建筑光环境课程教学体系的更新与思考

李 卓, 张彧辉

（郑州大学 建筑学院，郑州 450001）

建筑光环境是全国高校建筑学专业学生必修的一门专业基础课，也是建筑学教育体系中唯一一门涉及光环境的技术类课程[1]。该课程通过建筑光学基础理论的讲授并结合相关实验，使学生掌握天然采光和人工照明的方法和技术，在培养专业技能的同时弥补建筑学学生偏感性知识体系中对于理性思考的不足[2]，因此，该课程是建筑学整体教学结构的核心环节。

1 建筑光环境课程存在的问题

通过与其他重点建筑院校交流和建筑学本科教学实践发现，建筑光环境课程存在如下问题。

1.1 陈旧晦涩的教学资料与实际脱节

首先，由于建筑光环境的课程内容陈旧，教材中缺少反映现代照明技术与艺术的设计理念和设计方法[1]。学生缺乏学习兴趣，把主要精力花费在建筑本体上而忽略了“光是最生动的设计语汇”这一设计基本理念，同时也不注重营造舒适光环境对人本身的影响；其次，教材内容过于理论化和公式化，概念阐释晦涩生硬[1]，与以图像思维为主的建筑学专业学生的思维特点不符，因此，相当一部分学生对该课程存在畏难情绪甚至排斥心理，严重影响教学效果。

1.2 理论教学与建筑设计教学脱节

1）贯穿五年教学全过程的建筑设计是建筑学专业的主干课，以设计课为核心的教学模式过分强调空间与形式，建筑技术方面往往被忽略。建筑光环境在第五学期开设，此时学生的思维模式和设计习惯已基本定型，大部分不能适应技术理念与空间思维结合的建筑设计方法。没有从低年级开始循序渐进安排课程，仅靠三年级设置的光环境课程来完成与建筑设计之间的整合难度很大。

2）建筑光环境自身较为理论化的课程特点本来便与建筑设计结合不紧密，而教师理论讲授、学生被动接受的教学形式又不够灵活，无法将理论知识与设计方案融合并同步推进，导致理论教学与设计实践脱节。

1.3 实验设备和实验内容与教学需求脱节

建筑光学实验是建筑学课程体系的重要组成部分，对培养学生的动手能力、加强学生的直观感受、启发学生的创新思维有重要作用。调研发现，目前中国大部分建筑类院校的光学实验设备落后，随着大量新型光源、检测技术、模拟技术的出现，现有设备已明显不能满足实验教学要求。实验内容设置缺乏实践性，难以对建筑专业设计课程提供直接的辅助与支撑，学生无法将所学实验知识与设计实践进行有效联系，只是按部就班地使用简单设备开展程式化测试，严重影响了对学生创新能力和动手能力的培养。此外，既有光学实验主要是基于照度值、均匀度等功能性指标的检测和计算，学生没有机会通过自主设计实验来分析不同光照条件对建筑空间品质的影响。

2 课程体系的更新策略

作为建筑学的重要基础课程，建筑光环境目前在教学资料、理论教学、实验教学等方面存在亟待解决的关键问题，与建筑设计课程脱节严重，实际教学效果不佳。因此，基于长期教学实践，通过课程体系优化和教学内容更新，提出一套具有可操作性和推广价值的创新教学模式，实现提升课程质量、提高培养效果的目标。

2.1 拓展教学资源，改善教学效果

1）借鉴国际上相关专著、优秀教材和设计手册的内容编排，在介绍基本理论的基础上增加建筑光环境设计与应用内容，提高学生对光的艺术认知和学习兴趣。

2）利用互联网拓展教学资源，配合教学微信公众号、往届优秀学生作业、教研组团队的科研与实践成果、课上问题答疑汇总等手段，弥补教材内容相对滞后的缺陷。

3）突破传统教学中物理定律的理论描述，进行图式化演示，并提取与生活息息相关的内容展开设计训练，提高学生的学习兴趣。

2.2 改革理论教学模式，与建筑设计一体化

从低年级阶段着手引入[3]，使课程在建筑学专业本科教学阶段具备连续性，在学生的“白纸阶段”进行光学启蒙教育，并将建筑物理光学课程的影响范围扩大到建筑学专业本科的不同阶段，在低中高不同年级进行不同深度、不同方向的引导应用，使学生主动关联所学内容至设计过程，将光作为一种可量化的设计语言。同时，强调光对建筑空间形态的艺术塑造作用，引导学生主动观察各种光照场景，关注视觉功效和光环境的心理作用，在培养学生实践动手能力的基础上激发学习兴趣，一方面弥补建筑学专业本科教育技术性缺失的短板，扭转学生在以往建筑学专业教育过程中产生的“轻技术”心理，另一方面将建筑光环境系统化理论教学与建筑设计课程有机融合。

