基于视觉和量化双主线的室内照明设计课程教学探索

赵忠超，杨 周

(济南大学美术与设计学院，山东 济南 250022)

引言

照明设计课是全国高校环境设计专业的一门专业基础课程，也是一门以视觉、心理、审美需求为导向，以科学、技术为支撑，感性与理性交织且日趋复杂的跨学科课程。显然，该课程具有知识点多、难度大、技术性强等特征，对教学软硬件要求较高。因此，照明设计课一直以来都是多数高校环境设计专业课程体系中的痛点，以理论讲解、简单测量和视觉表现为核心的传统教学方法难以有效激发学生主动学习的内动力，更难让学生将光的感性与理性知识融为一体，从而导致其在设计实践中无法把控光环境的品质，甚至会出现一些低级错误。令人欣慰的是，为了尽快走出照明教学的困境，同济大学、广州美术学院、华东师范大学等高校教师已基于本校的学科、专业，以自身实际需求和培养目标为出发点，从教材撰写、实验室建设、教学方法更新、教学成果展现、仿真技术应用等方面进行了积极地探索[1-4]，并取得了较好的示范性成效。

济南大学的室内照明设计课同样面临上述问题。为此，笔者担任该课程主讲教师的近五年里，一直致力于教学改革，以期弥补课程体系中的短板。在借鉴其它高校成功经验基础上，依据我校专业培养目标和学情，教学方案几经实验与调整，逐渐摸索出了一条符合我校学生特点及需求的适宜路径，并形成了视觉(包括心理)、量化双主线的教学观，对充分调动学生学习积极性和求知欲、切实提升他们对室内光环境设计的理解、实践和控制能力提供了有效保障。

1 课程设计

我校的室内照明设计课是面向环境设计专业室内设计方向本科生的一门专业基础课，共64课时(每周16课时，连续4周)，教学重点是人工光照明。教研组主要从教学目标设定、教学内容选择、教学平台建设、教学方法创新和教学环节构成5方面对原课程进行了改革和再设计，授课计划见表1。

1.1 教学目标

从毕业生反馈情况看，在室内设计项目实施过程中，他们遇到的最大问题是建成后的真实照明场景与设计预想偏差较大，对于如何改变这一现状，实现对光的准确控制深感无力和困惑。换言之，非物质形态的光看的见却摸不着，不像形态、肌理、色彩等元素主要依据视觉、触觉等感官判断进行设计，而光环境营造的成功与否需要视觉判断和量化数据两方面的共同支撑。这就要求我们在整个教学进程中，不能将光的视觉语言与技术语言分离，应尽可能通过感性与理性同步训练的方式提升学生对光的感知力、理解力和控制力。因此，我们将室内照明设计课的主要教学目标确定为：以视觉和量化同步为主线，通过系列研讨与训练，让学生具备将预设光环境转化为真实照明场景的基本能力。

1.2 教学内容

由于总课时量少，且授课时间比较集中，短期内要取得理想的教学效果，在教学内容上须分清主次、有所取舍。因此，我们基于视觉和量化两方面的考量，去除了一些非核心、陈旧或易于理解的内容，如照明发展史、热辐射光源、气体放电光源、各类空间照明特点及要求等。将核心内容确定为：1) 视觉层面。光与空间、光与形态、光与气氛、光与功能、光与材质、光与陈设、光与影等；2) 量化层面。照度、照度均匀度、亮度、亮度对比度、色温、显色性、灯具配光曲线与光束角、光源光通量与光效等。

1.3 教学平台

传统教学最大的问题是书本理论过于枯燥且难以理解，畏于课程难度，学生易失去兴趣和信心。以实验室为教学平台，在真实的照明场景中完成教与学的互动，其良好的教学效果得到了其他高校的验证。为此，我校投资建设了集照明场景演示与研究为一体的实验室，购置了光谱仪、色度计、亮度计等测量仪器。就照明演示场景而言，它与教学核心内容紧密关联，主要包括各种照明方式呈现、灯具与光源比较、色温比较、光形比较、智能控光及光与形态、肌理、陈设等要素的关系演示。

1.4 教学方法

与传统教学方法相比，该课程在方法上强调3个转变，新方法不再单一地追求对知识的理解与应用，而希望同时提升学生的知识归纳能力、问题分析能力、解决问题能力及综合表达能力。第一个转变是由书本教学向体验教学转变。这一转变主要体现在知识点讲解方面，除采用PPT传统形式外，更是将课堂搬到了照明实验室，让学生在观察中学、在动手中学、在体验中学，将抽象理论学习转化成了具体的实操。第二个转变是由表现教学向仿真教学转变。这一转变主要体现在照明方案的设计与表达方面，除采用3D软件表现照明设计效果外，更是将Dialux照明软件引入了课程，该软件不是单纯的照明效果表现工具，它的主要优势是照度、亮度等数据计算的准确性和照明效果模拟的高仿真性[5]，是一款集视觉表现与量化计算为一体的照明软件。对Dialux的学习与应用，不仅有助于学生进一步理解照明度量及照明器具的相关概念，更重要的是能极大程度地提升学生将光概念转化为现实光场景的控制能力。第三个转变是由教师辅导式教学向学生探索式教学转变。这一转变主要体现在照明方案构思与深化过程中，教师的主要工作是布置任务、提出目标，其余由学生通过文献研究、案例分析、实验对比、分组讨论、仿真研究等方式寻找答案。整个教学过程以学生为中心，教师适度辅导，充分发挥学生探索未知的潜质与能力。

