張希 洪苗

摘要：建筑設(shè)計基礎(chǔ)課程受場地局限和傳統(tǒng)教學(xué)模式的束縛，存在工程實踐能力訓(xùn)練缺乏、重復(fù)性教學(xué)、學(xué)生對三維空間認(rèn)知理解困難等問題。對此，浙江農(nóng)林大學(xué)開展了南方四角攢尖亭建造虛擬仿真實驗教學(xué)項目。針對工程實踐能力訓(xùn)練缺乏，開發(fā)了“虛擬建造”模塊;針對重復(fù)性教學(xué)問題，開發(fā)了“基礎(chǔ)認(rèn)知”模塊;針對三維空間認(rèn)知理解問題，開發(fā)了“案例學(xué)習(xí)”模塊，并探索了與之相適應(yīng)的教學(xué)改革方案。實踐表明，虛擬仿真實驗?zāi)軌驈浹a(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。隨著高新信息技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，未來將在教學(xué)活動中發(fā)揮越來越重要作用。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真;建筑設(shè)計;基礎(chǔ)課程;教學(xué)方法

中圖分類號：G642.3?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2022）02-0190-08

一、當(dāng)前建筑設(shè)計基礎(chǔ)課程存在的問題

建筑學(xué)是一門橫跨工程技術(shù)和人文藝術(shù)的學(xué)科。當(dāng)前國內(nèi)建筑學(xué)教育是由留學(xué)西方的建筑學(xué)專業(yè)留學(xué)生引入國內(nèi)，是在近代建筑教育體系基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其中，建筑學(xué)留學(xué)生群體主要是美國賓夕法尼亞大學(xué)的“庚款”留美學(xué)生，至今為止國內(nèi)絕大部分建筑學(xué)教育體系依然很大程度上秉承了賓大建筑教育的傳統(tǒng)[1]，例如注重美術(shù)培訓(xùn)、強(qiáng)調(diào)測繪訓(xùn)練、采用小班化教學(xué)等[2-3]。隨著新時代的發(fā)展，社會對建筑從業(yè)者的要求不斷提高，相應(yīng)的高校建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容也發(fā)生了很大改變，但整體的教育體系、教學(xué)模式依然局限在傳統(tǒng)框架內(nèi)，導(dǎo)致衍生了諸多問題。

首先，人才培養(yǎng)效果與社會需求產(chǎn)生脫節(jié)。傳統(tǒng)建筑學(xué)教育更偏重對人文藝術(shù)方面的培訓(xùn)，對工程實踐相關(guān)知識教學(xué)基本停留于書面，導(dǎo)致學(xué)生工程實踐能力薄弱。同時受場地限制和經(jīng)濟(jì)條件制約，學(xué)生很難有真正參與工程實踐的機(jī)會，而這方面的能力往往需要學(xué)生在實習(xí)和畢業(yè)后的工作中逐漸補(bǔ)上。

其次，傳統(tǒng)小班化建筑教學(xué)模式效率低下。該教學(xué)模式需要教師手把手、一對一地輔導(dǎo)學(xué)生改圖，同樣內(nèi)容需要教師對不同學(xué)生重復(fù)多次，而目前常用的多媒體教學(xué)手段，僅能在理論課授課方面輔助教學(xué)，并不能有效提高一對一輔導(dǎo)改圖的效率。

除此之外，低年級專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)還面臨一個難題，即如何培養(yǎng)學(xué)生的三維空間想象力。建筑設(shè)計是一種大尺度三維空間作業(yè)，但教學(xué)所使用的手段基本局限于二維平面（包括手繪圖紙、電腦制圖、建模等），僅有的實體模型三維空間教學(xué)手段，也都是依照真實建筑的縮小版本，與真實尺度相差懸殊，造成初學(xué)者對三維空間感知、理解和設(shè)計存在認(rèn)知困難[4-5]。

二、虛擬仿真實驗對建筑設(shè)計基礎(chǔ)課程的輔助作用

自2013年教育部在全國啟動國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作以來，虛擬仿真技術(shù)開始在國內(nèi)各高校多個專業(yè)的基礎(chǔ)教學(xué)工作中發(fā)揮作用。目前，全國已立項2 000多個國家級和省級虛擬仿真實驗教學(xué)項目，遍布40多個專業(yè)大類，其中建筑類21項，涵蓋建筑學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、風(fēng)景園林、歷史建筑保護(hù)工程和人居環(huán)境科學(xué)與技術(shù)5個專業(yè)的教學(xué)方向[6-7]。虛擬仿真實驗所涉及的高新信息技術(shù)可以在很大程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)建筑學(xué)教學(xué)的不足，目前國內(nèi)虛擬仿真實驗教學(xué)項目采用較多的信息技術(shù)包括以下6種。

