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建筑物理智力开发实例教学
来源:[长安大学建筑声光研究所]    共阅[4087]次
  
                  李国华
        (长安大学建筑声光研究所,陕西 西安710061)
  【摘要】通过基本知识的教学,结合工程实例,注意开发学生的智力和设计创新能力,使学生能将所学理论知识尽早应用到工程实践中去。
  【关键词】建筑物理;智力开发;实践环节
  【中国分类号】 TU  【文献标识码】 A  【论文编号】

Probe of intelligence development in Architectutal physics teaching
Li Guo—hua
(Department of Architecture, chang’ an University, xi’an 710061 China)
Abstract: Through teaching basic knowledge. pay attention to use heuristic mode of teaching to make the students be conscious of inventing and creating and develop the ability of design with practical engineering instance. So the students can put theoretic knowlodge into practical use.
Key words: architectutal physics; intelligence development; practical segment;

  1.引言
  在全国大力提倡素质教育的今天,智力开发应是新世纪教育发展的主要内容。智力,指人们认识,理解客观事物并运用知识,经验等解决实际问题的能力。智力的高低,集中表现在人们反映客观事物的深刻性、正确性、完整性和发展性上以及应用知识解决问题的速度上和质量上。
  我在多年的建筑物理教学过程中,充分认识到传授知识同发展能力应当紧密结合。以发展能力为主,同时注重传授知识,把培养能力寓于教学过程之中,是否注意开发学生的智力,是现代教育论与以往的教育论的根本区别之一。
  2.讲透基本概念,理论与实例结合
  建筑物理在建筑上的应用,首先必须清晰严谨地讲透概念的物理实质,才能指导工程实践。基本概念讲得越透彻,理解得越深刻,学生在实际工作中对它的掌握就越有分寸。
基本概念及其物理实质讲解起来可能是枯燥的,乏味的。但是,一经化为日常生活中的实例则它们又是生动的、具体的、优美的、令人难以忘怀和随处可见的。因此,在教学中,我注重把物理和建筑紧密地结合起来,将概念及其物理实质化为建筑中的具体应用,并说明施工中可能出现的问题,以使学生心中有数,日后处之有方。
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  教学过程做为学生获取知识,积累智力的一个重要环节,不能墨守成规,而应在理论知识的指导下完成吸收书本知识的任务。在学生有一定认识实践的基础上,通过由实践到认识再到实践中去的无限循环过程,使学生的智力进入到更高一级的程度。例如我在讲授热量的三种基本传递方式导热、对流、辐射时,例举了现行暖气罩的做法。如图1:这种暖气罩大多数学生都见过,有些学生家装修时暖气罩就是这么做的。学生有了认识的实践过程,我讲完三种传热方式的基本原理后,画出该图,让学生指出它的不足之处,刚开始大家很难回答,有的同学说:“我们见到过的和我家的暖气罩就是这样。”我启发道:“在该图中导热、对流、辐射三种传热方式中有几种方式被应用了?”这次大家思想活跃起来了,有的说:“有辐射、有导热。”还有的说:“没有对流。”我再次提醒说:“对于暖气罩三种方式那一种的传热量最大?”同学们说:“对流,原来这就是它的不足之处。”我说:“那么怎样改进呢?”在学生们思考的过程中,我画出了下列两种方案如图2(a)、(b)再让学生来分析它的传热方式,这时同学们说这两种方案,三种传热方式都应用上了。通过这样的教学同学们在以后的室内设计作业中还设计出了充分利用三种传热方式的许多图案优美、设计新颖的暖气罩。而本次课缺习的学生就没有这样的收获。
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  人类发现某一定律的时间可能要经过很长时间的探索,但要学生掌握这一定律却可以在两节课的时间里完成。世界的知识在不断地积累与发展,简单地重复前人的发现过程没有必要。因此,讲请基本概念是深刻、正确、全面地理解理论知识,反映客观事物本质的必由之路。
  在讲空腔共振吸声结构时,我首先讲清楚它的基本原理,公式及各量的物理意义。然后,例举罗马教堂中“会说话的洞口”,“墨经”中共振器在古代战争中的应用等。接着还特别指出,消声器和共振器在构造上很相似,但其作用完全相反,它们在构造上的微小差别仅在于消声器的洞口是粗糙的,而共振器的洞口是光滑的。所以吉它、小提琴能通过共鸣箱弹拉出优美的音乐。不明白这一点,在结构处理和具体施工中稍有不慎,便会适得其反。也不能轻信厂家的宣传,而要具体地看一看,测一测该产品究竟是吸声结构呢,还是扩声结构?有必要时向厂家索要经过国家权威部门检测的报告。这样,从基本概念出发,就能举一反三搞清楚其它的基本知识,并使学生在工程实践中能正确地设计,达到预期的教学目的,为了加深学生的印象,使共振器在其脑海里生根。最后以电影《地道战》敌人在地下埋设大瓮来判断八路军挖地道方向时,汤司令与松井的对话片段作结:“高!实在是高!”
