黃凌江+李中奇

摘要：建筑物理實(shí)驗(yàn)是建筑物理教學(xué)的重要組成部分，也是培養(yǎng)學(xué)生解決設(shè)計(jì)問題，提高科研能力的重要途徑。文章從教學(xué)方法層面探討了開放式研究性建筑物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降慕虒W(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程和教學(xué)目標(biāo)，并介紹了部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例。文章最后分析了建筑物理實(shí)驗(yàn)的定位、研究性實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，以及開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需要進(jìn)一步解決的問題。

關(guān)鍵詞：開放式研究性實(shí)驗(yàn)；建筑物理實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G6420文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10052909（2015）06012107建筑物理實(shí)驗(yàn)課程是建筑學(xué)專業(yè)實(shí)踐體系的主要組成部分，《高等學(xué)校建筑學(xué)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》中規(guī)定的4個(gè)單元36項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，建筑物理實(shí)驗(yàn)占到3個(gè)單元22項(xiàng)[1]。目前在以建筑設(shè)計(jì)主導(dǎo)的建筑學(xué)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)建筑物理等技術(shù)類課程存在著熱情不高，學(xué)習(xí)態(tài)度被動(dòng)等情況[2-4]。其主要原因一方面在于建筑物理的概念、原理抽象，在建筑設(shè)計(jì)中較難直接應(yīng)用；另一方面在于教學(xué)方式主要采取課堂講授的方式，學(xué)生主動(dòng)參與性較低。與理論課程不同，實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)以動(dòng)手實(shí)踐的方式開展，提供發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性的條件。但是建筑物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中往往以規(guī)定性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主，《高等學(xué)校建筑學(xué)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》對(duì)研究性實(shí)驗(yàn)也未作明確要求。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)各方面均作了明確的規(guī)定，注重訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，但存在著學(xué)生按部就班完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)結(jié)論千篇一律，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)參與性等情況。同時(shí)也導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)與建筑設(shè)計(jì)等主干課程教學(xué)脫鉤現(xiàn)象嚴(yán)重。

但許多院校已經(jīng)意識(shí)到研究性實(shí)驗(yàn)的重要性并提出了相應(yīng)的教學(xué)思路，包括加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)[5-6]，由單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)性和綜合性轉(zhuǎn)化[7]。作者在長(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐中也對(duì)建筑物理及研究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)進(jìn)行了探索[8-9]。不同院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和重點(diǎn)雖不相同，但目的都是探索如何提高學(xué)生在建筑物理實(shí)驗(yàn)課程中的興趣和主動(dòng)性，更好地與建筑設(shè)計(jì)教學(xué)相結(jié)合并為設(shè)計(jì)教學(xué)服務(wù)。在研究性實(shí)驗(yàn)中，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種可以充分發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中主觀能動(dòng)性的教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和獨(dú)立思考、分析問題的科研能力。越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提出將開放實(shí)驗(yàn)引入建筑物理教學(xué)的重要性[10-11]。文章介紹了武漢大學(xué)建筑系開放式研究性建筑物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐以及部分實(shí)驗(yàn)案例。

一、開放式研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)選題、內(nèi)容和方法等均作了明確的規(guī)定并給出了完整的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)選題多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有一定預(yù)知，不同人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也大同小異，需要學(xué)生自主思考和探索的內(nèi)容非常少，同時(shí)在教學(xué)中對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、地點(diǎn)和儀器設(shè)備的限制較多。

