基于建筑设计需要强化建筑物理实验教学

庄金迅，刘圆圆

(辽宁科技大学　建筑与艺术设计学院，辽宁　鞍山　114051)



基于建筑设计需要强化建筑物理实验教学

庄金迅，刘圆圆

(辽宁科技大学建筑与艺术设计学院，辽宁鞍山114051)

为了提高学生学习基础理论课程的热情和应用基础理论知识解决建筑设计中的具体问题的能力，根据建筑设计需要，对如何通过建筑物理实验教学来激发学生学习技术基础课程的兴趣，提高教学效果，培养学生自觉分析建筑环境问题的意识，增强学生运用技术手段解决建筑物理环境问题的能力，进行改革和探索，总结出了一套实验教学新方法。

建筑物理；实验教学；建筑设计；教学改革

建筑物理学是依据自然科学和技术科学的原理和方法，主要研究建筑设计、城市规划和景观设计中如何运用设计手段，创造适宜的城市与建筑室内物理环境，同时节约能源和资源、保护自然生态环境的学科[1-2]。建筑物理实验内容包括建筑热环境、建筑光环境和建筑声环境3大部分，是建筑学、城市规划和景观专业的一门技术基础实验，是满足人们建筑声、光和热等物理环境要求的技术保证[3]。

建筑物理是建筑技术科学的核心部分，发达国家对建筑技术的研究起步较早，其技术相对比较先进，我国“十五”期间，建筑学学科的研究、教学和建筑与规划设计过程普遍开始重视建筑技术的融合和运用，并已经作为职业建筑师注册的资格条件[1]。随着人类绿色、环保、低碳、生态等理念的增强，世界各国越来越重视建筑物理学的研究和运用。

1　建筑物理实验教学现状

建筑学专业不同于其他工科类专业，不仅要学习建筑工程技术类科目，还要学习文学艺术，提高艺术修养，学习建筑艺术创作。在课程设置方面，建筑设计课程是主体，也是学生最感兴趣、投入时间最多的部分[4]。而建筑物理只是建筑学、城市规划等专业的专业基础理论课程，其实验部分也只是在相关理论部分讲授完成后开设的技术基础课。

开设建筑物理实验课是为了巩固和加深对相关概念、规律、理论的理解，提高学生对相关知识的灵活应用能力，激发学生的建筑创作灵感。但由于教学内容及教学方法等方面的原因，实验课并不能引起学生的兴趣，没有达到开设实验课的目的。如建筑物理传统实验，内容陈旧，不能及时将最新的研究成果和设计理念融入实验中，公式计算偏多，物理概念阐释得过于晦涩[5]，且都以验证性实验为主，实验过程过于程序化，很难培养学生学以致用的能力和创造性的思维，这些都与建筑学专业的专业特点不相符。另外，在课程设置和教学方式上，一直都是建筑设计课程与专业基础课程单独进行，毫无联系，使得学生难以将学过的专业基础知识和专业技术灵活应用于自己的建筑创作之中，有些学生甚至质疑专业基础课程及其实验的作用。由于看不到专业基础课程及其实验在建筑方案设计中的直接作用，学生对此类课程的学习也就失去了积极性和主动性，导致学生在建筑工程技术方面的知识和能力相对欠缺。随着科技的进步，建筑设计中的建筑工程技术含量越来越多，很多建筑创作也是以建筑技术的创新为突破点，当前生态建筑、绿色建筑、可持续发展建筑等理念都离不开建筑技术的支持[4]。为了激发学生对实验课程的学习兴趣，增强学生建筑工程技术方面的知识和能力，提高学生建筑方案中的建筑技术含量，我们在建筑物理实验教学中尝试将建筑物理实验与建筑设计相结合的教学模式[6]。

2　融于建筑设计的建筑物理实验教学

建筑物理环境技术的发展，为研究解决人居物理环境的可持续发展提供了必要的技术支撑。建筑学科研究的最终体现是城市规划设计和建筑设计。建筑技术科学的发展，其目的是为建筑设计服务。这需要建筑技术科学研究人员充分考虑其研究成果是否便于应用在建筑设计中，也需要建筑设计人员具备理解和应用建筑技术科学研究成果的知识和能力[3]。

将建筑物理实验融入相关建筑设计项目中，这就决定了整个实验课程不能集中进行，必须分散融入相应的建筑设计过程中。

2.1建筑热环境实验

将建筑日照实验融入居住区规划设计中。住宅建筑的设计不论从开发商利益还是从国家“节地”政策角度考虑，都需要建筑师尽可能地缩小建筑间距，加大建筑密度，这要受到建筑日照、通风、防火等规范的制约，尤其是日照标准的制约[7-8]。研究日照规律，确保在满足日照等要求的前提下最大限度地节约土地，自然就成了学生感兴趣的课题。学生在按照设计任务书开始方案构思过程中，实验室给学生提供三参数日照仪，教师教会其使用，要求他们利用该设备绘制鞍山当地冬至日棒影日照图，结合设计任务书，利用绘制的棒影日照图，分析建筑间距的影响因素，确定合适的建筑朝向和建筑间距。

