信息化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)類課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

尹維玲 李旭

摘? 要：信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，從計(jì)算機(jī)及軟件應(yīng)用到移動無線網(wǎng)絡(luò)的普及，已經(jīng)深入人們的日常生活中，更深入到高等教育人才培養(yǎng)的教學(xué)日常中。對于傳統(tǒng)性特征很強(qiáng)的建筑學(xué)專業(yè)的設(shè)計(jì)類課程教學(xué)而言，其影響也超出了單一多媒體形式的教學(xué)方式范疇。如何把信息化技術(shù)最大化、最優(yōu)化地應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)類課程教學(xué)中，是值得探討和研究的問題。

關(guān)鍵詞：信息化技術(shù);建筑設(shè)計(jì)類課程;教學(xué);應(yīng)用策略

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）18-0112-03

Abstract： The rapid development of information technology， which is shown in the condition from computer and software applications to the popularity of mobile wireless networks， has deeply been affecting people's daily lives and influencing the training of higher education personnel in daily teaching. For the architectural design course with a strong traditional architectural style， its influence has far exceeded the scope of multimedia teaching methods. How to maximize and optimize the information technology to the teaching of architectural design courses is a problem worthy of discussion and research.

Keywords： information technology; Architectural design course; teaching; application strategy

一、建筑設(shè)計(jì)類課程特征分析

建筑設(shè)計(jì)類課程是建筑學(xué)專業(yè)的核心課程，從入門課程《建筑設(shè)計(jì)基礎(chǔ)/初步》、《建筑設(shè)計(jì)》到《畢業(yè)設(shè)計(jì)》，貫穿整個本科教育過程。該類課程的學(xué)習(xí)效果直接關(guān)系到學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知、專業(yè)技能和專業(yè)表達(dá)。

（一）理論+實(shí)踐

建筑設(shè)計(jì)類課程，包含了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個部分，且兩個部分相互交叉螺旋式進(jìn)行。此類課程的學(xué)習(xí)需要不斷地調(diào)查研究實(shí)例資料，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)功能分區(qū)、流線組織等相關(guān)理論知識，最后通過手工草圖、建筑模型、設(shè)計(jì)圖紙等實(shí)踐方式形成實(shí)物成果。課題型教學(xué)模式要求大量的課余時間的投入和相互交流。

（二）動腦+動手

設(shè)計(jì)思維模式和動手表達(dá)能力相結(jié)合的過程，是建筑設(shè)計(jì)類課程最基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)模式，它可以激發(fā)學(xué)生不斷發(fā)掘自己的創(chuàng)作能力。其中，對創(chuàng)新思想的捕捉和表達(dá)至關(guān)重要，因此傳統(tǒng)的手工草圖技能在設(shè)計(jì)思維階段具有很強(qiáng)的實(shí)用性，也是建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生必備的專業(yè)基本功。

目前，大部分建筑類院校都以“動腦+動手”的模式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)兩者相互結(jié)合的創(chuàng)造作模式，例如一、二年級的建筑設(shè)計(jì)類課程都以手繪草圖和設(shè)計(jì)為主。但是，隨著信息化技術(shù)在教育教學(xué)中應(yīng)用的便捷性和普及性，以及社會對建筑學(xué)專業(yè)畢業(yè)生的軟件繪圖技能的需求，該類課程的學(xué)習(xí)也必將和設(shè)計(jì)類軟件的運(yùn)用相輔相成。

二、信息化技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用分析

（一）信息化技術(shù)在當(dāng)代教學(xué)中的應(yīng)用

信息化技術(shù)在當(dāng)代教學(xué)中已經(jīng)普及、應(yīng)用很長一段時間了，早期主要體現(xiàn)在多媒體電子課件的課堂應(yīng)用，它能夠以更直觀、更方便地方式把知識展現(xiàn)給學(xué)生。在授課過程中可以輔助于動畫、視頻等動態(tài)教學(xué)展示，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并大大減輕了老師的課堂板書時間和板書量，是一種高效的教學(xué)手段（圖1）。信息化教學(xué)手段在課堂中的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生不再是知識的被動接受者，可進(jìn)行自主性學(xué)習(xí)[1]。近年來，隨著新媒體、新社交平臺、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，這些新的信息化技術(shù)除了可以用在“教”上，更能應(yīng)用于“學(xué)”上，從而打破了“教”與“學(xué)”時間、地點(diǎn)限制，全方位進(jìn)入“教”與“學(xué)”的日常中。

（二）信息化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，一些相關(guān)的軟件應(yīng)用課程已經(jīng)引入建筑學(xué)專業(yè)的本科教育之中，如在課程設(shè)置中安排相關(guān)繪圖軟件課程（如CAD、天正建筑）、建模軟件課程（如SU、RHINO、REVIT）和分析效果軟件課程（如AI、ID、PS）等，為學(xué)生的建筑設(shè)計(jì)類課程的學(xué)習(xí)、交流和表達(dá)提供相關(guān)技術(shù)支持。

