張衛(wèi) 楊宇環(huán)

摘要：建筑學專業(yè)的畢業(yè)設計選題一般以現(xiàn)代工程實例為主，但是近年來以研究、探索性質(zhì)的專題化畢業(yè)設計選題在各類高校也有所嘗試。以2019年湖南大學建筑畢業(yè)設計“歷史建筑虛擬修復更新設計”課題為例，介紹了整個教學與設計的具體過程，包括各個階段時間的安排和訓練的重點，在選題上充分尊重學生的意愿和喜好，強調(diào)設計以研究型為導向，嘗試引入虛擬修復技術來開展修復與更新設計，展示并分析了部分教學成果，以期通過此次畢業(yè)設計實踐為建筑歷史方向的教學提供新的思路。

關鍵詞：畢業(yè)設計;虛擬修復;教學改革

中圖分類號：G642;TU-05?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2020）05-0116-08

一、畢業(yè)設計教學改革探索

（一）國內(nèi)高校畢業(yè)設計教學改革概述

近年來，為了使學生更好地面向就業(yè)和升學，培養(yǎng)其在社會上扮演更為多元的角色，全國高校建筑教學開始嘗試教學培養(yǎng)理念的轉(zhuǎn)型，而畢業(yè)設計作為建筑學專業(yè)最為重要的一個環(huán)節(jié)，出現(xiàn)了許多優(yōu)秀的改革思路、創(chuàng)新研究以及實踐成果。首先，教學組織形式越來越多元化。

近年來以清華大學、同濟大學等為首的老八校與法國、西班牙、美國等多所院校開展聯(lián)合畢業(yè)設計。在國內(nèi)，以八校聯(lián)合畢業(yè)設計為例，由國內(nèi)多所建筑院校自發(fā)聯(lián)合舉辦的教學活動[1]，除了八校聯(lián)合畢業(yè)設計，還有寒地聯(lián)合畢業(yè)設計、六校校企聯(lián)合畢業(yè)設計等教學活動，每年由1～2所院校命題，各校教師共同研究制訂教案和評審方案

，這些活動有效地促進了參與院校之間的教學交流，對國內(nèi)建筑學教育產(chǎn)生著持續(xù)而日漸重要的影響。其次，教學課題設置越來越多樣性。例如天津大學開設的“動態(tài)表皮”專題畢業(yè)設計，使學生能夠熟練掌握動態(tài)表皮設計理論和方法[2]，華南理工大學則以真實的歷史環(huán)境為出發(fā)點開展畢業(yè)設計教學，將歷史建筑保護設計納入畢業(yè)設計中，為建筑歷史方向的專題化教學起到了示范作用[3];同濟大學畢業(yè)設計的課題設置自2015年開始逐漸兼顧社會熱點和研究深度，使畢業(yè)設計與社會需求緊密結合，以指導教師的研究方向為基礎，著力培養(yǎng)學生綜合性創(chuàng)新性解決實際問題的能力[4]。最后，在教學過程中越來越強調(diào)互動性。重慶大學遺產(chǎn)保護畢業(yè)設計課題將歷史建筑理論的教學與設計教學高度整合，強調(diào)學生與教師之間的互動，要求教師不僅要具備扎實的專業(yè)理論基礎，同時還要引領學生充分發(fā)揮自己的主觀能動性，有意識地運用理論教學和研究的部分成果，同濟大學于2015年搭建師生互動的畢業(yè)設計管理系統(tǒng)平臺，最大限度地保證了學生和教師雙方的意愿，真實地提高了畢業(yè)設計的效率和參與度[4]。以上這些優(yōu)秀的案例都為湖南大學畢業(yè)設計教學改革提供了有效支撐。

（二）湖南大學研究型畢業(yè)設計教學思路

建筑歷史與理論的教學在我國建筑教育中長期以來一直以傳授理論知識為主，而學生受限于學時等限制，在教學內(nèi)容的廣度與深度上，難以認識到專業(yè)價值以及設計價值。實際上，建筑歷史與理論與設計課程密不可分，在本科生的建筑史教學中，除了要求學生掌握基本的專業(yè)知識，還應訓練學生對設計方法、專業(yè)文本研究的能力，目的使學生能夠?qū)⑺枷肱c理論性的創(chuàng)意轉(zhuǎn)為設計。相對于常規(guī)的畢業(yè)設計，專題化的開設為建筑歷史方向的教學和發(fā)展提供了契機，湖南大學建筑學院建筑歷史教研組自2012年開展建筑歷史方向?qū)ｎ}化畢業(yè)設計以來，一直在不斷探索以研究型為主導的教學模式，并提出了相應的教學目標和教學方法。