相對(duì)而言，開放式的實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放，學(xué)生根據(jù)自己感興趣的現(xiàn)象確定實(shí)驗(yàn)選題，學(xué)生自行擬定研究計(jì)劃并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過不同的實(shí)驗(yàn)手段獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)場(chǎng)地及儀器設(shè)備應(yīng)較為靈活地向?qū)W生開放，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要使用儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。研究性實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)不是目的，而是一種手段。在建筑學(xué)專業(yè)中用以探索不同物理因素對(duì)建成環(huán)境的作用以及不同設(shè)計(jì)對(duì)建筑物理性能的影響，同時(shí)強(qiáng)調(diào)用研究的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，逐漸形成采用科學(xué)實(shí)驗(yàn)推進(jìn)建筑設(shè)計(jì)的方法（表1）。開放式研究性實(shí)驗(yàn)的目的是培養(yǎng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)的方式探索和研究問題的能力。其中開放式是為研究性實(shí)驗(yàn)提供更為合適的教學(xué)形式。開放式研究性實(shí)驗(yàn)將學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，將固定的課堂轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鞯膶W(xué)習(xí)，延伸了學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的內(nèi)容、時(shí)間和空間范圍，提供了更為靈活的學(xué)習(xí)條件。學(xué)生可以有更多的機(jī)會(huì)接觸和利用所需的實(shí)驗(yàn)室資源，也擁有更大的學(xué)習(xí)自主性。

黃凌江，等開放式研究性建筑物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探索與實(shí)踐

為滿足開放實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，需要提供有利的實(shí)驗(yàn)條件。首先是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，要求學(xué)生將實(shí)驗(yàn)的時(shí)間安排預(yù)先告知教師以便教師有針對(duì)性地指導(dǎo)，同時(shí)各實(shí)驗(yàn)小組通過郵件等方式就實(shí)驗(yàn)中遇到的問題隨時(shí)與教師進(jìn)行溝通。第二是儀器設(shè)備等資源的使用，教學(xué)中盡可能地共享實(shí)驗(yàn)資源，數(shù)量較多的小型儀器如照度計(jì)、手持式溫濕度計(jì)和風(fēng)速儀等分發(fā)給實(shí)驗(yàn)小組使用并在小組之間流轉(zhuǎn)。大型儀器設(shè)備實(shí)行預(yù)約使用，做到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和儀器的開放式使用。表1基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)與開放式研究性的對(duì)比實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕虒W(xué)重點(diǎn)教學(xué)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)選題實(shí)驗(yàn)方案時(shí)間及場(chǎng)地儀器設(shè)備基礎(chǔ)性驗(yàn)證性為主訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能規(guī)定時(shí)間規(guī)定規(guī)定教學(xué)計(jì)劃有限制使用開放式研究性探索性為主培養(yǎng)通過實(shí)驗(yàn)探索

和研究的能力不定時(shí)自由選題自行制定較多地開放共享二、開放式研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織

實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織分為四個(gè)步驟。

首先是實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段。這一階段重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生儀器設(shè)備的操作能力和基本實(shí)驗(yàn)技能，包括培訓(xùn)所有學(xué)生掌握各種實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的工作原理和使用方法，熟悉熱光聲基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、過程、基本實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)知識(shí)。這一階段是常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，也是開放式研究性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。

第二步由學(xué)生以小組為單位自主提出實(shí)驗(yàn)選題和實(shí)驗(yàn)方案并在小組內(nèi)討論，確定之后按一定的格式規(guī)范提交實(shí)驗(yàn)研究計(jì)劃，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)方法、進(jìn)度安排等。選題需要體現(xiàn)對(duì)某一具體問題的探索和研究。這一部分容易出現(xiàn)選題過大，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單以及實(shí)驗(yàn)方案不可行等情況，需要教師對(duì)實(shí)驗(yàn)選題和實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行指導(dǎo)，提出意見和建議。

第三步，對(duì)通過的實(shí)驗(yàn)選題計(jì)劃進(jìn)行開展。實(shí)驗(yàn)室需要準(zhǔn)備和校準(zhǔn)各實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，對(duì)于小型儀器，每一個(gè)儀器指定一名學(xué)生專人負(fù)責(zé)不同實(shí)驗(yàn)小組之間的流轉(zhuǎn)；對(duì)需要使用大型設(shè)備的實(shí)驗(yàn)小組，會(huì)對(duì)每組一名學(xué)生進(jìn)行專門的操作和安全培訓(xùn)。根據(jù)預(yù)約安排使用時(shí)間，如需要在正常工作以外的時(shí)間使用，則由各小組之前指定的學(xué)生專門負(fù)責(zé)操作和管理，并對(duì)每次使用情況做好記錄。

