建筑光環境課程教學體系的更新與思考

李 卓, 張彧輝

（鄭州大學 建筑學院，鄭州 450001）

建筑光環境是全國高校建筑學專業學生必修的一門專業基礎課，也是建筑學教育體系中唯一一門涉及光環境的技術類課程[1]。該課程通過建筑光學基礎理論的講授并結合相關實驗，使學生掌握天然采光和人工照明的方法和技術，在培養專業技能的同時彌補建筑學學生偏感性知識體系中對于理性思考的不足[2]，因此，該課程是建筑學整體教學結構的核心環節。

1 建筑光環境課程存在的問題

通過與其他重點建筑院校交流和建筑學本科教學實踐發現，建筑光環境課程存在如下問題。

1.1 陳舊晦澀的教學資料與實際脫節

首先，由于建筑光環境的課程內容陳舊，教材中缺少反映現代照明技術與藝術的設計理念和設計方法[1]。學生缺乏學習興趣，把主要精力花費在建筑本體上而忽略了“光是最生動的設計語匯”這一設計基本理念，同時也不注重營造舒適光環境對人本身的影響；其次，教材內容過于理論化和公式化，概念闡釋晦澀生硬[1]，與以圖像思維為主的建筑學專業學生的思維特點不符，因此，相當一部分學生對該課程存在畏難情緒甚至排斥心理，嚴重影響教學效果。

1.2 理論教學與建筑設計教學脫節

1）貫穿五年教學全過程的建筑設計是建筑學專業的主干課，以設計課為核心的教學模式過分強調空間與形式，建筑技術方面往往被忽略。建筑光環境在第五學期開設，此時學生的思維模式和設計習慣已基本定型，大部分不能適應技術理念與空間思維結合的建筑設計方法。沒有從低年級開始循序漸進安排課程，僅靠三年級設置的光環境課程來完成與建筑設計之間的整合難度很大。

2）建筑光環境自身較為理論化的課程特點本來便與建筑設計結合不緊密，而教師理論講授、學生被動接受的教學形式又不夠靈活，無法將理論知識與設計方案融合并同步推進，導致理論教學與設計實踐脫節。

1.3 實驗設備和實驗內容與教學需求脫節

建筑光學實驗是建筑學課程體系的重要組成部分，對培養學生的動手能力、加強學生的直觀感受、啟發學生的創新思維有重要作用。調研發現，目前中國大部分建筑類院校的光學實驗設備落后，隨著大量新型光源、檢測技術、模擬技術的出現，現有設備已明顯不能滿足實驗教學要求。實驗內容設置缺乏實踐性，難以對建筑專業設計課程提供直接的輔助與支撐，學生無法將所學實驗知識與設計實踐進行有效聯系，只是按部就班地使用簡單設備開展程式化測試，嚴重影響了對學生創新能力和動手能力的培養。此外，既有光學實驗主要是基于照度值、均勻度等功能性指標的檢測和計算，學生沒有機會通過自主設計實驗來分析不同光照條件對建筑空間品質的影響。

2 課程體系的更新策略

作為建筑學的重要基礎課程，建筑光環境目前在教學資料、理論教學、實驗教學等方面存在亟待解決的關鍵問題，與建筑設計課程脫節嚴重，實際教學效果不佳。因此，基于長期教學實踐，通過課程體系優化和教學內容更新，提出一套具有可操作性和推廣價值的創新教學模式，實現提升課程質量、提高培養效果的目標。

2.1 拓展教學資源，改善教學效果

1）借鑒國際上相關專著、優秀教材和設計手冊的內容編排，在介紹基本理論的基礎上增加建筑光環境設計與應用內容，提高學生對光的藝術認知和學習興趣。

2）利用互聯網拓展教學資源，配合教學微信公眾號、往屆優秀學生作業、教研組團隊的科研與實踐成果、課上問題答疑匯總等手段，彌補教材內容相對滯后的缺陷。

3）突破傳統教學中物理定律的理論描述，進行圖式化演示，并提取與生活息息相關的內容展開設計訓練，提高學生的學習興趣。

2.2 改革理論教學模式，與建筑設計一體化

從低年級階段著手引入[3]，使課程在建筑學專業本科教學階段具備連續性，在學生的“白紙階段”進行光學啟蒙教育，并將建筑物理光學課程的影響范圍擴大到建筑學專業本科的不同階段，在低中高不同年級進行不同深度、不同方向的引導應用，使學生主動關聯所學內容至設計過程，將光作為一種可量化的設計語言。同時，強調光對建筑空間形態的藝術塑造作用，引導學生主動觀察各種光照場景，關注視覺功效和光環境的心理作用，在培養學生實踐動手能力的基礎上激發學習興趣，一方面彌補建筑學專業本科教育技術性缺失的短板，扭轉學生在以往建筑學專業教育過程中產生的“輕技術”心理，另一方面將建筑光環境系統化理論教學與建筑設計課程有機融合。

