以建筑節能為導向的建筑環境學課程教學改革探索

蔡偉 谷偉 郭秀娟

［摘要］結合當前節能減排的時代背景，對建筑環境學課程進行了以建筑節能為導向的教學改革，分析了建筑環境課程引入建筑節能內容的迫切性和教學途徑，采用在課堂教學中引入節能理念，在實踐教學中訓練節能技能，在綜合設計中體現節能效果，在科技競賽中培養節能創新的運行模式。研究表明，通過這種多層次、全方位的課程教學改革，能增強學生的節能意識，激發學生參與節能的積極性，達到培養建筑節能專門人才的目的。

［關鍵詞］建筑節能建筑環境學創新能力課程改革

［中圖分類號］G642.3［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）06-0104-02

2012版高校本科專業目錄中，戰略性新興產業專業建筑節能技術與工程專業被并入新組建的建筑環境與能源應用工程專業，成為一個專業方向。在建筑環境控制的基礎上，如何培養建筑環境與能源應用工程專業學生的建筑節能理念與工程素養，是一個亟待解決的現實問題。

一、建筑環境課程引入建筑節能的迫切性

我國建筑能耗巨大，單位建筑面積能耗是同緯度發達國家能耗的2~3倍以上，加之我國正處于快速城鎮化的特殊階段，建筑能耗還將持續增加。因此，建筑能耗是影響能源安全、改善空氣環境的關鍵因素，建筑節能是貫徹可持續發展戰略、建設生態文明的必然選擇。

建筑環境學為創造適宜的建筑環境提供理論依據。建筑環境學教學目標是引導學生正確理解和掌握建筑環境的形成機理、調節手段和評價標準，使建筑環境與能源應用工程專業學生由單純的機械設備系統的暖通工程師過渡到重視自然、環境、人之間關系的具有綜合知識和創造力的人工環境工程師。

建筑熱環境的知識體系是體現節能減排和可持續發展的重要理論基礎，應該加強與現代科技發展和社會需求相結合。將節能減排理念引入建筑環境學課程，以營造出健康、舒適的室內環境為前提，優化建筑設計、降低建筑能耗，實現設計與功能的完美結合，對于培養學生的探索精神和創新能力，具有重要意義。

二、建筑環境課程引入建筑節能的實踐性

（一）課堂教學引入節能理念

在課堂教學環節，自始至終貫穿一個主線，即協調好建筑、環境與人三者之間的和諧關系，用節能理念進行建筑熱濕環境控制，引導學生樹立建筑影響建筑環境、建筑環境適應氣候的節能理念；圍繞一個主題，即保證舒適、健康和節能的人居環境，由淺入深將課程的教學要求、重點和難點層層展開，剖析機理，分析原因，尋求對策。

結合典型設計案例講解節能方案，注重建筑設計與氣候適應性相結合、建筑構造與節能設計相結合、建筑設備與運行節能相結合，采用啟發式、案例式、互動式教學方法，給學生以生動可信的體驗和感悟，引導學生節能設計理念，培養學生認識能耗問題、分析節能潛力以及解決問題的能力。比如，通過分析冬季陽光可以照射進入北京四合院，而夏季卻很難照射入南向居室的現象。學生很容易理解太陽高度角的定義及變化規律，進而掌握太陽能利用被動式和主動式的區別、特點及應用場合。

教學中為使節能效果能多視角、全方位地展現出來，采用建筑模擬軟件進行輔助教學，增強課堂教學信息量的同時，使學生獲得較好的視覺效果，增加學生學習節能知識的吸引力。例如，講解屋頂隔熱內容時，通過比較不同工況下屋頂溫度分布的紅外熱像圖，學生可以直觀發現屋頂綠化具有緩解局部“熱島效應”，降低建筑能耗，調節城市微氣候的顯著作用。進而深入淺出地引出各種隔熱技術，并開展互動探討，啟發學生興趣，加深對節能理念的理解，為后續的節能設計埋下伏筆。

（二）開放實驗訓練節能技能

建筑環境學是一門應用科學，具有很強的實踐性。開展建筑環境實驗教學，使學生加深理解和認識建筑、環境與人三者之間的相互關系，鞏固理論教學內容，增強學生對實際現象的感性認識，讓學生主動參與到實踐環節，潛移默化地接受知識。