第四步指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)完成后的所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律驗(yàn)證假設(shè)。結(jié)論部分是實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也是關(guān)鍵，這部分重點(diǎn)在于幫助學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)判斷所其能否支持實(shí)驗(yàn)的假設(shè)，能得出什么樣的結(jié)論以及與所學(xué)理論是否吻合等問題。同時(shí)也要注意實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不符合建筑物理原理的情況。這種情況需要和學(xué)生一起從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)方法及操作等各個(gè)方面分析可能的原因。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)重點(diǎn)

開放式研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)選題和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。

實(shí)驗(yàn)選題是發(fā)現(xiàn)和提出問題，是整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中最重要也是難度最大的部分。自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)選題可培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力。選題來(lái)源應(yīng)多樣，包括對(duì)生活學(xué)習(xí)空間的建筑物理環(huán)境分析，建筑設(shè)計(jì)課程中遇到的問題，查閱文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)的問題，以及建筑物理中某個(gè)具體的問題。在這部分，教師不要對(duì)選題進(jìn)行干預(yù)，但會(huì)幫助學(xué)生從較模糊的想法凝練出可行的實(shí)驗(yàn)問題，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生閱讀文獻(xiàn)并通過文獻(xiàn)學(xué)習(xí)的能力。最后教師對(duì)選題內(nèi)容進(jìn)行把關(guān)，淘汰過于簡(jiǎn)單，不具備實(shí)驗(yàn)條件或缺乏意義的選題。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是教學(xué)過程中關(guān)鍵和復(fù)雜的一部分，首先要求學(xué)生熟悉已有儀器設(shè)備的功能和使用條件，之后要確定實(shí)驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法、天氣條件、時(shí)間及地點(diǎn)等。確定實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)參數(shù)、變量和評(píng)價(jià)指標(biāo)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。如何通過一定的實(shí)驗(yàn)步驟和方法，采集到所需要的數(shù)據(jù)也是保證實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。由于建筑學(xué)的本科學(xué)生對(duì)科研方法尚未進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，因此這部分需要教師的專門指導(dǎo)，所需時(shí)間也最長(zhǎng)。

（三）實(shí)驗(yàn)選題及開展情況分析

根據(jù)開放式研究性實(shí)驗(yàn)的要求，在教學(xué)實(shí)踐中學(xué)生根據(jù)自己的觀察和設(shè)計(jì)中的問題提出了豐富的實(shí)驗(yàn)選題，圖1列出了自主的實(shí)驗(yàn)選題，并與《高等學(xué)校建筑學(xué)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》要求的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比。

從實(shí)驗(yàn)選題可以看出，實(shí)驗(yàn)選題涉及不同的方面，包括物理環(huán)境認(rèn)知，不同構(gòu)造及材料的熱、光及聲性能。物理環(huán)境認(rèn)知方面關(guān)注了不同空間的室內(nèi)熱環(huán)境，窗洞口形式對(duì)室內(nèi)采光的影響，不同空間形式對(duì)聲傳播的影響；構(gòu)造方面關(guān)注了墻體構(gòu)造的傳熱、遮光罩的角度；材料方面關(guān)注了不同性質(zhì)材料的透光及隔聲性能。部分選題關(guān)注了與建筑物理環(huán)境相關(guān)的社會(huì)問題，如廣場(chǎng)舞噪聲的傳播距離與聲壓級(jí)。大部分自主選題與建筑物理環(huán)境基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)具有關(guān)聯(lián)性，但部分與具有一定專業(yè)性的實(shí)驗(yàn)沒有關(guān)聯(lián)，如駐波管法測(cè)材料吸聲系數(shù)。由于選題的開放性，學(xué)生一般會(huì)選取自己感興趣的問題，以保證之后實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排的充足性。

