張杰 陳恒鑫 王家輝

摘要：近年來虛擬現(xiàn)實技術(shù)日漸成熟，已經(jīng)逐步應(yīng)用在教育領(lǐng)域。為優(yōu)化教育方式、實踐教育改革，文章利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計并實現(xiàn)了佛光寺斗拱文化體驗式教學(xué)軟件。針對佛光寺斗拱復(fù)雜度高、分辨構(gòu)件難等問題，利用虛擬現(xiàn)實沉浸性、交互性、想象性的優(yōu)勢，構(gòu)建一個交互式的虛擬仿真環(huán)境，讓建筑類專業(yè)學(xué)生可以親自動手參與斗拱搭建的過程。此斗拱文化體驗式教學(xué)軟件相較于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式趣味度和知識保留程度更高，揭示了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在古建筑教育領(lǐng)域使用的有效性，對傳承中國古建筑文化有積極意義。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實;體驗式教學(xué);古建筑;斗拱

中圖分類號：G642.1;TU-4?文獻標(biāo)志碼：A?文章編號：1005?2909（2019）03?0139?08

中國古建筑以木材、磚瓦為主要建筑材料，以木構(gòu)架結(jié)構(gòu)為主要的結(jié)構(gòu)方式。古建筑是一種文化精神的載體，古建筑教育則是對古建筑最好的保護和傳承。中國古建筑有紛繁復(fù)雜、難以還原等特點，使相關(guān)課程的開展具有很高的難度，難以達到預(yù)期的效果。

山西五臺山佛光寺是全國重點文物保護單位，距今有近兩千年的歷史，是國內(nèi)現(xiàn)存的唯一唐代木構(gòu)建筑[1]。佛光寺大殿使用了大量復(fù)雜的斗拱結(jié)構(gòu)。斗拱是中國古代建筑特有的形式，由方形的斗、升、拱、翹、昂組成，是較大建筑物的柱與屋頂之間的過渡部分[2]。佛光寺大殿的斗拱構(gòu)造精巧、造型美觀，具有很高的藝術(shù)價值和研究價值，對了解唐代建筑有重要意義。斗拱種類很多，不同種類之間相似度高，形式和幾何關(guān)系復(fù)雜，因此，文字圖片形式的傳統(tǒng)教學(xué)達不到預(yù)期的效果，而動手實踐需要的材料和場地等費用又太過昂貴。

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術(shù)作為一門新興技術(shù)，為教育領(lǐng)域提供了一個新的教育模式。如何利用這門新技術(shù)和媒介手段提升教學(xué)效果，是目前教育研究者重點關(guān)注的內(nèi)容。為增加學(xué)生對中國傳統(tǒng)建筑技術(shù)的理解，設(shè)計虛擬仿真軟件來復(fù)原斗拱搭建的過程。相較于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用實現(xiàn)了真實環(huán)境的高度還原，具有高度可視化的優(yōu)點，讓學(xué)生可親自動手搭建斗拱。這種新型教學(xué)方式不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還減少了工程實踐所需開銷，同時也是將新型教育技術(shù)應(yīng)用到古建筑教育領(lǐng)域的一個嘗試，探索虛擬現(xiàn)實

技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用對未來的教育模式優(yōu)化具有重要意義。

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用到教育領(lǐng)域，有多種教育理論支撐虛擬現(xiàn)實教學(xué)，包括構(gòu)建學(xué)習(xí)理論中的情景化教學(xué)[3-4]、游戲化學(xué)習(xí)模式[5]等。

虛擬現(xiàn)實教學(xué)的主要方式是構(gòu)建一個虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生在這個環(huán)境中接受知識，與虛擬物體互動，實時參與學(xué)習(xí)過程。

