تم فى هذه التجربة تدريس التكوينات المعمارية باستخدام الكمبيوتر فى قسم العمارة بجامعة كارنيجى-ميلون بالولايات المتحدة الامريكية. و يعتمد هذا الاتجاه الى تقديم الطالب الى مجموعة من لغات التصميم المعمارى تتصف بوجود مفردات للعناصر و قواعد توضح كيفية وضعها فى الفراغ. و يحتوى كل تمرين على تحليل للامثلة السابقة و تحديد القواعد التى تحكمها و تكوين تشكيلات باستخدام تلك القواعد ثم تحديث القواعد بعد التطبيق. و يتم تقديم اللغة و القواعد من خلال امثلة. و يمكن تدريس نفس الاسلوب بالطرق التقليدية و لكن استخدام الكمبيوتر يساعد اكثر.

اساسيات التكوينات المعمارية و كيفية تقديمها للطلبة بمساعدة برامج الكمبيوتر. مهارة عمل التكوينات المعمارية من المهارات الهامة للمهندس المعمارى و يجب تدريسها بصورة واضحة. و تدريس عمل التكوينات ليس سهل التدريس و تساعد برامج الكمبيوتر فى هذا الصدد.

امضى المعماريون سنوات عديدة فى وصف التصميم المعمارى من خلال الرسومات. و يبدأ التصميم بفكرة ابتدائية يتم محاولة تعديلها و تطويرها من خلال الاسكتشات اليدوية. و ربما تؤدى بعض تلك المحاولات الى طريق مسدود يتم استبعاده ثم اعادة نفس الاسلوب مرة اخرى من البداية او تتقدم فكرة جديدة على الفكرة السابقة و يتم تعديلها و تطويرها. و يستخدم الورق الشفاف لرؤية الفكرة القديمة و الاخذ منها لتطوير الفكرة الجديدة و الابقاء على بعض العناصر الصالحة و تعديل غير الصالح منها. و فى المراحل الاولى من التصميم يكون هذا الاجراء ذو بعد استكشافى اكثر منه بعد تقريرى حيث تنبع الافكار من بعضها البعض حيث تساعد بعض ملامح الفكرة القديمة فى استنتاج فكرة جديدة كانت بعيدة عن الادراك من خلال الاشكال و الخطوط. و يتم تطوير الفكرة النهائية من خلال الرسومات و الاسكتشات.

تطوير الفكرة من خلال الاسكتشات و الشفافات

و مما سبق نستطيع القول ان المهندس المعمارى يفكر بطريقة "تركيبية" حيث تتركب الافكار على بعضها البعض للوصول الى الفكرة النهائية.

اللغة المعمارية تعطى عن طريق مجموعة من القواعد التى تحتوى على اسس التشكيل او العرف المتبع فى مشروع معمارى محدد و جعلها واضحة مثل مشروع يتبع حقبة تاريخية محددة او عمل لمعمارى معين. و هذه القواعد تعتبر مثل قواعد النحو و الصرف للغة المنطوقة. فهى تغير من الاشكال و اماكنها او مجموعة من العناصر التى تشكل الكلمات بالنسبة للقواعد.

و فى الخطة المقترحة تقدم اللغة من خلال ما يلى:

و العمليات الحسابية الاساسية متوفرة حاليا فى برامج الكمبيوتر و التى يمكنها ان تلعب دورا هاما فى هذا المجال و اهمها عمليات الاشكال (الاتحاد و التقاطع و الاختلاف)

اولا - لغة عمارة الحوائط الاساسية

العنصر الاساسى فى تلك اللغة هو "الحائط" و هو عبارة عن مكعب سمكه صغير مقارنة بطوله او ارتفاعه. و الاستخدام الاساسى له هو تحديد الفراغ و القاعدة الاساسية فى استخدامه هى تماس نهاية كل حائط مع حائط آخر. و تبدو الابواب و الشبابيك فى هذه الحالة مثل فتحات فى الحائط فى بعدين فقط و لا يسمح فى هذه اللغة البسيطة باى معالجات اخرى للفتحات. و قد تم استخدام لغة الحوائط الاساسية فى امثلة عديدة من العمارة المحلية و العمارة الرسمية.

