園林計算機輔助設計課程

園林設計研究的內容，包括園林設計原理、園林設計佈局、園林設計程式、園林設計圖紙及說明書等。以下是小編整理的園林計算機輔助設計課程，希望大家認真閱讀!

　　一數字時代與數字設計技術教育

風景園林學是研究人類居住的戶外空間環境, 協調人和自然之間關係的一門複合型學科。風景園林保護和建設已經成為國家經濟社會發展和生態環境保護的重要力量。 2011 年,風景園林學被增補為工科一級學科, 與建築學及城鄉規劃學並列, 充分體現了風景園林學在新時代的重要性, 以及在相關學科序列中的重新定位。

風景園林學研究內容涉及戶外自然和人工境域, 綜合考慮氣候、地形、水系、植物、場地容積、視景、交通、構築物和居所等因素在內的景觀區域的規劃、設計、建設、保護和管理。它具有學科複合性、交叉性、前端性。社會發展帶來日益複雜的人居環境問題, 同時也帶來日新月異的新思潮、新技術、新材料、新的建設需求及可持續發展的需求, 傳統的風景園林規劃設計、建設的方法和技術, 已無法應對新時代的要求。

未來的時代是數字和資訊的時代, 計算機與數字技術的介入, 使人類處理複雜環境中的複雜問題具備了前所未有的能力。在建築學、城鄉規劃學等相關領域, 引數化建模、運算化設計、生成設計、資訊管理等數字技術的運用已深入到學科行業的各個環節, 數字設計與建造逐漸從前沿轉為主流, 技術不斷趨於實用。

當代計算機輔助設計的傳統觀念已經被突破, 計算機不僅能輔助設計, 還能夠幫助我們更為精確和科學地認知和分析條件, 建立設計邏輯過程, 甚至能夠依靠人類編制的程式進行設計, 並進行輔助建造和後期管理。計算機輔助設計的概念已落後, “數字設計技術”則更能精確地描述其內涵。

國內外設有建築、城市設計及風景園林等專業的高等院校, 均有與數字設計技術相關的課程以及輔助實驗室, 培養學生具備科學分析、輔助設計及高效表達的能力, 成為專業設計課程的重要基礎課程。在大多數國外設計院校及部分國內院校如清華大學建築學院、同濟大學建築學院、中央美術學院建築學院等, 已經將傳統的“計算機輔助設計”課程擴充套件成數門涵蓋了數字設計技術不同領域的課程, 並與其他相關課程銜接, 在不同的年級分別講授。在高年級, 多以 studio 的形式, 結合具體設計和研究課題, 來進行數字設計技術教育。

　　二“園林計算機輔助設計”課程現狀與問題

目前國內開設了園林和風景園林專業的院校, 尤其是農林院校, 計算機輔助設計教學已遠遠落後於建築院校, 更無法與國外設計院校相比。

究其原因, 主要是國內風景園林教育長期以來對風景園林科學性的忽視, 以及對數字技術的陌生, 使國內風景園林教育脫節於數字時代。在大多數設計課程中, 教師仍然片面強調靈感式的設計思維, 鼓勵學生徒手製圖。從教師到學生, 現階段都僅僅將計算機輔助設計作為一門講授輔助製圖工具的課程, 計算機僅僅是一個提高製圖效率和製圖效果的工具。因此, 在制訂大綱時, 多以講授 AutoCAD, Photoshop, 3 dsMax, SketchUp 等軟體為主。 CAD二維圖紙的繪製, 三維模型的製作及效果圖繪製, 這些應用可以被概括為“計算機輔助製圖”的範疇, 計算機和數字技術只不過是一支更加靈巧的多功能針管筆而已, 連輔助設計的層面都未涉及。

以我院園林計算機輔助設計課程為例, 該課的教育目的為: 本課程是本學科人才培養的重要基礎課程, 其目的是訓練學生掌握計算機輔助設計的理論方法、手段和技巧, 通過本課程的學習, 為以後的專業設計課及工作打下良好基礎。通過本課程的學習, 學生應瞭解計算機輔助設計的基本理論、應用現狀及未來發展, 並初步掌握幾個重要工具軟體的使用方法及綜合運用計算機輔助設計方法和工具來進行專業設計的能力。本課程的知識在後續的“風景園林規劃設計”、“風景園林建築規劃設計”等課程中都有著重要且廣泛的應用, 是學生在未來學習和工作中必不可少的基本知識體系和基本工作技能。

