式研究性建筑物理实验的教学探索与实践[J].高等建筑教育,2015,24(6):121-127.

作者:曲柳 单位:哈尔滨理工大学建筑工程学院

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