建筑物理光环境实验性教学模式的创新与实践第一期

建筑物理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，也是建筑学专业教育体系中惟一一门涉及自然光和人工照明内容的技术类课程。

同济大学建筑与城市规划学院的视觉与照明实验室相关教师经过近6年的不懈努力，成功探索出一条适合目前学生专业需求的创新教学模式——建筑物理光环境实验性教学。

经过历届本科生、硕士研究生和博士研究生学位课程的教学实践，以及建筑学专业本科生照明专门化毕业设计的教学环节，其教学内容和教学模式已获得同学们的高度重视和热烈反响，并受到国内外教学同行的关注，授课教师多次应邀到国外高校担任同类课程的教学任务。

为了进一步提高教学水平、完善教学成果，与更多的高校相关教师交流和分享我们的经验，在此特别将我们的思路和做法进行总结和介绍。

1反思传统教学，探索创新模式现代社会高度信息化使得学生接受知识的途径与20世纪八九十年代相比有了根本的变革，学生的成长背景也发生了跨越式的变化，全球信息的快捷性及互联网的便利性造就了年轻一代崭新的学习方式：快速、实用、图形化(可视化)。

这些e 时代的变化特点引起了我们特别的关注与思考：沿用老套的教学模式还能有多少学生愿意听你照本宣科？学而无用的陈旧知识能够派上多少用场？长期以来建筑物理光环境的教学始终处于尴尬的境地：学生在建筑设计全过程中都会涉及到光环境的问题，无论是自然采光还是人工照明，可是学生对于光环境专业理论的学习态度却很消极，加之设计图纸上表达困难，因此设计课程作业往往缺少光与照明的设计内容。

近年来大家总是提倡将建筑物理光环境的教学内容与设计类课程进行有机结合，但是我们认为硬性的拼凑不是出路，传统教学中最大的弊端就是忽略了“光是一种最生动建筑物理光环境实验性教学模式的创新与实践郝洛西林怡作者单位：同济大学建筑与城市规划学院(上海，)收稿日期：65摘要/对同济大学建筑与城市规划学院“建筑物理光环境实验性教学”的创新模式进行了全面总结和介绍，其中包括试验性教学体系的建立、实验室建设、教学组织以及教学实践成果。

关键词/建筑物理光环境实验性教学创新与实践ABS TRACT/The author gives an all-round summarization andintrod uction to the innovative mode o f “Experimental teach-ing o f Architectu r al Physics on Lumino us env ir o nment ”in-cludin g the establishment of experimental teaching system,con stru ction o f labor atory as well as the o rganizatio n and p ractical result o f teachin g.KE Y WORDS /architectural phy sics,lumino us en viron men t,exp er im en tal teaching,inn ovation an d practice的设计语汇”。

我们的主导思想是学生能够主动融汇所学内容，将光作为一种设计语言，这也是我们多年来试图解决的问题。

再者我们曾多次深入到同学中间，通过访谈进而反思我们的传统教学：内容陈旧，教科书中没有反映现代照明艺术的设计理念和高新技术内容，公式计算偏多，物理概念阐释的过于晦涩。

学生没有动手操作的机会，最多是使用照度计进行简单的测试。

缺少光照场景让学生亲身体验，因而他们无法真正理解物理量的视觉意义，自然很难取得较佳的教学效果。

原本一门重要的技术专业课成为同学和教师难以逾越的鸿沟，始终不能引起同学们的兴趣，从事这门课程教学的教师积极性也严重受挫。

专业教育效果不佳最终导致工程实践中频繁出现“小儿科”问题：配光不合理、光源与灯具使用不当、光气氛欠佳等。

建筑师的知识背景在技术层面上的匮乏，将会表现在光线运用上专业修养较差，造成了设计中的主观臆断，无法把握和控制建筑空间的光环境品质。

这些诸多层面的问题深深触动了我们，为此我们认为必须尽快更新教学内容，建立教学体系，加快实验室建设，探索出符合现代专业教育需求、强化实验性设计的建筑物理光环境教学模式。

2建立教学体系，搭建实验平台建筑物理光环境实验性教学是面向建筑设计类专业的全方位、开放式的教学。

教学体系的创立与完善是保证教学效果的前提；实验平台的搭建是实现教学目标的基础和保障。

我们进行的建筑物理光环境实验与传统的实验课程有着本质的不同，我们不单是对科学定律进行验证，而是通过技术手段进行光艺术形式的探索和发现。

2.1教学体系经过多年的实践与探索，我们已建立起一套相对完整的建筑物理光环境实验性教学体系，分为3个层面、3个阶段。

3个同济大学教育教学改革与研究项目(5)200092200-07-2010010402建筑教育A R CHITE CTU RA L E DUC A TIO N层面是指在本科生、硕士研究生及博士研究生层面分别开展实验性教学，针对不同的授课对象，考虑其不同的专业知识背景以及实验研究能力，确定教学目标，进行教学组织。

建筑物理光环境在本科生中的教学是整个体系的基础，主要是通过实验性教学创造光与空间最直观的视觉环境，使得刚刚接触建筑设计的学生(本科二年级)获得更为感性的认识，培养和加强他们在建筑光环境领域的专业修养；硕士研究生的光环境教学是基于他们已经具备初步的光环境知识，经过硕士研究生阶段的实验性教学环节，对光与空间的设计理论深入研习，针对具体课题培养他们的实验动手能力，掌握实验性研究设计的科学方法；在博士研究生层面的教学上，重点强调研究与自主创新的能力，并且要求能独立完成课题实验的设计、操作、归纳与分析等各个阶段的工作。