實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)地和對(duì)象主要以校園和學(xué)校內(nèi)的建筑為主，這是學(xué)生最了解的生活學(xué)習(xí)環(huán)境，同時(shí)也便于隨時(shí)開展實(shí)驗(yàn)和監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一般在5周內(nèi)完成，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不受實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制。研究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的選題與專業(yè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)可以看成是研究性實(shí)驗(yàn)的先期訓(xùn)練和組成部分，學(xué)生通過基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)掌握各種實(shí)驗(yàn)方法、原理和數(shù)據(jù)整理分析技能，而研究性實(shí)驗(yàn)選題包括了不同的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)方法上，除了采用各基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的方法外，大部分小組都針對(duì)不同建筑物理環(huán)境進(jìn)行了問卷調(diào)查，從主客觀兩方面加深對(duì)建筑物理環(huán)境的理解和體會(huì)。在課程中專門對(duì)問卷調(diào)查的方法進(jìn)行了講授并提供熱環(huán)境問卷范例。實(shí)驗(yàn)的考核評(píng)分以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為準(zhǔn)，同組學(xué)生獲得同樣的分?jǐn)?shù)。其中，實(shí)驗(yàn)選題占30%，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)占25%，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析占30%，實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析占10%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式占5%。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例

文章選取兩個(gè)有代表性的實(shí)驗(yàn)案例具體介紹，分別為“遮陽(yáng)百葉材料和角度對(duì)室內(nèi)熱光環(huán)境的影響分析”和“不同空氣間層構(gòu)造形式的傳熱”。

（一）“遮陽(yáng)百葉材料和角度對(duì)室內(nèi)熱光環(huán)境的影響分析”實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)案例一的選題希望了解遮陽(yáng)百葉的變化對(duì)室內(nèi)采光系數(shù)的影響。該選題的研究性體現(xiàn)在通過實(shí)驗(yàn)確定百葉遮陽(yáng)構(gòu)件的不同角度和材料對(duì)遮陽(yáng)和采光效果的影響，并由學(xué)生自行確定校園內(nèi)一處西側(cè)開窗的房間作為實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)。在教學(xué)指導(dǎo)中首先分析遮陽(yáng)百葉對(duì)采光系數(shù)有關(guān)的各種影響因素，包括遮陽(yáng)板的材料、角度、出挑寬度、間距等。之后確定以材料和角度作為研究變量，選擇“白色KT板”和“半透明鍍膜塑料板”兩種材質(zhì)，夾角選擇60°、30°、0°，并規(guī)定了出挑寬度和百葉間距為固定量。然后，指導(dǎo)學(xué)生確定實(shí)驗(yàn)方案，所需的遮陽(yáng)構(gòu)件由學(xué)生制作完成（圖2），由實(shí)驗(yàn)室提供照度計(jì)、輻射計(jì)及溫濕度記錄儀等儀器設(shè)備，并由學(xué)生自行選擇合適的天氣開展實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上分為三組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，分別A組（對(duì)照組）、B組（白色KT板）和C組（透明鍍膜塑料板）。其中對(duì)照組不設(shè)遮陽(yáng)板，選擇近似全云天的中午，測(cè)量所取測(cè)點(diǎn)的照度； B組采用白色KT板制成的百葉遮陽(yáng)板模型，測(cè)量時(shí)間及天氣條件均與對(duì)照組相同。出挑寬度150 mm，百葉間距150 mm，分別測(cè)量與地面水平夾角為60°、30°、0°三種情況下的測(cè)點(diǎn)照度。C組采用半透明鍍膜塑料板制成的百葉遮陽(yáng)板模型，測(cè)量時(shí)間及天氣條件均與A組相同。

