基于建筑設(shè)計(jì)需要強(qiáng)化建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

莊金迅，劉圓圓

(遼寧科技大學(xué)　建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，遼寧　鞍山　114051)

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基于建筑設(shè)計(jì)需要強(qiáng)化建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

莊金迅，劉圓圓

(遼寧科技大學(xué)建筑與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，遼寧鞍山114051)

為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論課程的熱情和應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識(shí)解決建筑設(shè)計(jì)中的具體問題的能力，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)需要，對(duì)如何通過建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)基礎(chǔ)課程的興趣，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生自覺分析建筑環(huán)境問題的意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用技術(shù)手段解決建筑物理環(huán)境問題的能力，進(jìn)行改革和探索，總結(jié)出了一套實(shí)驗(yàn)教學(xué)新方法。

建筑物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；建筑設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

建筑物理學(xué)是依據(jù)自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的原理和方法，主要研究建筑設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃和景觀設(shè)計(jì)中如何運(yùn)用設(shè)計(jì)手段，創(chuàng)造適宜的城市與建筑室內(nèi)物理環(huán)境，同時(shí)節(jié)約能源和資源、保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的學(xué)科[1-2]。建筑物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括建筑熱環(huán)境、建筑光環(huán)境和建筑聲環(huán)境3大部分，是建筑學(xué)、城市規(guī)劃和景觀專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，是滿足人們建筑聲、光和熱等物理環(huán)境要求的技術(shù)保證[3]。

建筑物理是建筑技術(shù)科學(xué)的核心部分，發(fā)達(dá)國家對(duì)建筑技術(shù)的研究起步較早，其技術(shù)相對(duì)比較先進(jìn)，我國“十五”期間，建筑學(xué)學(xué)科的研究、教學(xué)和建筑與規(guī)劃設(shè)計(jì)過程普遍開始重視建筑技術(shù)的融合和運(yùn)用，并已經(jīng)作為職業(yè)建筑師注冊的資格條件[1]。隨著人類綠色、環(huán)保、低碳、生態(tài)等理念的增強(qiáng)，世界各國越來越重視建筑物理學(xué)的研究和運(yùn)用。

1　建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

建筑學(xué)專業(yè)不同于其他工科類專業(yè)，不僅要學(xué)習(xí)建筑工程技術(shù)類科目，還要學(xué)習(xí)文學(xué)藝術(shù)，提高藝術(shù)修養(yǎng)，學(xué)習(xí)建筑藝術(shù)創(chuàng)作。在課程設(shè)置方面，建筑設(shè)計(jì)課程是主體，也是學(xué)生最感興趣、投入時(shí)間最多的部分[4]。而建筑物理只是建筑學(xué)、城市規(guī)劃等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，其實(shí)驗(yàn)部分也只是在相關(guān)理論部分講授完成后開設(shè)的技術(shù)基礎(chǔ)課。

開設(shè)建筑物理實(shí)驗(yàn)課是為了鞏固和加深對(duì)相關(guān)概念、規(guī)律、理論的理解，提高學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的靈活應(yīng)用能力，激發(fā)學(xué)生的建筑創(chuàng)作靈感。但由于教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法等方面的原因，實(shí)驗(yàn)課并不能引起學(xué)生的興趣，沒有達(dá)到開設(shè)實(shí)驗(yàn)課的目的。如建筑物理傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容陳舊，不能及時(shí)將最新的研究成果和設(shè)計(jì)理念融入實(shí)驗(yàn)中，公式計(jì)算偏多，物理概念闡釋得過于晦澀[5]，且都以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)過程過于程序化，很難培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力和創(chuàng)造性的思維，這些都與建筑學(xué)專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)不相符。另外，在課程設(shè)置和教學(xué)方式上，一直都是建筑設(shè)計(jì)課程與專業(yè)基礎(chǔ)課程單獨(dú)進(jìn)行，毫無聯(lián)系，使得學(xué)生難以將學(xué)過的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)技術(shù)靈活應(yīng)用于自己的建筑創(chuàng)作之中，有些學(xué)生甚至質(zhì)疑專業(yè)基礎(chǔ)課程及其實(shí)驗(yàn)的作用。由于看不到專業(yè)基礎(chǔ)課程及其實(shí)驗(yàn)在建筑方案設(shè)計(jì)中的直接作用，學(xué)生對(duì)此類課程的學(xué)習(xí)也就失去了積極性和主動(dòng)性，導(dǎo)致學(xué)生在建筑工程技術(shù)方面的知識(shí)和能力相對(duì)欠缺。隨著科技的進(jìn)步，建筑設(shè)計(jì)中的建筑工程技術(shù)含量越來越多，很多建筑創(chuàng)作也是以建筑技術(shù)的創(chuàng)新為突破點(diǎn)，當(dāng)前生態(tài)建筑、綠色建筑、可持續(xù)發(fā)展建筑等理念都離不開建筑技術(shù)的支持[4]。為了激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生建筑工程技術(shù)方面的知識(shí)和能力，提高學(xué)生建筑方案中的建筑技術(shù)含量，我們在建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中嘗試將建筑物理實(shí)驗(yàn)與建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合的教學(xué)模式[6]。