قواعد استخدام الحوائط الاساسية

يظهر الشكل رقم () قواعد استخدام الحوائط الاساسية التى تحدد علاقات الحوائط ببعضها. و توضح القواعد كيف يمكن عمل حائط واحد لا يتصل باى حائط اخر او كيف يمكن ان يتصل حائط بحائط آخر على زاوية قائمة او كيف يمكن تكوين فراغ مقفول باستخدام اربع حوائط و هكذا. و من خلال تلك القواعد يمكن عمل تكوينات لا حصر لها. كما يظهر من الامثلة التالية.

امثلة تشكيلات باستخدام الحوائط الاساسية

و للتعامل مع الفتحات يتم تحديد مجموعة من القواعد كما يظهر فى الشكل رقم (). و من المهم ملاحظة ان تلك القواعد تطبق من الداخل و الخارج و هى لا تحتاج لوجود شبكية للتعامل معها.

امثلة لقواعد عمل الفتحات فى الحوائط الاساسية

ثانيا - لغة عمارة الكتل

فى لغة الحوائط الاساسية يرتبط الفراغ الداخلى بشكل الحوائط الخارجية و لكن فى لغة الكتل لا يكوجد ارتباط ضرورى بين الفراغ الداخلى و الشكل الخارجى. و تكون الفراغات فى هذه الحالة مثل النحت داخل كتلة المبنى مثل الكهوف القديمة او المنشآت المحفورة فى الجبال. و تعطى تلك الطريقة حرية كبيرة فى تشكيل الفراغات الداخلية لها بعد ثلاثى. و تساعد العمليات الاساسية فى تكوين فراغات داخلية بالحذف من الكتلة الاصلية. و بنفس الطريقة يمكن عمل الفتحات الخارجية و الداخلية.

و قد انتشرت تلك اللغة فى فترات استخدام الحجر فى العصور الوسطى و نجدها واضحة فى المساجد الاسلامية مثل السلطان حسن و برقوق.

امثلة لقواعد لغة الكتل

ثالثا - لغة عمارة الوحدات

يتم التعامل مع الحوائط الاساسية كعناصر مستقلة بغض النظر عن وظيفتها و التعامل معها كاشكال فقط. و يتم التعامل معها فى الاتجاهات الثلاثة الاساسية و لا يوجد محدد بين الفراغات الداخلية و الخارجية حيث يحدث انسياب للفراغ من الداخل للخارج و من الخارج للداخل او ما يمكن تسميته بالمسقط المفتوح.

امثلة لقواعد لغة الوحدات

و الشكل الاساسى الذى يتم التعامل معه هو المستطيل و الفتحات هى عبارة عن المسافات بين الوحدات و لا يمكن عملها بواسطة التفريغ فى الوحدات.

و من اهم المعماريين الذين طبقوا هذه اللغة فرانك للويد رايت و ميس فان در روه فى جناح بمعرض برشلونة. و هذه اللغة صعبة الفهم و خاصة مع تعدد اتجاهات التعامل مع الوحدات و ايضا مع استخدام الاعمدة و العناصر الاخرى كوحدات فى التصميم كما يتضح من الشكل رقم ().

امثلة لاستخدام لغة الوحدات

رابعا - عمارة الطبقات

استخدام الحوائط الاساسية فى هذه اللغة بتحديد مستوى يوفر الاساس للتكوين المطلوب. و المثال على ذلك هو فيلا ستاين للكوربوزييه. و الطبقات تتكون افقيا بتحديد الطوابق او الادوار او رأسيا لتحديد المداخل و الحركة. و يمكن اى تتوالى الطبقات و تتصل بصريا فيما بينها عن طريق الفتحات فى الطبقات. و لا توجد قواعد محددة لاستخدام الطبقات و لكن تستخدم حسب الاحتياج لعمل اتصال بين الفراغات.

