［摘 要］ 全球氣候變化和環(huán)境污染問題日益嚴重，建筑行業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。為培養(yǎng)具備綠色建筑意識和技能的素質(zhì)人才，以“建成環(huán)境科學(xué)”課程為例，探討在新工科背景下提升建筑學(xué)本科生研究思維和能力的策略與方法。該課程緊密結(jié)合建成環(huán)境科學(xué)前沿研究熱點，以研究方法論和范式為教學(xué)內(nèi)容，通過案例互動和研究實踐培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)研究興趣和學(xué)習(xí)思維，為其進一步深入學(xué)習(xí)和研究奠定基礎(chǔ)。所做探討以期為綠色建筑教育指明新的發(fā)展方向。

［關(guān)鍵詞］ 綠色建筑；建筑技術(shù)；新工科；教學(xué)改革

［基金項目］ 2023年度南京大學(xué)首批教師跨學(xué)科教學(xué)研究與實踐項目“‘新工科’理念下碳中和技術(shù)的跨學(xué)科教學(xué)研究實踐”

［作者簡介］ 施珊珊（1989—），女，江蘇南京人，工學(xué)博士，南京大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院副教授（通信作者），碩士生導(dǎo)師，主要從事建成環(huán)境污染研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）28-0067-05 ［收稿日期］ 2023-06-16

引言

近年來，我國的建筑工業(yè)正面臨著能源短缺、氣候變化、城市化等多重嚴峻挑戰(zhàn)。此外，建筑行業(yè)在國家的“雙碳”目標、鄉(xiāng)村振興及健康中國建設(shè)等重大戰(zhàn)略規(guī)劃中扮演著重要角色。根據(jù)《中國建筑能耗研究報告（2020）》［1］，2018年全國建筑全過程碳排放量占全國碳排放總量的51.3%。黨的十八屆五中全會明確提出推進健康中國建設(shè)的目標，而營建健康的建筑環(huán)境是促進人民群眾身心健康和助力健康中國建設(shè)的重要途徑。2021年6月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家鄉(xiāng)村振興局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快農(nóng)房和村莊建設(shè)現(xiàn)代化的指導(dǎo)意見》，對農(nóng)房的設(shè)計標準、建造水平和生態(tài)宜居都提出了具體要求。2022年3月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》，明確到2025年城鎮(zhèn)新建建筑必須全面實現(xiàn)綠色建筑的要求［2］。因此，在多重挑戰(zhàn)和政策需求下，采用可持續(xù)發(fā)展路徑，探索綠色低碳的發(fā)展模式是有效應(yīng)對建筑能耗高、資源浪費大、環(huán)境污染重等建筑行業(yè)發(fā)展中瓶頸問題的重要方向，發(fā)展以綠色為主導(dǎo)的建筑設(shè)計理論以及建成環(huán)境領(lǐng)域前沿技術(shù)逐漸成為建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

2018年10月，教育部、工業(yè)和信息化部、中國工程院發(fā)布的《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》指出，以新工科建設(shè)為重要抓手，持續(xù)深化工程教育改革，加快培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才，打造世界工程創(chuàng)新中心和人才高地，提升國家硬實力和國際競爭力。其中，深入開展新工科研究與實踐是改革的重點任務(wù)之一，要求以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，對催生新技術(shù)發(fā)揮引領(lǐng)作用。因此，全面掌握建成環(huán)境領(lǐng)域發(fā)展前沿，深入理解建成環(huán)境領(lǐng)域研究方法，培養(yǎng)以綠色為主導(dǎo)的設(shè)計科學(xué)研究性思維方式，是新工科背景下對建筑學(xué)專業(yè)教育提出的全新要求。然而，傳統(tǒng)建筑學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)方案中并不包括研究方法論的有關(guān)內(nèi)容，這已成為建筑學(xué)專業(yè)本科生從以教師為中心的授課型課堂轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心的研究性學(xué)習(xí)模式的主要阻礙，各大高校在建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)中應(yīng)如何具體應(yīng)對這一問題還沒有形成廣泛共識。本文將從新時代建筑專業(yè)人才的培養(yǎng)目標出發(fā)，以“建成環(huán)境科學(xué)”課程建設(shè)為案例，探討新工科背景下提升建筑學(xué)專業(yè)本科生研究思維和研究性學(xué)習(xí)能力的應(yīng)對策略及其實施方法。