圖2學(xué)生制作實(shí)驗(yàn)用遮陽(yáng)模型實(shí)驗(yàn)小組對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了橫向和縱向的對(duì)比分析。通過數(shù)據(jù)對(duì)比，可以清晰地了解不同遮陽(yáng)材料、角度對(duì)室內(nèi)采光和遮陽(yáng)的影響，這個(gè)過程訓(xùn)練了學(xué)生處理大量數(shù)據(jù)并進(jìn)行不同層面分析的能力。實(shí)驗(yàn)小組最后得出結(jié)論，對(duì)西側(cè)開有玻璃窗的房間而言，加設(shè)遮陽(yáng)構(gòu)件能明顯減少太陽(yáng)輻射，改善室內(nèi)熱環(huán)境；遮陽(yáng)構(gòu)件最好選擇光線透射率較低的白色不透明材料；若只考慮室內(nèi)熱環(huán)境，則遮陽(yáng)板與水平線角度越大越好。但實(shí)際應(yīng)用中，遮陽(yáng)板應(yīng)與室內(nèi)光環(huán)境綜合考慮，結(jié)合光學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)得出，60°左右的角度采光均勻性最好，因此，60°白色KT板是此次實(shí)驗(yàn)中對(duì)室內(nèi)物理環(huán)境改善效果最好的遮陽(yáng)板。

該實(shí)驗(yàn)使用的儀器設(shè)備為小型手持式儀器，在實(shí)驗(yàn)過程中由學(xué)生負(fù)責(zé)保管使用，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后流轉(zhuǎn)給其他實(shí)驗(yàn)小組。

圖3實(shí)驗(yàn)案例一部分分析數(shù)據(jù)（二）“不同空氣間層構(gòu)造形式的傳熱”實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)案例二的選題為不同空氣間層構(gòu)造形式對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的影響，包括結(jié)構(gòu)材料、有無(wú)間層、間層是否貼鋁箔等。該選題的研究性體現(xiàn)在探索夏熱冬冷地區(qū)，空氣間層兩側(cè)為不同材料以及在單側(cè)不穩(wěn)定傳熱條件下墻體試件的傳統(tǒng)能力和表面溫度波動(dòng)情況，為夏熱冬冷地區(qū)空氣間層墻體的設(shè)計(jì)提供參考。實(shí)驗(yàn)首先在教師指導(dǎo)下確定構(gòu)造的種類并確定實(shí)驗(yàn)方案，包括試驗(yàn)周期、構(gòu)造類型、熱箱的輸入溫度、表面溫度和間層溫度的數(shù)據(jù)采集處理等，之后小組以武漢夏季溫度最高的五天作為典型溫度，以七種不同構(gòu)造作為研究變量（圖4），所需的墻體構(gòu)造由學(xué)生和專業(yè)的泥瓦工協(xié)同制作完成（圖5）。

圖5學(xué)生和工人制作實(shí)驗(yàn)構(gòu)件實(shí)驗(yàn)小組選擇實(shí)驗(yàn)狀況穩(wěn)定的同一天數(shù)據(jù)，對(duì)七種構(gòu)造的內(nèi)表面溫度進(jìn)行對(duì)比分析。通過數(shù)據(jù)對(duì)比，可以清晰地了解圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同材料、間層構(gòu)造對(duì)室內(nèi)溫度的影響，培養(yǎng)了學(xué)生篩選、整合數(shù)據(jù)并進(jìn)行不同層面分析的能力。最后實(shí)驗(yàn)小組對(duì)七種圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能作出了綜合評(píng)價(jià)，圖6為部分?jǐn)?shù)據(jù)分析。

圖6實(shí)驗(yàn)案例二部分分析數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)小組最后得出結(jié)論：空氣間層能降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，提高隔熱性能；相同厚度空氣間層紅磚的隔熱性能優(yōu)于混凝土砌塊，磚在室外側(cè)隔熱效果更好；在空氣間層貼鋁箔對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能有明顯提升；空氣間層單側(cè)貼鋁箔時(shí)，鋁箔靠近室外一側(cè)隔熱效果更好；空氣間層雙側(cè)貼鋁箔時(shí)室內(nèi)熱舒適度最高。