مثال للغة عمارة الطبقات

خامسا - عمارة الانشاء

تحتوى كلمات هذه اللغة على نوعين اساسيين: الاعمدة و الكمرات التى تكون الهيكل الانشائى الاساسى ثم يبدأ ملء ما بينها بالعناصر المالئة لتكوين فراغات مقفلة و فواصل فراغية. و الهيكل الانشائى يحدد الفراغ الاجمالى و يقسمه لاجزاء. و هو دائما يظهر من الخارج و غالبا من الداخل ايضا مما يؤكد سيطرته على ترتيب الفراغات الداخلية و استمراريتها مع الفراغات الخارجية. و تعكس العناصر المالئة الاحوال الخارجية و توفر التباين مع وجود الهيكل المسيطر.

و هناك قاعدتين لاستخدام لغة الانشاء و هى توفير الهيكل و توفير العنصر المالئ. و العنصر المالئ ليس له فائدة انشائية و لا يحمل الا نفسه و لا يجب ان يبدو كحائح به فتحات بين الاعمدة.

مثال للغة الانشاء

فى تطبيق كافة اللغات المعمارية السابقة يجب ان يبدأ الطالب باستخدام امكانيات الكمبيوتر فى التعامل مع الثلاثة ابعاد و وضع العناصر فى الفراغ مباشرة بدلا من الاسلوب التقليدى بالبدء بالمسقط الافقى ثم تحويله الى ثلاثة ابعاد. يجب كذلك عدم النظر الى القواعد على انها جامدة او غير قابلة للتغيير بل يجب النظر اليها على انها تساعد فى تكوين التشكيلات المعمارية المتمشية مع تلك اللغة. و تساعد تلك القواعد على تكوين التشكيلات بدلا من التقليد الذى يحدث لبعض المشروعات دون فهم محتواها او معناها.

و لا يحتاج تطبيق اللغات المعمارية الى برامج متطورة بل يكفى لتطبيقها البرامج البسيطة التى تتعامل مع المجسمات و الابعاد الثلاثة و المهم هو امكانية تحديد القواعد للتعامل من خلال الكمبيوتر مع كل لغة من اللغات و تغييرها عند الحاجة.

هذا المساق من قسم العمارة بجامعة كارنيجى-ميلون. و للقسم اهتمام منذ فترة طويلة بالتصميم بالكمبيوتر. و فى السنوات الاخيرة كان هناك اهتمام باستخدام الكمبيوتر فى التعليم الممارى. و النتيجة هى رؤية مشتركة للكمبيوتر فى الخطة الدراسية و عدد من المساقات منها القديم و منها الحديث. و لعدد من السنوات يتم تدريس مساق تمهيدى لعمل النماذج بالكمبيوتر. و هو مساق مطلوب من جميع طلاب السنة الاولى. و فيمل يلى وصف "عمل النماذج بالكمبيوتر" و علاقته بما حوله و الموضوعات التى يتعامل معها و المهام المطلوبة من الطلبة و الاسئلة و الاحتمالات التى يطرحها.

و "عمل النماذج بالكمبيوتر" هو مساق عن الافكار و طرق فهم التصميم و علاقته بالكمبيوتر. و باختصار فالمساق موضوعه "عمل النماذج" و نسق التصميم للعناصر و المكونات و التصميم بالكمبيوتر. و من خلاله يتم توضيح علاقة الكمبيوتر بالتصميم.

و كل الانشطة الموجودة فى اتخاذ القرار المنطقى يجب ان تتم بواسطة الانسان الذى تحتم طبيعة تفكيره التصميم بطريقة معينة. فالانسان له قدرة محدودة على تخزين و استرجاع المعلومات اللحظية. و لذا يجب الاستعانة بوسائل خارجية لتخزين المعلومات و مساعدتهم فى التصميم. و المعلومات هى عبارة عن رموز و علاقات بينها. و الفراغ هو محور العمارة و التعبير عنه كان دائما مشكلة. و قد ظهرت بدائل كثيرة للتعبير عنه و لم تكن مرضية تماما. و الكمبيوتر اضاف مشكلة جديدة لها.

محتويات المساق

تم تنظيم المساق حول امثلة لوصف الفراغ (نماذج) و هى الصور و الرسم فى البعدين و الرسم فى الثلاثة ابعاد و قواعد المعلومات و النماذج البارامترية. و لكل نوع تم تقديم عدد من المحاضرات و التمارين باستخدام البرامج التجارية.