1.5 教学环节

本着由简单到复杂、由理论到实践的基本原则，课程设置了6个教学环节，分别是：兴趣激发→场景引导→实景调研→方案构想→仿真模拟→作业评价。

2 教学实践

教学实践过程由6个环环相扣、层层递进的教学环节构成，每个环节都有相应的教学内容、教学方法和作业要求。

2.1 兴趣激发

以往教学过程中发现，对于照明设计课，总有部分学生学习情绪比较消极，主动求知欲望不足。究其原因，这些学生普遍缺少对高品质照明环境的体验经历，对光的作用与重要性认识不足，又鉴于课程难度，一定程度上导致他们缺乏学习该课程的兴趣。为此，在首堂课，我们舍弃了先讲解光学概念及原理的做法，取而代之的是国内外优秀照明设计案例解析，如IES(北美照明工程学会)获奖作品等(图1)。案例讲解不涉及过多的专业知识，主要通过对室内外不同案例解读，让学生意识到光对重塑环境的重要性，体会光的魔力与魅力，旨在激发其学习照明的内在兴趣。同时，要求学生利用课下时间考察济南大明湖公园及周边景区的日景与夜景，通过日夜景比较，切身体验照明对大明湖夜景观的塑造与影响。经过案例解读与实景考察，学生从视觉及心理上感受到了光的神奇与吸引力，也意识到了光在环境设计中不可或缺的重要性，学习内动力明显增强。

图1 IES获奖作品Fig.1 IES award-winning work

2.2 场景引导

如前文教学方法所述，照明知识点讲解不再单一地依靠PPT，实验室教学成了主战场。在这里，学生不仅可以查看不同光源及灯具的参数信息，感受它们在亮度、色彩和光形上的差异，还可以动手拆卸一些常见的照明器具，了解其构造关系。更有意义的是，照明实验室将需要讲解的知识点转化成了各种真实的照明场景，在不同场景引导下，学生基于视觉体验和仪器测量，能在轻松有趣的气氛中完成对抽象知识点的学习(图2)。同时，利用智能控光技术，学生可以通过改变光源的色温、亮度及灯具光束角，完成自己感兴趣的小实验，进一步加深对光的理解。显然，真实场景下眼手结合的训练，使学生对知识点的理解不再浮于表层，他们不仅能真实地观察、感知、体验光对空间、形态、材质、陈设及环境氛围的影响，还能测量不同场景的照度、色温、亮度等数据，实现了视觉感知与量化测试的同步，教师的理论讲解也变得生动、有趣、易于理解。

图2 实验室照明场景Fig.2 Laboratory lighting scenes

2.3 实景调研

实景调研的目的是让学生真实地体验、感知不同类型光环境特性并收集数据资料，该环节不仅是对前期理论学习的进一步巩固，也是后续照明方案设计的基础。调研环节的基本要求与任务是：1)调研分组。每3人组成一个调研小组，共同完成调研作业；2)调研场所。本着调查便利性原则，学生至少调研办公学习类、商业销售类和展示类三类空间，推荐调研场所是济南大学、环宇城购物中心、恒隆广场、山东省美术馆和山东省博物馆(其他类型或类似场所亦可)；3)调研内容。主要调研各类空间的照明方式、灯具与光源类型、色温、照度及视觉感受；4)调研作业。依据视觉体验与实测数据，经小组讨论，撰写调研报告。调研报告要以图文结合的形式陈述不同场景的照明现状，分析它们的优缺点，并总结不同类型光环境的主要特征。完成调研报告后，以小组为单位公开汇报，鼓励各组之间的质疑、探讨，对汇报过程中发现的典型性问题，教师会及时讲解。通过调研，学生对不同类型光环境特性有了基本的了解，也能发现实际照明场景中普遍存在的一些问题。出人意料的是，个别小组对光的理解深度明显超出了任课老师预期。如某小组在报告中总结到：“从表面看，照明是照亮环境，不同类型光环境存在较大差异，但其实质是为人的视觉、行为、心理、审美等各种需求而亮，需求不同才是差异存在的本源，因此，我们应该更多地从人的角度去设计光，而不是基于空间类型”。显然，这样的调研总结是我们更愿看到的。

