基于視覺和量化雙主線的室內照明設計課程教學探索

趙忠超，楊 周

(濟南大學美術與設計學院，山東 濟南 250022)

引言

照明設計課是全國高校環境設計專業的一門專業基礎課程，也是一門以視覺、心理、審美需求為導向，以科學、技術為支撐，感性與理性交織且日趨復雜的跨學科課程。顯然，該課程具有知識點多、難度大、技術性強等特征，對教學軟硬件要求較高。因此，照明設計課一直以來都是多數高校環境設計專業課程體系中的痛點，以理論講解、簡單測量和視覺表現為核心的傳統教學方法難以有效激發學生主動學習的內動力，更難讓學生將光的感性與理性知識融為一體，從而導致其在設計實踐中無法把控光環境的品質，甚至會出現一些低級錯誤。令人欣慰的是，為了盡快走出照明教學的困境，同濟大學、廣州美術學院、華東師范大學等高校教師已基于本校的學科、專業，以自身實際需求和培養目標為出發點，從教材撰寫、實驗室建設、教學方法更新、教學成果展現、仿真技術應用等方面進行了積極地探索[1-4]，并取得了較好的示范性成效。

濟南大學的室內照明設計課同樣面臨上述問題。為此，筆者擔任該課程主講教師的近五年里，一直致力于教學改革，以期彌補課程體系中的短板。在借鑒其它高校成功經驗基礎上，依據我校專業培養目標和學情，教學方案幾經實驗與調整，逐漸摸索出了一條符合我校學生特點及需求的適宜路徑，并形成了視覺(包括心理)、量化雙主線的教學觀，對充分調動學生學習積極性和求知欲、切實提升他們對室內光環境設計的理解、實踐和控制能力提供了有效保障。

1 課程設計

我校的室內照明設計課是面向環境設計專業室內設計方向本科生的一門專業基礎課，共64課時(每周16課時，連續4周)，教學重點是人工光照明。教研組主要從教學目標設定、教學內容選擇、教學平臺建設、教學方法創新和教學環節構成5方面對原課程進行了改革和再設計，授課計劃見表1。

1.1 教學目標

從畢業生反饋情況看，在室內設計項目實施過程中，他們遇到的最大問題是建成后的真實照明場景與設計預想偏差較大，對于如何改變這一現狀，實現對光的準確控制深感無力和困惑。換言之，非物質形態的光看的見卻摸不著，不像形態、肌理、色彩等元素主要依據視覺、觸覺等感官判斷進行設計，而光環境營造的成功與否需要視覺判斷和量化數據兩方面的共同支撐。這就要求我們在整個教學進程中，不能將光的視覺語言與技術語言分離，應盡可能通過感性與理性同步訓練的方式提升學生對光的感知力、理解力和控制力。因此，我們將室內照明設計課的主要教學目標確定為：以視覺和量化同步為主線，通過系列研討與訓練，讓學生具備將預設光環境轉化為真實照明場景的基本能力。

1.2 教學內容

由于總課時量少，且授課時間比較集中，短期內要取得理想的教學效果，在教學內容上須分清主次、有所取舍。因此，我們基于視覺和量化兩方面的考量，去除了一些非核心、陳舊或易于理解的內容，如照明發展史、熱輻射光源、氣體放電光源、各類空間照明特點及要求等。將核心內容確定為：1) 視覺層面。光與空間、光與形態、光與氣氛、光與功能、光與材質、光與陳設、光與影等；2) 量化層面。照度、照度均勻度、亮度、亮度對比度、色溫、顯色性、燈具配光曲線與光束角、光源光通量與光效等。

1.3 教學平臺

傳統教學最大的問題是書本理論過于枯燥且難以理解，畏于課程難度，學生易失去興趣和信心。以實驗室為教學平臺，在真實的照明場景中完成教與學的互動，其良好的教學效果得到了其他高校的驗證。為此，我校投資建設了集照明場景演示與研究為一體的實驗室，購置了光譜儀、色度計、亮度計等測量儀器。就照明演示場景而言，它與教學核心內容緊密關聯，主要包括各種照明方式呈現、燈具與光源比較、色溫比較、光形比較、智能控光及光與形態、肌理、陳設等要素的關系演示。