根据课程安排，将建筑围护结构传热系数测定实验与某一具体的建筑设计方案相结合。我国有国家建筑节能设计标准和各地方建筑节能设计标准，建筑设计必须满足建筑所在地地方建筑节能设计标准的要求。在学生考虑其方案节能状况阶段，给学生提供非接触式温度计、传热系数测定仪，进行本实验，让学生利用非接触式温度计查找某具体建筑的保温薄弱部位，了解不同围护结构的保温性能，利用设备测定各种围护结构的传热系数。通过此实验，学生对热阻、传热系数等相关概念有更深的理解和体会，不会再质疑这些理论知识的作用，且有助于提高他们的建筑节能意识。

2.2建筑光环境实验

建筑光环境是建筑物理中唯一可以产生视觉感知的课程。结合展览馆设计进行建筑照明实验，给学生照度计、亮度计等，让他们评价校史展览馆的照明设计。通过此实验可强化学生有关视觉感觉、可见度、照度、色温、显色性等概念，同时能够把具体光环境的主观感觉与照度等客观量联系起来。

工业建筑设计是本校建筑学专业的专业特色之一，许多工业建筑对天然采光有较高要求。将建筑采光评价实验融入工业建筑设计之中，能激起学生对有关建筑采光内容的兴趣。带领学生参观具有不同形式采光口的工业建筑，讲解各种采光口的采光特性以及建筑采光评价，然后让学生利用照度计评价其中某一建筑的采光效果。通过此实验，可加强学生对各种采光形式的认识和采光效果的分析以及对采光系数的理解。

2.3建筑声环境实验

建筑物理声环境部分的理论深奥难懂，计算公式偏多且复杂，物理概念阐释得过于晦涩[9]，因此，建筑声学部分始终难以引起学生的兴趣。教学中，我们将混响时间测量实验与剧场设计相结合，学生对剧场音质的影响因素及影响机理颇感兴趣。实验课借助学校礼堂给学生讲室内声学现象、混响时间以及混响时间的测定等，然后利用建筑声学测试系统测量礼堂的混响时间，根据测得的混响时间，结合设计标准推荐值，评价所测礼堂的混响情况[10]。通过此实验，学生对声音的反射、吸收、扩散、混响等概念都会有进一步的理解，对混响时间与室内音质的关系也会有更深的认识。另外还引起了部分同学对建筑声学的极大兴趣。

在高层住宅设计中，针对目前居民反映较多的隔声不好的问题，分析是因为采用轻质隔墙。其隔声量究竟能达到多大，是否达到标准要求，同学们对住宅隔声情况很感兴趣。联系高层住宅，带上设备进行隔声测量。通过此实验，学生对建筑隔声的概念、隔声标准、建筑隔声的构造措施等都有深刻的理解和认识。

3　结束语

通过把不同的建筑物理实验融入相应的建筑设计中进行教学，即根据建筑设计需要强化建筑物理实验教学，使学生体会到建筑物理及其实验在建筑设计中的重要作用，提高了学生学习专业基础理论课程的积极性和主动性，使抽象的理论和复杂的公式变得生动起来。由被动做实验到主动做实验，学生对相关建筑物理环境的客观量和主观感觉量建立了内在联系，对不同建筑物理环境的影响因素以及影响程度、不同建筑材料和构造的外围护结构对建筑热环境和声环境的影响有了更加深刻的理解。

在教学中，根据建筑设计的需要灵活调整实验内容，使它们结合得更加紧密自然，逐渐完善教学体系，逐步形成建筑物理实验教学的新模式，培养出艺术和技术兼顾的建筑人才。

[1]刘加平，张继良.建筑物理学科现状与发展趋势[J].商洛师范专科学校学报，2005，19(10)：51-58.

[2]PERINOM，WENGZ，RAMALLO-GONZALEZAP，etal.Areviewofthee-learningresourcesonbuildingphysicsforarchitects[J].EnergyProcedia，2015，78：2590-2595.

[3]黄险峰.建筑物理实验教学改革的探索[J].广西大学学报(哲学社会科学版)，2007，29(5)：25-26.

[4]祝培生，路晓东，王季卿.与建筑设计相结合的建筑声学教学实践[J].华中建筑，2008，26(10)：237-240.

[5]郝洛西，林怡.建筑物理光环境实验性教学模式的创新与实践[J].建筑学报，2007(1)：5-8.

[6]杨春宇，梁树英.建筑物理课程教学方法与教学手段的改革与实践[J].高等建筑教育，2016，25(1)：121-123.

[7]SOUZACBD.StudiesintotheUseofBuildingThermalPhysicstoInformDesignDecisionMaking[J].AutomationinConstruction，2013，30(30)：81-93.

[8]KILLIANM，KOZEKM.Tenquestionsconcerningmodelpredictivecontrolforenergyefficientbuildings[J].BuildingandEnvironment，2016(112)：130-140.

[9]庄金迅，高明涛.建筑物理声环境实验性教学改革探讨[J].教育与职业，2011，23(8)：125-126.

[10]王春苑，欧阳金龙，任嘉友，等.建筑物理实验教学反思和声学实验教改实践[J].实验技术与管理，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

辽宁科技大学实验教学改革及实验室建设项目(SYJG201640)；辽宁省教育科学“十二五”规划立项课题(JG15DB174)。

庄金迅(1972-)，男，硕士，副教授，主要从事建筑技术科学方面的研究。

G642.0

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.034