該課程安排為 40 學時, 分別對園林專業、風景園林專業及都市計畫專業授課, 其中園林專業和風景園林專業在大三上學期開課, 都市計畫專業在大二上學期開課。由於學生眾多, 而師資力量有限, 授課方式為 30 學時集中授課, 教師在教室中通過計算機和投影儀授課。 10 學時實驗課, 學生在計算中心機房上機實驗, 教師指導。該門課程實際主要還是以講授 AutoCAD, Photoshop 和 SketchUp 三大軟體為主, 這種模式從 2000 年開設這門課程開始, 並無大的變動。近年來教師根據數字技術的最新發展動向,增加了介紹最新數字技術的內容, 包含 Rhino, Revit 等引數化軟體和計算機圖解方法。但由於課時限制, 這些內容均為泛泛而談。

從教學成果來看, “園林計算輔助設計”課程目前存在著許多缺陷, 概括如下:

1.教學內容侷限於計算機輔助製圖, 對數字設計技術的最新發展涉及不足

前文已述, 由於業界對計算機技術在風景園林教育和風景園林規劃設計中的地位認識不足及其他種種原因, 該課程的教學內容依然侷限於講授幾個主要軟體的功能和使用技巧, 使學生能夠初步掌握未來工作所必備的基本技能。因此, 這門課與其說是計算機輔助設計課,毋寧說是計算機輔助製圖課更為準確。但是侷限於講授軟體使用, 學生對數字技術的最新發展所知甚少, 也無法真正利用計算機輔助設計, 使設計的過程更為邏輯和科學, 使設計成果更為完善。由於缺乏必要的數字技術知識儲備, 學生步入工作或進一步深造時, 無法瞭解和應對未來學科的發展。

2.與骨幹設計課程缺少關聯

本課程與“計算機基礎”、“美術”、“設計初步”及“建築設計”、“城市設計”和“風景園林設計”有著密切聯絡。“計算機基礎”是本課程的基礎。“美術”和“設計初步”奠定學生的空間概念和美術基礎。計算機輔助設計應用在“城市設計”、“都市計畫”、“風景園林設計”及“建築設計”等課程中。但從實際教學過程來看, 建築設計、城市設計和風景園林設計三大骨幹設計課程並沒有很好地和“園林計算機輔助設計”課程結合。部分教師不鼓勵學生在設計課程中使用計算機技術繪製, 更談不上利用計算機進行設計。部分教師自身對數字技術不太熟悉, 因此也無法指導學生在利用計算機輔助設計課題時所遇到的問題。此外, 在“園林計算機輔助設計”課程開設時, 大多數專業設計課程剛剛開課, 學生對設計本身尚一知半解, 無法深入理解數字技術如何與設計過程相結合。當前計算機輔助設計課程的最終作業是要求學生利用計算機繪製建築設計課的最後一個大作業, 並以此作為考核依據, 這也是應對課程之間缺少聯絡的一個無奈之舉。

3.師資力量有限, 教學模式欠佳

“園林計算機輔助設計”課程自開設以來, 專職教師僅有一人, 而開設的班級則有 11 個之多。儘管根據專業分為 3 個部分上課, 教師依然疲於應對。由於教學裝置的限制, 教室樓的投影儀效果不佳, 坐於後排的學生無法看清。而計算機中心機房房間分散, 各房間計算機數量有限, 無法集中上課。從目前情況來看, 由於學生大多備有筆記本計算機, 缺少去機房實驗的動力。

綜上所述, 當前“園林計算機輔助設計”的教學內容已經與時代脫節, 教學模式存在種種缺陷, 教學效果也不甚理想。學生通過該門課程, 僅僅基本掌握了幾個軟體的使用, 無法真正利用數字技術進行風景園林規劃設計。因此, 園林計算機輔助設計課亟待改革。

　　三“園林計算機輔助設計”課程改革

根據我國風景園林教育的現狀和未來發展, 園林計算機輔助設計的改革, 應從以下 4 個方面著手:

1.課程結構的改革

目前僅靠一門計算機輔助設計課來支撐本科階段的所有數字設計技術教育, 顯然力不從心。數字設計技術是一門綜合的交叉學科, 它貫穿於風景園林規劃設計的所有環節, 而不僅僅是幾個繪圖軟體。根據由易入難、由泛及精的原則, 結合國內建築院校的相關教學改革,計算機輔助設計課程應拆分成 3 個模組或 3 門課程, 分別在 3 個學期開設。

