李建勛，鄭銳鋒，王瑋詩(shī)，林藝君， 華超楠

(浙江科技學(xué)院建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310023)

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主動(dòng)式建筑學(xué)教學(xué)方法的創(chuàng)新改革
——以學(xué)生參與鄉(xiāng)村建筑被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)改造為例

李建勛，鄭銳鋒，王瑋詩(shī)，林藝君， 華超楠

(浙江科技學(xué)院建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310023)

摘要：建筑學(xué)的實(shí)踐教學(xué)方式有別于其他工科院校的實(shí)踐教學(xué)。要構(gòu)建可以培養(yǎng)建筑學(xué)專業(yè)創(chuàng)新類人才的實(shí)踐教學(xué)體系，就應(yīng)該首先確立以學(xué)生為重點(diǎn)的教學(xué)理念，以實(shí)際項(xiàng)目為依托，讓學(xué)生在直接理解文脈、空間、材料、節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上循序漸進(jìn)，并注重培養(yǎng)其探索精神和創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞：建筑學(xué)教育改革；被動(dòng)式節(jié)能改造；節(jié)能技術(shù)體系

1教學(xué)改革背景

提倡建筑學(xué)創(chuàng)新性教學(xué)的最終目標(biāo)是提高教學(xué)效率，促進(jìn)學(xué)生自主成長(zhǎng)。教師只有深刻理解學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，才能設(shè)計(jì)出學(xué)生切實(shí)需要的教學(xué)[1]。建筑學(xué)是一門注重實(shí)踐性的學(xué)科，橫跨工程技術(shù)與人文藝術(shù)領(lǐng)域，利用建筑技術(shù)和藝術(shù)研究建筑及其環(huán)境的關(guān)系。盡管我國(guó)的建筑學(xué)教學(xué)一直強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和動(dòng)手能力，但學(xué)生卻力不從心或無(wú)從下手，無(wú)法應(yīng)用知識(shí)，使創(chuàng)新意識(shí)難以實(shí)現(xiàn)，創(chuàng)新思維受到限制。只有讓學(xué)生在教學(xué)中身處主導(dǎo)地位，找到與其掌握的知識(shí)相關(guān)聯(lián)的理解記憶方法，才能從根本上完成大學(xué)教學(xué)改革創(chuàng)新的使命，從而培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

1.1建筑學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)弊端

傳統(tǒng)的建筑學(xué)教學(xué)包含以下設(shè)計(jì)內(nèi)容：大師作品分析,空間單一的住宅設(shè)計(jì),多個(gè)重復(fù)空間的幼兒園設(shè)計(jì),流線復(fù)雜的交通空間設(shè)計(jì)，直到較高階段的旅舍展館設(shè)計(jì)，學(xué)生僅從設(shè)計(jì)任務(wù)書出發(fā)，單純的從物質(zhì)形態(tài)方面考慮空間構(gòu)成、形式設(shè)計(jì)和流線排布，關(guān)注建筑功能和動(dòng)靜分區(qū)，只知道該怎么做，卻不知道為什么這么設(shè)計(jì)。與此同時(shí),課堂教學(xué)往往缺乏真實(shí)性、直觀性和預(yù)見(jiàn)性，如用地紅線無(wú)法體現(xiàn)出周邊環(huán)境制約和建筑風(fēng)格的傳承，學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中也缺乏對(duì)經(jīng)濟(jì)屬性、社會(huì)屬性、文化屬性的思考[2]。

就教學(xué)體系而言，建筑學(xué)也存在某些工科教學(xué)的通病：學(xué)校的統(tǒng)一教材，如建筑力學(xué)和建筑設(shè)備，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的編輯整理，嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)，但是卻沒(méi)有跟上技術(shù)的更新?lián)Q代，也不太關(guān)注知識(shí)在實(shí)際生活中的運(yùn)用和學(xué)生是否感興趣；課堂形式基本是一種以教師為主體的單向性灌輸式教學(xué)，學(xué)生只是被動(dòng)的知識(shí)接受者，缺乏課堂主動(dòng)性、參與度和靈活度[3]；除去部分藝術(shù)設(shè)計(jì)類考察課程，作為主要教學(xué)考評(píng)工具的書面考試僅強(qiáng)調(diào)了集中思維[4]，也弱化了對(duì)學(xué)生邏輯思維、創(chuàng)新思維的鍛煉和培養(yǎng)。