الصور

الصور هى مجموعة من علامات النقط يتم فهمها بواسطة الانسان بانها تحتوى على خصائص معينة مثل الترتيب و الاتجاه و هكذا. و ميلنا الى رؤية الترتيب او عدم رؤيته تجعلنا نوحد وصف النقط مع عناصر اخرى مثل الخطوط و الاسطح و الملمس و ما الى ذلك. لذلك فالصور كنماذج تستخدم النقط كأساس للمبنى و ترتيب النقط يمثل الفكرة المفهومة. و العمليات المعروفة على الصور هى التحولات المتماثلة: تحويل و ادارة و المقياس و الانعكاس. و التمرين المقدم هنا لتقديم هذه العمليات هو تغيير شكل ما بحيث يتكون شكل جمالى مركب نتيجة تجميع عدد متماثل منها.

و من خلال التكوينات المختلفة التى يقوم بها الطلبة يتم مناقشة نظرية "اتخاذ القرار المنطقى" عند التوقف لرؤية تأثير التكرار على الشكل. و يتم استخدام برنامج رسم بسيط لعمل التكوينات و هى برامج تتعامل مع النقطة الواحدة و ربما تبدو النتيجة كخط او شكل و لكن هذا نتيجة وضع النقط مع بعضها. و قد اوضح ذلك ان الرسم يساعد قدر صغير من العمليات المطلوبة فى عمل النماذج و ان قواعد الاستيعاب و التطبيق تقع على عاتق الانسان.

الرسم فى البعدين

عندما نتعامل مع الاشياء على انها مجموعة من النقاط فقط يتضح ان المعلومات التى يتم توضيحها و التعامل معها محدودة. و عندما نضع بعض النظم على النقط نحصل على رسم فى البعدين. باستخدام مجموعة عناصر الرسم فى البعدين مثل الخطوط و المنحنيات و مجموعة العمليات المعروفة فى البعدين. فالنقطة تمثل مكان فى الفراغ يتم التعامل معها لتكوين الاشكال فى البعدين. فمثلا بمعرفة المركز و نصف القطر فالدائرة تمثل مكان كل النقاط التى تقع على نفس البعد من المركز. الرسم فى البعدين يتعامل مع اساسيات الهندسة الفراغية.

و التمرين المطلوب من الطالب هو تصميم مسطح داخلى و عمل رسومات بمقياس. و الهدف هو تطوير التكوينات الفراغية باستخدام اشكال معروفة و علاقاتها مع بعضها البعض. و على الطالب مراعاة المتطلبات المعمارية للتكوين الفراغى. و يتم مناقشة نظرية "اتخاذ القرار المنطقى" من خلال مناقشة مراحل التصميم و الرسم. و من خلال تحويل الافكار الى اشكال يتم تحقيق اهداف التصميم فى هيئة منتجات معروفة.

و بمقارنة ما يحدث بما يتم عمله عند الرسم التقليدى على الورق نجد ان تحقيق اهداف التصميم و استيعابها يقع على عاتق الانسان وحده اما عند العمل على الكمبيوتر فان الطالب بالاضافة الى التعبير عن افكارهم عليهم التعامل مع برنامج الكمبيوتر. و من خلال ذلك يتضح ان التعامل مع الكمبيوتر ينطوى على استخدام عمليات مقننة فى الكمبيوتر مما يتيح تحكم الكمبيوتر فى المنتج و نسق التصميم.

رسم فى البعدين

الرسم فى الثلاثة ابعاد

التعبير بالرسم فى البعدين (المساقط - القطاعات الخ) هى رؤية جزئية لبيئة فراغية و لكى تكتمل الرؤية يتم التعامل مع الرسم فى الثلاثة ابعاد. و يتم فيه التعامل مع الحجوم المصمتة او المفرغة و يمكن تقسيمها الى اساس من مكعب او اسطوانة و كرة و هكذا.

و يتم تقديم تلك الرؤية من خلال تمارين لتطوير نموذج فى البعد الثالث لمشروع تصميم محدد. و الهدف ليس عمل تصمصم جديد و انما وصف المشروع من خلال تصميم العناصر. و من خلال ذلك يتفهم الطلبة المشروعات كتكوين او مجموعة من العناصر الموضوعة معا للوصول الى بيئة تصميمية. و يتم تفهم اسلوب التصميم و الاهداف من خلال التمرين. و تظهر معلومات معمارية و فراغية جديدة من خلال علاقات العناصر فى الثلاثة ابعاد.