1.研究性畢業(yè)設計教學目標

研究型畢業(yè)設計打破原來以建筑設計為主的模式，在畢業(yè)教學中強調(diào)設計之前的文獻、方法論、虛擬修復技術的分析與研究。除了讓學生能夠系統(tǒng)地將近五年的本科學習知識綜合運用以外，更要讓學生獲得研究探索的體驗，具備收集和分析信息的能力，強調(diào)學生自我思考、研究和發(fā)現(xiàn)問題，而不是單純的學習和掌握知識，要在教學中培養(yǎng)學生的批判與創(chuàng)造性思維、實際操作能力，關注學生的知識儲備、研究能力和個性發(fā)展三者的有機統(tǒng)一。

2.研究型畢業(yè)設計教學方法

在教學過程中，教師最為主要的任務就是有針對性地選擇探究主題，設置問題情境，引導學生發(fā)揮主觀性，使其從被動學習變?yōu)橹鲃訉W習。一方面，從教學形式上講，研究型的教學方法不局限于單一的課堂講授，而是豐富多樣的，例如網(wǎng)絡自主學習，啟發(fā)式、研討式教學，而教學的組織既可以是小組合作，也可以是個人獨立研究。另一方面，從教學的主體關系上，研究性教學強化教師在整個過程中的指導作用，由師生單向關系向雙向互動關系轉(zhuǎn)變，教師由管理者、評判者變?yōu)楹献髡?、協(xié)助者和服務者[5]。

二、研究型畢業(yè)設計課題設置

（一）選題

筆者所在課題組指導的湖南大學2019年畢業(yè)設計題目為“歷史建筑虛擬修復與更新”，在符合建筑學專業(yè)培養(yǎng)目標的同時，提出了不同于以往的選題要求。對于修復對象的選擇，學生可以根據(jù)自己的意愿和喜好選擇設計對象，所選歷史建筑須部分或全部被損毀，具有一定的修復價值;強調(diào)設計的完整性。被修復建筑的規(guī)模與體量要適中，應具有展示與更新價值，強調(diào)設計的完整性。此外，教研組結合當下熱點，要求學生利用數(shù)字軟件對修復對象進行虛擬展示。

（二）課程階段的設置

1.前期選題（共計21天）

開題階段安排的時間相對較長，學生需要進行大量的歷史資料搜集和整理工作。指導教師推薦閱讀文本、參考書目與信息獲取渠道，學生自主選題。由于選擇對象的自由，一開始在確定對象時會出現(xiàn)多個選項，學生選擇的修復對象需要保持相對的獨立性。課題組要求每位學生基于自身知識結構和興趣挑選三個備選對象，分析其修復方案的可行性，以書面調(diào)查報告的形式與指導教師進行溝通。指導教師根據(jù)學生所選建筑是否具有修復價值、是否有同時期或同風格建筑作為考證和依據(jù)，在被毀與現(xiàn)存建筑的選擇上與學生共同探討，經(jīng)過反復對比、推敲最終確定選題。

2.建筑修復設計（共計42天）

確定了修復設計對象后，學生通過查閱歷史文獻資料、圖紙、老照片，實地考察調(diào)研，從被毀建筑的整體到細部，包括建筑的平立剖面、建筑的構造形式與規(guī)模大小等，形成較為嚴謹?shù)目甲C和推理分析，以滿足作圖和建模需要。隨后，對建筑虛擬修復的方法與技能進行了解和自主學習，并借助相關軟件對歷史建筑外觀、空間、結構及其與場地等的關系進行全面、系統(tǒng)展示。