一、綠色建筑理念教學(xué)模式探索

（一）背景與意義

當前，城市化進程的快速推進和全球?qū)?jīng)濟脫碳的追求日益迫切，給建筑行業(yè)帶來了一系列新問題。城市化進程的加劇導(dǎo)致了土地資源的緊缺和分配壓力增大。根據(jù)世界銀行的估計，目前全球約有56%的人口居住在城市中，而這一比例預(yù)計到2050年將增加至70%［3］。這就要求建筑師在有限的空間內(nèi)創(chuàng)造出高效、宜居的人居環(huán)境，以滿足人們的居住需求。此外，低碳、節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為全球的發(fā)展新趨勢，而建筑行業(yè)是涉及能源消耗和碳排放的重要行業(yè)。建筑能源的使用目前占我國能源消耗總量的20%，相關(guān)排放占全球能源相關(guān)二氧化碳（CO2）排放總量的5%。未來，隨著城市化快速持續(xù)增長，建筑行業(yè)面臨著建筑面積不斷擴張和對能源服務(wù)需求不斷增長的雙重影響，可能會成為我國甚至全球碳排放的重要來源［4］。不良的建筑環(huán)境還會帶來其他環(huán)境負面影響，例如空氣污染、水和土地污染以及資源枯竭等。實現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展對于實現(xiàn)全球經(jīng)濟脫碳的重大變革至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的建筑行業(yè)發(fā)展模式已經(jīng)無法滿足行業(yè)的新需求，迫切需要在新工科教育背景下探索建筑學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的新模式，以培養(yǎng)能夠適應(yīng)這些挑戰(zhàn)的新一代建筑專業(yè)人才。

我國高校建筑學(xué)專業(yè)長期以來一直以現(xiàn)代建筑設(shè)計理論為基礎(chǔ)，這一理論以“形式與功能”的關(guān)系為核心，注重培養(yǎng)學(xué)生在“功能、空間與形態(tài)”相關(guān)職業(yè)技能方面的能力，忽視了學(xué)生對建筑的技術(shù)要素的掌握［5］。這種教學(xué)模式的培養(yǎng)成果難以應(yīng)對建筑可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)趨勢和社會需求。具體而言，一方面，建筑技術(shù)指標的可持續(xù)性并未被納入建筑設(shè)計課程目標中，導(dǎo)致學(xué)生難以形成以綠色建筑為導(dǎo)向的整體設(shè)計思維；另一方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式注重知識傳授和技能培養(yǎng)，卻忽略了對學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而研究性學(xué)習(xí)的思維與方法對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力至關(guān)重要，相關(guān)內(nèi)容的缺失會使學(xué)生在面對融合“設(shè)計要求”與“綠色要求”的復(fù)雜問題時缺乏獨立思考和解決問題的能力。因此，在新工科背景下探索融入綠色建筑理念的建筑學(xué)專業(yè)創(chuàng)新教學(xué)模式具有重要的意義。

（二）教學(xué)模式探索

近20年來，我國不同高校的建筑學(xué)專業(yè)一直在探索融入綠色建筑理念的建筑學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式。其中，一些高校以建筑設(shè)計課程為核心，通過多專業(yè)融合，教授綠色建筑的關(guān)鍵要素理論和分析工具，引導(dǎo)學(xué)生形成將技術(shù)融入設(shè)計的設(shè)計科學(xué)思維，幫助學(xué)生掌握以綠色為導(dǎo)向、技術(shù)與藝術(shù)并重的建筑設(shè)計方法。例如，南京大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院將性能模擬、智能優(yōu)化等技術(shù)融入學(xué)生的高層建筑設(shè)計教學(xué)實踐中，通過文獻和理論學(xué)習(xí)、模擬實驗操作以及設(shè)計比較分析與優(yōu)化三個方面，幫助學(xué)生掌握與綠色建筑理念相關(guān)的知識和技能［6］。重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院在建筑學(xué)本科階段通過案例分析、軟件學(xué)習(xí)和專題講課的方式，針對不同主題的綠色建筑設(shè)計課題，引入建筑性能理論知識及模擬軟件，運用建筑性能模擬技術(shù)輔助綠色建筑設(shè)計教學(xué)［7］。其他高校以建筑技術(shù)類課程為主要陣地，基于綠色建筑不同分支，設(shè)置與建筑技術(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)課程，通過課堂講授，幫助學(xué)生系統(tǒng)掌握綠色建筑理論知識［8］。這些高校依托專業(yè)平臺和專業(yè)融合能力，在建筑學(xué)本科階段開設(shè)“綠色建筑技術(shù)”“生態(tài)建筑”“可持續(xù)建筑”等深化理論課程，鞏固學(xué)生在綠色建筑領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)，提升學(xué)生的生態(tài)意識，為他們將技術(shù)知識轉(zhuǎn)化為設(shè)計能力打下扎實的基礎(chǔ)。

