主动式建筑学教学方法的创新改革——以学生参与乡村建筑被动式节能技术改造为例

李建勋，郑锐锋，王玮诗，林艺君， 华超楠

(浙江科技学院建筑工程学院，浙江 杭州 310023)



主动式建筑学教学方法的创新改革
——以学生参与乡村建筑被动式节能技术改造为例

李建勋，郑锐锋，王玮诗，林艺君， 华超楠

(浙江科技学院建筑工程学院，浙江 杭州 310023)

摘要：建筑学的实践教学方式有别于其他工科院校的实践教学。要构建可以培养建筑学专业创新类人才的实践教学体系，就应该首先确立以学生为重点的教学理念，以实际项目为依托，让学生在直接理解文脉、空间、材料、节能技术的基础上循序渐进，并注重培养其探索精神和创新思维。

关键词：建筑学教育改革；被动式节能改造；节能技术体系

1教学改革背景

提倡建筑学创新性教学的最终目标是提高教学效率，促进学生自主成长。教师只有深刻理解学生的学习基础，才能设计出学生切实需要的教学[1]。建筑学是一门注重实践性的学科，横跨工程技术与人文艺术领域，利用建筑技术和艺术研究建筑及其环境的关系。尽管我国的建筑学教学一直强调实践和动手能力，但学生却力不从心或无从下手，无法应用知识，使创新意识难以实现，创新思维受到限制。只有让学生在教学中身处主导地位，找到与其掌握的知识相关联的理解记忆方法，才能从根本上完成大学教学改革创新的使命，从而培养创新人才。

1.1建筑学传统教学弊端

传统的建筑学教学包含以下设计内容：大师作品分析,空间单一的住宅设计,多个重复空间的幼儿园设计,流线复杂的交通空间设计，直到较高阶段的旅舍展馆设计，学生仅从设计任务书出发，单纯的从物质形态方面考虑空间构成、形式设计和流线排布，关注建筑功能和动静分区，只知道该怎么做，却不知道为什么这么设计。与此同时,课堂教学往往缺乏真实性、直观性和预见性，如用地红线无法体现出周边环境制约和建筑风格的传承，学生在设计过程中也缺乏对经济属性、社会属性、文化属性的思考[2]。

就教学体系而言，建筑学也存在某些工科教学的通病：学校的统一教材，如建筑力学和建筑设备，经过系统的编辑整理，严谨科学，但是却没有跟上技术的更新换代，也不太关注知识在实际生活中的运用和学生是否感兴趣；课堂形式基本是一种以教师为主体的单向性灌输式教学，学生只是被动的知识接受者，缺乏课堂主动性、参与度和灵活度[3]；除去部分艺术设计类考察课程，作为主要教学考评工具的书面考试仅强调了集中思维[4]，也弱化了对学生逻辑思维、创新思维的锻炼和培养。

1.2建筑学改革方式

因此，教师在建筑学，尤其是设计类的教学活动中应该与学生积极互动、共同发展、追求突破，将学生作为教学主体，在实际设计改造项目中引导学生调研、探究、分析、设计，着重培养学生的自主性、独立性和发散性思维，以挖掘学生的潜能[3]。此外，教师还应该关注建筑学科的前沿科技以及对经济发展的贡献和设计发展趋势，从实际建筑项目展开进行实践教学，在教学中结合新思维并创建相应的教学方式，营造高效、融洽、开放的教学氛围[5]。

本项目就以杭州白马湖陈家村177号住宅的被动式节能改造项目为载体，在遵循吴越文化、使用乡土材料的基础上，以解决地域性乡村民居舒适度低的综合问题为目标进行的实践性教学活动。小组成员在老师引导带领下对民居周围环境进行实地调研，自主搜集相关资料、筛选适宜吴越地区的被动式节能技术、提炼体现当地文脉的建筑形式语言，最终合作完成实际项目的改造设计工作并且获得甲方认同。在整个教学活动中，学生完全掌握了主动位置，全权参与每个设计环节，在实践过程中充分联系理论知识基础，将二维的平面系统知识转化为以真实项目为依托的三维立体知识，在设计中突破思维定势，在创新思维和创新素质的作用下体现出创新能力，使教学质量得到升华。见图1。

图1　创新项目进程

2课题背景

建筑行业的能源消耗接近占我国总能源消耗的三分之一。尽管目前区域性乡村建筑能耗普遍偏低，但是当个人经济收入增加，其采暖、空调等运行能耗将非线性增加，成为建筑行业的新挑战。被动式节能技术在建筑设计上技术含量很高，但是作为一种在科技水平上低要求的低成本设计，可以用以缓解乡村建筑的能耗压力。因此将被动式节能技术作为课程实践的主题切合实际发展的需求，是具有迫切性、前瞻性、实践性的创新改革[6]。