該實(shí)驗(yàn)需要使用的冷熱箱和熱流溫度測(cè)試儀屬于大型固定設(shè)備，教師要對(duì)實(shí)驗(yàn)小組的一名學(xué)生進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作培訓(xùn)，并實(shí)地指導(dǎo)前幾次實(shí)驗(yàn)。等學(xué)生完全掌握設(shè)備操作后，在非上班時(shí)間將實(shí)驗(yàn)室交由學(xué)生使用，并對(duì)每次實(shí)驗(yàn)做好實(shí)驗(yàn)日志記錄。

上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)選題都是針對(duì)某一個(gè)具體問題的探索性實(shí)驗(yàn)，教師在選題、實(shí)驗(yàn)方案和儀器操作方面給予指導(dǎo)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程由學(xué)生自主安排。實(shí)驗(yàn)基本達(dá)到了預(yù)期目的，通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生掌握了研究建筑變量和建筑熱工及物理環(huán)境的基本方法，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解讀，得出指導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)的結(jié)論。同時(shí)，提高了學(xué)生對(duì)特殊情況的處理能力和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和判斷能力。

四、結(jié) 語(yǔ)

通過開放式研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了一定的教學(xué)成果，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生初步掌握了通過實(shí)驗(yàn)方法對(duì)某類問題進(jìn)行研究探索的能力，在近年建筑學(xué)專業(yè)本科生申報(bào)國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃中，建筑物理實(shí)驗(yàn)數(shù)量有所增加，其中一項(xiàng)選題入選國(guó)家級(jí)計(jì)劃，多項(xiàng)入選校級(jí)計(jì)劃。（2）對(duì)建筑設(shè)計(jì)教學(xué)的促進(jìn)。學(xué)生在課程設(shè)計(jì)和參加各類綠色建筑設(shè)計(jì)競(jìng)賽時(shí)，逐漸形成通過建筑物理實(shí)驗(yàn)對(duì)有關(guān)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行研究的風(fēng)氣，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果推進(jìn)設(shè)計(jì)。

建筑物理實(shí)驗(yàn)課在建筑學(xué)教育中的不同定位會(huì)起到不同的教學(xué)效果。開放式研究性實(shí)驗(yàn)成為解決建筑設(shè)計(jì)中物理環(huán)境問題的途徑，是建筑物理理論知識(shí)與建筑設(shè)計(jì)之間的橋梁。但是其與基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)也密不可分，兩者在教學(xué)中應(yīng)密切銜接。一方面學(xué)生通過基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法，是開展研究性實(shí)驗(yàn)的前提。另一方面研究性實(shí)驗(yàn)包含了不同的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。開放式實(shí)驗(yàn)適合研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，突破了時(shí)間空間和實(shí)驗(yàn)選題的限制，是一種可以更好發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。但是在實(shí)踐探索過程中還存在一些需要解決的問題，如在實(shí)驗(yàn)時(shí)間和場(chǎng)地分散的情況下，教師如何更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)室管理和工作時(shí)間之外的開放如何協(xié)調(diào)，選題合理但實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想的實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行評(píng)價(jià)和考核等，需要在實(shí)踐中進(jìn)一步探索和總結(jié)。

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Exploration and practice of open and exploratory building

physics experiment teaching

HUANG Lingjiang， LI Zhongqi

（Department of Architecture， Wuhan University， Wuhan 430072， P. R. China）

Abstract： Building physics experiment is an important part of building physics teaching， and it is a scientific approach for solution of design problems and an opportunity to improve their scientific research ability. We researched on the open and exploratory building physics experiment teaching from aspects of teaching contents， teaching process and teaching goals， and also introduced typical experimental cases. Finally， we analyzed the positioning of building physics experiment， the relationship between exploratory experiments and basic experiments， and problems that need to be further addressed in teaching practice.

Keywords： open and exploratory experiment； building physics experiment； experiment teaching