2　融于建筑設(shè)計(jì)的建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

建筑物理環(huán)境技術(shù)的發(fā)展，為研究解決人居物理環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供了必要的技術(shù)支撐。建筑學(xué)科研究的最終體現(xiàn)是城市規(guī)劃設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)。建筑技術(shù)科學(xué)的發(fā)展，其目的是為建筑設(shè)計(jì)服務(wù)。這需要建筑技術(shù)科學(xué)研究人員充分考慮其研究成果是否便于應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)中，也需要建筑設(shè)計(jì)人員具備理解和應(yīng)用建筑技術(shù)科學(xué)研究成果的知識(shí)和能力[3]。

將建筑物理實(shí)驗(yàn)融入相關(guān)建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，這就決定了整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程不能集中進(jìn)行，必須分散融入相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)過程中。

2.1建筑熱環(huán)境實(shí)驗(yàn)

將建筑日照實(shí)驗(yàn)融入居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)中。住宅建筑的設(shè)計(jì)不論從開發(fā)商利益還是從國家“節(jié)地”政策角度考慮，都需要建筑師盡可能地縮小建筑間距，加大建筑密度，這要受到建筑日照、通風(fēng)、防火等規(guī)范的制約，尤其是日照標(biāo)準(zhǔn)的制約[7-8]。研究日照規(guī)律，確保在滿足日照等要求的前提下最大限度地節(jié)約土地，自然就成了學(xué)生感興趣的課題。學(xué)生在按照設(shè)計(jì)任務(wù)書開始方案構(gòu)思過程中，實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生提供三參數(shù)日照儀，教師教會(huì)其使用，要求他們利用該設(shè)備繪制鞍山當(dāng)?shù)囟寥瞻粲叭照請D，結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書，利用繪制的棒影日照圖，分析建筑間距的影響因素，確定合適的建筑朝向和建筑間距。

根據(jù)課程安排，將建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)與某一具體的建筑設(shè)計(jì)方案相結(jié)合。我國有國家建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和各地方建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，建筑設(shè)計(jì)必須滿足建筑所在地地方建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。在學(xué)生考慮其方案節(jié)能狀況階段，給學(xué)生提供非接觸式溫度計(jì)、傳熱系數(shù)測定儀，進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生利用非接觸式溫度計(jì)查找某具體建筑的保溫薄弱部位，了解不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能，利用設(shè)備測定各種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。通過此實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)熱阻、傳熱系數(shù)等相關(guān)概念有更深的理解和體會(huì)，不會(huì)再質(zhì)疑這些理論知識(shí)的作用，且有助于提高他們的建筑節(jié)能意識(shí)。

2.2建筑光環(huán)境實(shí)驗(yàn)

建筑光環(huán)境是建筑物理中唯一可以產(chǎn)生視覺感知的課程。結(jié)合展覽館設(shè)計(jì)進(jìn)行建筑照明實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生照度計(jì)、亮度計(jì)等，讓他們評(píng)價(jià)校史展覽館的照明設(shè)計(jì)。通過此實(shí)驗(yàn)可強(qiáng)化學(xué)生有關(guān)視覺感覺、可見度、照度、色溫、顯色性等概念，同時(shí)能夠把具體光環(huán)境的主觀感覺與照度等客觀量聯(lián)系起來。

工業(yè)建筑設(shè)計(jì)是本校建筑學(xué)專業(yè)的專業(yè)特色之一，許多工業(yè)建筑對(duì)天然采光有較高要求。將建筑采光評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)融入工業(yè)建筑設(shè)計(jì)之中，能激起學(xué)生對(duì)有關(guān)建筑采光內(nèi)容的興趣。帶領(lǐng)學(xué)生參觀具有不同形式采光口的工業(yè)建筑，講解各種采光口的采光特性以及建筑采光評(píng)價(jià)，然后讓學(xué)生利用照度計(jì)評(píng)價(jià)其中某一建筑的采光效果。通過此實(shí)驗(yàn)，可加強(qiáng)學(xué)生對(duì)各種采光形式的認(rèn)識(shí)和采光效果的分析以及對(duì)采光系數(shù)的理解。

