蔡偉 谷偉 郭秀娟
[摘要]結(jié)合當前節(jié)能減排的時代背景,對建筑環(huán)境學課程進行了以建筑節(jié)能為導向的教學改革,分析了建筑環(huán)境課程引入建筑節(jié)能內(nèi)容的迫切性和教學途徑,采用在課堂教學中引入節(jié)能理念,在實踐教學中訓練節(jié)能技能,在綜合設計中體現(xiàn)節(jié)能效果,在科技競賽中培養(yǎng)節(jié)能創(chuàng)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(jié)能意識,激發(fā)學生參與節(jié)能的積極性,達到培養(yǎng)建筑節(jié)能專門人才的目的。
[關(guān)鍵詞]建筑節(jié)能建筑環(huán)境學創(chuàng)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(yè)目錄中,戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)建筑節(jié)能技術(shù)與工程專業(yè)被并入新組建的建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè),成為一個專業(yè)方向。在建筑環(huán)境控制的基礎上,如何培養(yǎng)建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)學生的建筑節(jié)能理念與工程素養(yǎng),是一個亟待解決的現(xiàn)實問題。
一、建筑環(huán)境課程引入建筑節(jié)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(fā)達國家能耗的2~3倍以上,加之我國正處于快速城鎮(zhèn)化的特殊階段,建筑能耗還將持續(xù)增加。因此,建筑能耗是影響能源安全、改善空氣環(huán)境的關(guān)鍵因素,建筑節(jié)能是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、建設生態(tài)文明的必然選擇。
建筑環(huán)境學為創(chuàng)造適宜的建筑環(huán)境提供理論依據(jù)。建筑環(huán)境學教學目標是引導學生正確理解和掌握建筑環(huán)境的形成機理、調(diào)節(jié)手段和評價標準,使建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)學生由單純的機械設備系統(tǒng)的暖通工程師過渡到重視自然、環(huán)境、人之間關(guān)系的具有綜合知識和創(chuàng)造力的人工環(huán)境工程師。
建筑熱環(huán)境的知識體系是體現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的重要理論基礎,應該加強與現(xiàn)代科技發(fā)展和社會需求相結(jié)合。將節(jié)能減排理念引入建筑環(huán)境學課程,以營造出健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境為前提,優(yōu)化建筑設計、降低建筑能耗,實現(xiàn)設計與功能的完美結(jié)合,對于培養(yǎng)學生的探索精神和創(chuàng)新能力,具有重要意義。
二、建筑環(huán)境課程引入建筑節(jié)能的實踐性
(一)課堂教學引入節(jié)能理念
在課堂教學環(huán)節(jié),自始至終貫穿一個主線,即協(xié)調(diào)好建筑、環(huán)境與人三者之間的和諧關(guān)系,用節(jié)能理念進行建筑熱濕環(huán)境控制,引導學生樹立建筑影響建筑環(huán)境、建筑環(huán)境適應氣候的節(jié)能理念;圍繞一個主題,即保證舒適、健康和節(jié)能的人居環(huán)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(jié)合典型設計案例講解節(jié)能方案,注重建筑設計與氣候適應性相結(jié)合、建筑構(gòu)造與節(jié)能設計相結(jié)合、建筑設備與運行節(jié)能相結(jié)合,采用啟發(fā)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(jié)能設計理念,培養(yǎng)學生認識能耗問題、分析節(jié)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(xiàn)象。學生很容易理解太陽高度角的定義及變化規(guī)律,進而掌握太陽能利用被動式和主動式的區(qū)別、特點及應用場合。
教學中為使節(jié)能效果能多視角、全方位地展現(xiàn)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(jié)能知識的吸引力。例如,講解屋頂隔熱內(nèi)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(fā)現(xiàn)屋頂綠化具有緩解局部“熱島效應”,降低建筑能耗,調(diào)節(jié)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(shù),并開展互動探討,啟發(fā)學生興趣,加深對節(jié)能理念的理解,為后續(xù)的節(jié)能設計埋下伏筆。
(二)開放實驗訓練節(jié)能技能
建筑環(huán)境學是一門應用科學,具有很強的實踐性。開展建筑環(huán)境實驗教學,使學生加深理解和認識建筑、環(huán)境與人三者之間的相互關(guān)系,鞏固理論教學內(nèi)容,增強學生對實際現(xiàn)象的感性認識,讓學生主動參與到實踐環(huán)節(jié),潛移默化地接受知識。