建筑學(xué)專業(yè)的信息類軟件教學(xué)，一般濃縮為一門《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》課程開設(shè)在某一學(xué)期。以臨沂大學(xué)四年制建筑學(xué)專業(yè)為例，無論是安排在一二年級階段還是在三四年級階段，都會出現(xiàn)不能和建筑設(shè)計(jì)類課程配合默契[2]的問題。具體表現(xiàn)在：1. 若安排在一二年級開課，會干擾學(xué)生對早期建筑手工繪圖訓(xùn)練的理解，且即使學(xué)習(xí)了所有軟件，有些軟件也沒有機(jī)會在該階段練習(xí)和使用;2. 若安排在三四年級，對于四年制而言，一二年級參加校外建筑設(shè)計(jì)類競賽條件不足（因競賽主辦方幾乎全部要求成果為電腦出圖），影響學(xué)生參賽的積極性和專業(yè)學(xué)習(xí)的成就感。且四年級已經(jīng)開始畢業(yè)實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)，學(xué)生熟練掌握相關(guān)軟件的時間過于緊張，不利于畢業(yè)設(shè)計(jì)的表達(dá)質(zhì)量。這種軟件學(xué)習(xí)需求與建筑設(shè)計(jì)教學(xué)安排不能同步協(xié)調(diào)，導(dǎo)致學(xué)生不能有效、及時地使用軟件信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)成果的交流和表達(dá)。

三、信息化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用策略

信息化技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)類課程中的合理、高效應(yīng)用，既能提高學(xué)生在校學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)效率，又能為畢業(yè)后的工作積淀一定的專業(yè)技能和軟件操作經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合建筑專業(yè)建筑設(shè)計(jì)類課程特點(diǎn)及臨沂大學(xué)建筑學(xué)專業(yè)四年制的實(shí)際情況，對信息化技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用策略主要從以下幾個方面進(jìn)行探討。

（一）多媒體技術(shù)+設(shè)計(jì)理論+課堂實(shí)時評圖

多媒體技術(shù)依然是建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)的一種常規(guī)形式。利用多媒體技術(shù)輔助完成建筑設(shè)計(jì)類課程的理論知識、實(shí)際案例和虛擬建造等教學(xué)任務(wù)，呈現(xiàn)出現(xiàn)場無法進(jìn)行實(shí)物展示的教學(xué)內(nèi)容。同時，結(jié)合實(shí)物投影儀、展臺、專業(yè)教室等電子設(shè)備，對學(xué)生階段性設(shè)計(jì)作業(yè)進(jìn)行課堂講評和討論，從而提高課堂教學(xué)的效果。

（二）網(wǎng)絡(luò)社交平臺技術(shù)+線上課程

網(wǎng)絡(luò)社交平臺技術(shù)最大的特點(diǎn)是交流不受地點(diǎn)時間的限制。對于在高等教育改革的背景下不斷壓縮的課堂學(xué)時而言，課下學(xué)生自學(xué)和教師課下指導(dǎo)成為完成課程教學(xué)的必要手段。且能幫助學(xué)生建立自學(xué)意識、提升自學(xué)能力、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性。教師與學(xué)生人手一機(jī)一網(wǎng)的普及，已經(jīng)為課下線上學(xué)習(xí)和交流指導(dǎo)提供了無障礙通道。特別是基于設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)的一對一指導(dǎo)的必要性，將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺引入到設(shè)計(jì)教學(xué)中來可以實(shí)現(xiàn)隨時隨地的“教與學(xué)”。

此外，網(wǎng)絡(luò)平臺技術(shù)和線上課程的相互結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)不同形式的學(xué)習(xí)、進(jìn)行不同范圍的教學(xué)指導(dǎo)。學(xué)生可以通過圖片和文字、語音的形式，隨時隨地和同學(xué)、老師進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，及時解決學(xué)生課下設(shè)計(jì)時候遇到的各種問題，彌補(bǔ)了課時不足問題，保證課下課上學(xué)習(xí)的連續(xù)性，提高課程學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生課下學(xué)習(xí)的興趣。同學(xué)和老師還可分享彼此的學(xué)習(xí)資源，擴(kuò)展信息來源、大大提高了“教與學(xué)”的效率。