在本科生层面上我们还进行了毕业设计的教学内容，在整个教学体系中是相对特殊和独立的环节，它只面向参加建筑学照明专门化毕业设计的同学。

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能力的重要教学环节。

我们进行的照明专门化设计属于专项设计，主要是以建筑和城市中的空间光环境为设计对象，探讨作为建筑技术要素的照明和艺术要素的光线如何对建筑形态和城市环境产生作用，突出整个过程中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。

三个阶段是基础性实验教学阶段、研究性实验教学阶段、综合性实验教学阶段。

其中基础性实验教学主要面向本科学生，通过实验让学生系统地了解光、颜色与视觉环境的基础知识；研究性实验教学则面对研究生，重点培养学生解决光与照明领域的专业技术问题的能力，掌握实验性研究手段并提高其研究能力。

综合性实验教学旨在通过此类实验让学生更为全面地深入了解光与空间的视觉功效和艺术表现问题，掌握光环境的科学设计方法，此阶段主要面向参加专门化毕业设计的本科生和视觉环境与光艺术方向的研究生。

三个阶段的实验性教学呈渐进形式，内容环环相扣，以满足不同学生水平的知识诉求。

2.2实验平台建设2001年在欧洲著名照明公司ERCO的大力支持下，同济大学建筑与城市规划学院建成了国内高校第一个专业照明演示实验室，成为视觉与照明研究领域的科研和教学基地。

实验室引进了E R CO公司的G A N T R Y吊顶、不同类型的灯具和Li ght c ont r ol调光系统。

另外，专门购置了教学实验仪器，如日本Topc on彩色亮度计、照度计、分光测色仪、色卡等，为实验性教学的开展做好了充分技术准备。

配合不同层面和不同阶段的实验教学，我们设计了详实的实验操作手册。

通过预设接口和调光控制模块，授课教师对各类场景进行技术与艺术编排，实验内容涉及光源与灯具选型、基础照明、进阶照明、高阶照明、特别效果、射灯效果、投影影像效果、连续转换场景、移动感应、暗光技术、双重反射投光技术、完整射灯技术以及光学仪器的使用等。

综合性实验是利用实验室升降式吊顶、各类灯具、透镜与滤片，鼓励学生动手创作光艺术装置或模拟特定光效，并可结合建筑模型进行照明实验，为学生深入设计提供技术支持。

另外，要求学生掌握现代光辐射测量仪器的使用，找出物理量与心理量之间的内在关联。

3更新教学内容，改进教学手段建筑物理光环境的教学内容应突破传统教学中有关物理定律的描述和现有技术标准的讲解，将这门惟一产生视觉效果的建筑物理课程通过生动的教学和灯光演示，主要是将光环境的数量与质量的关系进行图式化演示，从而揭示出光与照明对建筑空间形态的艺术塑造，引导学生主动观察各种光照场景，了解照明技术实现方法，研究视觉功效和光环境的心理作用。

近年来，授课教师根据学科特点对教学内容反复调整，并着重在教学手段上进行了更新，已逐步形成了实验性教学的创新模式。

3.1教材更新建筑物理光环境的现有教材很难满足我们实验性教学的要求，因此教材更新是此次教学改革的重要环节。

传统教材过于理论化、公式化，与学生建筑专业背景和实际运用严重脱节，不具有实际的指导意义。

我们借鉴了国际上相关专著、优秀教材和设计手册的内容编排，目前完成了用于多媒体教学的课件制作。

课件内容在介绍基本理论的基础上增加了光与照明在建筑、城市以及室内空间环境等方面的设计与应用，强调学习者对光的艺术认知，提高学习的兴趣，增强运用光、设计光的实际能力。

此外，任课教师专著《城市照明设计》已用作研究生的教材。

配合教学我们还建立了专业教学网站(w w w.l i ght i ng-vi s i )。

网站为学生提供了大量的信息，他们可以观摩往届学生的作业，同时也可了解教师的科研活动。

对学生上课提出的问题汇总后，及时放在网上，以便其他学生参考学习。

此外，网上开放式的资源共享体系已经成为人们获取信息和知识的重要渠道。

我们鼓励学生利用网络浏览相关的照明专业网站，获取最新的照明信息，以弥补教材内容的相对滞后。

3.2教学内容调整有限的课时，让我们不得不考虑适当调整教学内容以及教学重点，使得学生能够接触和了解更多的知识点，建立更加完善的专业知识结构。

除了介绍光、颜色与视觉环境的基础知识，还结合每个章节重点增补了有关光环境设计的实际案例，通过介绍与分析，学生更容易理解所学的内容。

如今，专业照明计算软件A GI 32和DI A LU X 可以帮助学生模拟真实光照效果和快速获得计算数据，但是由于学生经验的局限，理解它们之间的物理关系尚存在一定难度，因此，我们增加了实验和测试的教学内容，在此授课期间实验室对学生全面开放(图1、2)。

3.3教学组织教学组织分为课堂教学和实验作业。

课堂教学主要是利用多媒体教学的优势，生动直观地系统讲授建筑物理光环境的理论与设计内容。