計算機輔助設計課程在環境藝術設計教學中的創新模式研究

嚴正

摘要：計算機是如今各行各業不可缺少的工具，藝術設計行業尤其是環境藝術設計領域對于計算機的使用更是十分頻繁。設計的各個環節中均可以借助計算機軟件以及創新技術進行方案設計與工程深化，并且可以通過網絡與云平臺進行全方位的設計管理。縱觀計算機輔助設計技術的發展，軟件與硬件的適用平臺日益廣泛，功能日益全面，操作日益簡便，已經從對操作技能的需求變為對設計思路的需求。面對計算機輔助設計技術與行業的不斷發展與變革，在環境藝術設計人員的培養系統中，對計算機輔助設計相關課程進行完善與創新的重要性也日益凸顯，應適應人才需求進行課程創新變革。

關鍵詞：計算機輔助設計 環境藝術設計 課程教學 創新模式

一、計算機輔助設計課程綜述

計算機輔助設計在環境藝術設計行業中已經基本實現了全覆蓋，環境藝術設計的全過程都可以借助計算機進行完成，從方案的創意設計到深化，再到實施與施工管理，完整的設計管理系統均可通過計算機完成。因此，高等院校針對實際需要，設置計算機輔助設計課程是不可或缺的，其在教學系統中表現出基礎性、連接性、工具性、展示性與應用性五大特征。

1.基礎性

當前國內的就業市場對計算機輔助設計的要求非常之高，企業需要的是能直接上手的一線人才，最簡單的評價標準即軟件掌握的熟練程度。對于大學生求職者來說，拿出熟練的軟件操作技能是第一塊敲門磚。讓學生在畢業前就掌握熟練的計算機輔助設計技能，無疑能為企業更快捷地輸送人才，也更能適應當今社會以及市場的需求。因此，學生在大學階段進行計算機輔助設計課程的學習具有不可替代的基礎性。

2.連接性

計算機輔助設計課程并不是簡單的軟件技法課程，不能以會操作軟件作為教學目標。計算機輔助設計課程可以有效地連接其他系列課程，并且可以結合多個課程知識。課程中為了表現一套完整的方案，需要將設計的基礎、材料、尺寸、工藝細節等一起呈現。一套優秀的方案絕不僅僅是簡單的圖形，而應是整個設計方案的完整表達。

3.工具性

計算機輔助設計是整個設計環節中不可替代的工具，依靠效果圖表現類工具軟件可以模擬現實的空間環境、家具尺度、采光照明，能模擬使用的材料與色彩效果等，借助軟件進行反復“論證”，最終形成較為完善的方案。同時也需要依靠制圖類的軟件，來進行尺寸的詳細設計，工藝節點的深入設計以及與工程實施的銜接。完善的圖紙及尺寸也可以為工程管理、工程經濟等后續課程提供保障。因此，對于方案的構思、設計、展示、實施等均離不開計算機輔助設計工具。

4.展示性

在一個項目未被實施前，效果表現成為這個項目展示的必要手段。相較于方案構思或創意的手繪表達，計算機表現具有更精準的特性，可以較為真實地反映項目設計的各個方面，并且可以較為方便地切換各種場景、氣候、季節等表現效果。計算機可以直觀、準確、優美地展示方案設計的閃光點與優勢。

5.應用性

鑒于計算機輔助設計課程的以上特性，其在大學教育尤其是我國的職業教育系統中有著不可替代的重要性。對于一個環境藝術設計師來說，不論從事哪一個具體方向的設計，無論在設計系統中處于哪一個崗位，都離不開必要的計算機技能。要想做好設計工作，則更需要在計算機輔助設計中融入更多的思想與創意。

二、教育訴求與教學現狀之間的矛盾

當今高校環境藝術設計專業方向中的計算機輔助設計課程主要由三部分組成，一是以Photoshop為代表的圖形設計軟件教學，二是以AutoCAD為代表的工程圖紙設計軟件教學，三是以3DMAX為代表的效果表現軟件教學。此外還包括SketchUp等軟件的教學。

