建筑物理,是研究声、光、热的物理现象和运动规律的一门科学,是建筑学的重要组成部分,其任务在于提高建筑功能质量,创造适宜的生活和工作环境。然而,在传统的建筑学专业的教学中,建筑物理课程往往与建筑设计主干课程脱离,学生的学习兴趣不高,学习的知识无法在建筑设计中自如的应用。因此,建筑物理课程的教学内容和教学方法的改革和完善已是势在必行。
1 建筑物理课程的定位及特点
建筑物理课程是建筑学专业的一门专业基础课,是提高建筑的内在品质及其功能要求的重要课程。《全国高等学校建筑学专业本科教育评估标准》对建筑物理课程的教学提出如下要求:掌握自然采光、自然通风、日照与遮阳、建筑隔声和围护结构热工性能的设计原理,有能力在建筑设计中保证满足相关标准的要求。
建筑物理,包括建筑热工、建筑光学和建筑声学三部分,涵盖了大量的理论概念,繁复的公式和符号。因此,在学习本门课程的时候,需要学生同时具备高等数学、普通物理和建筑构造以及建筑材料等基础知识。
2 建筑物理课程教学现状分析
2.1 建筑学专业学生的特点
首先,对于建筑学专业的学生,“建筑是艺术”的思想一直占主导地位,表现为相当一部分学生十分重视建筑设计等设计类课程,对建筑物理等技术类课程不够重视。而且传统的建筑设计教学中让学生更多地考虑功能和造型,而对于建筑环境的可持续性考虑较少。其次,普通本科院校建筑系学生的物理基础知识较为薄弱,理解复杂的公式推导和数学计算相对较为困难。
2.2 目前建筑物理课程内容
传统的建筑物理课程都是单独自成体系。建筑热工、建筑光学和建筑声学,内容面面俱到,涉及各个细节,以理论和计算为主,很少结合建筑教授在建筑设计方面的应用。这样建筑学专业虽然开设建筑物理课程,但是学生学习过后将其应用在建筑设计上的很少。
现代社会社会分工越来越精细,一个项目往往有各种专业工种配合,结构、幕墙、通风、能源分析等等。建筑师作为团队一员实际上不需要也不可能在声、光、热三方面达到全面细致的了解并具有具体完善的计算能力。
2.3 建筑物理课程的课时安排
在我国高校的五年制建筑学专业的课程设置中,建筑物理课程一般放在大学三年级,安排64～96个课时。浙江树人大学是四年制的建筑学本科,建筑物理课程安排在三年级下学期,课时安排为48个课时,在如此有限的课时量中,要把声、光、热三部分内容的所有知识点讲细、讲深、讲全基本是不可能的。
3 建筑物理课程教学改革设想
针对以上建筑物理的教学现状,结合自身的教学情况和学生的学习效果,建议对建筑物理课程的教学做以下改革。
3.1 对教学内容做加减法
3.1.1 做减法
在有限的课时安排下,对课程内容进行重新定位,精简教学内容。
建筑专业本科的教学目标是培养一名能够和社会接轨的合格的建筑师,而不是一名建筑科研人员。所以在建筑物理课程中,重点讲授成为一名合格建筑师所必须具备的建筑物理基本概念、基本知识和经验公式,有实用价值的规划设计原则,以及为达到标准或规范要求可以采用的工程技术措施,使学生对这部分内容有深入和透彻的理解,而对一些繁琐的数学公式推导和复杂的物理计算这些今后工作很少遇到甚至不会用到的知识进行简化教学。使学生毕业后,在具体工程设计中,面对热舒适环境、光环境、声环境与建筑其它方面的要求相矛盾的问题时,具备基本的物理环境控制的知识和设计能力,能与其他相关专业人员顺利的沟通和协调。
3.1.2 做加法
顺应专业发展要求,增补可持续建筑的相关理念和知识。
随着社会的快速发展,可持续建筑和环境,已成为世界各国建筑界密切关注的领域,我们国家对此也高度重视,出现了一系列的建筑节能相关规范,要求对竣工的建筑性能进行系统的评价。为了使教学内容跟上建筑新技术的发展,适应时代的需要,在教学中以专题的形式增加了包括太阳能利用、自然通风、建筑遮阳等建筑节能的设计手法和实例的讲述,包括对现行的建筑节能规范的介绍,以满足学生的职业需求。