1.2建筑學(xué)改革方式

因此，教師在建筑學(xué)，尤其是設(shè)計(jì)類的教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)該與學(xué)生積極互動(dòng)、共同發(fā)展、追求突破，將學(xué)生作為教學(xué)主體，在實(shí)際設(shè)計(jì)改造項(xiàng)目中引導(dǎo)學(xué)生調(diào)研、探究、分析、設(shè)計(jì)，著重培養(yǎng)學(xué)生的自主性、獨(dú)立性和發(fā)散性思維，以挖掘?qū)W生的潛能[3]。此外，教師還應(yīng)該關(guān)注建筑學(xué)科的前沿科技以及對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)和設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)，從實(shí)際建筑項(xiàng)目展開進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，在教學(xué)中結(jié)合新思維并創(chuàng)建相應(yīng)的教學(xué)方式，營(yíng)造高效、融洽、開放的教學(xué)氛圍[5]。

本項(xiàng)目就以杭州白馬湖陳家村177號(hào)住宅的被動(dòng)式節(jié)能改造項(xiàng)目為載體，在遵循吳越文化、使用鄉(xiāng)土材料的基礎(chǔ)上，以解決地域性鄉(xiāng)村民居舒適度低的綜合問(wèn)題為目標(biāo)進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)活動(dòng)。小組成員在老師引導(dǎo)帶領(lǐng)下對(duì)民居周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，自主搜集相關(guān)資料、篩選適宜吳越地區(qū)的被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)、提煉體現(xiàn)當(dāng)?shù)匚拿}的建筑形式語(yǔ)言，最終合作完成實(shí)際項(xiàng)目的改造設(shè)計(jì)工作并且獲得甲方認(rèn)同。在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生完全掌握了主動(dòng)位置，全權(quán)參與每個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在實(shí)踐過(guò)程中充分聯(lián)系理論知識(shí)基礎(chǔ)，將二維的平面系統(tǒng)知識(shí)轉(zhuǎn)化為以真實(shí)項(xiàng)目為依托的三維立體知識(shí)，在設(shè)計(jì)中突破思維定勢(shì)，在創(chuàng)新思維和創(chuàng)新素質(zhì)的作用下體現(xiàn)出創(chuàng)新能力，使教學(xué)質(zhì)量得到升華。見(jiàn)圖1。

圖1　創(chuàng)新項(xiàng)目進(jìn)程

2課題背景

建筑行業(yè)的能源消耗接近占我國(guó)總能源消耗的三分之一。盡管目前區(qū)域性鄉(xiāng)村建筑能耗普遍偏低，但是當(dāng)個(gè)人經(jīng)濟(jì)收入增加，其采暖、空調(diào)等運(yùn)行能耗將非線性增加，成為建筑行業(yè)的新挑戰(zhàn)。被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)上技術(shù)含量很高，但是作為一種在科技水平上低要求的低成本設(shè)計(jì)，可以用以緩解鄉(xiāng)村建筑的能耗壓力。因此將被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)作為課程實(shí)踐的主題切合實(shí)際發(fā)展的需求，是具有迫切性、前瞻性、實(shí)踐性的創(chuàng)新改革[6]。

此次的教學(xué)革新項(xiàng)目位于浙江省杭州市白馬湖陳家村，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，在全國(guó)熱工分區(qū)屬于夏熱冬暖區(qū)。由于改建項(xiàng)目地處鄉(xiāng)村，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，居民對(duì)于節(jié)能環(huán)保意識(shí)都較為滯后，因而未能將建筑能源充分利用，整體節(jié)能技術(shù)利用率相對(duì)城市偏低。小組成員計(jì)劃在完成設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上落實(shí)施工，將項(xiàng)目實(shí)體陳家村177號(hào)住宅打造為被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)樣板房，在江浙一帶區(qū)域性建筑中推廣使用。

