SketchUp軟件在消防課程中的應(yīng)用

董　淼

(公安消防部隊高等?？茖W(xué)校，云南 昆明　650208)

1　軟件介紹

SketchUp(草圖大師)由@Last Software公司開發(fā)設(shè)計，2006年被Google公司收購后，被用來制作實地建筑3D模型，放入Google Earth中，增強(qiáng)其地圖所呈現(xiàn)給用戶的立體真實感。2012年Google公司將其SketchUp 3D建模平臺出售給Trimble Navigation公司，現(xiàn)今該軟件仍提供免費版平臺，用戶制作的模型還能通過平臺進(jìn)行共享和下載。

SketchUp有界面簡潔，操作直觀，適用廣泛，對電腦配置要求低等特點，且可與眾多設(shè)計軟件完美結(jié)合。它既能表達(dá)設(shè)計者粗略抽象的草圖構(gòu)思，更具備精確繪制模型產(chǎn)品的能力。它的建模流程就是畫線成面，拉伸擠壓成型，在操作界面中(如圖1所示)直接顯示3D模型，符合使用者設(shè)計建模最常用的邏輯方式。該軟件被建筑師、規(guī)劃師、設(shè)計師、藝術(shù)家、電影制作人等應(yīng)用于各領(lǐng)域、各設(shè)計階段,可根據(jù)設(shè)計需要，安裝相應(yīng)插件輔助建模或進(jìn)行高級建模。

2　SketchUp軟件在消防課程中的應(yīng)用

2.1　課堂教學(xué)

在消防部隊院校人才培養(yǎng)過程中，“消防識圖與制圖”“火場供水”“滅火戰(zhàn)術(shù)”等專業(yè)課程，可以應(yīng)用SketchUp軟件建模，完成部分知識點講授與火災(zāi)案例教學(xué)研討。

圖1　SketchUp操作界面圖

2.1.1“消防識圖與制圖”教學(xué)

“消防識圖與制圖”課程需要學(xué)員確定物體在三維空間中各個面投影圖像，鍛煉空間想象力。教師常常借助實體模型、圖片、多媒體課件來輔助教學(xué)，幫助學(xué)員建立三維空間感。但由于模型單一且不便攜帶，圖片效果不明顯，課件內(nèi)點、線、面復(fù)雜不清晰等缺點，導(dǎo)致教學(xué)效果不盡人意。借助SketchUp建立物體模型來輔助教學(xué)，可以使空間想象過程直觀化、具體化、形象化。通過軟件“菜單欄”“鏡頭”“標(biāo)準(zhǔn)視圖”“頂部、底部、前、后、左、右、等軸”等選項，可直接獲得模型各個方向的視角(如圖2所示)，并通過“平行投影”“透視”或“兩點透視”使模型在不同視圖環(huán)境中自由切換[1]。教師在應(yīng)用軟件講解教材例題過程中，可快速靈活地修改模型，變?yōu)殡S堂測驗和課后練習(xí)，把理論學(xué)習(xí)與實踐練習(xí)在課堂中無縫連接，有助于學(xué)員鞏固所學(xué)知識。

圖2　模型不同視角圖

2.1.2“火場供水”教學(xué)

“火場供水”課程教學(xué)中，以多層建筑火災(zāi)為例，消防車采用單干線沿外墻窗垂直鋪設(shè)水帶，供應(yīng)著火樓層滅火的消防車供水高度計算中：在已知消防車揚程系數(shù)r，水帶鋪設(shè)倍數(shù)a，消防車水泵壓力Hb，水槍噴嘴壓力hq和每條水帶水頭損失hd的情況下，則可以確定該消防車最大供水高度公式為H=20×(rHb-hq-5hd)/(20+ahd)[2]。在講解公式推導(dǎo)過程時，教師應(yīng)用SketchUp軟件建立消防車沿窗口垂直鋪設(shè)水帶供水情況模型，讓學(xué)員從模型中了解消防車水泵壓力、水帶系統(tǒng)水頭損失和水槍噴嘴壓力三者間的關(guān)系，推導(dǎo)上述消防車最大供水高度公式。為保證供水安全，室外應(yīng)留有3條水帶長度；為便于進(jìn)入樓層后撲救火災(zāi)的需要，在作業(yè)樓層應(yīng)留有2條機(jī)動水帶長度；垂直鋪設(shè)水帶時，考慮水帶掛靠外墻，需留出部分水帶長度，則登高水帶長度為實際供水高度的1.2倍。所以課本中消防車最大供水高度公式，是由rHb=3hd干+Nhd干+2hd支+hq+H推導(dǎo)而得(如圖3所示)。

圖3　消防車供水高度示意模型圖

2.2　科研建設(shè)

在教師編寫教材、申報課題和實用新型專利等科研活動過程中，SketchUp為繪制圖示模型提供了平臺，更能準(zhǔn)確、快捷地表達(dá)繪圖人的想法構(gòu)思。