2.3 搭建创新实验平台，改进实验教学方法

1）加强基础性实验教学，改善实验设施条件，使学生通过实验系统学习光、颜色和视觉环境的基础知识和基本规律[4]。

2）搭建光与照明演示与设计实验平台。学生不仅可以直观了解和认识各种灯具及照明方式的功能特点，还可观察、体验光与照明对空间形态的艺术塑造和表现形式，使学生在建筑光环境的设计和空间营造中受到启发，培养学生的建筑设计技能，提高专业素养[4]。

3）开展设计性实验。如，学生在课程设计和毕业设计中需解决采光和照明设计问题，可开展针对性的实验辅助设计，鼓励学生采用实验检验和分析的手段来提高设计方案的合理性[1]。同时引导学生对感兴趣的采光与照明问题开展实验研究和探索，培养学生的设计创新能力。

3 课程体系的更新实施方法

对建筑光环境课程体系的调整可分为两个阶段：第一阶段为研究阶段，建立较为完整全面的课程教学体系；第二阶段为实践阶段，在理论授课、设计引导、实验教学中进行实践，根据实践效果优化教学体系。

3.1 研究阶段

采用学习先进经验、搜集文献资料、总结前期成果、定期讨论交流等方法。首先，深入解读《全国高等学校建筑学专业本科(五年制)教育评估标准》《建筑学专业本科教育五年制培养方案》等文件，了解建筑学专业教学的整体目标和框架；其次，对全国范围内建筑学专业重点院校的建筑光环境课程设置及体系进行研究与学习；第三，总结前期教学成果，建立符合专业需求和时代背景的建筑光环境教学体系，并搭建实验平台。

3.2 实践阶段

低年级（1～4学期）。在保持原有建筑学教学框架的前提下，设置一系列与低年级教学相结合的建筑光环境课程，拆分原有的建筑光环境课程，其中一部分放在低年级，主要形式为抽出学生可理解的原理、方法，以先修课的形式策划建筑物理光环境初步课程。从建筑初步的先例分析环节入手，在设计过程中引导学生从建筑光环境的角度思考空间。与一年级建造节的“建造”活动结合，在形态设计和表皮肌理阶段，将采光与照明设计纳入建造过程。开展系列专题讲座，开设光环境方向的启蒙设计课。

中高年级（5～6学期）。设置系统理论介绍课程，利用多媒体教学的优势，生动直观地系统讲授建筑光环境的理论与设计内容。除介绍光、颜色与视觉环境的基础知识，在天然采光和人工照明章节重点增补有关光环境设计的实际案例，使学生容易理解所学的内容。为提高教学质量，在深入反思传统“理论+实验”教学模式的弊端后，提出“理论+实验+模拟”教学模式[5]，在内容上增加“计算机辅助模拟”以提高学生的模拟分析与设计能力，并拓展采光模型的种类以满足多样化的实验教学需求。专业的天然光模拟软件Ecotect、Radiance和照明计算软件A G I 3 2、DIALux 等都可帮助学生模拟真实的采光和照明效果，快速获得多方案量化对比计算数据和效果图，为方便理解模拟和真实场景的物理关联，增加实验和测试的教学内容，并保证授课期间实验室对学生全面开放。

高年级（7～8学期）。与建筑学本科阶段绿色建筑设计等技术类课程相结合，通过低年级技术策略的影响、中高年级基础理论的系统学习、建筑模拟软件的定量化分析手段及主动式光学实验的研究，提升绿色建筑设计课程的教学效果。

毕业设计（9～10学期）。建筑学专业毕业设计是培养学生综合运用本科阶段所学知识和设计技能解决实际问题的重要教学环节。在毕业设计时会有不同的专题供学生选择，每个专题由不同的教师来负责，拟增加以光环境为主题的毕业设计教学内容，在设计中突出整个过程的实验辅助设计部分，丰富学生的知识构成，开拓学生的建筑设计思路，增强学生的建筑设计技能。

4 结论

通过以上对建筑光环境课程教学体系的探索，提出针对不同教学阶段的建筑光环境与建筑设计一体化理论教学模式，并根据理论教学需求搭建光环境创新性实验平台，提出与之相匹配的实验教学方法，形成“教学资源—学生特点—理论讲授—实验教学”的全流程创新教学体系，从而实现建筑光环境与各年级建筑设计课程的有机关联，使学生具备通过建筑光学解决建筑设计中关键问题的能力，实现由被动式接受向主动性创新的转变，构建学生“感性创造+理性分析”的完整思维体系，全面提升建筑学专业的教学效果。