3課程改革具備條件

在大一至大三學(xué)年，學(xué)生從單一的住宅空間設(shè)計(jì)漸進(jìn)深入到博物館類建筑復(fù)雜空間設(shè)計(jì)，初步體驗(yàn)和掌握流線與空間的穿插組合方式，理解建筑及其周邊環(huán)境文脈的對(duì)應(yīng)關(guān)系和基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)體系。本設(shè)計(jì)項(xiàng)目以學(xué)校四年級(jí)的第1個(gè)課程設(shè)計(jì)——住宅設(shè)計(jì)與居住區(qū)詳細(xì)規(guī)劃為載體，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，通過(guò)實(shí)際的建筑節(jié)能改造項(xiàng)目進(jìn)行深入理解和探究理論知識(shí)基礎(chǔ)。項(xiàng)目在切合教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，以陳家村節(jié)能改造的實(shí)體項(xiàng)目為依托實(shí)行建筑學(xué)主動(dòng)式教學(xué)方式的創(chuàng)新型改革。

4課題設(shè)計(jì)過(guò)程

本項(xiàng)目采取實(shí)地調(diào)研—模型建立—節(jié)能技術(shù)應(yīng)用—關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)的技術(shù)路線，將學(xué)生，即5名小組成員放置在教學(xué)的主導(dǎo)地位。指導(dǎo)老師輔助教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際過(guò)程中改造、研究、分析、設(shè)計(jì)被動(dòng)式建筑節(jié)能技術(shù)。小組成員首先到達(dá)陳家村進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，提煉傳統(tǒng)民居的建筑符號(hào)語(yǔ)言、居民生活方式和氣溫降水的結(jié)合平衡點(diǎn)，其次根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際氣候狀況并結(jié)合理論知識(shí)選取適宜的保溫節(jié)能措施與建筑體有機(jī)融合。最終在老師指導(dǎo)下，小組成員充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作能力和關(guān)系協(xié)調(diào)能力，集中優(yōu)勢(shì)資源在實(shí)踐中產(chǎn)生創(chuàng)新，提煉出一系列適宜江浙地區(qū)的核心建筑被動(dòng)節(jié)能技術(shù)以便推廣利用。白馬湖177號(hào)居民調(diào)研及設(shè)計(jì)模型見(jiàn)圖2。

圖2　白馬湖177號(hào)民居調(diào)研及設(shè)計(jì)模型

4.1資料搜集與實(shí)地調(diào)研

在項(xiàng)目開展初期，項(xiàng)目組成員首先分工合作，利用校區(qū)網(wǎng)絡(luò)資源了解到盡管被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)在國(guó)內(nèi)外取得初步成效，但依舊存在一系列在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要規(guī)避的技術(shù)問(wèn)題：建筑節(jié)能設(shè)計(jì)缺乏基本的設(shè)計(jì)模塊，因而無(wú)法與區(qū)域性建筑文化融合；節(jié)能新技術(shù)僅有簡(jiǎn)單的技術(shù)堆砌并且整體優(yōu)化研究不足。

在已有的理論知識(shí)基礎(chǔ)上，指導(dǎo)老師與小組成員一同前往項(xiàng)目的實(shí)施地點(diǎn)，白馬湖陳家村177號(hào)農(nóng)村自建房。該居住建筑部分結(jié)構(gòu)裸露破損但整體保存完好。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組成員分工測(cè)量，建筑高度13.88 m，1層大廳層高3.5 m，標(biāo)準(zhǔn)層高3.3 m，局部4層，建筑面積424.8m2。該改造項(xiàng)目建筑保留了傳統(tǒng)的木構(gòu)屋頂，但整體造型又采取西式做法，建筑風(fēng)格模糊(圖2)。同時(shí)小組成員一致認(rèn)為其窗墻比遠(yuǎn)高于夏熱冬冷區(qū)域節(jié)能規(guī)范要求，因而造成冬夏兩季室內(nèi)熱環(huán)境不舒適，致使建筑能耗過(guò)大。

