风景园林学专业城市环境物理课程教学改革初探★

陈光 马源 江海燕

(广东工业大学建筑与城市规划学院，广东 广州 510910)

1 课程概况

城市环境物理是利用物理学的一些基本原理，分析城市环境内部各要素的运动变化规律和存在形态，阐述如何利用规划设计手段改善日益恶化的城市热湿环境、光环境、声环境、风环境和大气环境等[1]。城市环境物理研究的问题可帮助园林规划设计提升环境品质[2]，这促使风景园林专业的科研和教学中越来越重视城市环境物理。结合该课程的几年教学，梳理教学中存在的问题，依据培养定位和教学目标，对教学内容、教学方式、课外知识、考核评价等对课程进行初步改革，着力培养学生优化城市物理环境的设计能力，适应新时期城市发展的需求。

2 课程教学现状与问题

2.1 教学内容

教学内容需有待优化。城市物理环境课程包含三方面的主要内容：基础知识、实验方法和数值模拟技术。目前授课以理论基础知识讲授为主，重点讲述城市热湿环境、声环境、光环境、风环境、大气环境的基础理论和公式，缺乏科学实验和数值模拟技术的教学内容。数值模拟技术的内容可以辅助学生优化设计方案[3]，如铺装类型的选择对场地热环境的优化辅助，场地布局对场地风环境、声环境的优化辅助等。教学内容的不完整直接带来两个影响：1)风景园林学生数理知识相对薄弱，枯燥的理论知识学习降低了学生的学习兴趣。2)实验方法和模拟技术的缺失，使学生无法从该课程获取对方案设计的直接帮助，更加不重视该课程。难以达到教学目标。

2.2 师资、教学资源配置不够

2.3 教学模式和方法不符合专业特点

城市环境物理的理论内容为物理学、传热学、气象学、流体力学、环境科学等知识，学科多、跨度大，且都为逻辑理性的科学思维。风景园林专业思维重点是培养形象思维和感性思维。该课程授课教师多数都是暖通空调、物理学、建筑技术等专业背景，更加侧重理论科学思维的授课模式和方法，偏重公式推导和计算，导致学生学习兴趣低，难以达到满意的教学效果。

3 教学改革的初步实践

3.1 明确教学目标,适应专业特点

明确课程的培养目标，即向学生传授设计城市物理环境的知识和方法，培养学生将城市环境物理结合到风景园林规划和设计中的能力，使学生在设计中能创造出良好的城市环境。具体来说，对本科学生来说能够达到：1)能够在方案设计阶段有意识的应用城市物理环境知识；2)能够正确的选择和应用相对应的模拟技术和解读模拟结果；3)对于有专业模拟人员介入的项目，能够理解专业人员的技术报告并且顺畅沟通。

3.2 整合教学内容，引入数值模拟技术

课程内容结合课程教学目标设置。首先，明确课程应包含三大部分的教学板块：理论知识、现场实验、数值模拟技术[4]。改变以往单纯的理论知识授课而缺乏现场实验和模拟技术的教学内容，先理论、再实验验证与创新、后模拟技术应用。

将总课时36学时的课程设置为24课时的理论与12课时的实验，其中24课时的理论课程包含了基础概念和数值模拟技术。包含热工学、光学、声学、大气科学等比较常用且简单易学的数值模拟分析软件，如Phoenics，Ecotect，ENVImet，DUTE等热环境分析软件，Ecotect，Radiance等光环境分析软件等。模拟技术学习与同学期进行的风景园林规划与设计课程相结合，要求学生应用模拟技术为方案设计提供基于物理环境的方法和技术上的支持。

3.3 采用“案例+专题”教学方式

作为一门技术性课程,要求学生以科学思维方式接受技术知识,这与风景园林设计的创造性思维方式是不同的。结合教学目标和学生特点，发现采用“专题+案例”的教学方式，更符合风景园林学生的特点。

根据风景园林设计要素与城市物理环境的相关性，将课程分解为12个专题，主要内容包括：

1)城市环境物理与风景园林的关系。

2)城市热环境及人体热舒适。

官963-21井位于王官屯油田官962－17断块，为三开定向井，完钻层位为孔店组。井深为2227m，最大井斜 28.89度，垂深2071m，φ444.5mm×30m+φ339.7mm×30m+φ311.1mm ×556m+φ244.5mm×555.483m+φ215.9mm×2227m。沙一井段1796～1938m，含有灰白色生物灰岩；沙三井段1938～2106m，含有灰黑色玄武岩，雷特堵漏施工前钻井液密度：1.52g·cm-3。

3)城市湿环境与园林规划设计。

4)城市热岛与景观规划设计。

5)住区热环境与景观规划设计。

6)植物设计与热环境关系。

7)生态铺装与热环境关系。

8)海绵城市理论与应用。

9)城市风环境。

10)城市光环境。

11)城市声环境。

12)城市大气环境。

不同的专题在组织教学时，采用设计实例分析，提取理论知识模型，应用模拟技术优化设计的递进式教学流程。例如在住区热环境与景观规划设计专题中，讲述室外花架、凉亭、屋面等设计中如何与当地气候结合的遮阳设计教学，选择实际的屋顶遮阳案例考察，提取成理论知识的模型，进而优化设计，见图1。

3.4 “课题+实验”的自主探究实验

以前课程实验多为简单的验证性实验，严重制约了学生的创新和学习积极性[5]。引导学生开展探究性实验，可培养学生的创新和动手能力。城市环境物理的实验内容创新空间较大，光学、声学、热学，铺装构造、遮阳等都可为目标进行探究性实验。例如某小组以校园建筑空间组合为题开展探究实验，通过实验测试和主观问卷完成对课题的探究性试验，依据实验结果提出改善校园物理环境的设计方案。这种“课题+实验”的实验教学为学生通过脚踏实地的实验工作、结合理论知识开展科学研究进行了启蒙，将结果转化为设计，提升了设计科学性的同时大大提高了学习的积极性。

在兴趣的基础上，进一步孵化大学生创新项目和设计竞赛。2018年，课程内课题实验的基础上，某小组同学对城中村物理环境产生浓厚兴趣，开展实验研究。确定研究内容，制定实验方案，开展实地测试实验，基于实验结果数据分析，揭示城中村物理环境的现状并提出改善策略和设计方案，基于此立项大学生创新创业训练计划项目《广州城中村物理环境测试与优化研究》。通过探究性实验的开展，使学生认识到课程的有趣性和实用性，提升了学生的创新探索能力。

3.5 “报告+设计”的考核评价方式

以往的课程考核方式为20%平时成绩+80%期末考试成绩，存在轻过程、重期末考核的问题。尝试建立以评价学生应用能力的新评价方法，新的评价方法以探究实验的实验报告和方案设计中物理环境专题设计图纸为考试方式。新的评价方法最终成绩由平时成绩(20%)、探究性实验成绩(40%)及专题设计(40%)三部分组成，专题设计指模拟技术与课程设计结合的应用，如依据物理环境模拟结果，分别在种植、铺装、遮阳等方面给出的策略和设计指引。这种考核方式引导学生尽早参与科研和实践，培养了创新能力，提升了应用的能力，实现了以“设计和研究能力提升”为导向的课程考核。

4 结语

结合当前提倡健康高品质城市环境的背景，风景园林设计实现可持续化、生态化，城市环境物理课程的学习是很必要的。通过教学的反思与初步的改革，不仅逐步提升了学生基于物理环境品质提升的辅助方案设计的能力和优化城市物理环境的研究创新能力，也为风景园林学科理论课程实现“以设计与研究双能力提升为导向”的多元化改革与实践提供了借鉴。