然而，隨著社會需求的不斷推動，綠色建筑領(lǐng)域正以驚人的速度發(fā)展，技術(shù)不斷迭代升級。傳統(tǒng)的課程內(nèi)容設(shè)置無法適應(yīng)這種發(fā)展，教師難以及時更新教學(xué)內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)生難以了解學(xué)科的發(fā)展動態(tài)和前沿，進一步加劇了教學(xué)與實踐之間的脫節(jié)現(xiàn)象。此外，綠色建筑理論教學(xué)過于側(cè)重理論知識的傳授，無法彌補學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實踐之間的認知空白，面對復(fù)雜問題時，學(xué)生難以基于純粹的理論知識去激發(fā)創(chuàng)新實踐能力。因此，在推進融入綠色建筑理念的建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)過程中，亟須創(chuàng)新教學(xué)模式去解決這些問題。

二、“建成環(huán)境科學(xué)”課程實踐路徑

如圖1所示，“建成環(huán)境科學(xué)”課程屬于南京大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院建筑學(xué)本科專業(yè)培養(yǎng)方案中的可持續(xù)設(shè)計能力課程群，作為本碩貫通課程，面向本科四年級和研究生一年級學(xué)生進行授課。該課程提出了以學(xué)科前沿和研究方法相結(jié)合的綠色建筑教學(xué)實踐路徑，緊密結(jié)合建成環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的前沿研究熱點，以研究方法論和研究范式為主要教學(xué)載體，系統(tǒng)地講授了建成環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)問題及其研究方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)研究興趣及研究性學(xué)習(xí)思維，幫助學(xué)生掌握基本的研究方法，為他們進一步進行專業(yè)的深入學(xué)習(xí)和研究奠定基礎(chǔ)。

（一）以價值引領(lǐng)塑造專業(yè)自信

近年來，在經(jīng)濟增長放緩、對房地產(chǎn)開發(fā)的更嚴格監(jiān)管，以及疫情防控的綜合影響下，我國建筑業(yè)總產(chǎn)值增長速率逐步放緩，這對建筑學(xué)專業(yè)就業(yè)市場造成了一定沖擊。根據(jù)中國國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，2022年我國房地產(chǎn)企業(yè)從業(yè)人員數(shù)量相比2020年下降了15.6%［9］，這導(dǎo)致部分學(xué)生對建筑項目需求的下降和就業(yè)機會的減少產(chǎn)生了擔憂，對行業(yè)前景失去了信心?！敖ǔ森h(huán)境科學(xué)”課程通過系統(tǒng)介紹建成環(huán)境科學(xué)的領(lǐng)域前沿和核心熱點，以期引導(dǎo)學(xué)生形成與時代背景相契合的先進思想觀念，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)前瞻意識和創(chuàng)新思維，以價值引領(lǐng)塑造專業(yè)自信。首先，本課程以培養(yǎng)人才為重要目標，通過系統(tǒng)介紹建成環(huán)境的領(lǐng)域前沿和核心熱點，引導(dǎo)學(xué)生形成與時代背景相契合的主流價值觀體系。通過介紹行業(yè)前沿的研究熱點，幫助學(xué)生發(fā)散思維，提前結(jié)合行業(yè)動態(tài)進行遠期職業(yè)規(guī)劃，提升學(xué)生對專業(yè)的認同感。其次，本課程積極干預(yù)學(xué)生的未來職業(yè)選擇和人生規(guī)劃，旨在激發(fā)學(xué)生對建筑行業(yè)的興趣和熱情。最后，本課程以系統(tǒng)和規(guī)范的方式介紹建成環(huán)境領(lǐng)域的研究方向和方法，并采用先進而豐富的教學(xué)方法和技術(shù)。通過引導(dǎo)學(xué)生形成與時代背景相契合的先進思想觀念，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)前瞻意識和創(chuàng)新思維，促使學(xué)生學(xué)習(xí)到領(lǐng)先的研究方法，以及了解如何運用這些方法解決當今建筑行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，幫助學(xué)生重新樹立專業(yè)自信。