此次的教学革新项目位于浙江省杭州市白马湖陈家村，属于亚热带季风气候，在全国热工分区属于夏热冬暖区。由于改建项目地处乡村，经济发展缓慢，居民对于节能环保意识都较为滞后，因而未能将建筑能源充分利用，整体节能技术利用率相对城市偏低。小组成员计划在完成设计方案的基础上落实施工，将项目实体陈家村177号住宅打造为被动式节能技术样板房，在江浙一带区域性建筑中推广使用。

3课程改革具备条件

在大一至大三学年，学生从单一的住宅空间设计渐进深入到博物馆类建筑复杂空间设计，初步体验和掌握流线与空间的穿插组合方式，理解建筑及其周边环境文脉的对应关系和基础的结构体系。本设计项目以学校四年级的第1个课程设计——住宅设计与居住区详细规划为载体，充分发挥学生的主动性和积极性，通过实际的建筑节能改造项目进行深入理解和探究理论知识基础。项目在切合教学大纲的基础上，以陈家村节能改造的实体项目为依托实行建筑学主动式教学方式的创新型改革。

4课题设计过程

本项目采取实地调研—模型建立—节能技术应用—关键技术总结的技术路线，将学生，即5名小组成员放置在教学的主导地位。指导老师辅助教学，引导学生在实际过程中改造、研究、分析、设计被动式建筑节能技术。小组成员首先到达陈家村进行实地调研，提炼传统民居的建筑符号语言、居民生活方式和气温降水的结合平衡点，其次根据当地实际气候状况并结合理论知识选取适宜的保温节能措施与建筑体有机融合。最终在老师指导下，小组成员充分发挥团队合作能力和关系协调能力，集中优势资源在实践中产生创新，提炼出一系列适宜江浙地区的核心建筑被动节能技术以便推广利用。白马湖177号居民调研及设计模型见图2。

图2　白马湖177号民居调研及设计模型

4.1资料搜集与实地调研

在项目开展初期，项目组成员首先分工合作，利用校区网络资源了解到尽管被动式节能技术在国内外取得初步成效，但依旧存在一系列在设计过程中需要规避的技术问题：建筑节能设计缺乏基本的设计模块，因而无法与区域性建筑文化融合；节能新技术仅有简单的技术堆砌并且整体优化研究不足。

在已有的理论知识基础上，指导老师与小组成员一同前往项目的实施地点，白马湖陈家村177号农村自建房。该居住建筑部分结构裸露破损但整体保存完好。经过项目组成员分工测量，建筑高度13.88 m，1层大厅层高3.5 m，标准层高3.3 m，局部4层，建筑面积424.8m2。该改造项目建筑保留了传统的木构屋顶，但整体造型又采取西式做法，建筑风格模糊(图2)。同时小组成员一致认为其窗墙比远高于夏热冬冷区域节能规范要求，因而造成冬夏两季室内热环境不舒适，致使建筑能耗过大。

4.2模型制作与技术选择

经过和指导老师与项目甲方的讨论，项目组成员决定从场地文脉传承的视角出发，用被动式节能技术的思路解决区域性建筑舒适度问题，期望获得创新性结果。白马湖陈家村与吴越文化一脉相承，因此在建筑形式的设计中，经过成员们交流沟通，综合利用了杭派石库门的处理方式，白墙黛瓦的镂空技艺，从小尺度到大视野的转变方式，以及呈腾飞之势的屋脊飞檐。同时把水稻作物化为自然简易的景观资源，体现乐趣和生机。见图3。

图3　设计元素提取及节能技术应用

从节能技术角度，小组成员主要利用Ecotect节能软件对该实际项目建筑进行节能分析，确定其朝向、门窗洞口位置与尺寸、墙面屋面保温材料的蓄热特性。在设计过程中，成员们则充分结合了建筑物理、建筑节能、生态与可持续建筑课本内的理论知识，以白马湖陈家村建筑节能改造项目为背景材料，灵活运用多种思维模式进行创新思维，充分发挥主动性、积极性和创造性[2]。同时设计中还运用太阳能现代技术实现屋面一体化、使用屋顶蓄热材料调节室温，并通过墙面保温颗粒和保温板、门窗节点与冷桥设计提高外维护结构的保温特性，达到被动节能效果，有节制的利用现有资源。

从吴越文化中印纹陶得到启发，小组成员通过青砖与石块的砌筑方式反映出乡土材料的形态与肌理。为符合甲方对于文化创新的设计需求，成员们计划利用泥土、树叶等自然资源作为建筑材料，从生态的角度说，仅通过材料自身的保温性能和色彩纹理使居民感受到文脉的传承。在小体量、低密度的单体房屋和小规模的聚落设计中，选用低投入、高产出、低能耗的乡土材料具有自身优越性，不但可以降低投资成本，还可以节省后期维护费用。

