基于绿色建筑设计能力培养的教学改革与实践

李纪伟 邵 旭 王 志

(1.河北大学建筑工程学院 河北保定 071002;2.河北建筑工程学院 河北张家口 075000;3.济南市工程质量与安全中心 山东济南 250014)

0 引言

随着社会经济的不断发展，我国面临的资源、环境压力也越来越大，在此背景下发展绿色建筑的策略被提出，并开始广泛推广[1]。

绿色建筑，涉及到节能、节水、节地、环境保护等多个方面[2]，需要设计人员掌握较为全面的相关知识，而目前熟悉绿色建筑设计人才相对较少，尤其是能够全面控制绿色建筑设计过程的建筑师[3]。其中一个主要原因，绿色建筑是新时代课题，传统的建筑学教学缺失对绿色建筑设计知识和设计手段的引入，而在岗的建筑师们一则基于传统建筑设计的理念惯性，一则基于设计任务繁重，能够系统学习绿色建筑知识的时间相对较少；而高校建筑设计教学与时俱进改革步伐缓慢，致使建筑学新生代毕业生对绿色建筑的理念认知和掌握肤浅，造成了我国绿色建筑设计人才的缺乏。因此，需要从学生阶段开始培养绿色建筑设计能力，在建筑学的教学过程中需要结合绿色建筑的设计原理、设计方法，综合考虑课程设计的时代特性特点，将绿色建筑理念深入融入教学过程，切实提高学生对绿色建筑的理解深度与应用水平。

1 建筑设计课程的传统教学计划

建筑设计是建筑学专业学生的主干课程，课程的开设一般从建筑学专业的二年级开始，通常先从小规模建筑做起[4]，如公园茶室等，之后开始设计中等规模的建筑，如图书馆、建筑系馆等，最终完成大型建筑的设计，如影剧院综合体、高层建筑、居住区等，如表1所示。这种按部就班的模式能够帮助学生逐步了解建筑设计的原则与方法，为毕业后的专业工作奠定基础，但在目前的教学过程中还缺少对绿色建筑设计方法的系统引入。

表1 某高校建筑设计课程及作业安排

图1 绿色建筑技术分类

2 绿色建筑设计特点与要求

绿色建筑设计，实际上是将绿色建筑技术融入建筑设计全过程，是目前我国建筑设计的一项重要内容。绿色建筑涉及到主动技术与被动技术的多个方面，以《绿色建筑评价标准》为例，该标准共涉及主被动技术110余项[5]，如此庞大的规模，一般设计人员都难以掌握，对于建筑学专业的学生来说难度更高，如果希望学生在设计中进行熟练运用，就需要对这些技术进行深入的分析，并分解到不同的教学阶段来进行学习。

绿色建筑技术主要包括主动技术和被动技术两大类，主动式建筑技术主要是依靠机械设备等完成节能、节水等工作，而被动技术则是依靠建筑设计本身来达到建筑节能节材目的。从图1可以看出，主动式绿色建筑技术，主要包括光伏发电、高效采暖制冷设备、节水器具、热回收利用技术等以建筑设备为主的技术，这些技术需要开设相应理论课程；被动技术，主要包括场地风环境、建筑体型设计、太阳能利用、自然采光等技术，这些技术需要综合地域特点，外部气候环境，并进行模拟验证才能更好的掌握。主被动技术的重点和难点各有不同，需要在设计课程中进行循序渐进的融入。

3 基于绿色建筑设计要求的建筑设计教学分析

学生绿色建筑设计能力的培养，需要从师资力量、教学方法改革、课程体系构建、课程教学实践等方面进行调整。

3.1 师资力量构建

目前，大部分院校缺少绿色建筑方面的专业师资，绿色建筑相对于传统建筑所涵盖的内容更多，涉及到的技术更为复杂，在师资建设方面需要从多方面入手。首先，需要加大师资培训力度，组织教师参加绿色建筑相关的培训及宣贯活动；其次，加强教师的绿色建筑设计实践，与设计院进行合作，增强教师的绿色建筑设计教学实践能力；最后，发挥校外导师作用，聘请具有较强绿色建筑实践能力的建筑师担任校外导师，培养学生的绿色建筑实践能力。

3.2 教学方法改革

教学方法改革，从培养学生的绿色思维能力入手，开发学生对绿色建筑设计理念和知识的认知，以实际项目为基础，以问题为导向，采用案例分析、实例讲解、媒体互动等多种教学手段，调动学生对绿色建筑学习的兴趣，培养学生解决绿色建筑现实问题的能力。

3.3 课程体系构建

在绿色建筑融入建筑设计教学的过程中，通过对建筑学专业的年级特点进行重点分析，以及每个年级根据接受程度和理解程度对绿色建筑技术进行了相应的分解，开设相关课程，并且综合考虑绿色建筑理论与实践的应用，进行教学体系改革，即：将整个教学过程分为初步融入阶段、进阶设计阶段、深入设计阶段、实践设计阶段4个阶段，如图2所示。