（二）課程實施方案

1.創(chuàng)新教學(xué)思路與方法。在綠色建筑導(dǎo)向的教學(xué)探索中，傳統(tǒng)的課程往往以建筑技術(shù)要素分類或案例分析為主導(dǎo)，缺乏對主要方法的系統(tǒng)教授與訓(xùn)練。相比之下，“建成環(huán)境科學(xué)”課程基于成果導(dǎo)向教學(xué)（outcome-based education， OBE）方法。首先，明確課程學(xué)習(xí)目標與預(yù)期學(xué)習(xí)成果，以學(xué)生掌握科研思維和研究方法為主要目標，以常用研究范式作為內(nèi)容綱要，進行課程內(nèi)容設(shè)計。該課程詳細介紹了包括在自然科學(xué)和人文社會科學(xué)中常見的文獻綜述研究、現(xiàn)場實驗研究、實驗室實驗研究、定性研究和定量研究等在內(nèi)的研究范式。每個研究范式介紹包含基本定義與概念、研究設(shè)計策略、研究分類和數(shù)據(jù)處理等要點。通過學(xué)習(xí)這些研究范式，能夠培養(yǎng)建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生提出科學(xué)問題、設(shè)計和執(zhí)行研究方案、分析研究結(jié)果，以及進行綜合研究成果表達的能力。此外，課程結(jié)合了具體的研究案例，詳細講解了相關(guān)范式在建成環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用實例及應(yīng)用方法。通過這種方式，學(xué)生能夠更直觀地了解綠色建筑理念在實踐中的融入方式和實施路徑，從而促進自己形成以綠色為主導(dǎo)的設(shè)計科學(xué)研究性思維。除了教學(xué)思路的創(chuàng)新以外，該課程還在教學(xué)方法上進行了精心設(shè)計。特別是在研究案例介紹板塊，設(shè)置了豐富多元的互動環(huán)節(jié)，包括情境互動、引導(dǎo)互動、歸納互動和研究實踐等，以促進師生之間和學(xué)生之間的教學(xué)互動。在各案例中，關(guān)于“問題提出”“方案設(shè)計”“研究不足”等問題的設(shè)置，能引導(dǎo)學(xué)生沉浸式感受各個案例的研究過程和研究特點。這種互動式的教學(xué)方法有助于學(xué)生熟練掌握各種研究方法及其在建成環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用模式，從而推動學(xué)生以綠色思維為導(dǎo)向進行實踐探索，并提升他們在后續(xù)研究性學(xué)習(xí)中的創(chuàng)新實踐能力。

2.緊扣前沿的教學(xué)資料。“建成環(huán)境科學(xué)”課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和科研能力，以了解和掌握建成環(huán)境領(lǐng)域的前沿發(fā)展方向為主導(dǎo)，并以學(xué)生為中心，將教學(xué)資料與教學(xué)目標相匹配。為此，選擇采用建成環(huán)境領(lǐng)域前沿研究案例進行研究范式的輔助講解。在課程開始前，教師首先進行基于基礎(chǔ)研究范式的建成環(huán)境領(lǐng)域案例調(diào)研，并結(jié)合建筑節(jié)能與降碳、室內(nèi)空氣污染、建筑人行為、建筑熱舒適、建筑環(huán)境與健康等發(fā)展方向選擇前沿研究案例。在課程初期，進行與學(xué)生研究興趣相關(guān)的課堂調(diào)研，以選擇符合學(xué)生研究興趣方向的研究案例。在課程后期，以研究方法論為主要內(nèi)容，在講解研究范式的基礎(chǔ)上，對采用相關(guān)研究范式的前沿研究案例進行詳細解析，包括研究背景、研究方法、研究結(jié)果和研究意義。這種教學(xué)方式能夠鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中積極參與和投入。通過案例的選擇和學(xué)習(xí)，能夠幫助學(xué)生充分了解他們所需達到的學(xué)習(xí)目標，激發(fā)學(xué)生的積極參與感，提升其學(xué)習(xí)體驗，彌補固定教材中內(nèi)容陳舊、缺乏靈活性、單一視角等缺點，提高教學(xué)資料的實效性、創(chuàng)新性和前沿性，開拓學(xué)生的專業(yè)視野。