建筑教育注重建筑設(shè)計的可視化，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域。在國內(nèi)已有多個高校在這方面進行了探索研究，例如，同濟大學(xué)建筑規(guī)劃景觀虛擬仿真實驗教學(xué)中心提出了以技術(shù)“基因圖譜”來統(tǒng)一描述虛擬技術(shù)特征的方法和一套采用“有限”虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用方案[6]，探索如何利用有限的成本來建設(shè)符合教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)條件的虛擬實驗，并利用這套理論搭建了“虛擬建筑認(rèn)知與建造模擬實驗系列（中國古建筑I）”，讓學(xué)生對寧波保國寺進行構(gòu)建認(rèn)識與虛擬建造。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過開創(chuàng)全新的學(xué)習(xí)場景、構(gòu)建虛實結(jié)合的教學(xué)方法、節(jié)約教育成本等方式來促進教學(xué)工作和提高教學(xué)質(zhì)量。河北工程大學(xué)水電學(xué)院實現(xiàn)了河床式水電站虛擬仿真實驗[7]，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)讓學(xué)生進行虛擬實習(xí)，解決了學(xué)生在實習(xí)過程中不能多視角動態(tài)觀看水利樞紐、大壩、廠房等水利水電結(jié)構(gòu)，無法親自動手參與電站運行、安裝和檢修的問題，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教育領(lǐng)域的有效應(yīng)用。

二、虛擬現(xiàn)實教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式的結(jié)合

（一）將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入虛擬仿真實驗平臺

虛擬仿真實驗是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，利用計算機系統(tǒng)來模擬一個真實的物理系統(tǒng)，解決教學(xué)過程中時間、空間、人力和物理的限制。各大高校在虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)、實驗教學(xué)資源建設(shè)和實驗教學(xué)隊伍建設(shè)及優(yōu)質(zhì)資源共享等方面開展了大量探索實踐[8]。從仿真實驗類型上看，演示型實驗和驗證型實驗較多，而真正的交互型實驗很少。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一大特征是具有虛實交互性，在虛擬仿真實驗中融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)可增加交互性，達到虛實互補、虛實結(jié)合的教學(xué)目的。例如，北京交通大學(xué)建立了土木工程虛擬仿真實驗室，開發(fā)了隧道+地鐵典型施工工法的VR模塊、道路鐵道工程實習(xí)現(xiàn)場VR模塊[9]，是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入虛擬仿真實驗平臺的典型代表。

（二）將虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為多媒體教學(xué)的輔助手段

傳統(tǒng)多媒體教學(xué)方式經(jīng)過多年的發(fā)展早已成熟，在教學(xué)資源的豐富度上相較于虛擬現(xiàn)實技術(shù)等新型教學(xué)方式更有優(yōu)勢。但虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有沉浸感強、趣味性高、可交互性強等優(yōu)點，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

以建筑信息化多媒體教學(xué)為例，除了傳統(tǒng)的文字圖片等教學(xué)內(nèi)容的展示外，目前極具前景的方向是使用BIM（Building Information Modeling）技術(shù)作為多媒體教學(xué)的載體，其核心思想是通過建立虛擬的建筑三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)為模型建立完整的建筑工程信息庫。建筑系學(xué)生在進行BIM軟件教學(xué)的同時，可以引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)來增強建筑設(shè)計的可視化程度和三維空間感，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有一定的提升。例如，沈陽工業(yè)大學(xué)自主研發(fā)了土建類專業(yè)BIM與VR仿真教學(xué)平臺系統(tǒng)[10]，在土木工程施工課教學(xué)中引入BIM與VR技術(shù)，通過VR技術(shù)的交互體驗增加學(xué)生在施工管理中的實踐能力和存在感，解決了新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)合問題，節(jié)省了教育資源。

三、斗拱體驗式虛擬現(xiàn)實軟件教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

建筑系學(xué)生在學(xué)習(xí)“中國古代建筑史”時，會學(xué)習(xí)斗拱的知識。目前通常采用“課本+多媒體”的方式進行教學(xué)，然而，多媒體教學(xué)只能展示教學(xué)內(nèi)容，單向傳播知識，缺乏交互，導(dǎo)致在教學(xué)中缺乏動手實踐的過程。

對于中國古建筑教學(xué)來講，不僅要學(xué)習(xí)古建筑保護，更重要的是讓學(xué)生理解和傳承古建筑所承載的優(yōu)秀傳統(tǒng)技術(shù)和文化。針對古建筑的虛擬現(xiàn)實教學(xué)應(yīng)用寥寥無幾，因此，設(shè)計一個基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)軟件來復(fù)原斗拱的搭建過程，進行斗拱教學(xué)。

