建筑學(xué)實驗室發(fā)展現(xiàn)狀與改革研究

馬 澤 雯

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083)

1 概述

國內(nèi)關(guān)于高校實驗教學(xué)改革與研究較少，鮮有涉及建筑學(xué)專業(yè)實驗室的專項研究。目前已有成果主要論述了高校中所有專業(yè)實驗室教學(xué)的現(xiàn)狀、存在的問題及解決方法。選擇《建筑學(xué)實驗教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與改革研究——以京津地區(qū)4所高校為例》為題目有以下幾點原因：1)本題目針對建筑學(xué)這一具體專業(yè)的實驗室做調(diào)查研究，具有針對性、指向性強的特點，課題內(nèi)容對實際實驗室教學(xué)更具有指導(dǎo)性；2)針對建筑學(xué)實驗室進行調(diào)查研究，一是結(jié)合自身專業(yè)更深入的對建筑學(xué)實驗室工作進行探究，二是更好的將課題研究成果運用在開展建筑學(xué)實驗室的具體工作中，具有實際意義；3)選取京津地區(qū)4所具有代表性的高校進行研究，因各高校具有不同特點，調(diào)查研究成果具有一定說服性。

2 四所高校建筑專業(yè)實驗室發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研

2.1 清華大學(xué)

清華大學(xué)建筑學(xué)實驗教學(xué)中心依托清華大學(xué)建筑學(xué)院，具有63年的實驗教學(xué)傳統(tǒng)。省部級重點實驗室有9個，校級科研與教育機構(gòu)有3個，若干校外實踐基地。清華大學(xué)的實驗教學(xué)中心主要承擔建筑學(xué)實驗教學(xué)課程，是建筑學(xué)必修課程，屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，貫穿建筑學(xué)教育全過程。實驗室教學(xué)課程分為三種類型：主干設(shè)計實驗課程、支撐專業(yè)實驗課程、拓展校外實驗課程。實驗教學(xué)課程占建筑學(xué)本科培養(yǎng)所需分數(shù)的51%。專業(yè)實驗課程包括建筑材料與工藝、建筑物理、建筑歷史與測繪、建筑模擬與計算機輔助設(shè)計、建筑美術(shù)、城市信息等6個方向。校外實踐課程包括建筑材料與工藝、建筑歷史與測繪、建筑美術(shù)3個方向。

2.2 北京建筑大學(xué)

北京建筑大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院科研研究平臺有2個實驗室，1個研究中心和1個實踐基地，分別是“綠色建筑與節(jié)能技術(shù)”北京市重點實驗室、建筑遺產(chǎn)保護實驗室、鄉(xiāng)村規(guī)劃(北方)研究中心、北京市校內(nèi)創(chuàng)新實踐基地。

2.3 天津大學(xué)

天津大學(xué)建筑學(xué)院有國家級省部級科研機構(gòu)7個，建筑設(shè)計研究所中心11個，科研創(chuàng)作機構(gòu)12個。與建筑設(shè)計專業(yè)相關(guān)的科研創(chuàng)作機構(gòu)有生態(tài)城市與綠色建筑理論研究中心和數(shù)字化設(shè)計研究所，其中生態(tài)城市與綠色建筑理論研究中心的研究方向主要有3個：第一：智慧型生態(tài)城市理論與設(shè)計方法研究；第二：基于數(shù)字技術(shù)的系統(tǒng)化綠色建筑研究；第三：中西現(xiàn)當代建筑理論與設(shè)計方法研究。數(shù)字化設(shè)計研究所出于創(chuàng)新性與跨學(xué)科考慮，是環(huán)境工程、土木工程、計算機等學(xué)科的科研力量依托建筑學(xué)院成立的[3]。研究所現(xiàn)有“參數(shù)化設(shè)計”和“空間計算”兩個研究方向，擁有三維圖形工作站、數(shù)字化設(shè)計繪圖、可視化、空間分析、環(huán)境模擬等軟件，具有良好的試驗機計算機運算環(huán)境，同時還有CNC數(shù)字機床、激光三維掃描儀、三圍成型機、激光雕刻機等完善的數(shù)字化模型設(shè)備。實驗室科研機構(gòu)完善的硬件及軟件條件除了為學(xué)院師生提供日常的教學(xué)和科研平臺，還建構(gòu)了全方位的合作學(xué)術(shù)平臺，促進了建筑學(xué)院在建筑專業(yè)背景下對本科生和研究生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)及訓(xùn)練。

2.4 河北工程大學(xué)