2.3 搭建創新實驗平臺，改進實驗教學方法

1）加強基礎性實驗教學，改善實驗設施條件，使學生通過實驗系統學習光、顏色和視覺環境的基礎知識和基本規律[4]。

2）搭建光與照明演示與設計實驗平臺。學生不僅可以直觀了解和認識各種燈具及照明方式的功能特點，還可觀察、體驗光與照明對空間形態的藝術塑造和表現形式，使學生在建筑光環境的設計和空間營造中受到啟發，培養學生的建筑設計技能，提高專業素養[4]。

3）開展設計性實驗。如，學生在課程設計和畢業設計中需解決采光和照明設計問題，可開展針對性的實驗輔助設計，鼓勵學生采用實驗檢驗和分析的手段來提高設計方案的合理性[1]。同時引導學生對感興趣的采光與照明問題開展實驗研究和探索，培養學生的設計創新能力。

3 課程體系的更新實施方法

對建筑光環境課程體系的調整可分為兩個階段：第一階段為研究階段，建立較為完整全面的課程教學體系；第二階段為實踐階段，在理論授課、設計引導、實驗教學中進行實踐，根據實踐效果優化教學體系。

3.1 研究階段

采用學習先進經驗、搜集文獻資料、總結前期成果、定期討論交流等方法。首先，深入解讀《全國高等學校建筑學專業本科(五年制)教育評估標準》《建筑學專業本科教育五年制培養方案》等文件，了解建筑學專業教學的整體目標和框架；其次，對全國范圍內建筑學專業重點院校的建筑光環境課程設置及體系進行研究與學習；第三，總結前期教學成果，建立符合專業需求和時代背景的建筑光環境教學體系，并搭建實驗平臺。

3.2 實踐階段

低年級（1～4學期）。在保持原有建筑學教學框架的前提下，設置一系列與低年級教學相結合的建筑光環境課程，拆分原有的建筑光環境課程，其中一部分放在低年級，主要形式為抽出學生可理解的原理、方法，以先修課的形式策劃建筑物理光環境初步課程。從建筑初步的先例分析環節入手，在設計過程中引導學生從建筑光環境的角度思考空間。與一年級建造節的“建造”活動結合，在形態設計和表皮肌理階段，將采光與照明設計納入建造過程。開展系列專題講座，開設光環境方向的啟蒙設計課。

中高年級（5～6學期）。設置系統理論介紹課程，利用多媒體教學的優勢，生動直觀地系統講授建筑光環境的理論與設計內容。除介紹光、顏色與視覺環境的基礎知識，在天然采光和人工照明章節重點增補有關光環境設計的實際案例，使學生容易理解所學的內容。為提高教學質量，在深入反思傳統“理論+實驗”教學模式的弊端后，提出“理論+實驗+模擬”教學模式[5]，在內容上增加“計算機輔助模擬”以提高學生的模擬分析與設計能力，并拓展采光模型的種類以滿足多樣化的實驗教學需求。專業的天然光模擬軟件Ecotect、Radiance和照明計算軟件A G I 3 2、DIALux 等都可幫助學生模擬真實的采光和照明效果，快速獲得多方案量化對比計算數據和效果圖，為方便理解模擬和真實場景的物理關聯，增加實驗和測試的教學內容，并保證授課期間實驗室對學生全面開放。

高年級（7～8學期）。與建筑學本科階段綠色建筑設計等技術類課程相結合，通過低年級技術策略的影響、中高年級基礎理論的系統學習、建筑模擬軟件的定量化分析手段及主動式光學實驗的研究，提升綠色建筑設計課程的教學效果。

畢業設計（9～10學期）。建筑學專業畢業設計是培養學生綜合運用本科階段所學知識和設計技能解決實際問題的重要教學環節。在畢業設計時會有不同的專題供學生選擇，每個專題由不同的教師來負責，擬增加以光環境為主題的畢業設計教學內容，在設計中突出整個過程的實驗輔助設計部分，豐富學生的知識構成，開拓學生的建筑設計思路，增強學生的建筑設計技能。

4 結論

通過以上對建筑光環境課程教學體系的探索，提出針對不同教學階段的建筑光環境與建筑設計一體化理論教學模式，并根據理論教學需求搭建光環境創新性實驗平臺，提出與之相匹配的實驗教學方法，形成“教學資源—學生特點—理論講授—實驗教學”的全流程創新教學體系，從而實現建筑光環境與各年級建筑設計課程的有機關聯，使學生具備通過建筑光學解決建筑設計中關鍵問題的能力，實現由被動式接受向主動性創新的轉變，構建學生“感性創造+理性分析”的完整思維體系，全面提升建筑學專業的教學效果。