艾學明

摘 要 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的推廣和普及，運用多媒體教學已經(jīng)成為教學的一個重要手段。剪刀樓梯由于其特殊的構(gòu)造組成，使其成為教學中的難點。如何應(yīng)用專業(yè)軟件建立剪刀樓梯的模型，制作剪刀梯的圖片和動畫視頻，并將圖片和視頻應(yīng)用到課堂教學，提高教學效果，達到我們的教學目標，這是我們亟待解決的問題。

關(guān)鍵詞 剪刀樓梯 專業(yè)軟件 建筑模型 空間思維 視頻

中圖分類號：G424文獻標識碼：A

On the Application of Model in Scissors Stairs Teaching

AI Xueming

（School of Architectural Design and Decoration， Xuzhou， Jiangsu 221116）

Abstract With modern information technology and the popularization of the use of multimedia teaching has become an important means of teaching. Scissor stairs due to its special structure composed， making teaching difficult. How to use specialized software to establish scissors staircase model， making scissors ladder pictures and animated videos and pictures， and video applications to classroom teaching， improve teaching effectiveness， to achieve our goal of teaching， this is our problems need to be solved urgently.

Key words scissor stairs; professional software; building models; spatial thinking; vedio

0 概述

建筑中的樓梯是建筑物的垂直交通工具，建筑設(shè)計中的樓梯設(shè)計①是整個建筑方案成功與否的關(guān)鍵，而樓梯設(shè)計教學內(nèi)容，更是貫穿在所有專業(yè)課程之中，從“建筑材料與構(gòu)造”到“公共建筑設(shè)計”，從“建筑方案設(shè)計”到“建筑施工圖設(shè)計”，②無不對樓梯設(shè)計重點關(guān)注。樓梯的組成一般包括梯段、平臺和欄桿扶手三個部分，根據(jù)梯段的布置形式，建筑中的樓梯形式共有八種類型，其中最為常見的是平行雙跑樓梯，而最容易被忽視的就是交叉（剪刀）樓梯。

在樓梯教學中，為了讓學生更直觀地了解樓梯的各組成部分，通常組織學生到現(xiàn)場參觀，但由于受各種因素影響和條件限制，加上教師少，學生多，現(xiàn)場講解難免能顧及到全部，特別是交叉（剪刀）樓梯，由于其樓梯井處通常設(shè)有防火墻分隔，兩部相互交叉的樓梯不能透視，現(xiàn)場參觀又無法看到整個樓梯的全貌。為了解決這一問題，可利用專業(yè)建模軟件，建立交叉（剪刀）樓梯的空間模型，然后導出模型圖片和模型動畫視頻，再對模型圖片和模型動畫視頻進行加工處理，制作成教學課件在多媒體教學設(shè)備上播放。這種方法可以讓學生在課堂上就能獲得第一感性認識。

1 兩種建模方法

利用專業(yè)建模軟件建立交叉（剪刀）梯的模型有兩種方法，第一種方法是應(yīng)用“天正”軟件建立樓梯模型，第二種方法是應(yīng)用“SK”軟件建立樓梯模型。第一種方法建模分三步，第一步，打開“天正”CAD，布置樓梯間的四周墻體，樓梯間的開間為3.6米，進深為8.0米，層高為3.0米;第二步，菜單“樓梯其他”>>“剪刀樓梯”，樓梯高度選3000，梯間寬度選3400，梯段寬度選1650，踏步數(shù)選18，其他參數(shù)中，勾選“內(nèi)側(cè)有欄桿”，點擊“確定”，將剪刀梯插入到樓梯間;注意，此時的樓梯平臺深度只有1.2米，并未填充到樓梯間的端墻，為使模型更加準確真實，需將整個剪刀梯移動至樓梯間的中間位置，并將樓梯平臺深度的尺寸進行調(diào)整，使之延伸到樓梯間的端墻位置;第三步，菜單“視圖”>>“三維視圖”>>“左視”，將上述所有構(gòu)件全選并復制到二層，層高3000，將底層的地面補平，將頂層懸空處增設(shè)欄桿扶手，至此，剪刀梯的模型已基本建好。如果剪刀梯的層高為4.5米，則按兩個半層輸入，即樓梯層高改為2250，踏步數(shù)選14，其余參數(shù)不變，點擊確定，插入下半層剪刀梯，變換視角，全選復制到上半層，復制高度2250。如果是交叉樓梯，假定層高為4.8米，則菜單“樓梯其他”>>“交叉樓梯”，樓梯高度選4800，踏步總數(shù)選32，休息平臺寬度1650，其他參數(shù)中，勾選“內(nèi)外側(cè)均有欄桿扶手”，點擊“確定”，將交叉梯插入到樓梯間。