4.2模型制作與技術(shù)選擇

經(jīng)過(guò)和指導(dǎo)老師與項(xiàng)目甲方的討論，項(xiàng)目組成員決定從場(chǎng)地文脈傳承的視角出發(fā)，用被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的思路解決區(qū)域性建筑舒適度問(wèn)題，期望獲得創(chuàng)新性結(jié)果。白馬湖陳家村與吳越文化一脈相承，因此在建筑形式的設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)成員們交流溝通，綜合利用了杭派石庫(kù)門的處理方式，白墻黛瓦的鏤空技藝，從小尺度到大視野的轉(zhuǎn)變方式，以及呈騰飛之勢(shì)的屋脊飛檐。同時(shí)把水稻作物化為自然簡(jiǎn)易的景觀資源，體現(xiàn)樂(lè)趣和生機(jī)。見(jiàn)圖3。

圖3　設(shè)計(jì)元素提取及節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

從節(jié)能技術(shù)角度，小組成員主要利用Ecotect節(jié)能軟件對(duì)該實(shí)際項(xiàng)目建筑進(jìn)行節(jié)能分析，確定其朝向、門窗洞口位置與尺寸、墻面屋面保溫材料的蓄熱特性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，成員們則充分結(jié)合了建筑物理、建筑節(jié)能、生態(tài)與可持續(xù)建筑課本內(nèi)的理論知識(shí)，以白馬湖陳家村建筑節(jié)能改造項(xiàng)目為背景材料，靈活運(yùn)用多種思維模式進(jìn)行創(chuàng)新思維，充分發(fā)揮主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性[2]。同時(shí)設(shè)計(jì)中還運(yùn)用太陽(yáng)能現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)屋面一體化、使用屋頂蓄熱材料調(diào)節(jié)室溫，并通過(guò)墻面保溫顆粒和保溫板、門窗節(jié)點(diǎn)與冷橋設(shè)計(jì)提高外維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫特性，達(dá)到被動(dòng)節(jié)能效果，有節(jié)制的利用現(xiàn)有資源。

從吳越文化中印紋陶得到啟發(fā)，小組成員通過(guò)青磚與石塊的砌筑方式反映出鄉(xiāng)土材料的形態(tài)與肌理。為符合甲方對(duì)于文化創(chuàng)新的設(shè)計(jì)需求，成員們計(jì)劃利用泥土、樹葉等自然資源作為建筑材料，從生態(tài)的角度說(shuō)，僅通過(guò)材料自身的保溫性能和色彩紋理使居民感受到文脈的傳承。在小體量、低密度的單體房屋和小規(guī)模的聚落設(shè)計(jì)中，選用低投入、高產(chǎn)出、低能耗的鄉(xiāng)土材料具有自身優(yōu)越性，不但可以降低投資成本，還可以節(jié)省后期維護(hù)費(fèi)用。

4.3總結(jié)歸納

項(xiàng)目組成員經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和與指導(dǎo)老師以及項(xiàng)目甲方的交流啟發(fā)，集思廣益、博采眾長(zhǎng)，總結(jié)以下在項(xiàng)目改造中運(yùn)用到的核心創(chuàng)新技術(shù)：屋頂太陽(yáng)能技術(shù)運(yùn)用、屋頂蓄熱材料、墻面保溫材料的使用、墻面肌理變化、門窗節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、生物技術(shù)覆蓋集裝箱、雨水收集系統(tǒng)、微噴系統(tǒng)、屋頂平臺(tái)收雨水系統(tǒng)等。見(jiàn)圖4。目前前期方案得到了項(xiàng)目組老師和甲方的認(rèn)可，并且即將施工完成樣板房建設(shè)，為推廣被動(dòng)節(jié)能技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