南京藝術學院高等職業教育學院（簡稱“南京藝術學院高職學院”）一直以來分階段設置 Photoshop、AutoCAD、3DMAX+Vray等課程，每門課程時長為3—4周，54—72課時，以教師講授操作技能以及進行實踐操作為主，輔助以課題練習。此種課程模式的優勢在于在3—4周的教學時間內，能通過“講授—練習—課后鞏固—實踐練習”的循環，較好地掌握軟件，能有較好的結課效果。但此種課程模式無法避免地會出現銜接性以及依賴性的弊端，缺少了學生自我探索與創新運用的過程，進而導致思維的束縛與對軟件操作的依賴。

國內大部分同類型院校的環境藝術設計專業基本都采用此種課程模式，雖然被冠以項目化、實踐化、工廠化、工作室制等名目，但計算機輔助設計課程的本質依舊是各種軟件技法的教學。尤其在一些更為強調實踐性的職業技術學院中，軟件教學甚至作為院校的特色，雖然能在短期內提升教學效果以及就業成績，但專業人才的培養不能僅僅停留在某一項技能上，更應進行系統化的全面培養，不能僅關注軟件技術的革新，更應重視整個計算機輔助設計技術以及硬件的發展等。因此，此種教學及課程模式無法可持續地適應設計行業的整體發展。

三、國外同類院校計算機輔助設計課程設置與教學情況

國外同類院校對于計算機輔助設計課程的重視度也各不相同。只注重軟件課程階段教學的院校較為少見，多數院校僅將計算機輔助設計作為相關課程或課題設計中的一部分，并且也鼓勵學生使用多種表現手法，其更注重表現的創意性以及對整體方案的思考，從而更好地把握借助計算機進行輔助設計的方向。如AA建筑聯盟學院（Architectural Association School of Architecture）在學生本科階段，就通過通識教育來進行各種基礎技能的操作訓練及設計視野的拓展。軟件技術雖然不是其教學中的重點環節，但每個課程都需要計算機的介入進行輔助設計。如位于世界建筑前沿的新技術建筑設計專業，課程中大量使用參數化、VR（虛擬現實）等技術，需借助計算機技術進行多維度、多視角的表現，是傳統模型技術所無法達到的創新設計（圖1）。在紐約室內設計學院（New York School of Interior Design）中也并不單獨開設獨立的軟件課程，但課程的完成同樣必須借助計算機技術的輔助，結合模型等實物模式表現。部分院校甚至在申請時就已經要求申請者掌握基本設計軟件的操作才能入學。

國外的職業教育體系也十分注重專業技能的培養，但其更注重實物模型的制作與整體設計環節與方案。這與國內很多職業院校或是培訓機構所鼓吹的學會了軟件就學會了設計大相徑庭。

部分在國內藝術設計教育領域領先的院校率先進行了各種創新探索，如南京藝術學院設計學院一直在環境設計課程中引入參數化計算機輔助設計等理念，借助Rhino、Grasshooper等相關參數化設計軟件及技術進行設計。方案設計初期使用計算機對整體造型與空間進行參數化設計與模擬，生成初步形態并拓展多種形態的可能，再由設計者結合主題與形態目標進一步對其結構與材料進行深入設計，并通過手工搭建實物模型進行模擬，最終形成完整的設計方案。這一過程既能體現創意的突破，又能借助計算機及實物進行理性的推敲，實現了較為深入的滲透教學，充分地體現了計算機在設計過程中的輔助性。（圖2）

為了使計算機輔助設計課程獲得更好的教學效果，必須從產業特點、設計思維、開拓方式以及工作實踐需求幾個方面進行創新實踐，使其能真正作為輔助設計工具融入整個設計過程。

1. 突破表現性，深入進行思維拓展

以軟件技能教學為主的傳統計算機輔助設計課程授課方式主要是以菜單命令的解釋、操作步驟的演練等方式進行教學與操作練習，雖然課程結束后學生們對軟件基本都能熟練掌握，但依步驟漸進的學習方式使得學生對于軟件操作以外的設計知識的學習和思考有限，長此以往，培養出來的不是設計師而只能是設計操作員，離開了設計軟件、離開了設計方案便無法獨立進行設計。

也有部分軟件平臺借助云設計技術，內置很多資料與素材模板，只需簡單設置后進行相應的條件選擇就能輸出較為美觀的效果圖，因其簡單便捷，無須思考即能完成設計任務，在學生及部分企業中也有一定的擁護者。