3.優(yōu)化全面的評價方法。在以綠色建筑理念為導(dǎo)向的教學(xué)探索中，對于以技術(shù)性能為驅(qū)動的建筑設(shè)計課程而言，通常以設(shè)計成果作為主要評價依據(jù)，但這種方式難以全面考查學(xué)生對建筑技術(shù)相關(guān)知識和技能的掌握程度。對于以技術(shù)課程為主的授課型課程而言，傳統(tǒng)的期末考核方式往往重視結(jié)果而忽視過程，易導(dǎo)致一些學(xué)生在平時參與度不高，卻在期末考核中取得優(yōu)異成績［10］?！敖ǔ森h(huán)境科學(xué)”課程針對其特點，采用全過程控制的學(xué)生成績考核方式，以全面考查學(xué)生對建成環(huán)境領(lǐng)域研究方法的掌握情況。評價方法由平時成績、期中文獻綜述以及期末的自主選題研究實踐三部分組成。其中，平時成績占最終成績的20%，主要由課堂出勤、課堂表現(xiàn)兩部分組成，對學(xué)生在課中討論、問答環(huán)節(jié)的參與度進行評分。文獻綜述是課程的期中作業(yè)，包括選題答辯和綜述報告兩個部分，選題答辯占10%，綜述報告占20%。通過這個環(huán)節(jié)，課程中期對學(xué)生的研究選題能力進行考查和評估，并及時給予反饋，以正向推動學(xué)生的課程學(xué)習(xí)。自主選題研究實踐作為課程的期末作業(yè)占最終成績的50%。要求學(xué)生2～3人為一組，自主選擇建成環(huán)境領(lǐng)域的研究問題，并采用課程介紹的研究范式進行研究實踐。學(xué)生須以研究報告的形式總結(jié)選題的研究過程和結(jié)果。這一部分作為總結(jié)性評估，旨在全面衡量學(xué)生的科研思維和科研能力。采用多元化的評價手段，可以更全面地考查學(xué)生的綜合能力，提升評價的準確性和客觀性，有助于培養(yǎng)具有綠色建筑意識和技能的高素質(zhì)人才，推動綠色建筑教育的持續(xù)發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述，“建成環(huán)境科學(xué)”課程在教學(xué)思路和方法上的創(chuàng)新為綠色建筑教育指明了新的發(fā)展方向。通過培養(yǎng)研究思維和教授研究方法，引導(dǎo)學(xué)生進行建成環(huán)境領(lǐng)域的研究實踐，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和研究能力。同時，通過案例互動和研究實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置，促使學(xué)生將理論知識與實踐經(jīng)驗相結(jié)合，提高解決實際問題的能力。這不僅為促進學(xué)生的綠色思維在設(shè)計實踐中的應(yīng)用打下扎實的研究技能基礎(chǔ)，也為新工科背景下以綠色建筑理念為導(dǎo)向的教學(xué)創(chuàng)新提供寶貴的經(jīng)驗和啟示。

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Exploration of Green Building Course Construction and Teaching under the New Engineering Background： Taking the Course of “Science in Built Environment” as an Example

SHI Shan-shan

（School of Architecture and Urban Planning， Nanjing University， Nanjing， Jiangsu 210093， China）

Abstract： The global climate change and environmental pollution are becoming increasingly serious， and the construction industry is facing severe challenges. In order to cultivate quality talents with green building awareness and skills， this paper takes the course “Science in Built Environment” as an example to discuss the strategies and methods to improve the research thinking and ability of architectural undergraduates under the background of new engineering. This course is closely integrated with the frontier research hotspot of built environment， with research methodology and paradigm as the teaching content， and cultivating students’ professional research interest and learning thinking through case interaction and research practice， laying a foundation for further in-depth study and research. The discussion of this paper brings a new development direction for green building education.

Key words： green building; building technology; new engineering; teaching reform