河北工程大學(xué)的建筑專業(yè)以“大工程理念”為建設(shè)目標，立足民用建筑，培養(yǎng)具有適應(yīng)能力強的通才型、復(fù)合型高級建筑專業(yè)人才。他們的建筑技術(shù)實驗室下面有7個分實驗室，分別是：光學(xué)實驗室、模型實驗室、泥塑實驗室、熱工實驗室、聲學(xué)實驗室、數(shù)字實驗室、造型實驗室。實驗室儀器總共有47種，可開放的實驗項目有8種，開放專業(yè)為建筑學(xué)、城市規(guī)劃本科生、建筑學(xué)研究生。實驗室在學(xué)生完成實驗項目后，要求學(xué)生提交相應(yīng)的實驗報告和實驗結(jié)果。根據(jù)實驗實際情況，階段性組織“開放實驗室交流答辯會”等交流活動工作，增加實驗小組之間的溝通，分析實驗結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生動手實踐和口頭表達的能力，會后整理、收集相關(guān)資料，做好收集和論文推薦發(fā)表工作。

3 本校建筑專業(yè)實驗室現(xiàn)狀及存在問題

3.1 實驗室教學(xué)計劃少、分配不明確及空置問題

本校建筑專業(yè)實驗室還處在發(fā)展中階段，實驗室專職教學(xué)人員不足，導(dǎo)致實驗課一直附屬于建筑設(shè)計理論課，并無明確實驗課課時的劃分。在學(xué)校的學(xué)科政策及教學(xué)制度的傾斜背景下，理論課始終是專業(yè)課老師們教授的重點，實驗實踐環(huán)節(jié)學(xué)生在課后自行完成，在這種影響下的學(xué)生也形成了重理論、輕實驗的學(xué)習(xí)態(tài)度。在如上背景下，最終導(dǎo)致專業(yè)實驗室發(fā)展不足，實驗室教學(xué)不受重視，學(xué)生動手實踐能力得不到充分的發(fā)展。

在21世紀信息化時代，電腦設(shè)計作圖成為主流，手繪及動手做模型等實驗環(huán)節(jié)已經(jīng)成為“費時又費力”的代表，但在本科教學(xué)階段，實驗室的教學(xué)環(huán)節(jié)始終是建筑設(shè)計基礎(chǔ)課程的關(guān)鍵點，實踐動手能力有助于培養(yǎng)學(xué)生的代入感及尺度感，更好的將多元化的知識整合在自己的設(shè)計中，從而形成連貫的設(shè)計思維。通過實踐動手可將想法落實到建筑作品中，培養(yǎng)實踐能力與形成設(shè)計思維同等重要，兩者缺一不可，如果只重視理論學(xué)習(xí)而忽略實踐能力的培養(yǎng)，最終會導(dǎo)致學(xué)生設(shè)計時出現(xiàn)紙上談兵現(xiàn)象，而實踐能力較差。

建筑專業(yè)實驗室教學(xué)計劃少、課時分配不明確還會導(dǎo)致專業(yè)實驗室空置的問題。實驗室只有在建筑設(shè)計理論課需要有實踐環(huán)節(jié)時開放，其余時間則成為堆放模型等實驗成果的“儲藏間”，現(xiàn)有的實驗室設(shè)備成為擺設(shè)，造成了實驗室資源浪費的現(xiàn)象。

3.2 實驗室教學(xué)方法手段老舊及投入資金不足

目前實驗室教學(xué)的方法與手段多為傳統(tǒng)意義上的驗證式、演示型教學(xué)，教學(xué)形式單一，實驗課多放于理論課之后，學(xué)生缺乏自主性和創(chuàng)新性。在實驗教學(xué)過程中，教師將實驗課題目標、實驗內(nèi)容及步驟教授給學(xué)生后，學(xué)生只能按照老師所教授的按部就班的進行驗證性實驗，這樣的實驗課教學(xué)中學(xué)生處于被動、從屬地位，又因為前文所述實驗室開放時間不足，所以學(xué)生只能在有限的時間內(nèi)完成實驗課上教授的內(nèi)容，缺乏綜合創(chuàng)新型實驗。

本校建筑專業(yè)實驗室現(xiàn)存實驗設(shè)備均為小型木作手持設(shè)備，學(xué)院路及沙河校區(qū)分別配有一臺900×600的激光雕刻機，古代建筑模型實驗室配有14種28臺設(shè)備，主要含有縮小比例的古代建筑局部構(gòu)件，起到輔助建筑專業(yè)設(shè)計課的基礎(chǔ)教學(xué)作用。現(xiàn)有的實驗室設(shè)備只能夠滿足本科生做一系列小型的木作模型，缺少大型的三維設(shè)備和機床，無法滿足做大型房屋模型的要求，所以現(xiàn)在本科生在做設(shè)計模型時還在用基礎(chǔ)類的手持工具制作。

綜上所述，實驗室現(xiàn)有條件依舊起到輔助建筑設(shè)計基礎(chǔ)理論課的作用，對于實驗室自主教學(xué)設(shè)立的要求相差甚遠，應(yīng)該引入計算機軟件配套、3D打印機、VR全息影像等現(xiàn)代高科技設(shè)備，還需要更多的資金投入。