先從教學(xué)環(huán)節(jié)和體驗流程設(shè)計入手，遵循已有虛擬現(xiàn)實教學(xué)軟件設(shè)計的經(jīng)驗，考慮虛擬現(xiàn)實軟件與傳統(tǒng)桌面軟件的不同之處，針對虛擬現(xiàn)實的特點進行設(shè)計。以UE4（Unreal Engine 4）引擎為平臺，創(chuàng)建高度擬真的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在使用時有身臨其境的感覺。

（一）前期設(shè)計要素

教學(xué)目的。為使學(xué)生充分了解佛光寺斗拱的特點，掌握中國古建筑的木質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識，軟件設(shè)計了學(xué)生參與斗拱搭建的場景。學(xué)生在使用過程中可以感受到中國古建筑的魅力，了解中國古建筑的特色構(gòu)件——斗拱的搭建流程。

學(xué)習(xí)者特點。建筑類專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)古建筑時，往往會因為內(nèi)容繁雜而缺乏學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生對虛擬現(xiàn)實技術(shù)比較感興趣，在虛擬式的學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)生會感到新穎，加入虛實互動的功能讓學(xué)生對知識的記憶更加深刻。

應(yīng)用場合。學(xué)習(xí)中國古建筑史時，可以利用課余時間使用教學(xué)軟件輔助學(xué)習(xí)，熟悉斗拱的結(jié)構(gòu)，鞏固知識點。沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為新型的教學(xué)手段還不夠成熟，處于發(fā)展階段，對硬件設(shè)備的要求也比較高，需要教師或其他學(xué)生指導(dǎo)實驗者使用設(shè)備。

（二）制定學(xué)習(xí)內(nèi)容

軟件主要針對佛光寺東大殿的斗拱展開（圖1）。東大殿是佛光寺的正殿，在全寺最后的一重院落中，位置最高，是目前中國發(fā)現(xiàn)的最有份量的唐代建筑。

斗拱是學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)古建筑的重點內(nèi)容之一。為使學(xué)生更加輕松地了解斗拱的搭建流程、構(gòu)件的形態(tài)與功能，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來對文字、圖片、視頻等展示方式進行補充，發(fā)揮虛擬現(xiàn)實沉浸性、交互性、想象性的特點，使學(xué)生身臨其境地參與斗拱的搭建。將佛光寺斗拱部分分離出來放置在一個特殊的區(qū)域，學(xué)生在這個區(qū)域?qū)Χ饭斑M行拼裝學(xué)習(xí)，熟悉斗拱的搭建流程和各構(gòu)件的形狀、功能。

此外，軟件還提供佛光寺東大殿漫游功能，學(xué)生可以進入佛光寺東大殿的虛擬場景漫游，熟悉佛光寺的整體布局，了解斗拱在佛光寺東大殿的位置和作用。

（三）體驗流程設(shè)計

圍繞斗拱搭建的過程，軟件設(shè)計的整個場景采用電梯模式，下層用于輸入姓名和相關(guān)信息，中間一層是詳細(xì)教程，學(xué)生在此可選擇是否漫游佛光寺場景，上層進入核心的斗拱搭建環(huán)節(jié)。搭建完成后，系統(tǒng)會顯示搭建用時和評分，供學(xué)生參考。體驗環(huán)節(jié)流程如圖2所示?？紤]到大多數(shù)學(xué)生對虛擬現(xiàn)實技術(shù)還比較陌生，沒有使用虛擬現(xiàn)實相關(guān)游戲或應(yīng)用的經(jīng)驗，故在教程環(huán)節(jié)中需要對運動控制器的使用、按鍵的詳細(xì)功能、斗拱搭建的基本步驟進行詳細(xì)說明，讓學(xué)生了解如何在虛擬環(huán)境中展開交互。