1.4 教學方法

與傳統教學方法相比，該課程在方法上強調3個轉變，新方法不再單一地追求對知識的理解與應用，而希望同時提升學生的知識歸納能力、問題分析能力、解決問題能力及綜合表達能力。第一個轉變是由書本教學向體驗教學轉變。這一轉變主要體現在知識點講解方面，除采用PPT傳統形式外，更是將課堂搬到了照明實驗室，讓學生在觀察中學、在動手中學、在體驗中學，將抽象理論學習轉化成了具體的實操。第二個轉變是由表現教學向仿真教學轉變。這一轉變主要體現在照明方案的設計與表達方面，除采用3D軟件表現照明設計效果外，更是將Dialux照明軟件引入了課程，該軟件不是單純的照明效果表現工具，它的主要優勢是照度、亮度等數據計算的準確性和照明效果模擬的高仿真性[5]，是一款集視覺表現與量化計算為一體的照明軟件。對Dialux的學習與應用，不僅有助于學生進一步理解照明度量及照明器具的相關概念，更重要的是能極大程度地提升學生將光概念轉化為現實光場景的控制能力。第三個轉變是由教師輔導式教學向學生探索式教學轉變。這一轉變主要體現在照明方案構思與深化過程中，教師的主要工作是布置任務、提出目標，其余由學生通過文獻研究、案例分析、實驗對比、分組討論、仿真研究等方式尋找答案。整個教學過程以學生為中心，教師適度輔導，充分發揮學生探索未知的潛質與能力。

1.5 教學環節

本著由簡單到復雜、由理論到實踐的基本原則，課程設置了6個教學環節，分別是：興趣激發→場景引導→實景調研→方案構想→仿真模擬→作業評價。

2 教學實踐

教學實踐過程由6個環環相扣、層層遞進的教學環節構成，每個環節都有相應的教學內容、教學方法和作業要求。

2.1 興趣激發

以往教學過程中發現，對于照明設計課，總有部分學生學習情緒比較消極，主動求知欲望不足。究其原因，這些學生普遍缺少對高品質照明環境的體驗經歷，對光的作用與重要性認識不足，又鑒于課程難度，一定程度上導致他們缺乏學習該課程的興趣。為此，在首堂課，我們舍棄了先講解光學概念及原理的做法，取而代之的是國內外優秀照明設計案例解析，如IES(北美照明工程學會)獲獎作品等(圖1)。案例講解不涉及過多的專業知識，主要通過對室內外不同案例解讀，讓學生意識到光對重塑環境的重要性，體會光的魔力與魅力，旨在激發其學習照明的內在興趣。同時，要求學生利用課下時間考察濟南大明湖公園及周邊景區的日景與夜景，通過日夜景比較，切身體驗照明對大明湖夜景觀的塑造與影響。經過案例解讀與實景考察，學生從視覺及心理上感受到了光的神奇與吸引力，也意識到了光在環境設計中不可或缺的重要性，學習內動力明顯增強。

圖1 IES獲獎作品Fig.1 IES award-winning work

2.2 場景引導

如前文教學方法所述，照明知識點講解不再單一地依靠PPT，實驗室教學成了主戰場。在這里，學生不僅可以查看不同光源及燈具的參數信息，感受它們在亮度、色彩和光形上的差異，還可以動手拆卸一些常見的照明器具，了解其構造關系。更有意義的是，照明實驗室將需要講解的知識點轉化成了各種真實的照明場景，在不同場景引導下，學生基于視覺體驗和儀器測量，能在輕松有趣的氣氛中完成對抽象知識點的學習(圖2)。同時，利用智能控光技術，學生可以通過改變光源的色溫、亮度及燈具光束角，完成自己感興趣的小實驗，進一步加深對光的理解。顯然，真實場景下眼手結合的訓練，使學生對知識點的理解不再浮于表層，他們不僅能真實地觀察、感知、體驗光對空間、形態、材質、陳設及環境氛圍的影響，還能測量不同場景的照度、色溫、亮度等數據，實現了視覺感知與量化測試的同步，教師的理論講解也變得生動、有趣、易于理解。

圖2 實驗室照明場景Fig.2 Laboratory lighting scenes

2.3 實景調研

實景調研的目的是讓學生真實地體驗、感知不同類型光環境特性并收集數據資料，該環節不僅是對前期理論學習的進一步鞏固，也是后續照明方案設計的基礎。調研環節的基本要求與任務是：1)調研分組。每3人組成一個調研小組，共同完成調研作業；2)調研場所。本著調查便利性原則，學生至少調研辦公學習類、商業銷售類和展示類三類空間，推薦調研場所是濟南大學、環宇城購物中心、恒隆廣場、山東省美術館和山東省博物館(其他類型或類似場所亦可)；3)調研內容。主要調研各類空間的照明方式、燈具與光源類型、色溫、照度及視覺感受；4)調研作業。依據視覺體驗與實測數據，經小組討論，撰寫調研報告。調研報告要以圖文結合的形式陳述不同場景的照明現狀，分析它們的優缺點，并總結不同類型光環境的主要特征。完成調研報告后，以小組為單位公開匯報，鼓勵各組之間的質疑、探討，對匯報過程中發現的典型性問題，教師會及時講解。通過調研，學生對不同類型光環境特性有了基本的了解，也能發現實際照明場景中普遍存在的一些問題。出人意料的是，個別小組對光的理解深度明顯超出了任課老師預期。如某小組在報告中總結到：“從表面看，照明是照亮環境，不同類型光環境存在較大差異，但其實質是為人的視覺、行為、心理、審美等各種需求而亮，需求不同才是差異存在的本源，因此，我們應該更多地從人的角度去設計光，而不是基于空間類型”。顯然，這樣的調研總結是我們更愿看到的。