2.3建筑聲環(huán)境實(shí)驗(yàn)

建筑物理聲環(huán)境部分的理論深?yuàn)W難懂，計(jì)算公式偏多且復(fù)雜，物理概念闡釋得過于晦澀[9]，因此，建筑聲學(xué)部分始終難以引起學(xué)生的興趣。教學(xué)中，我們將混響時(shí)間測量實(shí)驗(yàn)與劇場設(shè)計(jì)相結(jié)合，學(xué)生對(duì)劇場音質(zhì)的影響因素及影響機(jī)理頗感興趣。實(shí)驗(yàn)課借助學(xué)校禮堂給學(xué)生講室內(nèi)聲學(xué)現(xiàn)象、混響時(shí)間以及混響時(shí)間的測定等，然后利用建筑聲學(xué)測試系統(tǒng)測量禮堂的混響時(shí)間，根據(jù)測得的混響時(shí)間，結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)推薦值，評(píng)價(jià)所測禮堂的混響情況[10]。通過此實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)聲音的反射、吸收、擴(kuò)散、混響等概念都會(huì)有進(jìn)一步的理解，對(duì)混響時(shí)間與室內(nèi)音質(zhì)的關(guān)系也會(huì)有更深的認(rèn)識(shí)。另外還引起了部分同學(xué)對(duì)建筑聲學(xué)的極大興趣。

在高層住宅設(shè)計(jì)中，針對(duì)目前居民反映較多的隔聲不好的問題，分析是因?yàn)椴捎幂p質(zhì)隔墻。其隔聲量究竟能達(dá)到多大，是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，同學(xué)們對(duì)住宅隔聲情況很感興趣。聯(lián)系高層住宅，帶上設(shè)備進(jìn)行隔聲測量。通過此實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)建筑隔聲的概念、隔聲標(biāo)準(zhǔn)、建筑隔聲的構(gòu)造措施等都有深刻的理解和認(rèn)識(shí)。

3　結(jié)束語

通過把不同的建筑物理實(shí)驗(yàn)融入相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)中進(jìn)行教學(xué)，即根據(jù)建筑設(shè)計(jì)需要強(qiáng)化建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生體會(huì)到建筑物理及其實(shí)驗(yàn)在建筑設(shè)計(jì)中的重要作用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)理論課程的積極性和主動(dòng)性，使抽象的理論和復(fù)雜的公式變得生動(dòng)起來。由被動(dòng)做實(shí)驗(yàn)到主動(dòng)做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)相關(guān)建筑物理環(huán)境的客觀量和主觀感覺量建立了內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)不同建筑物理環(huán)境的影響因素以及影響程度、不同建筑材料和構(gòu)造的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑熱環(huán)境和聲環(huán)境的影響有了更加深刻的理解。

在教學(xué)中，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)的需要靈活調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使它們結(jié)合得更加緊密自然，逐漸完善教學(xué)體系，逐步形成建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式，培養(yǎng)出藝術(shù)和技術(shù)兼顧的建筑人才。

[1]劉加平，張繼良.建筑物理學(xué)科現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].商洛師范專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2005，19(10)：51-58.

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[10]王春苑，歐陽金龍，任嘉友，等.建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思和聲學(xué)實(shí)驗(yàn)教改實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32(7)：186-190.

Building Physics Experiment Teaching Based on the Architectural Design

ZHUANG Jinxun，LIU Yuanyuan

(SchoolofArchitectureandArtDesign，LiaoningUniversityofScienceandTechnology，Anshan114051，China)

Inordertocultivatestudents’enthusiasmtobasictheoreticalcoursesandcomprehensiveabilityofapplyingbasictheoreticalknowledgetosolvearchitecturaldesignspecificissues.Basedonthearchitecturaldesignneeds，aseriesofreformsandexplorationswerecarriedouttomakecertainhowtoinspirestudents’interestinlearningbasiccourses，improveteachingeffectivenessandtrainsthestudents’consciousnessofanalyzingbuildingenvironment.Finally，thispaperconcludedanewexperimentalteachingprogram.

buildingphysics；experimentalteaching；architecturaldesign；teachingreform

2015-04-02；修改日期: 2016-06-22

遼寧科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目(SYJG201640)；遼寧省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃立項(xiàng)課題(JG15DB174)。

莊金迅(1972-)，男，碩士，副教授，主要從事建筑技術(shù)科學(xué)方面的研究。

G642.0

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.034