建筑歷史教學(xué)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用

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［摘要］當(dāng)前，學(xué)生對建筑歷史課程的學(xué)習(xí)興趣普遍偏低，學(xué)習(xí)效果不佳。由于建筑歷史教學(xué)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)存在共同性和互補性，因此，教師可用它來改善教學(xué)，建構(gòu)基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的建筑歷史教學(xué)流程。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能有效強化學(xué)生的空間認(rèn)知，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的課堂參與熱情，但也存在虛擬模型建構(gòu)困難、當(dāng)前技術(shù)偏重于視覺以及文化層面的信息難以虛擬等不足?？梢哉f，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展教學(xué)不僅是課程本身改革的需要，也是信息化時代教育發(fā)展的需要。但純粹地“玩”空間是沒有意義的，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供的空間體驗與建筑文化信息解讀緊密結(jié)合起來才是建筑歷史教學(xué)改革的方向所在。

［關(guān)鍵詞］建筑歷史教學(xué)；建筑歷史專業(yè)；虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實是“VirtualReality”的譯稱，簡寫為“VR”。它利用計算機硬件和軟件，虛擬構(gòu)筑現(xiàn)實生活中或者人類所設(shè)想的各種場景和事物，并通過視覺、聽覺、觸覺等多種方式來讓人感知和理解世界。虛擬現(xiàn)實從來不是一種單一的技術(shù)，而是由多種技術(shù)集中作用的結(jié)果。［1］虛擬現(xiàn)實以其視覺表達(dá)的直觀性和空間體驗的高度仿真性，已應(yīng)用到影視、醫(yī)療、娛樂、旅游、教育等各個領(lǐng)域。由于建筑學(xué)專業(yè)天然的創(chuàng)新性和對空間塑造的內(nèi)在虛擬性，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑專業(yè)教學(xué)中也具有廣闊的應(yīng)用前景。建筑歷史是建筑學(xué)專業(yè)課程體系的重要組成部分，主要包括中國建筑史、外國建筑史以及區(qū)域建筑史等課程，對提高學(xué)生人文素養(yǎng)、強化學(xué)生建筑文化認(rèn)知和讓學(xué)生理解建筑發(fā)展演化的內(nèi)在邏輯起著重要作用。當(dāng)前，建筑學(xué)專業(yè)的設(shè)計類課程中已應(yīng)用了類似的或者較為初級的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其主要方式是設(shè)計者利用各種軟件建立數(shù)字模型，虛擬構(gòu)筑自己的設(shè)計方案，并在電腦上加以展現(xiàn)，從而更直觀地獲得空間感受，分析其優(yōu)劣，促進(jìn)后續(xù)的修改和完善，而在建筑歷史的教學(xué)過程中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用得相對較少。事實上，作為日益成熟的技術(shù)，虛擬現(xiàn)實在建筑歷史教學(xué)中同樣具有較高的應(yīng)用價值。

一、當(dāng)前建筑歷史教學(xué)中存在的若干問題

建筑歷史類課程主要分析歷史上出現(xiàn)過的各種建筑思想和理論、著名的建筑師及其作品以及建筑與當(dāng)時的社會政治、經(jīng)濟(jì)、文化之間的關(guān)聯(lián)，認(rèn)識各種建筑在不同地域文化中的表現(xiàn)方式，加深學(xué)生對建筑地域性、文化性和時代性的理解，屬于建筑學(xué)專業(yè)的核心課程。然而，由于各種原因，當(dāng)前學(xué)生對建筑歷史類課程的學(xué)習(xí)興趣普遍偏低，學(xué)習(xí)效果總體不佳，其教學(xué)存在以下幾個方面的問題。第一，建筑歷史課程的理論性較強，涉及的學(xué)科較多，對學(xué)生的人文素養(yǎng)要求較高，在教學(xué)過程中，不少學(xué)生因?qū)W習(xí)困難而失去興趣。在當(dāng)前的高等教育招生制度下，建筑學(xué)專業(yè)考進(jìn)來的學(xué)生都是理科生，文史知識相對缺乏，有些學(xué)生連基本的中國朝代的更迭順序都未掌握。學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程，僅僅是因為教學(xué)安排上的要求，甚至部分學(xué)生對歷史學(xué)根本就沒有興趣，這樣是很難學(xué)好建筑歷史類課程的。第二，受當(dāng)前建筑教育重視設(shè)計教學(xué)的影響，加上巨大的就業(yè)壓力，大部分學(xué)生很自然地認(rèn)為建筑學(xué)就是做設(shè)計，學(xué)習(xí)的功利性較為突出，對提高設(shè)計能力有幫助的課程就認(rèn)真學(xué)，沒有直接幫助的就不用心學(xué)。而建筑歷史類課程對設(shè)計能力的直接提高作用不明顯，這些歷史建筑也與學(xué)生的設(shè)計作業(yè)、設(shè)計任務(wù)沒有直接的關(guān)聯(lián)，因而學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的動力和探討的興趣。第三，建筑歷史類課程主要的教學(xué)內(nèi)容是人類歷史長河中的經(jīng)典建筑。然而，這些著名的建筑分布在世界各地，學(xué)生難以親臨現(xiàn)場領(lǐng)略建筑的魅力，就算是中國建筑史中的經(jīng)典案例，由于實地參觀的經(jīng)濟(jì)和時間成本太高也難以實現(xiàn)。［2］這對以空間研究為主的建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生而言，即使能夠親臨極少部分建筑，也必然會花費大量的時間和精力，學(xué)生缺乏親身的體驗，教學(xué)效果自然大打折扣。建筑歷史課程作為建筑學(xué)專業(yè)的核心類課程，理應(yīng)在教學(xué)過程中受到重視。上述問題主要包括學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱、思想認(rèn)識存在偏差以及空間體驗欠缺等多個方面，但它們都導(dǎo)致了一個共同結(jié)果，那就是學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不濃，因而當(dāng)前建筑歷史教學(xué)最直接的目標(biāo)是提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?；A(chǔ)薄弱可以加強，思想存在偏差可以糾正，空間體驗欠缺該如何改善？虛擬現(xiàn)實為我們提供了一個很好的選擇，它最大的優(yōu)勢就在于可以讓人們感覺身臨其境，它可以使學(xué)生進(jìn)入立體的、抽象的世界，能提供“情境化”教學(xué)［3］，極大地增強空間體驗感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑歷史教學(xué)中的適用性