以上種種現象均是由于使用了計算機輔助設計后，反而限制了思維的拓展及創造性的設計思維。反觀國外設計或建筑學院學生的作業，計算機表現并沒有太多的標準或要求，作業的形式較為多樣，但均是為了體現其對設計過程的思考與研究。我們需要在設計中更多地去關注借助計算機進行設計思考的方法：在設計初期就應借助計算機的幫助，合理規劃空間，分析行為與構成，研究照明與設施以及其他因素。從設計本身去思考，只需要借助計算機將思路表述清楚即已經實現了目標，重點利用思維能力進行拓展與創新，才是計算機輔助設計的重中之重。

2.由獨立課程嵌入到整體課程環節中

在計算機輔助設計教學中不僅僅需要利用計算機輔助設計技術進行思維創意的提升，更應讓計算機輔助設計技術的使用嵌入教學的各個環節，才能更好地體現其特性。在各個教學環節中嵌入相對應的輔助軟件，并靈活安排這些軟件的授課方式，也可以讓學生自由學習，最大限度提升學生對軟件應用的靈活性與創造性。

對教學計劃中的教學時間段與教學時長進行系統化的創新調整。在教學時間段上，將原有的連續軟件課程調整為斷續的課程穿插進不同學期中，根據課程的深度與課題的遞進，逐步引入相應的輔助設計軟件教學與訓練。在整個教學環節中不斷反復、不斷鞏固，從而加深學生對相關軟件的學習。

在本科一年級上學期的設計基礎課程中，應提前講授計算機輔助設計軟件的入門知識，并通過設計基礎、設計原理等課程，借助相關基礎設計軟件來進行設計創作。一年級下學期教師結合創意設計、形態設計等創新課程講授AutoCAD、3DMAX、SketchUp等基礎設計軟件的綜合運用以及相關參數化等創新應用，繼而在二年級上學期，通過基礎專業設計課程、主題設計等課程中使用軟件輔助具體設計，并在課程結束后繼續通過效果表現專項課程來研究與探索多種計算機輔助設計技術，以及手繪對于效果表現的影響。三年級的專業課程中，可以進一步根據課程主題引入計算機輔助設計的內容，并且鼓勵學生探索多種表現技法，進一步研究各類技術之間的共性與特性，并可大量使用云技術、各類虛擬現實等技術，拓展計算機的應用范圍。三年級下學期以及四年級上學期，結合工程管理類相關課程，繼續引入BIM系列軟件，逐步引導學生與工程實施相對接，并應用行業軟件來模擬設計實踐，為崗位對接與工作打好基礎。

針對教學時間段的散點化調整，教學時長也需要進行相應的調整。整體教學時長可以維持不變，但單元教學時長需要進行縮減，將原先連續3—4周的課程拆分成若干個1—2天的專項課程，融入整個學期的教學中，將計算機輔助設計技術教學時間與專業課程時間進行融合，真正做到“學以致用”。

3.教學內容與方式的創新

針對教學計劃的調整，原有的教學內容與教學方式也就無法適應全新的教學模式了，需要針對全新的教學模式進行同步創新調整。

由于教學時長的縮短，原有對軟件命令、操作步驟的逐步講解式教學顯然已經無法在短時間內講授完成，因此需要跳出微觀而放眼宏觀，不是講授某一個軟件的某一項操作，而應該更為宏觀地去講解這一類軟件技術的共性與特性，以及軟件的操作與邏輯。具體的操作方法與命令僅需簡單講解，留時間讓學生去理解其內在聯系。如Adobe系列軟件，其操作與邏輯大同小異，但其每一個軟件的特點以及適用范圍各不相同，如果還花一周時間講解Photoshop中的選擇工具則容易局限學生的思維拓展。這時應嘗試建立目標后，用Adobe或Corel系列軟件甚至其他硬件技術來從不同角度實現目標，以此來拓展學生的眼界與思路。

授課的方式也應進行相應的調整，學校不需要投入大量資金建設嚴格意義上的計算機房，也不必模擬公司布局設置辦公工位，應該讓學生以小組討論研究為主，讓他們擁有閱讀大量參考書籍的自由組合式課堂空間。每節課由老師設置工作目標，對部分難點問題進行簡單講解后，學生再由被動聽講，轉變為主動研究與探索。

