照明場景化教學系統(tǒng)設(shè)計及教學模式探討

居家奇，孔晉芳，李月鋒，姚　其

(1.上海應用技術(shù)學院，理學院，上海　201418；2.深圳大學，建筑與城市規(guī)劃學院，廣東　518086)

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照明場景化教學系統(tǒng)設(shè)計及教學模式探討

居家奇1，孔晉芳1，李月鋒1，姚其2

(1.上海應用技術(shù)學院，理學院，上海201418；2.深圳大學，建筑與城市規(guī)劃學院，廣東518086)

摘要：照明設(shè)計是光電及照明專業(yè)操作性較強的理論課程，本文介紹了滿足照明設(shè)計專業(yè)課程現(xiàn)場演示及實景設(shè)計的場景化教學系統(tǒng)。并根據(jù)該系統(tǒng)探討了如何開展照明設(shè)計場景化教學的幾種方式，為照明設(shè)計教學提供了新的思路與手段。

關(guān)鍵詞：照明設(shè)計；場景化教學系統(tǒng)；教學模式

引言

照明設(shè)計課程是高校光電及照明相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課程，對于理工科專業(yè)開設(shè)的藝術(shù)設(shè)計類課程的教授往往缺乏有效的教學手段，照本宣科式地講授通常無法達到良好的教學效果。設(shè)計類的標準及規(guī)范，尤其是實際照明效果，學生很難有直觀的理解和體會，例如對于300lx，4000K的光環(huán)境，沒有經(jīng)過專業(yè)訓練的學生是毫無概念的。根據(jù)這一現(xiàn)狀，設(shè)計開發(fā)滿足照明設(shè)計課程講授的場景化教學系統(tǒng)，在理論知識點講授的同時，給予現(xiàn)場的直觀演示教學。同時為專業(yè)學生提供包括設(shè)計模擬，現(xiàn)場測量，參數(shù)反饋，模擬優(yōu)化等功能集成的場景式設(shè)計系統(tǒng)與空間。

1場景化教學系統(tǒng)設(shè)計

圖1　場景教學系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1　The structure of the situational lighting system

照明設(shè)計類課程，主要為了使學生對于照明基本參數(shù)以及相對應的環(huán)境設(shè)計標準有直觀的理解和認知。其中包含但不限于照度，顯色指數(shù)，光強，亮度，均勻度，色溫等基本照明設(shè)計參數(shù)，而這些基本參數(shù)都是光度學范疇物理量，講授及理解相對更加抽象。為了滿足照明設(shè)計課程的課堂教學需要，提高學生對于基本光度學參數(shù)的現(xiàn)場直觀感受，深圳大學與上海應用技術(shù)學院聯(lián)合設(shè)計開發(fā)照明設(shè)計課程場景化教學系統(tǒng)。系統(tǒng)采用閉環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，在專業(yè)教室內(nèi)，預裝LED調(diào)光調(diào)色系統(tǒng)，根據(jù)調(diào)光界面設(shè)定可以控制白光色溫或彩光輸出，該系統(tǒng)部分燈具安裝于頂棚導軌中，根據(jù)調(diào)光界面的設(shè)定，課自動在導軌上調(diào)節(jié)間距，旋轉(zhuǎn)角度。同時在教室空間內(nèi)固定位置安裝標準光度探頭，通過藍牙或wifi將實時光色參數(shù)數(shù)據(jù)傳回調(diào)光系統(tǒng)頁面，用以比對設(shè)計參數(shù)與實測參數(shù)的差異化程度。軟件模擬采用傳統(tǒng)DIALux設(shè)計軟件，空間建模后安置燈具，所使用的燈具IES文件為調(diào)光系統(tǒng)所含燈具的實測配光文件。光色調(diào)節(jié)模塊及燈具位置角度調(diào)節(jié)模塊為自主開發(fā)，可根據(jù)調(diào)光通信協(xié)議，調(diào)節(jié)光色及位置角度。

2場景化教學模式探討

根據(jù)授課對象不同，對于照明設(shè)計初學者采用半自動化模式，以教室照明為例，即教師講授基本設(shè)計規(guī)范及標準后，由學生根據(jù)要求先模擬預設(shè)照明場景，如圖2所示。根據(jù)模擬結(jié)果，手動測量實際光照參數(shù)，根據(jù)實測參數(shù)比對，調(diào)節(jié)調(diào)光程序，并使得實測參數(shù)逐步逼近模擬預設(shè)值。在反復優(yōu)化逼近的過程中，使得學生掌握到設(shè)計中容易忽視的內(nèi)容，包括自然光設(shè)置，各表面反射率設(shè)置，燈具橫向及縱向間隔。其中自然光設(shè)置問題是室內(nèi)照明設(shè)計模擬中最容易忽視的，大塊窗口位置白天相當于一個大功率白光光源，夜晚則又是一個反射率很低的消光面，這一問題的考慮缺失，引起實際照明測試值與設(shè)計值相差懸殊。

對于具有一定基礎(chǔ)的照明設(shè)計學生可采用全自動化模式，學生設(shè)置參數(shù)后，系統(tǒng)實時自動反饋照明基本數(shù)據(jù)供設(shè)計者研判。另外，對于包括照度平方反比定律，光強與亮度的區(qū)別，顯色指數(shù)及色溫等知識點的講解，場景化教學系統(tǒng)的優(yōu)勢叫傳統(tǒng)板書或者PPT授課的教學直觀效果有明顯提升。

圖2　預設(shè)教室照明場景模擬Fig.2　The simulation of classroom lighting environment

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The Design of Situational Lighting Class System

and Discussion of Teaching Method

Ju Jiaqi1，Kong Jinfng1，Li Yuefeng1，Yao Qi2

(1.Shanghai:InstituteofTechnologyShanghai201418; 2.ShenzhengUniversity

ofArchitectureandurbanPlanningGuangdong518086)

Abstract：Lighting design is a practical course for students who major in lighting or photoelectronic engineering. The situational lighting design system is introduced and the teaching method for lighting design based on this system is discussed. It is a innovative way for the class teaching of lighting design.

Key words:lighting design； situational class system； teaching method

基金項目：上海應用技術(shù)學院人才項目(YJ2014-38)上海市教委優(yōu)青項目(ZZYY15103)

中圖分類號：TM923.01

文獻標識碼：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.06.009