袁玉康 雷 華

(廣州城市職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510410)

0 引言

當(dāng)前古建筑課程教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)模式不利于學(xué)生理解和掌握古建筑的形態(tài)特點，二維的平面圖像和抽象的數(shù)字概念，容易讓學(xué)生對古建筑的認(rèn)識記憶產(chǎn)生混亂。

而VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)很好的彌補(bǔ)了這一缺陷，將平面化的知識轉(zhuǎn)化到立體維度，通過虛擬現(xiàn)實、身臨其境的體驗方式，去認(rèn)識和感知我們的古建筑，以交互、對話等手段，將原來沉悶的背誦記憶變?yōu)槎嗑S度的感知體驗，讓學(xué)生通過虛擬的體驗教學(xué)模式，更加直觀的感受古建筑的精致與雄偉。

1 當(dāng)前古建筑教學(xué)中存在的問題和不足

1.1 教學(xué)媒介傳統(tǒng)

教學(xué)媒介落后，以《中國建筑史》為例，如此數(shù)量龐大的建筑遺存，展示給學(xué)生的只是簡單的二維圖像，還有一大串抽象的數(shù)字記憶，偶有一些視頻短片介紹，但都是局限于單一方向傳達(dá)，面對如此復(fù)雜的數(shù)據(jù)和大同小異的建筑形態(tài)，學(xué)生難于有效掌握相關(guān)的知識，而且容易混淆錯亂。

1.2 教學(xué)形式單一

教學(xué)形式單一，基本上以教師講授為主，重理論輕實踐，但是古建筑歷史悠久、內(nèi)涵豐富、形式多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，聯(lián)系緊密，簡單的語言根本無法描述其完整性和復(fù)雜性。以《古建筑構(gòu)造》為例，古建筑構(gòu)造復(fù)雜，隱含了豐富的古人智慧，單是一個斗拱就由幾十個構(gòu)件精密而巧妙的組合在一起，如果沒有現(xiàn)場的感官體驗和拆裝實踐是難于掌握的。

1.3 教學(xué)過程枯燥

古建筑課堂知識要求學(xué)生依靠形象記憶和數(shù)字記憶，掌握各類建筑遺址、建筑物、建筑規(guī)制、建筑材料、建筑工藝的相關(guān)知識點，然而內(nèi)容復(fù)雜，信息量龐大，背誦這些知識點非常困難，過程也極為枯燥。

2 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)課堂教學(xué)的作用與特色

當(dāng)前正處于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代，信息科技技術(shù)日新月異，各種新技術(shù)層出不窮，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是其中一個代表，其作用日益凸顯，被廣泛運(yùn)用到各個領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有強(qiáng)大的生命力，也被預(yù)測是下一代的技術(shù)變革的突破口。當(dāng)前教育發(fā)展趨勢是信息化、數(shù)字化、智能化，將科技發(fā)展的成果應(yīng)用到教育教學(xué)中，利用新技術(shù)改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，促進(jìn)現(xiàn)代教育發(fā)展，提升教學(xué)質(zhì)量是必然趨勢。

2.1 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)課堂教學(xué)的作用

2.1.1變革傳統(tǒng)實訓(xùn)方式

通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，突破傳統(tǒng)實訓(xùn)室的限制，學(xué)生可以根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況選擇不同的實訓(xùn)內(nèi)容、實訓(xùn)方式和實訓(xùn)時間，老師還可以隨時在線上進(jìn)行指導(dǎo)，這樣教學(xué)就可以因人而異、因材施教，且不受實訓(xùn)場地、時間等客觀因素限制。

2.1.2提供嶄新的教學(xué)手段

通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以將學(xué)習(xí)過程虛擬現(xiàn)實化，學(xué)生帶上VR設(shè)備就可進(jìn)入一個虛擬空間場景，并通過人機(jī)交互操作，實現(xiàn)相關(guān)的虛擬成果或效果，增強(qiáng)現(xiàn)實體驗。

2.1.3節(jié)約教學(xué)成本

通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生在虛擬訓(xùn)練場景中開展實訓(xùn)活動，可以反復(fù)進(jìn)行相關(guān)訓(xùn)練操作，不但沒有實驗風(fēng)險，而且不會損壞教學(xué)的設(shè)備、工具，消耗訓(xùn)練耗材，節(jié)約教學(xué)成本。

2.1.4形成可視化的數(shù)據(jù)庫

通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)，可以監(jiān)督學(xué)生的實訓(xùn)過程，并保存學(xué)生實訓(xùn)全過程的相關(guān)數(shù)據(jù)，為后期對實訓(xùn)開展復(fù)習(xí)、檢查、評分等提供依據(jù)，并通過后臺系統(tǒng)形成可視化的虛擬實驗數(shù)據(jù)庫。

2.2 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的課堂特色

2.2.1以學(xué)生為中心，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂

以學(xué)生為中心，圍繞知識點設(shè)計任務(wù)模塊，學(xué)生根據(jù)自身的學(xué)習(xí)情況，選擇學(xué)習(xí)實訓(xùn)的內(nèi)容，學(xué)生可以自主制定學(xué)習(xí)內(nèi)容和實訓(xùn)計劃，學(xué)習(xí)過程自我評價、相互監(jiān)督，教師回歸引導(dǎo)和輔助的角色。