3.更新利用設計（共計28天）

結合前期調(diào)研分析和修復設計，對被修復建筑在過去的使用功能，建筑建造背后的社會、文化背景包括被毀的原因進行全方位了解，根據(jù)建筑目前的現(xiàn)狀結合對周邊環(huán)境的調(diào)研進行更新利用設計，更新方案應主要體現(xiàn)對歷史建筑的可持續(xù)發(fā)展利用理念，包括空間、功能、材料、節(jié)能設計等。

4.畢業(yè)設計論文

為了完整展示修復設計的過程，學生需要結合整個修復更新設計過程，完成歷史建筑虛擬修復更新設計相關論文撰寫。

（三）成果評判標準

在研究性的教學中，教師遵循學生的認知規(guī)律，以學生為中心，設計教學過程、提供教學資源，對整個過程進行監(jiān)控，最后根據(jù)學生每一階段的學習成果進行綜合評判，給出最終評價結果。

1.被毀建筑修復考證的嚴謹性與準確性

判斷和推測一棟被毀建筑需要從多個角度進行研究與分析，對于修復對象需要有一份研究文本，內(nèi)容包括研究對象的文獻綜述、現(xiàn)場調(diào)查報告，以及設計者對被毀建筑修復考證的分析。在答辯環(huán)節(jié)，教師對學生的考證環(huán)節(jié)尤其看重，根據(jù)修復建筑的價值與難度、考證使用的方法、如何解決資料搜集過程中遇到的問題對學生進行評價、打分。

2.圖紙的完整性與深度

建筑設計的表達離不開最基礎的圖紙表達，主要借助CAD、Sketchup等軟件，從平立剖面和構造大樣圖的繪制、尺寸標注等方面考查學生圖紙表達的功底和前期文本研究的深度。

3.虛擬修復設計的多元表達

除了運用傳統(tǒng)的圖紙表達展示成果，教研組在成果要求中還提出了虛擬展示的要求。目前，數(shù)字領域的VR、AR等技術能夠很好地幫助學生理解和表現(xiàn)設計思想，也能使建筑設計能夠更好地達到可視化的效果，這也是教師評價學生畢設成果標準之一。

三、教學成果展示與分析

（一）關于被毀建筑的修復考證

在指導學生進行修復設計的過程中，由于歷史建筑年代久遠，已無完整的設計與測繪圖紙保留下來，具體到尺寸與細節(jié)的修復往往缺乏資料，那么學生是通過什么方式來還原建筑圖紙？在5位學生的畢業(yè)設計作品展示中，給出了以下幾種解決辦法。

第一，通過修復對象現(xiàn)有照片、圖紙、模型等歷史信息進行推測[6]，這是一種最為常見的解決辦法。例如：在學生作品中，根據(jù)《中國建筑簡史第二冊（中國近代建筑簡史）》（中國工業(yè)出版社）第56頁圖2-9繪制

平面圖紙。比對后發(fā)現(xiàn)，該平面圖西側辦公區(qū)域存在差異，故根據(jù)老照片和膠濟鐵路陳列館內(nèi)濟南老火車站模型進行估測與修改，根據(jù)照片上入口臺階數(shù)量確定建筑與環(huán)境高差關系，確定最終的平面圖，如圖1。

第二，通過搜集設計者設計年份相近且與修復對象風格相似的作品進行推測。在“南京原國民黨政府外交部辦公大樓”修復設計中，由于該作品為楊廷寶先生未建成的方案，學生只能通過書籍找到部分平面和立面簡圖。在立面圖的繪制過程中，學生參照楊廷寶先生同時期設計的南京中央研究院地質(zhì)研究所，該建筑與研究對象風格相似且入口處理方式相同，都采用了重檐歇山頂、琉璃瓦屋面，屬于典型的中國古典宮殿式風格。與此同時，在頂層平面圖、構造細節(jié)部分參照了楊廷寶先生設計的南京中英庚辦公樓和四川大學圖書館，這些作品都是修復對象的重要參照物之一，如圖2。

第三，修復、測繪并推測建筑平面形式。有學生選擇了位于長沙市開福寺邊的一棟殘存的少白龍王廟作為修復對象，在沒有歷史文字影像資料的情況下，通過建筑原有山墻的青磚位置和檁條擱置痕跡，根據(jù)對稱軸線補齊天井墻面，推測出建筑的平面形式和結構形式，如圖3。

