关于建筑设计数字化教学体系的探讨

【摘 要】随着时代的发展和社会的进步，传统的建筑设计教学模式已经展露出与社会现实脱节的弊端，急需在教学过程中加大实践教学的比重及教学创新。本文结合建筑设计的教学过程,根据教学实践,以“脑的延长”为目标,制定了一套数字化教学课程体系,在教学实践中提高和改进,从而有效地提高了教学质量和教学效果。

【关键词】建筑设计；数字化教学；脑的延长

1数字化教学课程体系

传统的数字化技术教学全国大多数院校基本上是计算机辅助绘图软件的教学,而且教学内容也局限于绘图命令的教学,因而计算机辅助设计往往被认为仅仅计算机辅助绘图,只是一种可以提高工作效率的绘图工具,也就是人们通常所说的“手的延长”。在教学改革上,我们的目标是利用计算机的优势帮助设计者提高设计的创造性,真正地实现计算机辅助设计(ComputerAided Design, CAD),也就是所说的“脑的延长”。

根据全国高校建筑学学科专业指导委员会的《促进建筑数字技术教学发展纲要》,建筑数字技术课程改革的思路从三个方面考虑:改革教学重点,以讲授设计构思方面的软件为主;增加教学内容,加强建筑数字技术发展概貌的介绍;改革教学方式,逐步将建筑数字技术课程与建筑设计教学结合起来[3]。结合专指委的精神和学院的教学改革情况,结合建筑设计的教学过程,以达到“脑的延长”作为教学改革目标,制定出如下数字化课程体系。

2数字化课程教学大纲与内容

传统的数字教学主要是以讲授命令为主,现在的教学主要是以讲授建筑设计构思为主,基于此我们对各门课程的教学大纲与教学内容的制定进行了改革和调整。考虑在总学时总学分不变的前提下,如何尽可能详尽地讲授各个数字化软件在建筑设计中的应用也是一个难点,为此我们主要集中讲授每个软件的基础知识、建筑学专业需要用到的常用命令及它们的综合应用。

（1）数字化建筑设计概论

学时/学分: 16学时(1学分)

教学大纲:建筑学及相关专业学生的入门性指导课程;深入浅出地介绍建筑数字化设计的有关概念和相关知识、相关软件、相关技术和相关方法;

教学内容:数字化建筑设计基础;数字化建筑设计软件;建筑性能分析;虚拟现实技术在建筑设计中的应用;建筑设计信息集成;协同设计;数字化建筑设计智能化;建筑形式的数字化生成;计算机辅助建筑设计软件开发技术简介;

教学方法:以实例(动画、图像、视频等)的方式来讲解数字化建筑设计的方方面面,并以专题的方式进行讨论,引导学生深入了解数字化设计技术在建筑设计中的应用。

考核方法:期中作业论文+期末笔试。

表1数字化课程体系课程一览表

注:某大学执行三学期制(两长一短),第三学期为短学期,共5周。

（2）计算机辅助设计

学时/学分: 28学时(2学分)

教学大纲:介绍AutoCAD绘图软件,掌握基本的绘图命令,能综合使用各种命令,完成建筑设计的平面、立面、剖面图的绘制及建筑的三维建模。

教学内容与教学方法:结合建筑设计的专业要求,把整个教学过程分为四个阶段:计算机辅助绘图基本命令、建筑平面的绘制、建筑立面的绘制、建筑三维模型的绘制;同时在教学过程中把必须掌握的命令在教学过程中分步介绍,具体如下:

表2计算机辅助设计教学安排

考核方法:在规定的时间(2小时)内完成一份平面图的制作;

（3）建筑数字化表现

学时/学分: 16学时(1学分)

教学大纲:介绍3Dmax/Photoshop两款软件在建筑设计表现方面的基本应用:三维建模、三维渲染及效果图后期处理。

教学内容与教学方法:根据建筑设计的效果图表现要求,结合AutoCAD的三维建模,教学内容局限于建筑表现所需的命令与方法,具体内容安排如下:

表3建筑数字化表现教学安排

考核方法:独立完成两份作业:平面彩图制作、建筑效果图制作。

（4）草图大师

学时/学分:随设计课教学

教学大纲:了解SketchUp软件的基本使用,能独立地使用它完成建筑设计的方案构思,并生成相应的效果图和漫游动画。

教学方法:学生自学,老师提供各种学习资料和相关的案例,并结合建筑设计课进行辅导

（5）建筑信息模型

学时/学分: 32学时(2学分)

教学大纲:详细介绍Revit的发展、特点、功能与使用,包括建筑设计信息技术发展概述、建筑信息模型与Revit概述、基于构件的建筑设计、自定义簇类型、视图与渲染、明细表等应用;基于BIM的建筑节能分析(IES);

教学内容:结合当前的建筑设计竞赛或建筑设计作业,讲授Revit软件的使用,让学生直接使用软件来完成竞赛或作业,同时介绍Revit信息模型在建筑性能分析软件( IES/Ecotect)的应用。分六部分来讲述:基础知识;基于建筑构件的各种建模命令的使用和技巧;基于视图处理的各类平、立、剖、三维、详图等应用;基于建筑表现的的灯光、渲染、漫游等应用;基于体量、组、局部设计、多方案探讨、工程阶段、大项目协同设计等高级应用;建筑信息模型的性能分析。