2.2.1修編教材

目前消防課程教材中缺少對現(xiàn)行規(guī)范條文的圖示模型，修編配套教材以滿足當(dāng)前教學(xué)需要非常必要。在繪制教材圖示模型中，使用“菜單欄”下方“度量/長度”工具讀取度量或輸入繪制的模型尺寸。在菜單欄“鏡頭”選項中確定好模型視角后，點擊“文件”“導(dǎo)出”，選擇導(dǎo)出二維圖形或三維模型，其中涵蓋計算機(jī)兼容的多種格式類型(如圖4所示)[3]?？筛鶕?jù)表現(xiàn)需要在窗口中調(diào)整多個視角，分別導(dǎo)出二維圖形。

圖4　模型導(dǎo)出示意圖

2.2.2申報課題與實用新型專利

緊貼實戰(zhàn)需要，結(jié)合消防教育，從課堂出發(fā)，根據(jù)執(zhí)勤訓(xùn)練、建筑消防安全檢查和滅火戰(zhàn)斗的實際要求，學(xué)員面對建筑內(nèi)設(shè)置的自動噴水滅火系統(tǒng)，不僅要掌握系統(tǒng)組成和工作原理等理論知識，更要能夠?qū)嵉夭僮髟O(shè)施、排查系統(tǒng)故障，在火災(zāi)時合理應(yīng)用該系統(tǒng)控制、撲救火災(zāi)。在某課題對自動噴水滅火系統(tǒng)教學(xué)演示裝置研究中，根據(jù)干式自動噴水滅火系統(tǒng)原理圖，使用SketchUp設(shè)計該教學(xué)演示裝置模型并將各個部件劃分成組(如圖5所示)[4]。不但能對各分組部件進(jìn)行修改調(diào)整，而且為申請專利與對接生產(chǎn)廠家提供直觀的模型依據(jù)。

圖5　教學(xué)演示裝置模型

2.3　實踐練習(xí)

課堂教學(xué)過程中，教師一般是通過提問和作業(yè)等傳統(tǒng)形式來檢驗學(xué)員對知識內(nèi)容的掌握情況。而這種傳統(tǒng)形式不能直觀地體現(xiàn)出每一名學(xué)員對理論知識的實踐應(yīng)用。為加大實踐教學(xué)力度，方便教師與學(xué)員的知識互動，利用SketchUp為基礎(chǔ)平臺，制作多種火災(zāi)事故案例模型，讓學(xué)員在模型中模擬滅火救援作戰(zhàn)指揮。

2.3.1模擬推演練習(xí)

火災(zāi)案例和建筑實際模型可通過*.dwg、*.3ds、*.jpg、*.psd等多種格式文件導(dǎo)入軟件中，制作模型場景。通過掌握建筑的基本信息及周邊道路交通、水源分布等情況，分析火災(zāi)現(xiàn)場，根據(jù)實際消防力量配置，讓學(xué)員進(jìn)行戰(zhàn)斗部署，選擇技戰(zhàn)術(shù)操法，檢驗學(xué)員對專業(yè)知識綜合理解應(yīng)用情況，訓(xùn)練學(xué)員組織指揮能力(如圖6所示)。在開展大型工業(yè)企業(yè)、超高層建筑和城市綜合體及交通樞紐站的滅火救援模擬推演練習(xí)中，教師進(jìn)行任務(wù)分工，學(xué)員模擬各中隊指揮員，協(xié)同配合，共同完成作戰(zhàn)任務(wù)。統(tǒng)一推演練習(xí)模板，將模擬內(nèi)容加入實際建筑滅火救援預(yù)案建設(shè)，與移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)平臺相銜接，為各行業(yè)和領(lǐng)域的數(shù)字化滅火救援預(yù)案建設(shè)提供幫助。

圖6　火場戰(zhàn)斗部署圖

2.3.2軟件拓展

在制作各地實景建筑模型的基礎(chǔ)上，利用三維=動態(tài)、地理遙感、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)手段，結(jié)合煙熱、真火仿真系統(tǒng)，構(gòu)建虛擬火災(zāi)救援現(xiàn)場，受訓(xùn)者使用VR眼鏡、三維手柄和信號傳感器在模擬現(xiàn)實場景中進(jìn)行人機(jī)交互，縮小理論教學(xué)與實戰(zhàn)之間的差距[5]。通過語言、行動等自然方式完成系統(tǒng)設(shè)定的個人或班組的滅火指揮和應(yīng)急救援等作戰(zhàn)任務(wù)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，受訓(xùn)者能迅速根據(jù)模型預(yù)案確定滅火救援思路，并將任務(wù)分工準(zhǔn)確下達(dá)至各作戰(zhàn)力量。

3　結(jié)束語

通過探索SketchUp軟件在消防課程中的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，增強(qiáng)了教師教學(xué)科研水平，鍛煉了學(xué)員對理論知識的實踐應(yīng)用能力。只有對教學(xué)過程進(jìn)行不斷的研究和改進(jìn)，建立與專業(yè)相適應(yīng)的教學(xué)方法，才能提高教學(xué)質(zhì)量，從而培養(yǎng)出行業(yè)需要的專業(yè)人才。