（一）多媒體技術(shù)

多媒體技術(shù)，是指利用計算機(jī)展示不同媒體形態(tài)，包括文本、圖形圖像、聲音、動畫、視頻等。教學(xué)過程中可通過對話窗口進(jìn)行交互操作，有利于教學(xué)內(nèi)容的多樣化、趣味化展示[8]。

（二）人機(jī)交互技術(shù)

人機(jī)交互技術(shù)，是指計算機(jī)通過顯示設(shè)備輸出大量有關(guān)信息、提示及請示，人通過輸入設(shè)備向計算機(jī)輸入相關(guān)信息，回答問題及提示、請示等，計算機(jī)依據(jù)既定程序?qū)θ说牟僮饔枰苑答仭Ｈ鐚W(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中的操作正誤、回答問題對錯等，計算機(jī)可即時給出判別，并與學(xué)生進(jìn)行一定互動[9]。

（三）可視化技術(shù)

可視化技術(shù)，是指運用計算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)將數(shù)據(jù)以圖形、圖像的方式在屏幕上呈現(xiàn)，過程包括建模和渲染，如將建筑以數(shù)字模型的具象化形式展示，使學(xué)生可以直觀感受建筑的形態(tài)、空間、材質(zhì)等，便于學(xué)生對建筑學(xué)抽象概念的理解[10]。

（四）仿真技術(shù)

仿真技術(shù)，是指利用數(shù)學(xué)模型仿擬針對實際或設(shè)想對象所進(jìn)行的動態(tài)試驗、性能分析和綜合評估。如構(gòu)建建筑的高精度數(shù)學(xué)模型;應(yīng)用可視化技術(shù)等將數(shù)學(xué)模型圖形圖像化;構(gòu)建逼真的虛擬建造環(huán)境（包含土質(zhì)情況、風(fēng)向風(fēng)力等）;模擬現(xiàn)實中的建筑在不同環(huán)境下的受力情況等[11]。

（五）虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是指利用計算機(jī)生成模擬環(huán)境，是一種融合多源信息的三維動態(tài)視景仿真系統(tǒng)，為使用者提供一個觀察并與虛擬世界交互的多維人機(jī)界面，用戶穿戴外置設(shè)備（頭盔、眼鏡等）沉浸到該環(huán)境中，產(chǎn)生身臨其境之感。教學(xué)中，學(xué)生通過穿戴設(shè)備仿若置身于真實的建筑空間環(huán)境中，有助于對三維空間的感知和理解[12]。

（六）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是指在計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)建立的一種信息技術(shù)，包括三層含義：一是硬件，主要指數(shù)據(jù)存儲、處理和傳輸?shù)闹鳈C(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備;二是軟件，包括可用來搜集、存儲、檢索、分析、應(yīng)用、評估信息的各種軟件;三是應(yīng)用，指搜集、存儲、檢索、分析、應(yīng)用、評估使用各種信息?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)使大批量學(xué)生的在線授課、學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)、自動對學(xué)生評分和綜合評估成為可能[13]。

現(xiàn)有建筑類虛擬仿真實驗教學(xué)項目基本都是綜合以上信息技術(shù)中的幾種，集實物仿真、智能指導(dǎo)、虛擬實驗結(jié)果、自動批改和教學(xué)管理于一體，具有良好的自主性、交互性和可擴(kuò)展性[14]。這種基于先進(jìn)信息技術(shù)的新型實驗教學(xué)模式，恰能與傳統(tǒng)建筑設(shè)計基礎(chǔ)課程相輔相成，彌補(bǔ)其不足，改善現(xiàn)存問題。

首先，運用人機(jī)交互、可視化和仿真技術(shù)可模擬從設(shè)計到施工的完整流程，特別是模擬真實建造情境。如不同地質(zhì)土壤條件要求不同的地基處理方式，如果處理有誤，仿真系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)設(shè)程序計算可能出現(xiàn)的地基沉降;建筑搭建要求合理的結(jié)構(gòu)邏輯和構(gòu)造方式，如果搭建錯誤，仿真系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)設(shè)程序計算可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。這些沉降或失穩(wěn)在仿真系統(tǒng)中以動畫形式模擬呈現(xiàn)，及時對使用者的操作對錯進(jìn)行反饋，不受場地條件和經(jīng)濟(jì)條件約束，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)在工程實踐訓(xùn)練方面的不足。