2.2.2以游戲為驅(qū)動，實現(xiàn)快樂課堂

在VR虛擬技術(shù)的場景中，可以通過游戲任務(wù)通關(guān)的方式，鍛煉和檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，增強(qiáng)趣味性，例如“古建筑斗拱構(gòu)造”的學(xué)習(xí)，就可以通過“名稱、排列、拆卸、安裝”等多種互動方式，讓學(xué)生在沉浸式的環(huán)境中學(xué)習(xí)，在趣味游戲互動中，輕松學(xué)習(xí)復(fù)雜的古建筑構(gòu)造知識。

2.2.3以多維感官為手段，實現(xiàn)智慧課堂

VR虛擬教學(xué)模式，是一種集合聲光電的體驗式、代入式教學(xué)，學(xué)生將在一個虛擬的空間場景中進(jìn)行觀看、體驗、訓(xùn)練、實踐，在過程中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，同學(xué)和老師在虛擬的空間中進(jìn)行實時互動，匯報方案、研討問題、點評成果全部在線上完成，實現(xiàn)智慧課題。

3 VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在古建筑教學(xué)的實施案例

廣州市海幢寺大雄寶殿教學(xué)系統(tǒng)是采用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助古建筑教學(xué)的嘗試。通過現(xiàn)場調(diào)研、實地測繪、建立海幢寺大雄寶殿的CAD二維建筑尺寸圖、然后利用3Dmax軟件建立海幢寺大雄寶殿的三維建筑模型、再導(dǎo)入unity系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)體驗環(huán)節(jié)，最終形成一個VR教學(xué)體驗系統(tǒng)。

廣州市海幢寺大雄寶殿教學(xué)系統(tǒng)，不僅將該建筑進(jìn)行再現(xiàn)復(fù)原，學(xué)生帶上頭盔就可以在建筑內(nèi)外游覽觀賞建筑，系統(tǒng)還對該建筑外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解剖析，學(xué)生可以觀看建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及建造過程，并開展拆裝建筑構(gòu)件的模擬訓(xùn)練。系統(tǒng)還結(jié)合聲光電技術(shù)，通過交互講解古建筑的建筑風(fēng)格、歷史沿革、建筑概況以及其背后所隱含的建筑文化知識，展示建筑的藝術(shù)價值、文化價值、歷史價值和科學(xué)價值。

3.1 主程序加載功能設(shè)計

廣州市海幢寺大雄寶殿教學(xué)系統(tǒng)主界面設(shè)計制作了三個主程序，如圖1所示分別是交互漫游、建造流程、工藝流程。交互漫游主要用于參觀瀏覽，這個功能主要解決原來觀看二維建筑圖片的不足，通過瀏覽功能，學(xué)生可以親臨其境般觀察建筑的形態(tài)和尺度規(guī)模，感受建筑的氣勢與雄偉。建筑流程功能主要展示古建筑的建造過程，通過這個功能學(xué)生能夠認(rèn)識古建筑的建造過程及其巧妙之處，同時可以觀看到各種建筑構(gòu)造的搭接關(guān)系和流程。工藝流程主要是詳細(xì)講解古建筑各個部位的工藝建造流程，特別是一些重要構(gòu)造的演繹和模擬訓(xùn)練。

3.2 “交互漫游”功能設(shè)計

交互漫游彌補(bǔ)了古建筑現(xiàn)場考察交通不便、成本高的問題。在此功能下，學(xué)生可以任意選擇參觀路線，不同的觀察角度，如身臨現(xiàn)場一般。同時在系統(tǒng)中還設(shè)計了實地考察無法觀察的角度，例如俯視和平視的角度，人可以上升到空中去俯瞰整個建筑，也可以攀爬到建筑上去仔細(xì)觀察建筑細(xì)節(jié)。

3.3 “建造流程”功能設(shè)計

在建筑流程界面功能中，體驗者可以近距離的體驗古建筑是如何一步一步的建成，從視覺聽覺上完成這一系列流程，震撼心靈。主要步驟如圖2所示，包括：臺基、梁柱、小木做、屋面。

3.4 “工藝流程”功能設(shè)計

進(jìn)入古建筑之中，細(xì)致的教學(xué)從建筑的構(gòu)件開始，例如圖3的斗拱，這一精細(xì)的構(gòu)造可以讓人瞠目結(jié)舌，語音的講解更是加強(qiáng)了體驗者的感受。本教學(xué)系統(tǒng)的交互特點還讓體驗者可以親自動手完成這一傳統(tǒng)建造工藝的搭建。

4 結(jié)語

通過實踐案例成果表明，通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在古建筑教學(xué)中，極大的提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)體驗和學(xué)習(xí)效率，其仿真瀏覽、趣味互動、聲光電技術(shù)融合，打開了學(xué)生感官體驗的潘多拉，刺激學(xué)生全方位的學(xué)習(xí)敏感源和激情，促進(jìn)古建筑教學(xué)發(fā)展。在當(dāng)今信息化時代的大背景下，信息化、數(shù)字化、智能化也是教學(xué)發(fā)展的必然趨勢，而VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用正是這一趨勢的很好例證。同時，這些古建筑VR教學(xué)系統(tǒng)將形成非常重要的數(shù)字化資源庫，為將來活化利用提供了重要基礎(chǔ)，可用于古建筑的研究、保護(hù)、修繕，線上博物館展覽等。