圖4　被動(dòng)式技術(shù)應(yīng)用剖軸測(cè)圖

5課題改革的創(chuàng)新性

5.1技術(shù)創(chuàng)新

本項(xiàng)目以白馬湖陳家村177號(hào)住宅被動(dòng)式節(jié)能改造為實(shí)踐課題，在研究設(shè)計(jì)過(guò)程中注重創(chuàng)新設(shè)計(jì)，綜合考慮區(qū)域性建筑的文化因素與被動(dòng)式節(jié)能核心技術(shù)。通風(fēng)技術(shù)和植物表皮技術(shù)，見(jiàn)圖5。為延續(xù)吳越文脈中的水稻文化，利用生物技術(shù)對(duì)集裝箱進(jìn)行植物表皮覆蓋用于綠化灌溉，在保持生態(tài)環(huán)境的同時(shí)維持室內(nèi)熱穩(wěn)定性[6],見(jiàn)圖6。通過(guò)屋頂太陽(yáng)能技術(shù)最大限度的利用天然能源，利用太陽(yáng)能采暖和制冷來(lái)提高太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換率；使用屋頂蓄熱材料、墻面保溫材料優(yōu)化維護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱保溫性能，關(guān)注門窗節(jié)點(diǎn)和冷橋的設(shè)置，使建筑熱環(huán)境更為舒適；經(jīng)濟(jì)實(shí)用、取材方便的生土及卵石材料能夠形成墻面肌理變化，并且具有冬暖夏涼、易于維護(hù)的特性，從人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明的社會(huì)層面上看都是前景良好的鄉(xiāng)土建材[7]；合理用水也是節(jié)約水資源的重要措施之一，雨水收集系統(tǒng)、微噴系統(tǒng)、屋頂平臺(tái)收雨水系統(tǒng)的應(yīng)用可以幫助緩解用水壓力。

圖5　室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)

圖6　植物表皮覆蓋集裝箱

5.2教學(xué)改革創(chuàng)新

將被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)在民居保持風(fēng)貌的前提下運(yùn)用到民居改造，打破傳統(tǒng)節(jié)能技術(shù)與文脈割裂的思維模式，是教學(xué)上的實(shí)際運(yùn)用的創(chuàng)新性改革。傳統(tǒng)的教育模式保守死板，以“教授知識(shí)—接受知識(shí)”為主線，在教育過(guò)程中過(guò)于強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授而非方法的傳授。本項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合了實(shí)踐教育環(huán)節(jié)與課堂教育環(huán)節(jié)，以白馬湖陳家村建筑節(jié)能改造項(xiàng)目為載體，在建筑節(jié)能、生態(tài)與可持續(xù)建筑、建筑物理等專業(yè)學(xué)科的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)對(duì)事物本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，探求要素之間的相互關(guān)系，抓住主要矛盾，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)于節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性。

學(xué)生以問(wèn)題為中心，把書本知識(shí)與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題相結(jié)合，還原了知識(shí)的本來(lái)面貌，從而充滿激情地對(duì)知識(shí)深入探索，比較、推理，從而推陳出新。通過(guò)與居民的深入交流，項(xiàng)目組學(xué)生將設(shè)計(jì)技巧與居民的切實(shí)要求結(jié)合，發(fā)展出一種集體和個(gè)人都能夠參與到設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)模式，使學(xué)生對(duì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、進(jìn)展和實(shí)施有所了解，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立性和自主性，引導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目中調(diào)查、探究、總結(jié)，對(duì)設(shè)計(jì)地的地方歷史文化、被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用和鄉(xiāng)土材質(zhì)的生態(tài)友好性有更深刻的了解，在本科階段通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目的規(guī)劃改進(jìn)得到創(chuàng)新性科學(xué)研究的鍛煉。

6結(jié)語(yǔ)

在這種以學(xué)生為教學(xué)主體的建構(gòu)，使學(xué)生不僅能獲得扎實(shí)全面的理論知識(shí)，學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)合作和組織管理能力，還能形成一種綜合的思考模式和行為習(xí)慣，促進(jìn)全面發(fā)展。創(chuàng)新型教學(xué)必須落實(shí)到具體的教學(xué)過(guò)程中去，從學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)出發(fā)，從人格上進(jìn)行培養(yǎng)，才是最有效的途徑。

參 考 文 獻(xiàn)

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收稿日期：2016-01-15

基金項(xiàng)目：國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目(201511057009)；浙江科技學(xué)院校級(jí)教研項(xiàng)目(教學(xué))(2010IB-a15)

作者簡(jiǎn)介：李建勛(1979—)，男，浙江諸暨人，助理研究員，從事建筑教育創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作。

中圖分類號(hào)：TU02

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1008-3707(2016)05-0060-05

Innovation and Reform of Active Teaching Method for Architecture:Take the Passive Energy Saving Technology Transformation Which the Students Take Part in as an Example

LI Jianxun, ZHENG Ruifeng, WANG Weishi, LIN Yijun, HUA Chaonan