如傳統的計算機效果圖表現課程需要花大量時間講解3DMAX的建模以及燈光材質的渲染等，現在僅用小部分時間講解建模基本策略、材質物理屬性等基礎知識，更多的時間則與課題相結合，針對主題性空間，使用計算機輔助設計技術（不局限于某種軟件）來研究空間中模型的尺度、材質的搭配、色彩的設計以及燈光照明的布局等問題，最終借助云渲染輸出合適的表現圖。最終的表現圖也不是為了展示美輪美奐的效果，而更應緊扣主題，凸顯設計理念與創意高度，尤其是在借助云平臺進行全景VR展示上，借助新技術與新硬件除了能更好地提升展示效果外，還能更好地讓設計者對空間、尺度、采光照明等進行反復檢驗。

在課程中弱化軟件知識，加強系統專業知識的學習。如在施工管理課程中，需要使用AutoCAD等軟件進行工程圖紙的繪制，AutoCAD的使用自然應該作為基本技能，所以課程應該在解決了施工工藝、材料尺寸、工程規范等前提下，進一步加強通過計算機輔助設計技術來研究如何更為快捷、準確地完成工作任務，以及如何借助REVIT系列軟件來協調下一步工程實施中的相關問題，即帶著BIM的思維進行課程學習。

4. 借助新技術提升輔助設計能力

計算機輔助設計課程也需要借助新興網絡媒介、新興硬件技術的力量來提升現實應用性。教學系統中也應引入云設計的教學來提升學生的市場競爭能力以及提高課程的銜接性與設計效率。本文試將云設計分為低、中、高三個層次，分別可以在不同的學習階段進行融合使用，層層深入規劃計算機輔助設計教學。

最低層次的云設計即租用網絡云計算機進行云計算。其使學生擺脫計算機配置的束縛，也使學校擺脫機房教學空間的束縛。學生可以隨時隨地地使用云計算進行渲染，大大節約了圖形輸出時間，在任何課程中均可以使用。在課程中應鼓勵學生多嘗試使用云計算提升圖形表現能力，如通過云平臺進行全景VR輸出與傳播，更高效地進行輔助設計。

中層次的云設計可以借助互聯網中的云資源進行輔助設計，這在專業基礎設計課程中可以較為有效地幫助學生組織整體設計方案。與參數化設計類似。中層的云設計能夠借助計算機以及互聯網進一步拓展設計方案的各種可能性，拓寬設計面，并且能使學生更為全面地認識整個設計環節，為后面的深入學習打好基礎。但如前文所述，此層次的云設計如果過于依賴云資源，則會導致思維局限，一旦離開了云資源就會失去設計能力，因此在課程中需要對學生進行正確引導，合理借助云資源進行學習和設計。

高層次的云設計則是以設計院校或國外設計事務所的模式來搭建云設計平臺，通過建立設計小組、統一規范、設置目標、協同工作，借助REVIT、BIM等系列軟件輔助完成設計任務。并且可以在云設計平臺中完成初步方案構思、設計草圖制作、深化設計方案制作、方案施工管理等全套設計流程。小組成員在云平臺中分工協作，共同完成項目，這樣才能真正實現項目化的實踐教學，可以在課程中結合不同的設計課題，組建設計小組來共同完成復雜項目的設計。

除了云技術以外，還應在課程中借助計算機軟件、硬件的新技術來提升學生的綜合設計能力。如使用VR技術進行空間建構的模擬，通過設計技術快速處理圖像來模擬最佳效果，借助三維打印輸出設計模型，以及運用施工模擬軟件進行結構深化設計與材料設計，甚至進行虛擬搭建。利用新技術將設計效率最大化，因而在設計周期中能留給思維探索、創新更多的時間，創造更多的可能。

5.結合課程提升學生崗位技能

云設計融合的設計課程中，已經將崗位實踐與計算機輔助設計融合到了一起，根據不同的崗位以及不同的設計階段使用不同的計算機輔助設計技術。在確保思維拓展、思路創新的前提下，遵照行業中的要求與規范，使用軟件進行輔助設計。這能使學生在校內學習階段即能掌握工作所需的實用軟件技能，并且可以根據不同項目、不同情況使用不同的軟件進行操作，不應局限于軟件的種類及版本等。