其次，運用多媒體和可視化技術(shù)可將教學(xué)內(nèi)容以圖形圖像、視頻動畫等方式呈現(xiàn);運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)線上一對一教學(xué);運用人機(jī)交互技術(shù)可及時考查每個學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、知識掌握程度等，學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度有選擇地自主進(jìn)行學(xué)習(xí)、訓(xùn)練和復(fù)習(xí)，教師通過系統(tǒng)監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)情況，有針對性地指導(dǎo)學(xué)生，在一定程度上避免了對基礎(chǔ)知識和設(shè)計技巧的重復(fù)性教學(xué)。

此外，可視化、仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以塑造逼真的建筑空間環(huán)境，配合虛擬現(xiàn)實穿戴式設(shè)備，可使人產(chǎn)生身臨其境之感，幫助學(xué)生感知、理解以及更好地設(shè)計三維空間。

三、虛擬仿真實驗輔助建筑設(shè)計基礎(chǔ)課程實踐案例

浙江農(nóng)林大學(xué)南方四角攢尖亭建造虛擬仿真實驗對古建筑設(shè)計基礎(chǔ)課程進(jìn)行了輔助開發(fā)。古建筑設(shè)計課程作為建筑學(xué)、風(fēng)景園林等本科四年級的專業(yè)選修課程，是在本科三年級中國建筑史和古建筑測繪課程基礎(chǔ)上開設(shè)的，對古建筑的歷史特征、結(jié)構(gòu)形式、外觀造型及空間構(gòu)成等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)綜合教學(xué)。

近年來，仿古園林建造、古建筑修復(fù)等類型工程項目日漸增多，急需具備古建筑設(shè)計和建造施工能力的人才，開設(shè)古建筑設(shè)計課程的目的是幫助學(xué)生畢業(yè)后更好、更快地適應(yīng)古建筑設(shè)計和建造施工對人才的需求。學(xué)生通過該課程，深入學(xué)習(xí)古建筑從構(gòu)思到設(shè)計再到建造的整個過程，掌握古建筑細(xì)節(jié)部分，如門窗設(shè)計、墻體設(shè)計、屋頂梁架等內(nèi)容。該設(shè)計課程要求學(xué)生具有一定古建筑基礎(chǔ)知識，在上課前需要基本掌握中國建筑史和古建筑測繪課程相關(guān)知識點。古建筑設(shè)計課程共48課時，包含16課時實驗課程，其中虛擬仿真實驗占3個課時，虛擬仿真實驗內(nèi)容是南方四角攢尖亭的建造。南方四角攢尖亭作為南方園林古建筑的基本類型，是當(dāng)前仿古園林建造項目中應(yīng)用最為廣泛的建筑，是古建筑設(shè)計課程教學(xué)的重要內(nèi)容，掌握其類型也是對從事園林古建筑設(shè)計和建造施工人員基本能力的要求。

南方四角攢尖亭建造虛擬仿真實驗項目于2017年9月在本校上線，已納入學(xué)院教學(xué)計劃，于2018年3月向社會開放，并于2020年正式納入國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目共享平臺，同年10月獲得首批國家級一流本科課程認(rèn)定，目前已經(jīng)服務(wù)的學(xué)生人數(shù)超過3 000人。

（一）南方四角攢尖亭建造虛擬仿真實驗架構(gòu)

古建筑設(shè)計是建筑學(xué)、風(fēng)景園林等高年級專業(yè)的選修課程，在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，同樣存在上文所描述的三個方面問題。首先，受場地和教學(xué)資源所限，很多高校的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容都側(cè)重結(jié)構(gòu)和構(gòu)造原理，而并不覆蓋古建筑施工的具體細(xì)節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際工程問題的能力不強(qiáng)。其次，由于古建筑構(gòu)件種類繁多、安裝過程復(fù)雜，單一的理論課教學(xué)并不能使學(xué)生充分掌握相關(guān)知識，需要在設(shè)計實踐中不斷強(qiáng)調(diào)重復(fù)，才能加強(qiáng)學(xué)生知識記憶和提高實操熟練度，因此存在大量重復(fù)性教學(xué)。此外，傳統(tǒng)教學(xué)對園林空間設(shè)計方面的訓(xùn)練多采用小尺度手工模型，與真實尺度相距甚遠(yuǎn)，學(xué)生初學(xué)時很難真正掌握園林空間設(shè)計的方法和對其意義的理解。南方四角攢尖亭建造虛擬仿真實驗，正是針對以上三方面問題進(jìn)行開發(fā)架構(gòu)的。實驗分為三大模塊：針對學(xué)生工程實踐能力訓(xùn)練開發(fā)了“虛擬建造”模塊;針對傳統(tǒng)課堂中的重復(fù)性教學(xué)問題開發(fā)了“基礎(chǔ)認(rèn)知”模塊;針對三維空間感知和理解問題開發(fā)了“案例學(xué)習(xí)”模塊（見圖1）。