（二）關于虛擬修復技術的運用

虛擬修復技術實際上是通過計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，用戶通過視覺、聽覺、觸覺實時感知和操作虛擬的各種對象[7]。在學生的作品中，以“湖南大學老圖書館修復設計”最為優(yōu)秀，該作品設計者認為“虛擬修復”不僅僅是通過科學技術手段呈現(xiàn)建筑的原貌，停留在技術層面，而更多的應該是在身臨其境體驗歷史建筑的同時建立歷史與現(xiàn)實的對話，修復對城市的記憶。除了建筑設計中常用的Sketchup建模和VFS渲染技術，學生在設計中還分別嘗試了虛擬現(xiàn)實技術（VR）、增強現(xiàn)實技術（AR）、全息投影技術等多種數(shù)字技術，在真實測繪的基礎上，通過虛擬漫游、虛實環(huán)境的疊加重現(xiàn)湖南大學老圖書館的風采，如圖4。

（三）關于更新利用設計

由于歷史建筑本身具有歷史、藝術和科學等價值，在更新時應當著重考慮原有的生活狀態(tài)是否適合當代社會，是否需要對部分進行揚棄？如何使修復后的歷史建筑以更為適合的姿態(tài)被現(xiàn)代人所接受和使用成為了首要考慮的問題[8-9]。

在5位學生的作品中，對于功能不適合當代的歷史建筑可以考慮為其增加新的功能或新的使用方式，在不改變建筑外觀和結構的情況下，將原有的建筑功能重新置換。例如：在某學生的作品中，將曇華林瑞典教區(qū)舊址改為小型的綜合服務中心與展覽館，服務周邊群眾與游客。對于能夠繼續(xù)保持原有使用功能的歷史建筑，在符合現(xiàn)有使用功能的基礎上，通過改造部分結構解決場地與建筑中存在的問題。例如：在某學生的“南京原國民黨政府外交部辦公大樓”更新設計中，在大宴會廳與辦公大樓之間加入了玻璃采光頂，與此同時還增加了兩個室外樓梯，解決了原有建筑采光和消防疏散的問題。

對于原有建筑面積無法滿足現(xiàn)代使用的歷史建筑，則可以考慮在建筑周邊進行擴建。例如：在恢復設計的“濟南老火車站”基礎上增加了新的部分，以襯托原有建筑，分擔負荷為主要任務，在擴建部分的設計上尊重歷史和時間，不刻意仿古，采用現(xiàn)代材料和技術，在空間上與老建筑產(chǎn)生呼應。在“湖南大學老圖書館”的更新設計中，學生在原有建筑的周邊草坪上置入三個建筑體量，采用鋼結構加玻璃幕墻和地板模式，灰色系配色與周邊歷史建筑配搭，通過連廊、入口廣場將新建建筑與老建筑串聯(lián)，形成一個完整的展覽序列。

總而言之，無論是延續(xù)傳統(tǒng)的建筑形式，還是為其注入新的生命，開始新的生活姿態(tài)，學生們的更新設計都體現(xiàn)了歷史建筑可持續(xù)利用理念，如圖5。

四、思考與總結

（一）研究型教學模式的思考

研究型教學大體有三層意義：首先，研究型教學促進了教學與科研的緊密結合，通過倡導研究型學習，真正做到以研究帶動教學，以教學促進研究，提升學生的創(chuàng)新思維能力和綜合素質(zhì)，從而更好地推動教學與科研工作的順利開展;其次，研究型教學帶動了建筑專業(yè)畢業(yè)設計中各環(huán)節(jié)的改革和提高，從前期的選題環(huán)節(jié)到最后的評估環(huán)節(jié)，不拘泥于使用標準的題目和統(tǒng)一的評判標準，重在鼓勵創(chuàng)新;最后，研究型教學的更深層次意義在于通過大學教育的“研究型”功能，促進了學生對當下建筑專業(yè)熱點問題的深層次思考。

