《建筑环境学》课程创新实践建设

李翠 李峥嵘

摘要：《建筑环境学》是一门跨学科的边缘学科，课程知识面广、内容多样，许多内容在教学中只能浅尝辄止。因此，教师应加强《建筑环境学》课程实践环节建设。建筑信息模型（BIM）具有承载各种信息的能力，能集成建筑的所有相关信息并存储在数据库中。利用BIM技术在建筑行业中的超前引领性，结合信息化、智能化、数字化、可视化技术，把《建筑环境学》各方面内容有机地结合在一起，建立综合虚拟教学实践平台，可有效地提升《建筑环境学》的教学效果。

关键词：建筑环境;BIM;虚拟教学

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）41-0001-02

《建筑环境学》课程具有知识面广、内容多样化的特点，涉及热学、流体力学、物理学、心理学、生理学、劳动卫生学、城市气象学、房屋建筑学等各个领域的知识[1]。《建筑环境学》包含建筑外环境、建筑热湿环境、人体对热湿环境的反应、室内空气品质、室内空气环境营造的理论基础、建筑声环境和建筑光环境等内容，其中大部分内容与人们的日常生活紧密相关。然而许多内容在教学中只能浅尝辄止，教师对比较抽象的理论只能做概念性的讲解[2]。因此，在教学中教师应避免科普性教学，把《建筑环境学》与专业内其他课程以及实践应用等紧密结合起来，使学生真正理解并掌握该课程的知识。通过建立创新实践平台，将《建筑环境学》各方面内容有机地结合在一起，实现体系化以及系统化的建设。

随着计算机、信息化技术的飞速发展，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术得到广泛应用。BIM技术可呈现建筑、设备的三维空间模型信息，是可互动的活模型。人们可以借助可视化技术实时操作与修改模型，情景互动。人们可直观感知建筑模型、设备等的空间形态，所见即所建。BIM技术的发展为建筑与能源工程专业教学提供了一个很好的平台，将BIM技术融入教学中，能够更好地培养新型工科人才。

一、实践教学方法应用及分析

《建筑环境学》课程涉及建筑声、光、热环境，建筑外环境，人体对热湿环境的反应、室内空气品质等内容，即建筑在运行过程中的内部环境表现和建筑运行所消耗的资源对环境的影响等。目前《建筑环境学》的实践教学改革主要是针对课程的性质和特点，对教学内容的系统性、多媒体教学手段、实验教学和考核方式等共性问题进行探索，形成科研兴趣小组式教学、实验教学以及论文式考核等多种方式。

中国矿业大学对《建筑环境学》的实践教学改革有建设实验课程和实施大学生科研训练计划两种。实验课程建设包括室内空气品质的测定实验、建筑光环境的综合实验、建筑声环境的综合实验等。大学生科研训练计划项目有“关于中国矿业大学教师公寓小高层建筑声环境的研究”和“空调房间气流组织的优化研究”两项。沈阳建筑大学《建筑环境学》的实验课程建设有室内空气品质测定和室内热舒适环境测试。

在《建筑环境学》实践方面，清华大学引导学生主动学习，自己提出问题、思考问题，充分利用课外时间主动参与教学。采取的方法有：用思考题作小作业，以大作业为考核依据，举行讨论会或报告会，在网站上开设专用讨论区等。在大作业选题方面，为了避免学生缺乏思路，由教师提出一些建议性题目。近两年的建议性题目涉及实验调研类、观点论述类和文献综述类。北京工业大学的简毅文老师也对《建筑环境学》的课程实验教学和实践进行了研究。

上述教学研究成果在一定程度上提高了学生对《建筑环境学》课程的学习兴趣，促进了《建筑环境学》课程教学质量的提高。然而，鉴于《建筑环境学》课程的教学内容及特点，目前《建筑环境学》实践教学建设还不能将各部分内容有机地结合在一起，不能进行体系化、系统化的建设。

二、BIM在建筑环境评价中的应用

BIM以三维信息技术为基础，集成建筑项目各个阶段相关信息建立三维信息模型。BIM模型具有承载各种信息的能力，能集成建筑的所有相关信息并存储在数据库中。BIM三维模型包含几何尺寸、物理参数等建筑的所有真实信息，从该模型中能形象直观地看到建筑建成后的几何、材料、光源、视角等信息。

将BIM模型导出为建筑环境性能分析专用的格式文件，再将文件导入专业的分析软件中，利用专业分析工具对模型进行局部调整，补充不完整的信息和丢失的信息，通过数据转换，实现对建筑环境的性能分析[1]。首先，BIM模型所含有的建筑信息为建筑环境分析提供了数据支持;其次，结合Green Building Studio、IES、Autodesk Ecotect Analysis软件，综合气象数据和建筑使用的最基本边界条件，根据实际情况初步确定对建筑环境影响较大的因素，明确要分析的对象和内容;最后，根据建筑所在地的气候条件对建筑的采光、声环境、热环境等进行模拟分析。具体见图1。

三、实践教学虚拟平台建设

（一）目标特性

《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》和《2017年教育信息化工作要点》等文件要求，深入推进信息技术与高等教育实验教学的深度融合，不断加强高等教育实验教学优质资源建设与应用，着力提高高等教育实验教学的质量和实践育人的水平。鉴于《建筑环境学》内容的多样化特征，我们很难建立一个综合的实验系统，因此，在科技化快速发展的大背景下，应结合信息化、智能化、数字化等技术，搭建《建筑环境学》综合虚拟教学平台。

（二）创意理念

加强《建筑环境学》实践教学虚拟平台建设，应以完成教学要求和内容为目标，综合应用BIM三维建模、传感器、数字化、智能化技术手段，增强现实人机交互，提升实验教学项目的吸引力和教学效果。以实验教学项目为基础，建设示范性虚拟仿真实验教学项目，探索个性化、智能化的实验教学新模式，形成专业布局合理、教学效果优良、开放共享有效的高等教育信息实验教学项目示范新体系。

BIM技术具有逼真的外观和可视性，运用其信息处理及动态仿真的特点，将书面文字信息转换为生动立体的现场模拟场景，能够解决《建筑环境学》课程理论与实践脱节的问题。

（三）过程控制与管理

《建筑环境学》综合虚拟平台建设要形成统一化、规范化形式，开发相应的专业软件，应区别于实际工程的应用。整体平台建设，应留出端口，供学生进行深化设计和控制，使他们能够通过虚拟平台感受建筑环境的变化。培养青年教师的BIM教学专业化知识，以更好地指导学生。

推动线上线下教学相结合的个性化、智能化、泛在化实验教学新模式，是推进现代信息技术与实验教学项目深度融合、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提高实验教学质量和水平的重要举措。

四、结论

《建筑环境学》综合虚拟教学平台的建设，既要完成既定的教学目标，又要培养学生的能力。要融学于做，调动学生参与实验教学的积极性和主动性，增强学生创新意识与实践能力。将虚拟仿真实验教学项目纳入专业培养方案和教学课程，制定相关教学效果评价制度。根据学生和教师的反馈，持续改进相关教学评价机制。将BIM技术应用于《建筑环境学》实践教学改革中，将建筑环境学各方面内容有机地结合在一起，实现体系化、系统化的建设，这必将使教师的教学效果和学生的学习效果得到提升。

参考文献：

[1]朱颖心.建筑环境学[M].北京：中國建筑工业出版社，2005.

[2]张昌，郑万兵，汤文华，汪秀清.建筑环境与设备工程专业课程体系的研究与实践[J].高等建筑教育，2008（03）：35-40.