從本質(zhì)上講，虛擬現(xiàn)實屬于技術(shù)手段，而一種教學(xué)技術(shù)能否成功應(yīng)用的前提在于它是否能有效地實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提高教學(xué)質(zhì)量。筆者以為，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑歷史課程的教學(xué)活動中具有廣泛的應(yīng)用前景，這種前景是由建筑歷史課程與虛擬現(xiàn)實技術(shù)之間的共同性和互補性決定的。首先，建筑學(xué)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)之間存在著共同性。建筑學(xué)是關(guān)于空間的研究，而虛擬現(xiàn)實是關(guān)于空間的展現(xiàn)，兩者關(guān)注的都是空間，共同為創(chuàng)造和體驗空間提供條件。這是它們之間最大的也是最直接的結(jié)合點，或者說，建筑在建造出來之前，在圖紙上即是一種虛擬的空間，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)所帶來的空間體驗正好可以優(yōu)化和完善現(xiàn)實生活中即將建造的建筑。相對于其他專業(yè)，建筑學(xué)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)天然地結(jié)合在了一起。其次，建筑學(xué)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)之間存在著互補性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)需要在各個領(lǐng)域中不斷地得到應(yīng)用，才會具有長久的生命力，而建筑歷史教學(xué)由于面臨現(xiàn)實的困境，也急需有效手段加以改進(jìn)。這種互補性具體表現(xiàn)在建筑歷史教學(xué)中經(jīng)典建筑的現(xiàn)實不可達(dá)性和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的任意空間的可塑造性，即利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以將難以實現(xiàn)的經(jīng)典建筑現(xiàn)實游覽與體驗轉(zhuǎn)化為在虛擬世界中觀賞與體驗，這也是虛擬現(xiàn)實技術(shù)最激動人心的地方。正是有了這種共同性與互補性，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化學(xué)生的空間感受。利用這種技術(shù)，教師對建筑的講解、說明和分析更加準(zhǔn)確到位，進(jìn)而改善課程的教學(xué)效果。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑歷史教學(xué)中具有較好的適用性。

三、基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的建筑歷史教學(xué)流程建構(gòu)