通過此次畢業(yè)設計教學實踐，課題組認為今后還需要注意以下幾點：第一，在課程階段設置中，要處理好研究與教學之間的關系，要因地制宜地實現(xiàn)教學過程中的科研化與科研過程中的教學化;第二，當教師在教學過程中的主導作用發(fā)揮不明顯時，學生自主學習的自由度過大，容易偏離教學目標要求。因此，教師應采用靈活多樣的教學方法進行教學，嚴格監(jiān)控整個教學過程;第三，對于教學評價研究機制，應注意過程性評價和結果性評價相結合，評價的重點應延伸到學生學習習慣的養(yǎng)成和創(chuàng)新意識能力的培養(yǎng)等方面。

（二）虛擬修復技術結合畢業(yè)設計的意義

在此次畢業(yè)設計中，首次嘗試引入相關數(shù)字技術對歷史建筑原貌進行展示，在部分或全部被損毀的歷史建筑中，多數(shù)在其原址上已建造了其他建筑。信息技術及數(shù)字幾何建模的出現(xiàn)很好地回避了建造技術、建筑材料、選址等一系列難題。借用軟件對歷史建筑進行虛擬修復不僅有利于史料研究，而且還能實現(xiàn)高效、逼真、低成本的修復呈現(xiàn)，通過不同的方法與技能也展示了修復設計對象的各種可能性和可行性。隨著學生對數(shù)字技術的掌握與使用越來越得心應手，學生就業(yè)也將更具競爭力。

虛擬修復技術與畢業(yè)設計結合的方式，為建筑歷史教學提供了全新的視角，也更好地適應了建筑學學科的發(fā)展與時代的要求。今后對于歷史建筑，虛擬修復技術也必將成為重要的研究手段之一。

（三）結語

此次畢業(yè)設計成果整體令人滿意，但在整個教學過程中，由于畢業(yè)設計這一環(huán)節(jié)本身受時間限制，在初期選題、調(diào)研和研究文獻階段花費了大量的時間，導致后期更新利用設計的周期被壓縮，學生的更新設計只能停留在初步方案概念設計階段，相對于以往歷史建筑改造類設計，深度略顯不夠。但不可否認的是，此次畢業(yè)設計改革和嘗試對于建筑歷史與理論的教學背景

具有十分重要的意義。筆者認為，在當下建筑學教育越來越趨于多元化的背景下，建筑歷史方向的教學在側重于理論設計相結合的同時，也應該調(diào)整對學生的要求和期望，除了需要學生掌握應對各種情況變化的能力，在教學的過程中，指導教師也需要根據(jù)不同的情況作出不同的應對。

此次畢業(yè)設計是針對建筑歷史方向教學的一次改革和嘗試，如何讓學生的畢業(yè)設計在有效的時間內(nèi)既具備較高的完整性又保證概念表達的流暢和設計的深度？如何使以虛擬修復技術為例的相關數(shù)字技術與建筑教學更為緊密地結合？筆者相信在今后的畢業(yè)設計教學中還有許多可以探索和討論的空間。參考文獻：

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Discussion on teaching reform of undergraduate research-oriented graduation

design for architecture majors： Taking the graduation project of

“virtual restoration design of historical buildings” of Hunan University as an example

ZHANG Wei， YANG Yuhuan

（School of Architecture， Hunan University， Changsha 410000， P. R. China）

Abstract：

The graduation design topic of architecture is generally based on modern engineering examples. However， in recent years， a type of research and exploration topic of graduation design has also been tried in various colleges and universities. This paper takes the project of “virtual restoration and renovation design of historical buildings” of Hunan University in 2019 as an example. It introduces the whole process of teaching and design， including the schedule and the focus of training. In topic selection the wishes and preferences of students are fully respected. The research-orientation of the design is emphasized， and virtual repair technology is introduced to carry out repair and renewal design. The paper shows and analyzes some teaching achievements， and tries to provide new ideas for the teaching of architectural history through this graduation design practice.

Key words： graduation design; virtual restoration; teaching reform

（責任編輯 梁遠華）

修回日期：2019-10-12

基金項目：

國家自然科學基金面上項目（61572524）;湖南大學中央教育教學改革專項建設項目（2020年）

作者簡介：

張衛(wèi)（1967—），女，湖南大學建筑學院教授，博士生導師，主要從事建筑歷史與理論研究，（E-mail）1456379432@qq.com。