本專業在充分利用有限的實驗課時的基礎上，采取在必修的實驗內容基礎上增加了開放性實驗。學生被分成12個測試小組，每組3-4人，對典型工程的建筑環境、建筑能耗、室內空氣品質狀況及變化規律進行測試，完成開放實驗報告。2013年部分開放性實驗名稱如下：建筑圍護結構熱濕傳遞特性測試、包玉剛圖書館建筑冬季能耗規律及熱環境測試、寧波博物館展廳熱環境測試與節能評價等。

開放性實驗是學生最感興趣、最主動，也是收獲最大的一個環節，學生反饋說理論結合實際，很實在的感覺。這是因為，學生通過實驗掌握了建筑環境測試方法，明白建筑熱濕環境形成的機理、特性和影響因素，提出解決和控制環境的方法，理解了某一項節能技術，有了成就感。后續階段應繼續加大探索性、研究性和綜合性的實驗項目的比例，以強化學生的節能設計和創新能力，探索符合專業需求的建筑環境學實驗教學規律。

（三）綜合設計體現節能效果

建筑環境學內容廣而課時少，課堂講解很難面面俱到，平時采用的多媒體教學方式也容易造成知道講過，但不知道講過什么的尷尬局面。只有動腦思考、動手設計，才能牢固掌握其知識。建筑環境學課程緊密結合“以建筑節能為核心、低碳減排為導向”的專業人才培養模式，引導學生將所學的建筑節能知識在課程設計、畢業設計（論文）中呈現出來。通過反復探索和優化，使建筑節能成為綜合設計的基本點和創新點，體現出節能效果。

在實際操作中，借鑒了清華大學的教學實踐，規定在理論課程結束兩周內，各課題組需上交體現節能理念的大作業，并全部進行PPT公開答辯，師生互動交流，最終成績加權計入課程總成績。學生通過大作業環節，加深了對課堂內容的理解，發現可以將課堂所學的節能知識學以致用，表現出極大的興趣。該模式的開展對于培養學生了解建筑節能現狀、分析節能技術以及解決問題的鍛煉具有顯著效果，能達到培養建筑節能專門人才的目的。

（四）科技競賽培養節能創新

課程綜合設計極大地激發了學生的創新能力，部分學生還進一步開展申請建筑節能相關的科研項目。近年來，學生先后承擔國家級大學生創新創業項目2項、浙江省大學生科技創新項目9項、校級項目6項。課題范圍涉及建筑能耗審計、地源熱泵、蓄冷空調、太陽能制冷和室內空氣品質等建筑環境領域的熱點方向。

以剛順利結題的2010年度浙江省大學生科技創新項目“低碳城市既有建筑節能改造適用關鍵技術研究”為例，學生采用理論推導、科學計算和情景分析的方法，研究了低碳城市既有建筑節能改造技術方案，建立了低碳建筑評價模型，計算了全壽命周期二氧化碳減排效應，實證分析了工業化方式建造階段的碳排放量，并從全壽命周期能耗最低的角度，提出了低碳建筑節能技術選擇策略。這些科研課題的順利開展較大地激發了學生的節能意識和動力，同時也使得學生較早地接觸學科前沿，了解行業動態，為后續的研究生階段或就業行業奠定了扎實的基礎。

學生以獨立完成的建筑節能科技作品積極參加了各項學科競賽，先后榮獲全國大學生節能減排競賽二等獎1項、全國挑戰杯大學生科技大賽三等獎1項、全國建筑節能設計優秀獎1項，浙江省挑戰杯大學生科技大賽二等獎3項、三等獎5項，驕人成績引得多方媒體報道。

三、結語

建筑環境學是建筑環境與能源應用工程專業的核心基礎課程。將建筑節能知識引入建筑環境學教學勢在必行。這對于培養學生的節能設計能力，在營造健康、舒適的室內環境前提下優化建筑設計、降低建筑能耗具有重要意義。本文提出了以建筑節能為導向的建筑環境學課程教學改革思路與實踐，采用在建筑環境學課堂教學中引入節能理念，在實踐教學中訓練節能技能，在綜合設計中體現節能效果，在科技競賽中培養節能創新的教學模式。通過多層次、全方位的教學改革，能增強學生的節能設計意識，明確自身的使命，激發學生參與節能的積極性，培養學生的創新能力。

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［責任編輯：碧瑤］