4 建筑專業(yè)實驗室改革思路探究

4.1 制定實驗室多層次教學(xué)體系

傳統(tǒng)的建筑實驗課教學(xué)一直是建筑設(shè)計理論課的輔助課程，主要內(nèi)容多為演示型、驗證性實驗，缺少多層次、多角度的綜合自主性實驗?，F(xiàn)代的實驗課應(yīng)向多方位發(fā)展，不止有驗證理論和傳授技能的課程設(shè)計，應(yīng)該結(jié)合不同年級不同設(shè)計項目的課程特點，建立一套基礎(chǔ)性實驗—綜合性實驗—設(shè)計研究性實驗的三層次實驗教學(xué)體系進行分層教學(xué)[1]。實驗室教學(xué)需要提高實驗的綜合性和設(shè)計性，形成單獨的教學(xué)、考核體系，不再作為建筑設(shè)計教學(xué)的附屬課。

實驗室教學(xué)需要引進先進的教學(xué)手段，例如數(shù)字化教學(xué)、綠色建筑、VR等可視化、空間分析等軟件，這樣有利于完善綜合性實驗課程的設(shè)計，提高畢業(yè)設(shè)計綜合性的開發(fā)。日常可以通過增加實驗室開放時間，提高實驗室使用靈活度，讓高年級的學(xué)生利用實驗室更好的參與導(dǎo)師的課題研究，增加綜合性實驗設(shè)計的項目，使學(xué)生可以得到全方位的訓(xùn)練。

4.2 與學(xué)科建設(shè)緊密結(jié)合，教學(xué)方式改革

學(xué)科建設(shè)一直是作為各大高校的中心工作之一，這項工作是體現(xiàn)本校在國內(nèi)外發(fā)展水平的重要標志和排名的主要依據(jù)，所以學(xué)科發(fā)展對于高校至關(guān)重要。實驗室教學(xué)改革需要與學(xué)科建設(shè)相結(jié)合，不能與之脫節(jié)，雖然前文強調(diào)實驗室教學(xué)需要提高獨立性，但實驗室的建設(shè)與教學(xué)規(guī)劃同樣要與學(xué)科自身特點相結(jié)合，不能游離于學(xué)科建設(shè)之外，這樣才能使實驗室教學(xué)更優(yōu)化，保證教學(xué)資源更高效的使用，使實驗室教學(xué)在教學(xué)工作中充分的發(fā)揮作用。

實驗室傳統(tǒng)教學(xué)方式主要以講授為主，引導(dǎo)學(xué)生可以順利完成實驗。但是這種教學(xué)方式無法更好的滿足學(xué)生自主創(chuàng)新設(shè)計的實驗，在自主設(shè)計的實驗中學(xué)生會遇到各種各樣的問題，這時則需要指導(dǎo)實驗的老師進行一對一有針對性的指導(dǎo)，根據(jù)本校建筑系實驗室實驗員的具體數(shù)量，現(xiàn)階段是無法滿足給學(xué)生進行大量的具有針對性的指導(dǎo)。因此，教授協(xié)同講授實驗課可以作為解決的方法之一，第一可使高校教授的科研項目與實驗室教學(xué)實踐相互融通，第二可成為本科生創(chuàng)新實驗的技術(shù)支持，所以教授協(xié)同講授指導(dǎo)實驗室教學(xué)是高校創(chuàng)新性實驗教學(xué)改革的關(guān)鍵[2]。教授往往講授和科研任務(wù)比較繁重，在考核工作量方面上對教授的吸引力也不大，所以要想實現(xiàn)教授協(xié)同實驗老師進行實驗教學(xué)還需要在考核制度上面的改進，從而提高實驗教學(xué)對教授的吸引力。

根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院的專業(yè)特色，將建筑學(xué)教學(xué)與其他專業(yè)相結(jié)合，在開采沉陷影線的場地進行建筑規(guī)劃設(shè)計，是具有中國特色的世界性重大難題。繼續(xù)依托學(xué)校礦業(yè)學(xué)科優(yōu)勢，深化“礦山建筑學(xué)”教學(xué)研究體系，力爭國內(nèi)領(lǐng)先，今年年底前建立“可礦山建筑學(xué)”實驗室。對標國家相關(guān)培養(yǎng)指標，結(jié)合我校實際情況，結(jié)合礦山建筑學(xué)特色，培養(yǎng)一大批既適應(yīng)建筑學(xué)行業(yè)需求又擅長“礦山建筑學(xué)”專題設(shè)計及研究能力的本、碩、博人才。

5 結(jié)語

實驗教學(xué)是高校專業(yè)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的主要途徑與手段。實驗室改革是一項系統(tǒng)的工作，涉及到教學(xué)及管理等多重問題，只有堅持改革、不斷探索、實踐和總結(jié)，使建筑專業(yè)實驗室教學(xué)更加完善，為高校實驗室教學(xué)改革做出貢獻，為社會培養(yǎng)出更優(yōu)秀的創(chuàng)新型人才。