第二種方法，應(yīng)用“SK”軟件建立樓梯模型亦分三步。③首先打開“SketchUp 8”，點擊菜單“繪制墻體”，繪制樓梯間的四周墻體，樓梯間的開間為3600，進深為8000，層高為2880;第二步，點擊菜單“參數(shù)樓梯”，單跑高度為2880，單跑寬度為1600，踏高160，踏寬280，確保單跑步數(shù)不超過18步，平臺深度不小于1600。類型選“Single”，插入一部帶欄板的梯段，如果是欄桿，則需要對欄板進行修改;第三步，復制并調(diào)整位置，得到一交叉形狀的剪刀梯。此時沒有樓層平臺板，需要另外補齊。至此，剪刀梯模型已建完。如果剪刀梯的層高為4.5米，則單跑高改為2250，其余參數(shù)不變，等插入第一個梯段后再調(diào)整并復制即可。

2 模型的導出

樓梯模型的導出可以有兩種形式，一是圖片格式（jpg格式），二是動畫格式（avi等）?！疤煺睒翘菽Ｐ蛯С鰣D片有三種方式，其中以打印輸出最為快捷方便，具體操作分三步：第一步，菜單“視圖”>>“視覺樣式”，選擇需要的視覺樣式（建議選“概念”）;第二步，調(diào)整合適的視角（Shift + 鼠標滾輪）;第三步，菜單“文件”>>“打印”，選擇打印機（jpg格式），“圖紙尺寸”選項選擇4000？000像素，用窗口框選所需的打印范圍，打印比例勾選“布滿圖紙”，同時勾選“居中打印”選項，點擊確定，并給定圖片名稱，這樣就得到了第一個視角圖片。如果需要，可通過改變視角得到更多的圖片?！疤煺睒翘菽Ｐ蛯С鰟赢嬕曨l，首先，創(chuàng)建一個相機和相機運動路徑，為了全面完整地看到整個剪刀樓梯，需要將相機和相機路徑的標高上調(diào);第二步，菜單“視圖”>>“運動路徑動畫”，勾選適當?shù)倪x項，點擊“確定”，得到第一個視頻動畫?？筛鶕?jù)需要，通過調(diào)整“動畫設(shè)置”中的參數(shù)，改變視頻動畫的片長和播放速度。

“SK” 樓梯模型導出圖片，一般選擇渲染方式，首先第一步，將各部件賦上材質(zhì)，將窗口調(diào)整到需要的角度;第二步，菜單“插件”>> “V-Ray”>>“渲染設(shè)置”>>“輸出”，將輸出尺寸選為“1600？200”;第三步，渲染，菜單“插件”>> “V-Ray”>>“渲染”，將渲染完成的圖片保存輸出?！癝K” 樓梯模型導出動畫視頻，第一步，設(shè)置動畫參數(shù)，菜單“視圖”>>“動畫”>>“設(shè)置”，將“場景延遲”選為0秒;第二步，創(chuàng)建場景，菜單“視圖”>>“動畫”>>“添加場景”，模仿人的行走路線，設(shè)定若干場景;第三步，導出動畫，默認格式為“AVI”格式。

上述兩種軟件在建模方式上和圖像視頻的導出，“天正”軟件建模，尺寸準確，建模速度快，導出的圖片清晰，容易進行后期處理，但是視頻的導出較受限制，因為相機只能沿著設(shè)定在樓梯間外圍的軌道運行，不易進到樓梯間內(nèi)部。“SK”軟件建模尺寸準確，方便快捷，導出的圖片清晰，立體感強，尤其是制作動畫視頻時，視點可模仿行人行走到樓梯間內(nèi)部，將剪刀梯的各個組成部件一覽無余，所以，制作出的動畫視頻非常逼真。