图2 绿色建筑理论融入教学环节阶段性分析

绿色建筑设计的核心课程，主要包括：建筑物理、建筑节能、建筑设备、场地设计、建筑材料、建筑结构等，将这些课程根据绿色建筑能力的培养要求进行构建。总体来说，课程体系可以划分为4大模块：节能模块、节地模块、节水模块、节材模块，每个模块下设不同的课程，用以培养学生的相关设计能力，如图3所示。

图3 课程体系模块

3.3.1初步融入阶段

该阶段针对二年级学生开设。建筑学二年级学生大多刚开始接触建筑设计，对于建筑设计的要求和意义理解往往不够深刻，对于绿色建筑更是茫然无知。因此，在这个阶段不应过于强调绿色建筑的技术性。教学过程中，主要从建筑与环境的关系进行分析，旨在帮助学生理解场地条件、气候条件、日照条件以及建筑功能对绿色建筑设计的影响，用3～4周的时间开展绿色建筑Workshop，促进学生初步认识绿色建筑。该阶段以环境分析为主，在培养学生对于建筑本身理解的同时，培养学生对于绿色建筑的认识。

3.3.2进阶设计阶段

该阶段主要针对三年级学生开设，是绿色建筑设计融合的重要阶段。三年级学生对于建筑已经有一定认知，且前期已经开设建筑构造、建筑材料等基础课程。因此，此阶段开始为学生讲授较为系统的绿色建筑技术知识，主要包括遮阳、被动式太阳能利用、自然通风、自然采光等单项绿色建筑技术，引导学生认识到外部自然环境对被动技术设计的影响，掌握通过分析外部气候、气象数据选择合理被动技术的能力。引导学生分析国内外绿色建筑的优秀案例，如福斯特的法兰克福银行、皮阿诺的艺术中心、赫尔佐格的建筑养老基金会等，领悟国内外设计大师们对绿色建筑技术的应用原则与方法，提升自身对绿色建筑技术的认识。

3.3.3深入设计阶段

该阶段的主要任务是：帮助学生认知并掌握主动式绿色建筑技术的应用。由于主动式技术涉及到很多设备，因此需要在四年级的建筑设备课程中增加如中水利用、光伏发电、高效空调系统等主动绿色建筑技术的相关知识。该阶段还需要安排学生学习建筑物理方面的知识，并引入建筑性能模拟软件，如Ecotect、Radiance、Airpak，通过讲授性能模拟软件的应用，推进学生掌握通过调整设计参数分析建筑性能变化的能力，并能熟练运用模拟软件分析不同的绿色建筑技术措施对环境造成的影响。同时，邀请设计院的一线设计师进行案例讲授。在此阶段，要求学生对主被动技术进行深入融合，以期熟练掌握不同绿色建筑技术的应用场合，实现绿色建筑的有机设计。

3.3.4实践阶段

该阶段安排在毕业实习阶段。在学生实习过程中积极主动创造机会，发挥学校的产学研作用，让学生能够跟进实际项目，在实践中锻炼绿色建筑设计的能力，发现绿色建筑设计中的问题，并找到解决这些问题的方法。在此阶段安排学生认真学习《绿色建筑评价标准》的条款与内容，同企业导师进行配合，重点培养学生绿色建筑技术的综合处理能力，绿色建筑设计流程的控制能力，多专业协同配合的协调能力。

总之，通过以上4个阶段较为系统的学习，旨在促使建筑学专业的学生对绿色建筑掌握从感性到理性的认识，定性分析绿色建筑技术的优劣，定量分析绿色建筑对环境产生的影响，并根据不同的建筑方案选取合理的绿色建筑技术进行应用，充分掌握绿色建筑设计手段，为工作后开展绿色建筑设计打好基础。

3.4 课程教学实践

目前，该教学改革已经在我校教学中进行了初步应用，低年级学生已经基本掌握了初步的环境分析理论和基础的被动技术知识，逐步在建筑设计课程中进行了应用。如图4所示，在低年级的住宅课程设计中，通过将被动式太阳能技术融入课程，学生将附加日光间、太阳能集热器、太阳能拔风井与课程设计进行了较好的融合。

图4 低年级设计中太阳能技术的应用

在高年级的课程设计中，学生基本掌握了Ecotect等绿色化性能分析工具，如图5所示，学生针对商场设计方案进行了光环境分析，并通过分析优化了设计方案。

图5 高年级商场设计光环境分析

4 结语

研究分析了绿色建筑设计能力的要求，并结合教学规律，从建筑学专业教学体系建构、师资力量、教学方法改革、课程教学实践等方面建构了绿色建筑设计课程体系，将具体教学过程分为初步融入阶段、进阶设计阶段、实践阶段，教学中加深了学生对绿色建筑技术的理解，提高了学生的绿色建筑设计水平，促进了学生掌握绿色建筑设计基本原理与知识，为将来的工作奠定了一定的基础。