（三）建筑設(shè)計(jì)類課程+軟件類課程

將設(shè)計(jì)類課程與計(jì)算機(jī)輔助類課程融合設(shè)置，兩者之間相互穿插教學(xué)，打破以往信息技術(shù)類課程與建筑設(shè)計(jì)類課程設(shè)置的相對獨(dú)立性，讓信息類技術(shù)，特別是軟件繪圖表達(dá)更好地輔助于建筑設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，使得二者能夠有機(jī)結(jié)合。以臨沂大學(xué)的四年制的建筑學(xué)學(xué)制為例，學(xué)生的設(shè)計(jì)類課程尤其顯得短暫。既要在2-3年時間內(nèi)讓學(xué)生掌握手繪表達(dá)設(shè)計(jì)的基本能力，又要讓他們盡快接觸和熟悉計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的知識，以便更好地表達(dá)和交流自己的設(shè)計(jì)，甚至參加一些建筑類的設(shè)計(jì)競賽。為此，在第2-3學(xué)期的專業(yè)的教學(xué)中，就把培養(yǎng)方案中單獨(dú)設(shè)置在某一個學(xué)期的《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》課程內(nèi)容進(jìn)行拆分，植入到不同階段的建筑設(shè)計(jì)類課程中。例如在一二年級植入CAD、SKETCHUP、PHOTOSHOP等軟件內(nèi)容，讓學(xué)生在掌握建筑設(shè)計(jì)的初步能力和手工繪圖表達(dá)的基礎(chǔ)上，就了解并簡單使用技術(shù)性表達(dá)手段。進(jìn)而在一二年級就可以參加各類小規(guī)模的建筑設(shè)計(jì)大賽，提高了學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)積極性和專業(yè)實(shí)踐能力（圖2，3）。在隨后的每個學(xué)期，把天正、SKETCHUP、REVIT、PHOTOSHOP等軟件的深化教學(xué)階段性地穿插到建筑設(shè)計(jì)類課程中，形成一種無縫對接地教學(xué)模式。學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和軟件能力得以同步提升，為各個學(xué)期的專業(yè)學(xué)習(xí)和各類競賽打下基礎(chǔ)。

（四）建筑設(shè)計(jì)類課程+AR/VR技術(shù)

VR是Virtual Reality的縮寫，又稱虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它作為信息技術(shù)的新產(chǎn)物，具有沉浸性、交互性、真實(shí)性三種特性[3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種能夠創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種交互式的三維動態(tài)視景，其實(shí)體行為的仿真系統(tǒng)能夠使用戶沉浸到其設(shè)置的環(huán)境中。AR技術(shù)，又稱為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是將計(jì)算機(jī)渲染生成的虛擬場景與真實(shí)場景無縫融合起來的一種技術(shù)[4]，它通過電子設(shè)備將虛實(shí)結(jié)合的情景呈現(xiàn)給用戶，有助于增強(qiáng)學(xué)生對于建筑空間的理解。

建筑設(shè)計(jì)類課程中包含了大量的關(guān)于建筑空間體驗(yàn)、建筑歷史解讀以及建筑構(gòu)造展示的內(nèi)容。學(xué)生無法親臨很多建筑現(xiàn)場，且在教室里也很難通過傳統(tǒng)教學(xué)的方式理解這些內(nèi)容，特別是對于建筑空間的理解更為抽象。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）卻可以為學(xué)生提供一個良好的沉浸感（圖4，5），讓他們身臨其境的去漫游并理解建筑空間、學(xué)習(xí)建筑構(gòu)造特點(diǎn)和原理，幫助他們?nèi)?chuàng)作自己的建筑空間。它可以讓單一視線變成多維視角，提供一種虛擬場景與真實(shí)場景無縫融合的即視感，讓學(xué)生多角度、多方位的欣賞建筑、體驗(yàn)空間，增強(qiáng)了課堂效率和學(xué)生的積極性。

（五）建筑設(shè)計(jì)類課程+3D打印

3D打印技術(shù)是近年來發(fā)展的一種新型模型技術(shù)，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)[5]。它不僅可以縮短模型制作時間，還可以提升模型制作的精確度，使模型、產(chǎn)品及零部件的建造更加高效。

3D打印技術(shù)還具有數(shù)字化、定制化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化和立體化的特點(diǎn)。因此，在建筑設(shè)計(jì)類課程中引入3D打印技術(shù)（圖6，7），將其與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)類軟件（如CAD、CAM等）聯(lián)合使用，形成立體數(shù)據(jù)模型并進(jìn)行打印，可以將建筑設(shè)計(jì)的復(fù)雜形體、構(gòu)造節(jié)點(diǎn)以更簡單高效的展現(xiàn)出來。于雷曾指出，設(shè)計(jì)師可打印出 1：1實(shí)體構(gòu)件來直觀評估其形式與功能[6]的合理性。在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)階段，3D打印技術(shù)是一種高效的輔助設(shè)計(jì)工具，它可以增加學(xué)生的空間感知，提高方案推敲（模型推敲）和交流的效率。在成果展示階段，它可以解放學(xué)生在建筑形體上的禁錮，一次成型復(fù)雜多變的建筑形體，完成學(xué)生在建筑設(shè)計(jì)過程中的奇思妙想，使建筑設(shè)計(jì)方案更具有多樣性。3D打印技術(shù)在設(shè)計(jì)類課程中的應(yīng)用，可以為學(xué)生的建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)意提供直觀的思路和檢驗(yàn)的依據(jù)，提高學(xué)生專業(yè)創(chuàng)新的積極性。

四、結(jié)束語

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，其在建筑設(shè)計(jì)類課程教學(xué)中的應(yīng)用廣度也在不斷增加。合理利用信息化技術(shù)，不僅可以使建筑設(shè)計(jì)類課程的“教”與“學(xué)”的過程多樣化，也使得師生間溝通更加便捷暢通，大大提高了學(xué)生對建筑設(shè)計(jì)類課程的學(xué)習(xí)興趣和課下自學(xué)的學(xué)習(xí)效率與效果，從而真正提升高校建筑設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)質(zhì)量。

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