（四）基于虛擬現(xiàn)實教學(xué)的設(shè)計策略

軟件參考了文獻[11]的敘述進行設(shè)計，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立仿真學(xué)習(xí)環(huán)境，來實現(xiàn)體驗式學(xué)習(xí)。體驗式學(xué)習(xí)是以學(xué)習(xí)者為中心，通過真實或虛擬地經(jīng)歷某一件事情或過程，并經(jīng)過反思來獲得知識、發(fā)展能力、生成情感的學(xué)習(xí)方式。

體驗式學(xué)習(xí)相較于傳統(tǒng)課本或多媒體等學(xué)習(xí)方式，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)動機、增加學(xué)習(xí)者的參與感，也有利于具體經(jīng)驗向抽象概念轉(zhuǎn)化。虛擬現(xiàn)實軟件與傳統(tǒng)桌面軟件的不同之處是要求使用者實時參與其中，因此，提出以下用于設(shè)計虛擬現(xiàn)實軟件的原則。

1.適當(dāng)真實性和抽象性原則

虛擬現(xiàn)實的一大優(yōu)勢就是給使用者帶來強烈的沉浸感，要求虛擬現(xiàn)實環(huán)境具有較高的擬真度，對環(huán)境的渲染要求更高，對模型要求更精細(xì)。同時，虛擬現(xiàn)實環(huán)境可實現(xiàn)在真實環(huán)境中無法實現(xiàn)的功能，使單人搭建斗拱成為可能。在斗拱搭建的場景中，應(yīng)將使用者放置在一個高度仿真的環(huán)境，提高用戶的沉浸度。將斗拱的構(gòu)件按照一定比例縮小，在搭建過程中隨時拖放和旋轉(zhuǎn)已搭建好的部分，原地就可完成斗拱的搭建。

2.易于操作原則

沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)使學(xué)習(xí)環(huán)境與真實世界隔離開，在虛擬環(huán)境中使用運動控制器與周圍物體進行交互。交互設(shè)計不合理，易給學(xué)習(xí)者帶來很大的困擾，學(xué)習(xí)者不知道如何在虛擬空間中進行場景切換，影響其學(xué)習(xí)的興趣和積極性。在虛擬現(xiàn)實中，應(yīng)采取最常用的操作方式，并在手柄按鍵處添加提示信息。在斗拱搭建環(huán)節(jié)，將限制用戶的移動，并添加一個教學(xué)過程，利用圖標(biāo)和文字信息使用戶熟悉在虛擬環(huán)境中的操作。

3.短時間使用原則

由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的局限性，用戶長時間在一個虛擬、封閉的體驗式學(xué)習(xí)環(huán)境中，進行體驗、觀察和操作等學(xué)習(xí)活動，包括動腦、動手、肢體動作等，會產(chǎn)生一定的眩暈感和不適感。學(xué)習(xí)內(nèi)容不宜太多和過于復(fù)雜，否則會給學(xué)習(xí)者帶來較大的心理負(fù)擔(dān)。模仿現(xiàn)實的搭建過程，不會給學(xué)習(xí)者帶來過多的學(xué)習(xí)時間成本。在搭建過程中，遇到不確定的步驟時，可以隨時查看提示，方便學(xué)習(xí)者操控。瀏覽漫游佛光寺東大殿為可選擇項，僅僅是對佛光寺的整體布局留下印象，不會有過多的互動內(nèi)容讓學(xué)習(xí)者感到疲憊。

四、虛擬現(xiàn)實教學(xué)軟件的具體實現(xiàn)

根據(jù)設(shè)計的內(nèi)容使用3DMax軟件完成主要的建模工作，然后利用UE4引擎作為軟件的實現(xiàn)平臺。UE4引擎是虛擬現(xiàn)實應(yīng)用中最常用的軟件之一，優(yōu)點是功能豐富、渲染能力強大，非常適合構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，同時該引擎支持C++編程語言，適合內(nèi)容和功能擴展。硬件主要使用HTC vive頭戴顯示器及高性能PC。

（一）佛光寺東大殿場景及斗拱模型制作

文獻[12]以大覺寺的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹了中國古建筑虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)實現(xiàn)過程中的數(shù)據(jù)采集和處理，對虛擬現(xiàn)實教學(xué)軟件的數(shù)據(jù)收集有重要的參考意義。依照大覺寺虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和貼圖處理步驟進行設(shè)計，根據(jù)UE4引擎的特點給予適當(dāng)調(diào)整。