在把虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于建筑歷史教學(xué)的過程中，明確需要利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行展現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容是非常重要的。同時，作為一種教學(xué)活動和一個知識傳播的過程，其最后的教學(xué)效果也與聽課對象、學(xué)時數(shù)、教師的表達(dá)能力等緊密聯(lián)系在一起。雖然當(dāng)前虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展迅速，但從授課的角度來講，它仍屬于一種教學(xué)技術(shù)或手段，其最終目標(biāo)還是實現(xiàn)教學(xué)目的，是為教學(xué)服務(wù)的。因而，虛擬現(xiàn)實在技術(shù)建筑歷史教學(xué)中的成功應(yīng)用應(yīng)符合教學(xué)的基本原則，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建規(guī)范的操作流程。第一，教師應(yīng)根據(jù)課程的特點和教學(xué)目標(biāo)，明確授課的重點內(nèi)容，即有針對性地確定采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)展現(xiàn)的建筑案例。第二，做好前期資料的準(zhǔn)備工作，主要是對經(jīng)典建筑文本資料的收集以及對建筑測繪圖紙的分類整理。第三，進(jìn)行虛擬模型的建構(gòu)。這需要較強的軟件建模能力，因為模型的精細(xì)程度會極大地影響后續(xù)的空間體驗，所以，從理論上講，模型應(yīng)越精細(xì)越好，但是這對軟件操作能力和計算機設(shè)備的配置要求都比較高。第四，采用編程技術(shù)將空間模型導(dǎo)入，使之成為能用于體驗的經(jīng)典建筑的虛擬現(xiàn)實內(nèi)容。第五，在課堂上或者課外進(jìn)行展示，讓學(xué)生充分體驗，這需要有虛擬現(xiàn)實設(shè)備方可實現(xiàn)。第六，教師在課堂上進(jìn)行講解、引導(dǎo)、補充虛擬現(xiàn)實技術(shù)尚不能展現(xiàn)的相關(guān)內(nèi)容，教師的作用也要從過去的中心地位，變成一個陪伴者、指導(dǎo)者和服務(wù)者。［4］第七，收集虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中的反饋意見，并根據(jù)反饋意見加以完善，以便在下一次循環(huán)中進(jìn)一步改進(jìn)。

四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑歷史教學(xué)中的應(yīng)用評價

應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能將原本由查看描述性文字、平面圖紙和現(xiàn)場照片而在腦海中生成的空間形象直接轉(zhuǎn)化為空間上的體驗，強化空間認(rèn)知，有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，極大地激發(fā)學(xué)生的課堂參與熱情。實踐證明，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生對空間的認(rèn)識和理解普遍得到深化。然而，盡管相對于傳統(tǒng)手段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑歷史教學(xué)中擁有明顯的優(yōu)勢，但也存在一些問題。除因教學(xué)設(shè)備購置導(dǎo)致的成本增加、內(nèi)容制作工作量較大以及對教師的教育技術(shù)水平要求較高之外［5］，當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實技術(shù)還有以下不足。一是虛擬模型的精度問題。例如，在中國傳統(tǒng)建筑的虛擬建模過程中，大木作尚能準(zhǔn)確建模，但傳統(tǒng)的裝飾藝術(shù)，如雕刻、灰塑、彩繪以及一些細(xì)部構(gòu)件則建模比較困難。另外，建筑總是處在一定的外在環(huán)境當(dāng)中，并非孤立存在，但建筑環(huán)境中的植物、假山等的建模也較難，需要花費大量的時間。而且，模型屬于一個單一的空間維度，是忽略了時間因素的。隨著時間的變化，外部環(huán)境也會發(fā)生變化，例如受季節(jié)的影響，冬去春來、花開花落都會對建筑體驗有極大的影響，但是這些目前在建模中都難以體現(xiàn)。二是當(dāng)前的虛擬現(xiàn)實技術(shù)偏重于視覺層面，觸覺、聽覺、嗅覺等方面則難以虛擬。這些功能的實現(xiàn)需要技術(shù)上的長久努力，在短時間內(nèi)難以獲得較大突破，也不易在教學(xué)中得到應(yīng)用。三是文化層面的信息難以虛擬。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的建筑歷史課程實質(zhì)上是一種穿越式教學(xué)，讓學(xué)生回到古代的建筑當(dāng)中進(jìn)行學(xué)習(xí)。然而，建筑實體可以復(fù)原，各種構(gòu)件也可以虛擬，但是社會環(huán)境、文化心理卻無法復(fù)原，這是虛擬現(xiàn)實教學(xué)最大的不足。從技術(shù)的層面講，除虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用設(shè)備之外，最基礎(chǔ)的工作是制作虛擬現(xiàn)實的內(nèi)容，它既包括了模型的制作，即虛擬空間的構(gòu)建，又涉及編程技術(shù)，模型建構(gòu)的精確度是虛擬現(xiàn)實教學(xué)效果得以提高的重要前提。從理論層面上講，由于模型的構(gòu)建只能無限接近而永遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)實的建造效果，因此，虛擬現(xiàn)實所創(chuàng)造的空間無法完全真實地反映實際建筑空間。但是，在建筑學(xué)專業(yè)的教學(xué)過程中，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情學(xué)習(xí)效果也是不爭的事實。對于建筑學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言，他們側(cè)重于空間分析與建筑發(fā)展的邏輯，因此對模型建構(gòu)不需要吹毛求疵，忽略一些不必要的細(xì)節(jié)是可以的?？傊?，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成功之處在于對空間的模擬，但其局限也在于此。因為虛擬現(xiàn)實技術(shù)畢竟是對現(xiàn)實的虛擬，而不能完全地反映現(xiàn)實。另外，虛擬現(xiàn)實是一個較為廣義的技術(shù)概念，其應(yīng)用也較為多元。也就是說，該技術(shù)發(fā)展到何種程度，或者在多大程度上以及利用何種虛擬設(shè)備應(yīng)用該技術(shù)，依不同的情況，其空間體驗和教學(xué)效果也是有差別的。