1.“虛擬建造”模塊

作為本實驗教學(xué)項目最核心的部分，此模塊的仿真訓(xùn)練主要涉及以下三個方面。

（1）模擬真實建造環(huán)境，訓(xùn)練學(xué)生的建筑選址判斷能力。園林建筑的選址講究因地制宜、巧于因借，充分利用場地環(huán)境資源，以滿足建造需求。項目模擬搭建了城市公園（見圖2）和海島山地（見圖3）兩種典型的建造環(huán)境，學(xué)生通過對場地的觀察、漫游，了解場地信息，并結(jié)合設(shè)計背景選定適宜的四角攢尖亭建造點。

（2）模擬南方典型地質(zhì)條件，訓(xùn)練學(xué)生的地基和基礎(chǔ)設(shè)計能力。在虛擬環(huán)境中預(yù)設(shè)地質(zhì)條件，根據(jù)古亭上部荷載力，選擇地基和基礎(chǔ)處理方式，以防止出現(xiàn)不均勻或較大沉降量（見圖4）。實驗預(yù)設(shè)場地條件分軟土場地和巖石場地兩類，軟土層厚度小于3 m，采用換填灰土地基;軟土層厚度大于3 m，采用木樁長短樁擠密法復(fù)合地基;風(fēng)化巖場地采用風(fēng)鎬施工進(jìn)行巖石平整和開挖基坑。基礎(chǔ)處理方式分為鋼筋混凝土筏型基礎(chǔ)和獨立基礎(chǔ)，其中獨立基礎(chǔ)之間用鋼筋混凝土地梁連接，以保證基礎(chǔ)的整體性。

（3）模擬四角攢尖亭建造操作全部流程，訓(xùn)練學(xué)生施工建造的能力。以南方四角攢尖亭（單檐、搭角梁做法）為原型，按照自下而上、自內(nèi)而外的建造施工順序，依次建造臺基-屋身骨架-屋面骨架-屋面基層-屋面裝飾-屋身裝飾，預(yù)設(shè)每一部分的標(biāo)準(zhǔn)化建造步驟，要求學(xué)生按照實際施工流程進(jìn)行實驗操作，直至四角攢尖亭建造完成（見圖5）。

三個方面的仿真訓(xùn)練共包含“建筑選址”“場地定位放線”“地基處理”“基礎(chǔ)測試與調(diào)整”“臺基建造”“屋身骨架建造”“屋面骨架建造”“屋面基層建造”“屋面裝飾”“屋身裝飾”“穩(wěn)定性測試與修正”11個步驟，每個步驟里又包含若干具體操作，所有操作均為交互性操作，系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)生的操作實時評判和記錄，學(xué)生操作過程中，系統(tǒng)會彈出對話框與學(xué)生互動，以選擇題、填空題等方式考查學(xué)生對相關(guān)知識點的掌握情況（見圖6）

在基礎(chǔ)部分和整體亭身施工完畢階段，會有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性測試環(huán)節(jié)，系統(tǒng)會根據(jù)此前學(xué)生的操作來進(jìn)行綜合性評判。如果錯誤操作累計超過結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性臨界值，則基礎(chǔ)部分會出現(xiàn)不均勻沉降，而亭身部分會出現(xiàn)傾覆，均以動畫展示。虛擬建造部分極大彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)工程實踐訓(xùn)練的不足，使學(xué)生可以在虛擬環(huán)境下親自操作挖掘機(jī)、打樁機(jī)、風(fēng)鎬、木工（石工）鑿等工具進(jìn)行搭建操作，這些都是傳統(tǒng)課堂教學(xué)無法實現(xiàn)的。