教学方法:以实例来教学;

考核方法:独立完成建筑设计作业或建筑设计竞赛的作业。

（6）建筑技术分析

学时/学分: 16学时(1学分)

教学大纲:以Ecotect或IES软件为软件平台,介绍计算机辅助工程CAE技术在建筑性能分析中的应用,主要包括建筑声环境分析、建筑光环境分析、建筑热环境与能耗分析、建筑日照分析、建筑风环境分析等。

教学方法:以实例(建筑学设计作业)为例进行教学;

考核方法:能独立完成一幢公建的各项建筑性能分析,并以此依据改进建筑设计方案。

（7）虚拟建筑

学时/学分: 16学时(1学分)

教学大纲:介绍虚拟现实技术的基本原理与应用;以Quest3D软件为平台,介绍虚拟现实技术在建筑设计中的应用;

教学内容与教学方法:介绍Quest3D软件的基础知识和基本命令;结合建筑设计方案,建立三维模型,通过烘焙导入Quest3D;通过通道组为虚拟现实场景编辑环境、导游线路、菜单制作等,最后完成虚拟展示系统的。

考核方法:独立完成一份虚拟现实展示系统的制作。

（8）多媒体制作

学时/学分:随设计课教学

教学大纲:讲授常用的多媒体制作软件,如Flash、Authorware、Dreamweaver等设计软件,对学生设计的作品进行多媒体展示,图、文、声并茂,完美地表达建筑设计思想和建筑设计作品。

教学方法:选修全校公共课程;举行专题讲座,以实例介绍软件的使用。

3数字化课程教学方法探讨

数字化教学课程体系的建设目的明确,一方面是以建筑设计教学为主线,另一方面是以实现“脑的延长”为目标,因而在整个教学过程中要始终围绕这两个方面展开,教学过程中采用“四结合”:命令讲解与实例演示相结合、课堂作业与设计作业相结合、数字化课堂与专业课堂相结合、课堂教学与网络教学相结合,通过实践和总结,有如下的教学指导思想。

（1）理论与实践相结合

建筑设计是一门实践性很强的学科,建筑数字化技术课程也是一门实践性非常强的课程,对数字化技术软件的掌握程度关键看实践,即在设计课中应用数字化技术的实践。建筑数字化技术课程的教学效果最终通过学生在建筑设计课中体现出来,否则,也就失去本课程存在的意义,其中最主要的实践就是学生对建筑方案的构思如何通过数字技术进行表现,并通过计算机对方案进行推敲、评价,实现真正意义上的计算机辅助设计,即“脑的延长”。

（2）走近设计

在教学过程中“走近设计”,结合建筑学课程的教学实例及不同风格、不同特点的建筑设计方案来讲解软件的具体综合应用。在CAD软件教学时,我们的教学实例尽可能就来自于学生学习或设计中的的建筑平面、立面、剖面,并结合学生手工绘制建筑平面的过程来讲授相关的CAD命令,这样学生能快速地掌握计算机辅助绘图。在教学SketchUp时,直接让学生对他们在建筑课程作业的建筑设计草图进行绘制学习,同时把最后的成果在建筑数字化表现课程中作为案例来练习,也可以作为建筑设计的课程作业来上交,达到双赢的效果。

（3）课程之间即交叉又延续

我们的改革是基于建筑学专业的教学过程来展开的,因此在教学上可以通过把某个建筑设计实践的不同发展阶段作为主线,把所有的课程教学形成一个体系,课程之间既有交叉又有延续。建筑方案草图阶段通过SketchUp来绘制,成果可以在3Dmax中渲染使用,同时3Dmax成品既可以由PS加工成建筑效果图,又可以导出为VRML文件作为虚拟现实的实例。建筑方案构思完后,根据草图模型通过CAD软件来绘制平立剖等图形,并作为辅助线导入RevitBuilding信息模型软件中建成BIM模型,最后可以通过BIM模型生成各类施工图,并进行各种建筑性能分析。

4总结

建筑设计是一门富有艺术创造性的综合性应用学科,建筑设计的作品丰富多彩,从而决定了建筑数字化技术教学也必须是灵活多变的.当然目前的课程体系还有许多不足之处,如在建筑技术性能软件方面,涉及不多,除目前软件的选择不多外,作为数字化设计教学的专业老师,在建筑技术方面的知识掌握也有一定的欠缺,有待提高。本文通过结合学院的教学条件、师资情况,我们提出的数字化技术教学课程体系只是一个尝试,希望在未来实践中不断地完善和提高。

参考文献

[1]项秉仁.面对数字化时代的建筑学思考,新建筑, 2001年第6期

[2]饶金通,张燕来,李立新.基于“脑的延长”的建筑数字化技术教学改革,厦门大学学报(哲社版), 2008年教学研究增刊: 53~57

[3]李建成.建筑数字技术课程教学现状调查与改革思路,2007年全国建筑高等学校建筑院系建筑数字技术教学研讨会论文集, 2007: 63~67

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。