2.4 方案构想

照明方案设计是整个课程的核心。考虑到课时有限，一般要求学生完成一套小型室内空间光环境构思(主要空间类型包括住宅、办公、展示等基础类空间)。以往教学发现，此阶段如果使用计算机，学生很快就会陷入一些具体的照明方式思考，甚至考虑到灯具样式等细节。因此，我们要求方案阶段的光意向表达只能采用手绘草图方式，这个环节不需要过多考虑灯具、照度、照明方式等具体技术问题，应重点思考光的意境、光在空间中的分布及亮度层次、光的色温关系等。以2016级照明课为例，设计任务是从教师提供的图纸中任选一个面积在200～300 m2之间的空间，将其设计成私人画廊，主要功能包括序厅、展示区(以展示绘画作品为主、少量穿插陶瓷艺术或小型雕塑)和休闲交流区。着手设计之前，学生要提前完成3方面的准备工作：1)从专业网站或书籍杂志收集不少于5套自己喜欢的美术馆或画廊案例，分析它们在功能布局、空间关系、色彩肌理、展示手段、照明意向等方面的特色，总结基本规律；2)研读不少于5篇近几年有关展览、展示空间照明设计的论文；3)了解建筑照明设计标准对美术馆照明的基本要求[6]。以此为基础，学生便可组织功能、推敲空间，进而完成光环境的概念构想。照明方案构思过程中，除师生互动外，学生还要组成3～5人的学习小组展开圆桌式讨论，分享设计理念并探讨各自方案的问题与不足。另外，绘制照明草案时，表现视角不限，可以是整体鸟瞰图、空间透视图、立面图，也可以是局部节点图(图3)。

方案构想阶段，学生还要利用课下时间通过网上课堂学习Dialux照明软件，课下学习难以解决或不易理解的软件操作问题，教师会利用部分课堂时间集中讲解，为照明方案深化设计打下基础。

2.5 仿真模拟

仿真模拟不仅是照明效果的仿真表现与数据计算，更是照明设计方案的深化，照明方式、灯具选用、细部构造等问题都要在这个阶段解决，该环节使用的主要软件是Dialux。为最大限度发挥学生的自主学习与探索能力，教师会对照明方案提出少量指标(仅供学生参考)，也会从方法层面给予学生提示，但不会采用手把手辅导的方式帮助他们直接找到答案，这种强调引导、弱化辅导的教学方法在仿真模拟阶段极大程度地提升了学生利用Dialux软件分析问题与解决问题的能力。再以画廊照明设计为例，对绘画作品的照度，教师提出了2个参考指标：1)展品的平均照度在200～400 lx之间；2)小画的照度均匀度不小于0.7，大画(画高大于1.4 m )不小于0.4。同时告诉学生，灯具配光曲线、光源光通量和灯墙距的改变与调整有助于目标实现(以射灯为例，同等光通量情况下，要达到理想效果，光束窄的灯具距墙要远于光束宽的灯具才能实现预期目标)。基于目标，学生会反复尝试3种方法可能对展品照度产生的各种影响，最终在找到适宜照明方案的同时，也进一步加深了他们对照明技术知识的理解及照明规律的认知。仿真模拟环节易出现的问题是，由于教师提出了一些参考指标，会导致有些学生为满足指标而放弃最初概念阶段的视觉意向，更无暇顾及照明场景氛围。对此，我们会建议学生先把最初的视觉效果模拟出来，以此为基础，再通过各种调整方法满足指标要求。指标仅是建议值，实在无法满足，也可以有适度偏离，但不能以忽略最初的光环境构想为代价。为了获得视觉效果与量化数据均令人满意的课程作业，学生需要无数次地模拟与计算，最终，理想的成果以效果图和伪色图(附带数据标尺)形式展示出来(图4)。

图4 仿真效果图与伪色图Fig.4 Simulation effect drawing and false color drawing

2.6 作业评价

作业评价采用学生汇报、教师点评的方式，评价小组成员一般不少于3人(至少一位成员来自照明设计企业)。通过方案评价，学生既能观摩、学习优秀的课程作业，也能从评价小组提出的建议中发现各自作业的不足及改进方向。

3 结语

基于视觉和量化双主线的教学观，采用创新性的教学方法，室内照明设计课取得了比较理想的教学效果。学生不仅能对照明理论知识有非常深刻地理解，也能将理论与设计实践紧密结合，从艺术与技术两个层面完成照明设计方案。更重要的是，他们对照明设计课程不再困惑与排斥，取而代之的是自信与热爱。在后续的室内设计专项课程中，学生不再单一地依靠视觉及3D表现工具设计照明，而能主动地绘制照明草案并用照明软件模拟视觉效果、计算相关数据，照明场景的可控性与照明方案的可实施性明显增强。