3.2 实施多元化教学方式
3.2.1 案例教学
建筑物理课程中的概念和公式往往是记忆的难点,讲课中可以运用案例对概念和公式的内涵进行适当扩展,让学生感到这个知识点对自己的建筑设计本身也具有较强的指导意义。同时,案例也能让学生更好的了解怎样将建筑物理知识和方法运用到实际的建筑设计项目中在实例的选择中,有三种不同方式。
(1)选择学生自己的设计作品,增加与建筑设计的融合。例如,在建筑保温章节中建筑体型系数这一概念的讲述时,可以利用学生在大三建筑设计课程中的作品作为案例进行计算和比较,引发学生兴趣的同时,进一步告诉学生,建筑体量和建筑节能性能有着密切的关系,在进行方案初步的体量设计的时候就应该考虑建筑的节能要求。
(2)选择一些学生所熟悉的名师佳作,减小学生对建筑物理的陌生感。例如,在建筑防热这一章节中针对自然通风这一知识点,选用众所周知的诺曼·福斯特设计的法兰克福银行总部大楼作为案例,进行讲解。在建筑遮阳方法的讲述中选用了柯布西耶的马赛公寓、杨经文的梅纳拉商厦等著名建筑进行了案例分析。逐步引导学生认识到,经典建筑中其实运用了很多建筑物理知识。
(3)选择当地已经落成的实际建筑进行参观、调研和体验,让学生用自己的双眼和双手去体验建筑物理知识在实际建筑中的运用。例如,在建筑遮阳这一章中,带学生参观了中国美院象山校区的教学区,对该组建筑的多样的遮阳方式进行了调研和体验,让学生对建筑遮阳在建筑表皮中的多元化运用有了直接和深刻的认识。
3.2.2 讨论式教学
传统的教学方式是灌输式的,老师滔滔不绝的讲述,学生被动的接受。这种单向的教学方式很难调动学生的学习积极性。讨论式的教学方式在概念讲述之前先引入一个议题,学生通过分组讨论的方式得出结果后,教师再对概念进行讲述,讲完后再让学生自己验证讨论结果的正确性,通过这种方式激发学生探究真理的兴趣。
注册建筑师执业资格考试制度,是大多数建筑学专业的学生在毕业后都要面临的一道关口,建筑物理也在考试之列。所以讨论式教学中有意选取了一些历届注册考试中建筑物理的考题作为议题,因为涉及到职业前途,学生讨论的积极性较高。
3.3.3 与课程设计相结合
传统的建筑物理课程以枯燥的理论教学为主,辅以一些计算,然而对建筑设计的结合和应用很少,导致学生毕业后,空有一身建筑物理知识,却无法将其运用到实际的建筑设计项目中。如果能够把建筑物理知识和建筑设计课程作业结合起来,学生对建筑物理知识的实际应用能力会大大提高。
例如,在大三下学期建筑设计课程中会馆设计作业中,尝试让建筑物理教师参与设计教学,建筑设计教师向学生讲授功能、流线、空间、造型等相关建筑知识,建筑物理教师讲授建筑通风和遮阳设计的具体要求。通过半个学期进行的设计作业,锻炼学生把建筑物理课程中的知识应用到在建筑设计中。不仅如此,还可以将建筑构造课程也参与进来,实现建筑设计和建筑技术的融合,与今后的职业要求接轨。
在课程设计过程中,引导学生运用一些建筑环境模拟软件,如Ecotect、Pheonics、Raynoise等对设计阶段性成果的光环境、风环境、声环境和建筑能耗进行模拟,辅助学生进行设计的修改和完善。
4 结语
结合建筑学专业的学习特点开展建筑物理的教学改革,精简和增补教学内容,采用案例教学法、讨论式教学法、与课程设计相结合等多元化的教学方式,可以更好地调动学生学习的积极性。建筑物理是一门多学科综合性的课程,在今后的教学实践中还需要我们不断地总结、探索和完善,才能培养出适合社会需要的建筑设计应用型人才。
参考文献
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