本專業(yè)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(nèi)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(huán)境、建筑能耗、室內(nèi)空氣品質(zhì)狀況及變化規(guī)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(jié)構(gòu)熱濕傳遞特性測試、包玉剛圖書館建筑冬季能耗規(guī)律及熱環(huán)境測試、寧波博物館展廳熱環(huán)境測試與節(jié)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(huán)節(jié),學生反饋說理論結(jié)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(huán)境測試方法,明白建筑熱濕環(huán)境形成的機理、特性和影響因素,提出解決和控制環(huán)境的方法,理解了某一項節(jié)能技術(shù),有了成就感。后續(xù)階段應繼續(xù)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(jié)能設計和創(chuàng)新能力,探索符合專業(yè)需求的建筑環(huán)境學實驗教學規(guī)律。
(三)綜合設計體現(xiàn)節(jié)能效果
建筑環(huán)境學內(nèi)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(huán)境學課程緊密結(jié)合“以建筑節(jié)能為核心、低碳減排為導向”的專業(yè)人才培養(yǎng)模式,引導學生將所學的建筑節(jié)能知識在課程設計、畢業(yè)設計(論文)中呈現(xiàn)出來。通過反復探索和優(yōu)化,使建筑節(jié)能成為綜合設計的基本點和創(chuàng)新點,體現(xiàn)出節(jié)能效果。
在實際操作中,借鑒了清華大學的教學實踐,規(guī)定在理論課程結(jié)束兩周內(nèi),各課題組需上交體現(xiàn)節(jié)能理念的大作業(yè),并全部進行PPT公開答辯,師生互動交流,最終成績加權(quán)計入課程總成績。學生通過大作業(yè)環(huán)節(jié),加深了對課堂內(nèi)容的理解,發(fā)現(xiàn)可以將課堂所學的節(jié)能知識學以致用,表現(xiàn)出極大的興趣。該模式的開展對于培養(yǎng)學生了解建筑節(jié)能現(xiàn)狀、分析節(jié)能技術(shù)以及解決問題的鍛煉具有顯著效果,能達到培養(yǎng)建筑節(jié)能專門人才的目的。
(四)科技競賽培養(yǎng)節(jié)能創(chuàng)新
課程綜合設計極大地激發(fā)了學生的創(chuàng)新能力,部分學生還進一步開展申請建筑節(jié)能相關(guān)的科研項目。近年來,學生先后承擔國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目2項、浙江省大學生科技創(chuàng)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(diào)、太陽能制冷和室內(nèi)空氣品質(zhì)等建筑環(huán)境領域的熱點方向。
以剛順利結(jié)題的2010年度浙江省大學生科技創(chuàng)新項目“低碳城市既有建筑節(jié)能改造適用關(guān)鍵技術(shù)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(jié)能改造技術(shù)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(yè)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(jié)能技術(shù)選擇策略。這些科研課題的順利開展較大地激發(fā)了學生的節(jié)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(yè)動態(tài),為后續(xù)的研究生階段或就業(yè)行業(yè)奠定了扎實的基礎。
學生以獨立完成的建筑節(jié)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(jié)能減排競賽二等獎1項、全國挑戰(zhàn)杯大學生科技大賽三等獎1項、全國建筑節(jié)能設計優(yōu)秀獎1項,浙江省挑戰(zhàn)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(jié)語
建筑環(huán)境學是建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)的核心基礎課程。將建筑節(jié)能知識引入建筑環(huán)境學教學勢在必行。這對于培養(yǎng)學生的節(jié)能設計能力,在營造健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境前提下優(yōu)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(jié)能為導向的建筑環(huán)境學課程教學改革思路與實踐,采用在建筑環(huán)境學課堂教學中引入節(jié)能理念,在實踐教學中訓練節(jié)能技能,在綜合設計中體現(xiàn)節(jié)能效果,在科技競賽中培養(yǎng)節(jié)能創(chuàng)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(jié)能設計意識,明確自身的使命,激發(fā)學生參與節(jié)能的積極性,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
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