根據(jù)現(xiàn)存的佛光寺資料和佛光寺實地信息，在3DMax軟件中制作對應(yīng)的模型，然后將模型文件導(dǎo)入UE4中，設(shè)計與實物對應(yīng)的貼圖和材質(zhì)（圖3）。在UE4中建造地形和佛光寺東大殿周圍的環(huán)境，添加光源進行烘焙，盡可能還原現(xiàn)實中的場景。

佛光寺的斗拱是佛光寺的特色部分，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點對象。佛光寺斗拱共有7種，選取其中具有代表性的3種斗拱——外檐柱頭鋪作、外檐轉(zhuǎn)角鋪作、外檐補間鋪作。斗拱作為學(xué)生交互設(shè)計的主要對象，模型設(shè)計的質(zhì)量直接影響學(xué)生的操作感受。佛光寺斗拱經(jīng)長時間的風(fēng)吹日曬，部分構(gòu)件發(fā)生了一定的腐蝕。軟件著重于斗拱搭建過程，注重的是斗拱的形狀和結(jié)構(gòu)關(guān)系，忽略因時間引起的腐蝕和晦暗。所有斗拱均由古建筑專家提供詳細(xì)資料，用于對每種構(gòu)件建模和貼圖材質(zhì)制作。

（二） 斗拱搭建邏輯的設(shè)計和實現(xiàn)

佛光寺東大殿的斗拱有多種類型，每種斗拱的搭建流程都不一樣。為了反映斗拱的正確搭建流程和構(gòu)件之間的正確關(guān)系，方便在不同的斗拱之間進行擴展，用C++語言定義斗拱搭建過程中的各種邏輯關(guān)系，如圖4所示。通過程序建模，學(xué)生能在教學(xué)環(huán)節(jié)中自己動手搭建斗拱，并能通過相應(yīng)的接口分辨搭建步驟的正確與否。

圖4中，BucketArch代表斗拱，Step代表搭建步驟，Aseemble代表兩個構(gòu)件的關(guān)系。Location和Rotation分別用來表示構(gòu)件的相對位置和相對旋轉(zhuǎn)角度。對于有對稱性的構(gòu)件，采用多個相對旋轉(zhuǎn)角度來記錄構(gòu)件之間的關(guān)系。同時，定義兩個枚舉類BAT（BucketArchType）、CT（ComponentType）來表示不同的斗拱類型和構(gòu)件類型。學(xué)生在體驗時先通過枚舉類選擇對應(yīng)的斗拱，在斗拱搭建過程中，從菜單中選出構(gòu)件，調(diào)用compose接口判斷此構(gòu)件是否為當(dāng)前步驟所需。學(xué)生在放置構(gòu)件時，通過compose接口判斷構(gòu)件放置的位置是否正確。斗拱搭建過程比較復(fù)雜，學(xué)生在搭建過程中不知道如何放置構(gòu)件而停滯不前，因此，添加提示信息相當(dāng)有必要。在合適的地方存放了斗拱正確搭建過程的三維演示動畫，學(xué)生在遇到困難時可以隨時查看演示動畫，從而使搭建過程繼續(xù)下去。

（三）虛擬現(xiàn)實常用交互功能的實現(xiàn)

利用UE4引擎的藍圖可視化編程工具和C++相結(jié)合，對重要的功能和操作進行編程設(shè)計，包括斗拱的旋轉(zhuǎn)和拖拽、搭建用時和步驟的顯示、斗拱構(gòu)件選擇菜單自動生成等，圖5展示了虛擬現(xiàn)實軟件中核心的斗拱搭建部分。在漫游佛光寺東大殿時，通過虛擬現(xiàn)實中常見的瞬移漫游方式，可有效減少學(xué)生在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中發(fā)生眩暈的概率。