و يتفهم الطالب من خلال التمرين كيف تؤثر قواعد الاستعمال الموجودة فى البرنامج و مستوى الدقة المتوفرة على المعلومات المقدمة. و يعرف الطالب ان المعلومات يتم تنظيمها من خلال قواعد معلومات و ان المساقط و الواجهات و المنظور ما هى الا عمليات حسابية مختلفة يتم من خلالها رؤية المعلومات الموجودة بصور مختلفة. و تؤثر البرامج المستخدمة فى طريقة تفكير الطالب من خلال مقدرتها على التعامل مع الالوان و الملمس و اخفاء الخطوط و الضوء و اظهار صورة الفراغ الثلاثى الابعاد بطريقة حقيقية. و يتعود الطالب على التفكير فى البعد الثالث و خصوصا عندما توفر البرامج رؤية ثلاثية الابعاد سريعة و حقيقية.

قواعد المعلومات

تكمل قواعد المعلومات النموذج بمزج المعلومات المصورة و غير المصورة. تبدأ المشروعات المعمارية بتحديد الاحتياجات و تقديم المشروع. و بناء على البرنامج يتطور التصميم بأستخدام تصورات مرسومة و غير مرسومة - مثل الرسومات و المواصفات و الكميات و خلافة. و بعد البناء يتم عمل وصف للمشروع كما تم بنائه. و كل هذه المعلومات تكون قاعدة معلومات المشروع التى يتطور فيها كل وصف بناء على الوصف الاخر و تحويل للمعلومات.

و التمرين المطلوب من الطالب هو عمل قاعدة معلومات لمشروع المسطح الداخلى و يتم من خلاله مناقشة نظرية "اتخاذ القرار المنطقى" حسب تطور القرارت التى يتخذها الطالب.

و قواعد المعلومات توفر تكوين وصف للمشروع حسب الحاجة و خصوصا الوصف المكرر للعناصر و من خلال قواعد المعلومات يمكن عمل تقدير لتكلفة الانشاء. بالاضافة الى ذلك توفر قواعد المعلومات اعادة استخدام المعلومات فى مشروعات اخرى.

النماذج البارامترية

نظرية "اتخاذ القرار المنطقى" تعتمد على وجود مراحل للتصميم فى كل مرحلة يتم التعامل مع المعلومات لتوفير هدف تصميمى. و كل مرحلة تتعامل مع المعلومات التى وفرتها المرحلة السابقة لها. و خلال هذا النسق يتم التعبير عن التصميم فى شكل رسوما و اسكتشات و خلافه و من خلالها تؤكد المعلومات المناسبة عن عناصر التصميم و طرق التعامل مع تلك المعلومات. و المهم هو اختيار المحددات التى توجه و تتحكم فى التعامل مع معلومات التصميم. و هذا من الصعب تحقيقه. فالمعلومات فى بداية التصميم قد تكون غير متكاملة و المحددات يمكن ان تتداخل فى التشكيل اثناء مراحل التصميم و على المصمم الاختيار بين كم المعلومات الهائل و اختيار وسائل التحويل لها و هو ما يؤدى الى عدد لا نهائى من الاحتمالات التى تنتج من تغيير بعض محددات التصميم.

و التمرين المطلوب يشمل اختيار احد المحددات - الاضاءة الصناعية مثلا - و التعامل معه و عمل المرادفات له. و يتم توضيح ذلك بالرسوم البيانية. و هذا التمرين المحدود يضع العمليات الحسابية و التصميم جنبا الى جنب بوضع محدد اساسى و عمل المرادفات له.

الخلاصة

الافكار المقدمة فى المساق تظهر تطور وثيق بين كل تمرين و التمرين الذى يسبقه بتنظيم و تحسين التمرين السابق له. و عندما يستكمل الطلبة التمارين يتم مناقشة اتجاهات التصميم بمساعدة الكمبيوتر و مناقشتها.