五、應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展建筑歷史教學(xué)需注意事項

建筑歷史課程的本質(zhì)是讓學(xué)生理解建筑與社會、歷史、文化之間的關(guān)聯(lián)，理解建筑存在的社會意義和文化意義，了解在歷史長河中，隨著社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的發(fā)展，建筑演化的具體過程，從而明確建筑從哪里來到哪里去的問題，進(jìn)而體現(xiàn)和發(fā)揮建筑史學(xué)兼具建筑文化資源積累和建筑文化批判的作用。［6］因此，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展建筑歷史教學(xué)有如下需要注意事項。第一，應(yīng)結(jié)合課程的教學(xué)目標(biāo)開展虛擬現(xiàn)實教學(xué)。從本質(zhì)上講，虛擬現(xiàn)實只是技術(shù)或者手段，而技術(shù)的應(yīng)用不應(yīng)脫離教育的基本原則，不應(yīng)背離建筑歷史教學(xué)的基本目標(biāo)。建筑歷史關(guān)注的重點是人類歷史上曾經(jīng)出現(xiàn)的宮殿、壇廟、衙署、陵墓、民居與園林等，建造這些建筑時的社會歷史條件已經(jīng)與當(dāng)下有著天壤之別。因此，借鑒其風(fēng)格、借取其元素，以表達(dá)對歷史的尊重和文脈的延續(xù)是可取的，但建筑歷史教學(xué)的核心并不在于憑借這些方式去開展建筑設(shè)計和提高設(shè)計能力，而是加深對建筑歷史發(fā)展邏輯的理解。第二，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)要線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)相結(jié)合。一部恢弘的建筑史包含了數(shù)不盡數(shù)的建筑經(jīng)典，而課堂教學(xué)時間有限，即便制作了較多的虛擬現(xiàn)實建筑作品，恐怕教師也沒有那么多時間在課堂上一一展示。事實上，就中國古代建筑史而言，每一個大型傳統(tǒng)建筑群均凝聚了很多前人畢生的心血，遠(yuǎn)不是學(xué)生在課堂內(nèi)短短的幾分鐘或一節(jié)課所能理解透徹的，這就像讓人在五分鐘之內(nèi)游完故宮一樣荒唐。因此，在課堂教學(xué)中，我們要做的是擇其經(jīng)典，做重點性的梳理，而更多運用虛擬現(xiàn)實制作的建筑案例，則讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)在課后加以體驗，做到線上線下學(xué)習(xí)相結(jié)合。第三，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)仍需強化對建筑的解剖分析。這種分析包括對建筑的功能布局分析、裝飾藝術(shù)分析、構(gòu)造技術(shù)分析、文化信息分析等多個層面，可以采取文字、圖片、動畫等多種方式展現(xiàn)。課堂上的建筑分析是學(xué)生把握建筑特征、理解建筑價值的重要途徑，這種分析手段對于學(xué)生的成長是不可替代的。因為虛擬現(xiàn)實的優(yōu)勢在于對空間的模擬與體驗，屬于感性范疇，而解剖分析相對理性，是歸納與整理的結(jié)果。只有分析，感受不夠深刻，只有體驗則無法做出理性總結(jié)，兩者是協(xié)調(diào)統(tǒng)一的整體。當(dāng)前，隨著科技的發(fā)展，資訊已呈爆炸式增長態(tài)勢，學(xué)生獲取信息的渠道已極為暢通與多元，如果教師在課堂上仍然只是傳播知識，學(xué)生是很難接受的，因為他們可以從手機、電腦上獲得更為豐富的課程內(nèi)容，甚至比教師的講授更加生動有趣、活潑精彩。因此，引進(jìn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)來提高課堂教學(xué)效果，不僅是課程本身改革的需要，也是信息化時代教育發(fā)展的需要。在策略上，虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用需要根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)要求有針對性地進(jìn)行，而不是將所有的建筑案例完全制作成虛擬現(xiàn)實的內(nèi)容，否則工作量大，對教師的能力與精力都是巨大的挑戰(zhàn)，也不符合經(jīng)濟(jì)原則。純粹地“玩”空間是沒有意義的，只有將空間體驗與當(dāng)時社會經(jīng)濟(jì)背景下的文化信息講授緊密結(jié)合起來，才是建筑歷史教學(xué)改革的方向所在。

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作者：胡超文 單位：惠州學(xué)院建筑與土木工程學(xué)院