行業內使用的軟件每年都會更新，不斷會有新功能、新界面，同一行業中的不同企業也會有不同的軟件使用習慣，甚至有很多企業會獨立開發適合自己的設計軟件。因此，學會建立整體的軟件認識比學會某一款軟件的操作技能更為重要，更能適應變化莫測的市場，即“授之以漁”而非“授之以魚”才更符合大學教學一貫的思想。

在課程實施的過程中，為了緊扣就業需求，凸顯職業教育的特色，往往會更加重視崗位的模擬與實訓。傳統的引入企業或企業導師、引入企業工作室等方法，短期內能提高學生的崗位實踐能力，對其進入企業工作有一定幫助。但在長期的工作跟蹤中，卻發現過度針對實際目標進行教學，往往會有局限性，不利于學生樹立長遠的職業目標與拓展職業遠見。因此，在此類與職業緊扣的計算機輔助設計課程中，更應注重對于學生思維及思路的拓展，不能局限于某一企業，應放眼全球的行業發展趨勢，對標國際優秀企業進行有前瞻性的培養。

如一般的效果圖公司往往都是根據客戶提供的設計方案，包括所有的造型、尺寸、材質等細節制作效果圖，其制作周期較短，收費一般偏低，對于設計理念、創意等無須了解，就是套用模板，千篇一律。但在一些頂級效果圖制作公司，在制作效果圖的周期里其實一直伴隨著設計，效果圖的制作同步參與設計的結果。所以，即使具有再好的計算機技能，沒有足夠的設計能力與思維也無法做出優秀的效果圖，而且效果圖不僅僅是對預期的效果進行表現，更多的則是真實地還原設計中所包含的環境及現狀，體現出設計過程中的嚴謹思考及理解。雖然很多主案設計師也是從基層的繪圖員做起的，但計算機技能對他們來說并不是唯一，更多的還是通過計算機輔助設計進行設計創新與思考。因此，通過計算機輔助設計課程進一步引導學生對職業、對整個設計行業進行思考與創新，才是課程創新的根本所在。

五、結語

一門課程的改革簡單，一系列課程的改革與創新則需要長時間的實踐與論證才能見到成效。南京藝術學院高等職業教育學院正是在這樣的課程創新體系下，以計算機輔助設計課程為導入，帶動全體教師進行本科職業教育中的環境藝術設計專業的課程創新。立足于現有十余年的課程教學經驗與逐步進行的改革探索，從課程結構、課程教學計劃、課程時長、課程內容、授課方式、實訓方式等多方面入手，逐步轉變原有思維，進一步通過計算機輔助設計來提升學生的設計思維能力與創新能力，結合實踐操作，才有望培養出有想法、能創新、能落地的新一線設計師，更好地切合職業教育的人才培養模式。

參考文獻：

[1]夏燕靖.對我國高校藝術設計本科專業課程結構的探討[D].南京藝術學院，2007.

[2]唐華.國外高校藝術設計學科的教學特點分析[J].藝術與設計（理論），2012，2（08）：171-173.

[3]李海海.計算機輔助設計的發展狀況及趨勢[J].藝海，2009（12）：98-99.

[4]梁峰.計算機輔助設計在環境設計專業教學中的改革探索[J].計算機產品與流通，2017（10）：241.

[5]袁熙旸.中國藝術設計教育發展歷程研究[M].北京理工大學出版社，2003.

[6]徐炯，詹和平.從設計到建造——南京藝術學院參數化設計教學筆記與思考[J].城市建筑，2012（10）：74-76.

[7]王啟瑞.包豪斯基礎教育解析[D].天津大學，2007.[8]王歌陽.“教室車間化”在高校藝術設計教學中的應用[D].溫州大學，2016.

[9]孫守遷，孫凌云.計算機輔助草圖設計技術研究現狀與展望[J].中國機械工程，2006（20）：2187-2192.

[10]歐陽燕嫦.試論高職藝術設計專業計算機輔助設計課程教學改革[J].美術教育研究，2016（06）：149.