2.“基礎(chǔ)認(rèn)知”模塊

作為傳統(tǒng)課堂理論基礎(chǔ)知識教學(xué)的補(bǔ)充，此模塊仿真訓(xùn)練主要是再現(xiàn)虛擬四角攢尖亭各構(gòu)件的拆裝組合內(nèi)容，加強(qiáng)了學(xué)生對古建筑的認(rèn)知和理解。依照南方古建筑營造經(jīng)典書籍《營造法原》和相關(guān)規(guī)范、圖集等，利用建模軟件，從形體、材質(zhì)、色澤等多方面真實再現(xiàn)50余種四角攢尖亭構(gòu)件。如寶頂、戧脊、板瓦、檐桁等，實現(xiàn)縮放、旋轉(zhuǎn)等功能，同時顯示不同構(gòu)件在四角攢尖亭中的位置。對于復(fù)雜的組合構(gòu)件需通過榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，如上下搭角梁、直挺飛椽等，本軟件對這些重要的組合節(jié)點都進(jìn)行了模擬，學(xué)生可進(jìn)行拆分和拼合操作（見圖7）。此模塊，學(xué)生可自主學(xué)習(xí)，系統(tǒng)會實時記錄學(xué)習(xí)進(jìn)度，“虛擬建造”模塊會以選擇題或填空題的方式對學(xué)生的這部分學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考查，考查不合格的學(xué)生可返回基礎(chǔ)認(rèn)知部分進(jìn)行針對性地復(fù)習(xí)，避免了傳統(tǒng)課堂由于重復(fù)教學(xué)帶來的教學(xué)資源浪費。

3.“案例學(xué)習(xí)”模塊

該模塊是南方四角攢尖亭虛擬建造的拓展學(xué)習(xí)部分，其仿真訓(xùn)練主要是再現(xiàn)了虛擬經(jīng)典園林空間環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生對園林空間的認(rèn)知，加強(qiáng)學(xué)生對攢尖亭在園林空間設(shè)計中作用的理解。以拙政園、留園、怡園為案例，利用建模軟件虛擬搭建了完整經(jīng)典園林的三維場景，從形體、材質(zhì)、色澤等多方面真實再現(xiàn)其中建筑、小品、綠化、景觀等，學(xué)生可在三維場景中進(jìn)行漫游，感受空間變化，體驗攢尖亭在真實園林空間設(shè)計中的作用（見圖8）。此模塊開發(fā)了VR版本，學(xué)生佩戴相應(yīng)的VR設(shè)備即可進(jìn)行沉浸式體驗，但目前質(zhì)量較好的VR設(shè)備普遍價格高昂，因此在現(xiàn)有的教學(xué)活動中尚無法普及，一般僅能通過電腦屏幕觀看漫游效果。

（二）南方四角攢尖亭建造虛擬仿真實驗教學(xué)方法改革

依托南方四角攢尖亭建造虛擬仿真實驗教學(xué)項目，古建筑設(shè)計實驗課程對涉及南方四角攢尖亭建造部分進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)方法改革。秉持“以學(xué)生為中心、以應(yīng)用為導(dǎo)向、以虛仿為手段”的教學(xué)理念，教學(xué)團(tuán)隊將信息技術(shù)與實驗相融合，探索線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式，結(jié)合教學(xué)實踐總結(jié)出“三段六式”教學(xué)法，“三段”為實驗實施的三個階段，“六式”為不同階段所采用的具體教學(xué)方式（見圖9）。

1.預(yù)習(xí)準(zhǔn)備階段

（1）自主式教學(xué)：學(xué)生可根據(jù)課程理論內(nèi)容提前學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，在“基礎(chǔ)認(rèn)知”模塊，通過點擊屏幕下方各構(gòu)件進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，鞏固掌握構(gòu)件的名稱、形態(tài)、尺寸等知識。

（2）沉浸式教學(xué)：在“案例學(xué)習(xí)”模塊，學(xué)生可選擇經(jīng)典園林案例進(jìn)行沉浸式的漫游體驗，了解攢尖亭在園林空間設(shè)計中的作用以及園林建筑與環(huán)境融合的方式。

2.實驗考核階段

（1）交互式教學(xué)：學(xué)生進(jìn)入“虛擬建造”模塊，在規(guī)定時間內(nèi)需獨立完成南方四角攢尖亭完整的建造過程，每人有3次完成實驗的機(jī)會。過程中對一些重要知識點，會以選擇題、填空題的形式進(jìn)行考核。

（2）驗證式教學(xué)：學(xué)生完成“虛擬建造”后，系統(tǒng)將根據(jù)學(xué)生的操作步驟和最終結(jié)果進(jìn)行打分，并指出錯誤所在，學(xué)生可進(jìn)行修改。操作步驟和知識點考核均有相應(yīng)分值，計入個人實驗成績。