①“數字技術基礎”該課程應為必修課, 在大二上學期開課。主要講授數字技術基礎知識, 主要軟體的使用, 以及數字技術的最新發展。通過數字技術初步課程教育, 使學生初步認知數字技術對風景園林規劃設計的重要性, 較熟練地掌握主要輔助設計軟體的使用。該課程應偏向於技術教學, 以提高學生利用計算機輔助設計的基本技能, 為以後的設計課程打好基礎。

②“數字設計技術與專業設計”該課程應為選修課, 大三上學期開課。此階段主要的設計課程均已開始, “數字設計技術與專業設計”可以充分與“建築設計”、“城市設計”和“風景園林設計”課程結合, 採用以“專案和問題為導向”的教學方式, 輔助學生以數字技術解決三大主要設計課程中的各項設計專題中所面對的問題, 幫助建立起理性的設計思維, 並講授如何利用數字技術分析、思考、解決和表達一個特定的規劃設計專案。通過與其他課程的融合, 使數字設計技術的講授不再與主體課程脫節, 有的放矢, 學生也會有動力和熱情去學習。授課的效率將得到極大的提高。這門課程重點解決如何分析設計環境和表達設計理念, 是對上一門課程數字設計技術基礎的深化。

③“引數化設計和創新數字技術”這門課程應為選修課, 於大四上學期開設。風景園林數字生成和引數化設計是當前國際最前沿的研究課題之一, 數字技術不僅是一種風景園林設計工具, 更是一種新的思維方式。 21 世紀以來, 風景園林數字生成與引數化設計已極大地改變了風景園林的設計思維、流程和成果。它使風景園林規劃設計擺脫了以往基於定性分析的隨意性和不合理性, 使風景園林與其所處環境因子的結合更為緊密, 功能更為合理, 併產生了全新的空間結構和審美形式。國外許多優秀的設計院校, 均已開展相關的教育和研究。國內清華大學建築學院、同濟大學建築學院、湖南大學建築學院、中央美術學院建築學院等也都開設了此類課程, 多以 studio 的形式進行, 注重學生的獨立思考和探索精神。數字設計技術目前迅速發展, 產生了很多新的理論和方法, 如建築資訊模型( BIM) 等。建築資訊模型( BIM) 是近年來才出現並獲得迅猛發展的一項建築數字技術, 這項技術已經成為世界上各大工程軟體開發商在開發建築工程軟體時所採用的主流技術。今年住建部發布了《 2011—2015 年建築業資訊化發展綱要》 , 綱要總體目標為: “十二五”期間, 基本實現建築企業資訊系統的普及應用, 加快建築資訊模型( BIM) 、基於網路的協同工作等新技術在工程中的應用, 推動資訊化標準建設, 促進具有自主智慧財產權軟體的產業化, 形成一批資訊科技應用達到國際先進水平的建築企業。風景園林規劃設計的 BIM 尚處於起步階段, 但未來將迅猛發展。大四階段, 學生已經建立了基本的設計思維, 具備了相當的設計能力, 並且面臨繼續深造或工作的選擇。因此, 引數化設計和創新數字技術課程可以 studio 的方式開展, 並不強求所有的學生參加, 而只吸收真正有興趣、未來有志於數字設計的學生。在該課程中, 以鼓勵學生獨立思考、積極探索為主, 教師授課為輔, 教師可引導學生, 提出討論和研究方向, 並輔助解決各類技術問題。

通過這 3 個相輔相成的模組化課程, 將使目前的“園林計算機輔助設計”課程結構得到極大的革新和完善, 能靈活地根據學生不同階段的知識結構、思維特點、課程體系變化授課內容和目的。同時, 將大大加深與其他相關課程的融合程度, 更有效地促進數字設計技術在專業設計課程中的應用, 而專業設計課程也將給數字設計技術課程提供基礎課題, 二者相輔相成。

2.授課模式的改革

當前“園林計算機輔助設計”的授課模式是傳統的“集中授課 + 實驗”。正如前文所述,由於師資力量和教學裝置的限制, 這種授課模式的效果並不理想。且機房上機這種實驗方式也有著很多侷限。因此, 未來應根據拆分而成的 3 個數字設計技術課程的不同特點, 分別採用不同的授課模式, 以期取得更好的授課效果和效率。“數字技術基礎”可採用傳統的集中授課模式, 目前學生基本都備有筆記本計算機, 因此, 機房實驗的方式可以取消, 學生攜帶筆記本計算機上課, 教師以投影儀演示, 學生在課堂中即時操作, 以增加學生對於授課內容的記憶。遇到問題時, 當堂隨時解決。“數字技術與專業設計”課程, 不宜採用集中授課的方式, 也不應採用固定時間固定地點的授課方式, 而應根據各門主要設計課程的`課題開展的程序, 恰當地與這些課程融合, 以貫穿整個學期的講座和指導的方式進行, 如此才能避免課程之間的脫節和割裂。“引數化設計和創新數字技術”則採用 studio 的方式, 由於只吸收部分有興趣的、水平較高的學生參加, 教師可以根據學生的不同特點, 因材施教, 並靈活變化研究方向和課題。引導學生以獨立思考為主、教學為輔的方式將為學生未來的深造打下良好的基礎。 3 種不同的授課模式, 能夠使 3 門數字設計技術課程真正適應當代教育的要求, 靈活多變, 從而引發學生的積極性和創造力。