4.3总结归纳

项目组成员经过现场调研和与指导老师以及项目甲方的交流启发，集思广益、博采众长，总结以下在项目改造中运用到的核心创新技术：屋顶太阳能技术运用、屋顶蓄热材料、墙面保温材料的使用、墙面肌理变化、门窗节点设计、生物技术覆盖集装箱、雨水收集系统、微喷系统、屋顶平台收雨水系统等。见图4。目前前期方案得到了项目组老师和甲方的认可，并且即将施工完成样板房建设，为推广被动节能技术奠定基础。

图4　被动式技术应用剖轴测图

5课题改革的创新性

5.1技术创新

本项目以白马湖陈家村177号住宅被动式节能改造为实践课题，在研究设计过程中注重创新设计，综合考虑区域性建筑的文化因素与被动式节能核心技术。通风技术和植物表皮技术，见图5。为延续吴越文脉中的水稻文化，利用生物技术对集装箱进行植物表皮覆盖用于绿化灌溉，在保持生态环境的同时维持室内热稳定性[6],见图6。通过屋顶太阳能技术最大限度的利用天然能源，利用太阳能采暖和制冷来提高太阳能转换率；使用屋顶蓄热材料、墙面保温材料优化维护结构的蓄热保温性能，关注门窗节点和冷桥的设置，使建筑热环境更为舒适；经济实用、取材方便的生土及卵石材料能够形成墙面肌理变化，并且具有冬暖夏凉、易于维护的特性，从人居环境可持续发展和生态文明的社会层面上看都是前景良好的乡土建材[7]；合理用水也是节约水资源的重要措施之一，雨水收集系统、微喷系统、屋顶平台收雨水系统的应用可以帮助缓解用水压力。

图5　室内通风系统

图6　植物表皮覆盖集装箱

5.2教学改革创新

将被动式节能技术在民居保持风貌的前提下运用到民居改造，打破传统节能技术与文脉割裂的思维模式，是教学上的实际运用的创新性改革。传统的教育模式保守死板，以“教授知识—接受知识”为主线，在教育过程中过于强调知识的传授而非方法的传授。本项目有机结合了实践教育环节与课堂教育环节，以白马湖陈家村建筑节能改造项目为载体，在建筑节能、生态与可持续建筑、建筑物理等专业学科的基础上，引导学生增强对事物本质的认识，探求要素之间的相互关系，抓住主要矛盾，从而调动学生对于节能技术应用的主动性、积极性和创造性。

学生以问题为中心，把书本知识与现实问题相结合，还原了知识的本来面貌，从而充满激情地对知识深入探索，比较、推理，从而推陈出新。通过与居民的深入交流，项目组学生将设计技巧与居民的切实要求结合，发展出一种集体和个人都能够参与到设计中的设计模式，使学生对规划、设计、进展和实施有所了解，培养学生的独立性和自主性，引导学生在项目中调查、探究、总结，对设计地的地方历史文化、被动式节能技术的应用和乡土材质的生态友好性有更深刻的了解，在本科阶段通过实际项目的规划改进得到创新性科学研究的锻炼。

6结语

在这种以学生为教学主体的建构，使学生不仅能获得扎实全面的理论知识，学习团队合作和组织管理能力，还能形成一种综合的思考模式和行为习惯，促进全面发展。创新型教学必须落实到具体的教学过程中去，从学生的关注点出发，从人格上进行培养，才是最有效的途径。

参 考 文 献

[1]林健.卓越工程师创新能力的培养[J].高等工程教育研究,2012(5):1-17.

[2]王旭.第三章教学模式与教学方法改革[C]//高等教育改革创新理论与实践会议论文集.黑龙江：黑龙江省高等教育学会，2008:290-474.

[3]刘晓雪.天津大学建筑学院建筑设计教学改革方法研究初探[D].天津：天津大学,2005.

[4]范占军,刘学.设计/建造教学模式的理念、做法与问题[J].南通大学学报：教育科学版,2009(3):89-92.

[5]张早.踏入现实:建造教学中的身体启示[J].建筑技艺,2014(8)：40-43.

[6]杨欢欢.被动式建筑设计策略应用研究[D].武汉：华中科技大学,2006.

[7]陈华晋,李宝骏,董志峰.浅谈建筑被动式节能设计[J].建筑节能,2007(3):29-31.

收稿日期：2016-01-15

基金项目：国家级大学生创新创业训练计划资助项目(201511057009)；浙江科技学院校级教研项目(教学)(2010IB-a15)

作者简介：李建勋(1979—)，男，浙江诸暨人，助理研究员，从事建筑教育创新创业工作。

中图分类号：TU02

文献标志码：B

文章编号：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