3.反饋討論階段

（1）討論式教學(xué)：利用本實驗的實時記錄和反饋系統(tǒng)，教師可及時了解學(xué)生實驗結(jié)果，找到難點和易錯點分布，進(jìn)行針對性講解，并針對共性問題進(jìn)行課堂討論。

（2）反思式教學(xué)：學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)反饋和教師講解，反思自己的操作過程，并以實驗報告的形式記錄下來。

“三段六式”教學(xué)法是對虛擬仿真實驗輔助建筑設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)方法的改革探索，目前只在南方四角攢尖亭建造虛擬仿真實驗教學(xué)項目中實行，但不僅局限于此，未來類似的建筑設(shè)計課程都可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展完善。

四、結(jié)論與展望

虛擬仿真實驗是基于先進(jìn)信息技術(shù)的新型實驗教學(xué)模式，教育部大力推進(jìn)虛擬仿真實驗項目的宗旨是“以虛輔實，虛實結(jié)合”，即針對傳統(tǒng)實地教學(xué)活動中一些受場地局限無法實現(xiàn)的，或者耗時長，具有危險性、污染性等教學(xué)活動，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上虛擬仿真教學(xué)，以彌補(bǔ)本專業(yè)實地教學(xué)活動的不足，建筑類項目也是如此[15]。建筑類設(shè)計基礎(chǔ)課程普遍存在缺乏工程實踐能力訓(xùn)練、重復(fù)性教學(xué)、三維空間認(rèn)知理解困難等問題，針對這些問題，浙江農(nóng)林大學(xué)南方四角攢尖亭建造虛擬仿真實驗教學(xué)項目進(jìn)行了開發(fā)，是對古建筑設(shè)計基礎(chǔ)課程的輔助補(bǔ)充，能夠很大程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。

受現(xiàn)有技術(shù)條件的約束，目前南方四角攢尖亭建造虛擬仿真實驗教學(xué)項目還存在一定不足。比如受帶寬網(wǎng)速限制，目前僅能支持200個學(xué)生同時在線并發(fā)訪問和請求;目前項目僅開發(fā)了PC版，尚無法在手機(jī)端使用，普及范圍有限;目前質(zhì)量較好的VR設(shè)備普遍價格高昂，在現(xiàn)有的教學(xué)活動中無法普及，導(dǎo)致三維空間的認(rèn)知教學(xué)效果不夠理想等。但隨著高新信息技術(shù)不斷發(fā)展成熟，在可預(yù)見的未來，類似的線上虛擬仿真實驗必將在建筑類教學(xué)活動中扮演越來越重要的角色。線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式普及將會極大提高教學(xué)效率，同時線上教學(xué)資源向全國開放，也會起到平衡不同地區(qū)教育資源分配的作用，使更多學(xué)生有機(jī)會獲得優(yōu)質(zhì)的教育資源。

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Reform and practice of basic courses of architecture design with virtual simulation：

Taking the virtual simulation experiment of Chinese Southern pavilion construction as an example

ZHANG Xi， HONG Miao

（College of Landscape and Architecture， Zhejiang A&F University， Hangzhou 311300， P. R. China）

Abstract：

Architectural design basic course is constrained by site constraints and traditional teaching mode， there are shortcomings of lack of engineering practice ability training， repetitive teaching， and students’ difficulty in understanding three-dimensional space. So， the virtual simulation experiment of Chinese southern pavilion construction of Zhejiang A&F University is developed. “Virtual construction” module is developed for engineering practice ability training， “basic cognition” module is developed for repetitive teaching problem and “case learning” module is developed for three-dimensional spatial cognition understanding problem， and explores the reform of teaching methods suitable for it. Teaching practices shows that virtual simulation experiments can largely compensate for the shortcomings of traditional teaching mode. With the continuous development and maturity of high-tech information technology， virtual simulation experiments will play an increasingly important role in teaching activities effect.

修回日期：2020-12-22

基金項目：

浙江農(nóng)林大學(xué)教改項目“沉浸式虛擬現(xiàn)實輔助建筑空間認(rèn)知”（2013140003）

作者簡介：

張希（1985—），女，浙江農(nóng)林大學(xué)風(fēng)景園林與建筑學(xué)院講師，博士，主要從事建筑歷史、虛擬仿真實驗教學(xué)研究，（E-mail）zhangxi@zafu.edu.cn。