五、學(xué)生參與結(jié)果的調(diào)查分析

（一）調(diào)查目的和步驟

為驗證虛擬現(xiàn)實軟件對學(xué)生學(xué)習(xí)斗拱知識的教學(xué)效果，設(shè)計了一個對照傳統(tǒng)教學(xué)方式的調(diào)查實驗。

參與調(diào)查的學(xué)生共有25名，都是在讀研究生，其中18名為建筑類專業(yè)學(xué)生。這些學(xué)生沒有使用過或很少使用過虛擬現(xiàn)實設(shè)備。

學(xué)生佩戴好虛擬現(xiàn)實設(shè)備，按照相應(yīng)的流程，先輸入姓名學(xué)號，查看具體的教程，再進入斗拱搭建環(huán)節(jié)，完成斗拱搭建，記憶每個斗拱構(gòu)件的名字和位置等信息。完成實驗后，對每位學(xué)生進行問卷調(diào)查和知識檢測。使用問卷來調(diào)查學(xué)生對虛擬現(xiàn)實軟件的體驗感受和教學(xué)評價。知識檢測的內(nèi)容分為兩類，一類是識別不同的構(gòu)件，包括構(gòu)件的名字和形狀，另一類是斗拱在搭建過程中所在步驟及與其他構(gòu)件之間的相對關(guān)系。

按照傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)方式設(shè)置對照組，利用紙質(zhì)資料和斗拱搭建的演示動畫來進行教學(xué)。學(xué)生用相同的時間學(xué)習(xí)相關(guān)的斗拱知識，最后完成相同內(nèi)容的知識檢測。

（二）調(diào)查結(jié)果反饋

大多數(shù)學(xué)生對虛擬現(xiàn)實教學(xué)方式的評價是積極的，相較于傳統(tǒng)方式有更濃的學(xué)習(xí)興趣。通過記錄答題正確次數(shù)和正確率（圖6、表1）來反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，以單因素方差分析（表2）檢驗兩種教學(xué)方式在答題正確率上的差異，可知虛擬現(xiàn)實教學(xué)中學(xué)生的答題正確率顯著高于多媒體教學(xué)的正確率，驗證了虛擬現(xiàn)實技術(shù)對古建筑教育的推動作用。

六、結(jié)語

構(gòu)思、設(shè)計用于中國古建筑教育的佛光寺斗拱搭建體驗式教學(xué)軟件，提供給建筑專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)使用。軟件充分利用了虛擬現(xiàn)實在視覺效果和交互性上的優(yōu)勢，構(gòu)建了一個體驗式、沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境。針對繁多的斗拱種類和復(fù)雜的拼接步驟和細(xì)節(jié)，設(shè)計了具有高還原度的斗拱搭建交互過程，使斗拱這一中國古建筑元素在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下得以重現(xiàn)。在下一步的工作中，將軟件應(yīng)用于一般類建筑，實現(xiàn)更多功能、更多角度的交互設(shè)計，設(shè)計一套科學(xué)的評分系統(tǒng)來輔助教學(xué)活動的開展，進行結(jié)果測評，使這個軟件成為建筑系仿真實驗教學(xué)的高度集成體。參考文獻：

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Application of virtual reality in Chinese ancient architecture education：

Design and implementation of experiential teaching soft of bucket arch culture

ZHANG Jie ， CHEN Hengxin， WANG Jiahui

（College of Computer Science， Chongqing University， Chongqing 400044， P. R. China）

Abstract：

In recent years， virtual reality technology has become increasingly mature and has gradually been applied in the field of education. In order to optimize the education mode and practice education reform， the article uses virtual reality technology to design and implement a bucket arch culture experiential teaching application for the famous ancient architecture Foguang Temple. The components of the bucket arch have the characteristics of high complexity and difficulty in distinguishing. Because of the immersive， interactive， and imaginative advantages of virtual reality， architectural students can participate in the process of bucket arch construction in the virtual environment. The results of student participation show that the bucket arch learning virtual reality platform is higher than the traditional learning mode in interest and knowledge retention. It reveals the effectiveness of virtual reality in the field of ancient architecture education and has positive significance for inheriting ancient Chinese architectural culture.

Key words：virtual reality;experiential teaching; ancient architecture; bucket arch construction