3.授課內容的改革

將一門課程拆分成 3 門課程後, 授課內容相應得以變化。“數字設計技術基礎”以講授軟體操作為主, 並介紹數字技術的基本內涵和意義。“數字技術與專業設計”是有針對性的課程, 根據各設計課程的課題不同而變化, 提出有明確指向性的數字設計策略, 以輔助主要設計課程的教學。“引數化設計和創新數字技術”則以講授最新的數字設計技術和前沿發展動態為主, 引導學生進行創新型思考。授課內容改革後, 遠比當前的“園林計算機輔助設計”課程更為豐富, 體現出“多層面、針對性、高效性和前瞻性”的特點。

4.教育理念的改革

課程細化之後, 原有的教育理念也需相應變化。目前的“園林計算機輔助設計”課程只注重傳授軟體技能, 注重實際操作能力, 而對數字時代的設計思維、設計方法和設計流程很少提及。風景園林規劃設計是一門融合了感性思維和理性思維的學科, 它是多個學科體系的綜合, 是科學和藝術的結合。因此, 在 3 門數字設計技術課程中, 尤其是後兩門中, 應當擺脫以往的教育理念, 從講解“技能”過渡到傳授“方法”。在軟體教學時, 也應避免只講軟體功能和操作技巧, 要重視對軟體背後的執行邏輯以及軟體和設計有機結合的系統方法的深入剖析, 以避免學生機械記憶軟體功能, 實際卻一知半解, 無法舉一反三。更重要的是, 通過數字設計技術的 3 門課程, 可培養學生科學分析、精確求解和邏輯思考的設計能力, 建立起理性的規劃設計方法。所以, 數字設計技術既應是一門“技術”課程, 同時也應是一門“設計”課程, 更是一門“方法論”的課程。

　　四“園林計算機輔助設計”課程改革的難點

“園林計算機輔助設計”課程改革面臨的最大難點是如何合理恰當地安排分割之後的 3門課程的課時。由於目前 3 個專業的學時數都已經遠超學校規定, 刪減課時可行, 增加課時卻幾無可能。因此, 如何在有限的總課時中擠壓出更多的課時, 是需要學院和學校教務管理方共同解決的問題。同時, 3 門課程各自的課時數應為多少, 也需進一步深入研究。其次由於 3 門課程具有不同的授課模式和授課內容, 尤其是“數字設計技術與專業設計”課程採用講座和課堂指導的方式與各門主要設計課融合, 這就要求打破傳統的“定時定點定量”的課程體系, 建立更為靈活的課程安排機制, 而教師和學生“雙向選擇”的 studio 模式也需要突破傳統的教育觀念。所以, “園林計算機輔助設計”課程改革, 不僅是對課程自身教學方式和教學內容的改革, 也是對傳統課程體系的改革, 能否如此推進, 同樣需要學院和學校兩級部門的共同協商和努力, 以確定出最佳的模式。再次, 師資力量和裝置的不足, 也是課程改革的障礙。分為 3 門課後, 顯然需要更多的師資力量, 也需要必要的數字技術實驗室來輔助教學和進行相關研究工作, 這就要求更多的資金投入。

　　五結論

“園林計算機輔助設計”課程改革是數字時代對於風景園林和園林學科提出的要求和挑戰。唯有對這門課程進行徹底的改革, 方能擺脫目前風景園林規劃設計教育遠遠落後於數字時代的現狀, 也才能建立與其他學科如建築學、城鄉規劃學協同合作、共同進步的基礎。該門課程的改革, 對提高學科的核心競爭力, 完善學生的知識結構和設計能力, 構建科學理性的規劃設計方法體系具有重要的價值和意義。因此, 儘管面臨著種種難題, “園林計算機輔助設計”課程改革勢在必行。前文所提的改革方案是否可行, 如何深化完善數字設計技術課程體系, 尚待各界同仁共同探討。