3 模型圖片和視頻的應(yīng)用

將樓梯模型圖片和動畫視頻應(yīng)用到教學中，通常是將模型圖片和動畫視頻經(jīng)過技術(shù)處理后，植入到常用軟件PowerPoint，形成“PPT”課件，也可應(yīng)用Flash等媒體進行編輯處理后，在多媒體教學設(shè)備上播放出來。因為是專業(yè)軟件建模并導出的剪刀梯圖片和動畫視頻，所以空間尺度準確，真實感強。特別是模仿行人上樓梯，仿佛身臨其境。但在圖片和視頻進行處理時，一定要根據(jù)教學內(nèi)容和要求增加標注，包括剪刀梯的各組成部件、材料、名稱、尺寸高度等，如梯段板材料是鋼筋混凝土，踏步的踏高和踏寬常用尺寸，平臺梁截面的常用尺寸，欄桿扶手的常用材料和尺寸要求等。特別是當模仿行人處于兩梯段斜板之間時，上下垂直凈空高度要不小于2.2米，處于樓層平臺和中間平臺之間時，上下垂直凈空高度要不小于2.0米，此時在圖片和動畫視頻中加注提示標注，引起學生的注意，因而有利于學生對于知識點的理解和掌握，學習效果好。

建筑設(shè)計中，剪刀樓梯有兩種布置形式，一是在同一個樓梯間交叉布置了兩部直行單跑樓梯（圖1），二是在同一個樓梯間交叉布置了兩部平行雙跑樓梯（圖2），所以剪刀樓梯的最大特點是在同一空間布置了兩部樓梯，疏散能力和空間利用率提高了1倍。④需要注意的是，由于是兩部樓梯布置在同一空間，所以兩部樓梯的出入口是在兩個方向。根據(jù)樓梯設(shè)計要求，單跑梯段踏步總數(shù)不得超過18步，并且不同類型的建筑，對于樓梯踏步的踏高和踏寬均有不同要求，所以單跑梯段的總高度受到一定限制。對于第一種類型剪刀梯，由于樓層之間只有單跑梯段，受到總踏步數(shù)限制，樓層的最大高度不得超過3米。對于第二種類型剪刀梯，樓層之間布置了兩跑梯段，所以樓層的最大高度不得超過6米。另外，由于第二種類型剪刀梯有中間平臺，為了保證中間平臺和樓層之間的凈空高度不小于2米，所以樓層的最小高度不得小于4.5米。

由上述分析可知，剪刀樓梯對于建筑層高的要求有兩種情況，一是層高不大于3米，亦不得小于2.4米，二是層高要大于4.5米而小于6米，這也是剪刀梯的應(yīng)用范圍。對于層高在4.5米到6米之間的商業(yè)建筑，如商場、超市等，就特別適合布置剪刀梯，既節(jié)省建筑面積，又能提高疏散能力，還能改變?nèi)肆魇枭⒎较颉Ｔ跇翘萁虒W中，剪刀樓梯設(shè)計是難點，剪刀樓梯的空間構(gòu)成以及對于建筑層高的要求，學生往往難以理解，缺乏空間想象，設(shè)計尺寸把握不準確。通過精確建模，導出逼真的模型圖片和模型動畫視頻，可以讓學生全方位地觀察整個剪刀梯，從而使學生比較容易地掌握剪刀梯的空間構(gòu)成及設(shè)計尺寸。特別要注意的是，多媒體的應(yīng)用雖然能擴大視覺和聽覺途徑，有效激發(fā)學生學習興趣，⑤但也很容易導致學生轉(zhuǎn)移注意力，只注重花哨的畫面，而忽略了學習重點。所以在剪刀梯教學中，必須要靈活應(yīng)用多媒體技術(shù)，盡可能做到課堂討論和現(xiàn)場參觀等多種手段的交替運用，切實提高教學效果。

4 結(jié)語

樓梯設(shè)計教學中，由于剪刀梯的特殊構(gòu)成，使得它成了教學難點。應(yīng)用專業(yè)軟件建立剪刀梯模型，制作出生動風趣的教學圖片和真實清晰的教學動畫視頻，不僅能活躍課堂氣氛，提高教學效果，還能極大地激發(fā)學生的學習熱情。這也意味著作為一名專業(yè)老師，不僅要有深厚的專業(yè)理論知識和豐富的實踐技能，而且還要掌握多種專業(yè)軟件和運用多種多媒體教學設(shè)備進行教學，這才是一名專業(yè)老師所具備的基本素質(zhì)。

注釋

① 王家芬.樓梯設(shè)計若干問題分析和建議[J].江西建材，2013（2）：46-47.

② 李燕，呂彩忠.基于崗位能力的建筑設(shè)計專業(yè)教學改革實踐[J].教育教學論壇，2012（18）：198-200.

③ 馬亮，韓高峰.SketchUp建筑制圖教程[M].北京：人民郵電出版社，2012.

④ 白晶，武士杰，張雪梅.淺析剪刀樓梯的設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導報，2012（11）：47.

⑤ 張偉.高等院校多媒體教學的現(xiàn)狀及對策[J].信息技術(shù)，2014（1）：62-64.