2.4 方案構想

照明方案設計是整個課程的核心。考慮到課時有限，一般要求學生完成一套小型室內空間光環境構思(主要空間類型包括住宅、辦公、展示等基礎類空間)。以往教學發現，此階段如果使用計算機，學生很快就會陷入一些具體的照明方式思考，甚至考慮到燈具樣式等細節。因此，我們要求方案階段的光意向表達只能采用手繪草圖方式，這個環節不需要過多考慮燈具、照度、照明方式等具體技術問題，應重點思考光的意境、光在空間中的分布及亮度層次、光的色溫關系等。以2016級照明課為例，設計任務是從教師提供的圖紙中任選一個面積在200～300 m2之間的空間，將其設計成私人畫廊，主要功能包括序廳、展示區(以展示繪畫作品為主、少量穿插陶瓷藝術或小型雕塑)和休閑交流區。著手設計之前，學生要提前完成3方面的準備工作：1)從專業網站或書籍雜志收集不少于5套自己喜歡的美術館或畫廊案例，分析它們在功能布局、空間關系、色彩肌理、展示手段、照明意向等方面的特色，總結基本規律；2)研讀不少于5篇近幾年有關展覽、展示空間照明設計的論文；3)了解建筑照明設計標準對美術館照明的基本要求[6]。以此為基礎，學生便可組織功能、推敲空間，進而完成光環境的概念構想。照明方案構思過程中，除師生互動外，學生還要組成3～5人的學習小組展開圓桌式討論，分享設計理念并探討各自方案的問題與不足。另外，繪制照明草案時，表現視角不限，可以是整體鳥瞰圖、空間透視圖、立面圖，也可以是局部節點圖(圖3)。

方案構想階段，學生還要利用課下時間通過網上課堂學習Dialux照明軟件，課下學習難以解決或不易理解的軟件操作問題，教師會利用部分課堂時間集中講解，為照明方案深化設計打下基礎。

2.5 仿真模擬

仿真模擬不僅是照明效果的仿真表現與數據計算，更是照明設計方案的深化，照明方式、燈具選用、細部構造等問題都要在這個階段解決，該環節使用的主要軟件是Dialux。為最大限度發揮學生的自主學習與探索能力，教師會對照明方案提出少量指標(僅供學生參考)，也會從方法層面給予學生提示，但不會采用手把手輔導的方式幫助他們直接找到答案，這種強調引導、弱化輔導的教學方法在仿真模擬階段極大程度地提升了學生利用Dialux軟件分析問題與解決問題的能力。再以畫廊照明設計為例，對繪畫作品的照度，教師提出了2個參考指標：1)展品的平均照度在200～400 lx之間；2)小畫的照度均勻度不小于0.7，大畫(畫高大于1.4 m )不小于0.4。同時告訴學生，燈具配光曲線、光源光通量和燈墻距的改變與調整有助于目標實現(以射燈為例，同等光通量情況下，要達到理想效果，光束窄的燈具距墻要遠于光束寬的燈具才能實現預期目標)。基于目標，學生會反復嘗試3種方法可能對展品照度產生的各種影響，最終在找到適宜照明方案的同時，也進一步加深了他們對照明技術知識的理解及照明規律的認知。仿真模擬環節易出現的問題是，由于教師提出了一些參考指標，會導致有些學生為滿足指標而放棄最初概念階段的視覺意向，更無暇顧及照明場景氛圍。對此，我們會建議學生先把最初的視覺效果模擬出來，以此為基礎，再通過各種調整方法滿足指標要求。指標僅是建議值，實在無法滿足，也可以有適度偏離，但不能以忽略最初的光環境構想為代價。為了獲得視覺效果與量化數據均令人滿意的課程作業，學生需要無數次地模擬與計算，最終，理想的成果以效果圖和偽色圖(附帶數據標尺)形式展示出來(圖4)。

圖4 仿真效果圖與偽色圖Fig.4 Simulation effect drawing and false color drawing

2.6 作業評價

作業評價采用學生匯報、教師點評的方式，評價小組成員一般不少于3人(至少一位成員來自照明設計企業)。通過方案評價，學生既能觀摩、學習優秀的課程作業，也能從評價小組提出的建議中發現各自作業的不足及改進方向。

3 結語

基于視覺和量化雙主線的教學觀，采用創新性的教學方法，室內照明設計課取得了比較理想的教學效果。學生不僅能對照明理論知識有非常深刻地理解，也能將理論與設計實踐緊密結合，從藝術與技術兩個層面完成照明設計方案。更重要的是，他們對照明設計課程不再困惑與排斥，取而代之的是自信與熱愛。在后續的室內設計專項課程中，學生不再單一地依靠視覺及3D表現工具設計照明，而能主動地繪制照明草案并用照明軟件模擬視覺效果、計算相關數據，照明場景的可控性與照明方案的可實施性明顯增強。