  3.新旧知识对比,了解科学前沿
  写入教科书的理论,一般是一二十年前出的,比较成熟的或得到公认的,也有的规范可能将被修改。由于知识的不断更新,必须随时注意理论发展的新动向,并将其引入教学内容,使学生了解本学科的最新知识,要了解新知识,就必须对比旧知识。这对于培养学生的创造性思维能力是极为重要的。因此,在讲课时对教材内容重新整理,既讲书本上知识有用的、正确的、公认的一面,又讲该知识过时的、不足的,需要反思的一面。讲不同观点的争论、讲新的科研成果,这可以使学生广开思路、积极思索、并应用新知识。
  比如,我在讲解声波的反射、吸收和散射时着重强调声波的波长与光的波长的区别。光波波长在380nm~780nm之间,而空气中声波长大致在3.4m~8.5m之间。这时例举了在原来的某些教材书和工程实例中有水泥拉毛能吸声的理论。比如西安光明电影院在拆除之前墙面做法就是水泥拉毛。我问学生水泥拉毛怎样吸声或扩散声,同学们的回答五花八门,有的说水泥拉毛凹凸不平所以能吸声,有的说水泥拉毛上的小凹凸块可以扩散声。在同学们议论一段时间,经过思考之后,我解释道:“水泥拉毛的凹凸小块,起伏只有几毫米到一厘米左右,且表面坚硬,没有与内部相互连通的孔洞。而声波波长为几米,由于它凹凸起伏的尺度比声波波长小得多,所以它既不能吸声,也不能扩散声。它能扩散光和小量地吸收光能。”抓住了问题的实质,再反过来说明原来书上说水泥拉毛能吸声、扩散声的理论是错误的。接着趁热打铁,我又讲解了剧场扩散体的尺寸大小应与声波波长尺度相当的概念及公式,以及从经典的室内声场分析方法到最新的室内声场计算机模拟方法等均给学生进行对比介绍。为学生后续的剧场设计打下了良好的基础。
  4.激发学生的创造性思维,敢于提出科学幻想
  要真正懂得某一科学理论是不容易的,学问是要不断地探索和研究的,人们只能不断地接近真理,而最后达到它。
那种认为“当堂解决问题”的提法是值得商榷的。课堂上只能解决一部分问题,但不可能解决全部问题,更不能让学生觉得没有疑问了。提出问题,心有疑问,勤于思考从来是创造性思维的特征。让学生能提出问题并着力解决问题是智力开发的一个重要方面。
  在讲课中我经常向学生们提出一些社会需要并有待解决的问题。比如在讲解墙体的保温与隔热时,我说在电路中有二极管可以单向通电,玻璃也有了热反射玻璃,吸热玻璃和单向透视玻璃。我们能否设计一种墙体也具有单向透热性,冬天让热气进入室内,而阻止冷气,夏天让冷气进入室内,而阻止热气,让房屋充分利用太阳能使得室内冬暖夏凉。
现在的教科书中给出的混响时间及计算公式,目前仍然是音质评价的重要指标之一。但由于存在许多的假设前提,在实际应用中理论值与实测值总是相差10%左右。这一理论有待于同学们进一步完善。
  高层建筑有阳面与阴面,迎风面与背风面常出现阴风问题怎么解决?等等。
  提出一个好的问题,等于解决了问题的一半。在教学中我就是这样逐步递进,不断讲解、不断提问、破疑、设疑、解疑,激发学生思维,开发学生的智力。
  5.指导学习方法,涉猎相关领域
  科学的发展日新月异,仅仅靠在学校里学到的一点知识是不能满足实际工作需要的。当今世界各学科的相互联系、相互渗透越来越紧密。仅仅在建筑领域就涉及到建筑、结构、水、暖、电、装修、综合布线等学科的相互配合,其中任何一项出现问题都会对建筑造成不良后果,学生在校学习,只能完成对基本知识、基本技能的掌握,他们前面仍有一个不断学习的任务。“授人以鱼,一饭之需,授人以渔,终生受用。”因此,指导学生理解知识的过程,讲解一定的学习方法,不仅能提高教学质量,而且对于学生走上工作岗位之后能否胜任工作,成为国家的有用之材,是有重要意义的。
  对于讲课教师,不失时机地指导学习方法是具有得天独厚的便利条件的。比如,我在讲授波的独立传播原理之时,顺便将其与教学关系和师生关系相比喻。学生和老师也象两列独立传播中的波,在没有相遇之前,都各自走着各自的路,互不相干。在相遇区域,质点的每一振动都是两列传到该质点振动的矢量和。两列波振向相反,合成的结果是相互抵消只能是不振,两列波振向相同,形成共振,则效果最好。这就要求师生之间相互配合、共同搞好教学。学生应当向老师学习,老师也应当掌握学生的动态,及时调整步伐,使自己能拨动学生的心弦。这样,使师生在教学相遇区域发挥最大的效应。所谓“教学相长”就是这个意思。遇到有真题实践的机会让学生适当参与其中对学生智力的全面提高将会有更多的帮助。也是学生学习的最好方法。
  6.结束语
综上所述,智力开发作为素质教育的一个重要方面,在建筑物理教学中是可以适时进行的。“山不转水转,水不转我转,学生不转老师转,最后让学生围着我转。”只要在教学中把学生的学习潜能和学习的积极性调动起来,就可以大力提高学习效率,最终会培养出优异的、适合新世纪需要的、具有创新型的高素质人才。

 
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