虛擬仿真在房屋建筑學中的應用

歐曉林

(廣東技術師范學院 天河學院，廣東 廣州 510540)

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虛擬仿真在房屋建筑學中的應用

歐曉林

(廣東技術師范學院 天河學院，廣東 廣州 510540)

指出了在房屋建筑學的教學中，學生由于缺乏空間想象，對工程結構沒有感性認識，無法理解抽象的理論，給教師教學及學生學習帶來了瓶頸，因此，希望通過虛擬仿真系統來解決傳統工程造價教學中存在的種種弊端。分析了仿真技術在教學中的應用，提出了應充分調動學習者的想象和思維器官，使所觀察的建筑物栩栩如生地展現在而前，任學習者正面、側面、反面仔細地觀察建筑物。使虛擬仿真技術可以提供給學生一個身臨其境的三維虛擬環境，彌補學生空間想象力不足、對工程結構認識不夠的問題，幫助學生更好地學習房屋建筑學。

虛擬仿真技術；房屋建筑學；應用

1　研究背景

隨著時代的發展和社會的進步，科學技術在日益革新，建筑行業逐漸開始應用計算機技術。在房屋建筑學的教學中，學生由于缺乏空間想象，對工程結構沒有感性認識，無法理解抽象的理論，給教師教學及學生學習帶來了瓶頸，因此，筆者希望通過虛擬仿真系統來解決傳統工程造價教學中存在的種種弊端。虛擬仿真技術綜合了計算機圖形學、通信、系統仿真等技術，提供給學生一個身臨其境的、具有完善交互能力、能構筑與啟發構思的三維虛擬環境，彌補學生空間想象力不足，對工程結構認識不夠的缺陷，幫助學生更好地學習房屋建筑學。

虛擬仿真技術起源可追溯到1962年，美國麻省理工學院博士生伊凡·蘇澤蘭開發《畫板》軟件，實現了虛擬仿真的一個關鍵環節—交互式繪圖[1]。1970年，出現了第一個功能較齊備的HMD系統[2]。20世紀末，美國宇航局及美國國防部組織了一系列有關虛擬現實技術的研究[3]。21世紀后美國產業界也將虛擬仿真技術視為一項參與下世紀競爭的重要技術，波音、麥道飛機公司及福特汽車公司等都有相應的研發中心[5]。

虛擬仿真技術在軍事、醫學、藝術、娛樂等領域的應用正處于迅速發展的階段，將虛擬仿真技術應用在工程建模和仿真領域，除了能減少工程設計[6]、生產[7]等過程的可視化程度，使用戶可以真正融入到虛擬仿真場景中。

2　虛擬仿真在房屋建筑學中的應用

房屋建筑學課程教學的瓶頸是在實際的授課過程中，學生由于缺乏空間想象，對工程結構沒有感性認識，無法理解抽象的理論，給教師教學及學生學習帶來困難。因此，希望通過虛擬仿真系統來解決房屋建筑學在傳統教學中存在的不足。在教學中使用仿真技術，充分調動學習者的想象和思維器官，使所觀察的建筑物栩栩如生地展現在眼前，任學習者正面、側面、反面仔細地觀察建筑物。虛擬仿真技術綜合了計算機圖形學、通信、系統仿真等技術，提供給學生一個身臨其境的三維虛擬環境，彌補了學生空間想象力不足，對工程結構認識不夠的缺陷，幫助學生更好地學習房屋建筑學。

現今在建筑教育領域發展較快的有BIM、虛擬仿真。未來虛擬仿真可以結合4D微課，通過手機掃描二維碼，可以展示學生想了解的房屋建筑學知識的3D視頻。學生可以在播放視頻時隨時暫停，隨時將畫面進行旋轉，進行360°查看，也可以由此引申出其他相關的知識點，起到溫故知新的效果。

現今的大學生都熱衷于游戲體驗，因而可以虛擬仿真一個建筑展廳，使每個學生都可以申請自己的賬號，自由進入展廳，進行相應知識點的仿真實訓學習。在每個展廳里，關于每個知識點都會有各自的學習任務目標，考核標準，考試方式等，整個系統還設有得分、正確率、在線時間、金幣財富等排行榜。學生通過考試、做知識點相關任務來得到金幣，所得到的金幣可以進入虛擬商城購買衣服、飾品之類的裝飾品來打扮自己的角色，通過各種手段激發學生的興趣。

[1]柯育龍．基于VRML的校園系統建模研究[D]．成都：西南交通大學, 2006．

[2]劉祥．虛擬現實技術輔助建筑設計[M]．北京：機械工業出版社，2004.

[3]楊品，陳曉禾．虛擬現實技術與應用[J]．中國計算機用戶，1999(20)：37～38．

[4]曾芬芳．虛擬現實技術[M]．上海：上海交通大學出版社，1997.

[5]Donald Hearn.計算機圖形學[M]．菜士杰，譯．北京：電子工業出版社，2003.

[6]錢婧．虛擬現實技術對建筑景觀設計的時空重構[D]．金華：浙江師范大學, 2012.

[7]鄭涌林．虛擬現實技術在建筑施工中的應用與實例[J]．技術·應用，2013(2)：8～14．

[8]劉玲華,高樂. 《房屋建筑學》課堂教學的優化[J]. 四川建材,2014(1).

[9]宋博,高海英. 高職《房屋建筑學》課程改革與實踐[J]. 科技風, 2013(16).

[10]汪斌,田美靈. 淺談《房屋建筑學》教學改革探究[J]. 科技信息,2012(13).

[11張洵,王婭. 淺談《房屋建筑學》“教”與“學”[J]. 赤峰學院學報(自然科學版) ,2012(8).

[12符媛媛,楊蕓. 提高《房屋建筑學》教學效果的研究與實踐[J]. 中國科技信息,2012(11).

[13李震. 面向應用型創新人才培養的房屋建筑學教學法探析[J]. 安徽建筑,2012(3).

[14孔玉琴. 提高房屋建筑學課程教學質量的探索與實踐[J]. 河北工程技術高等專科學校學報,2012(3).

[15劉玉花. 房屋建筑學課程教學情況問卷調查分析[J]. 甘肅科技縱橫,2012(5).

Application of Virtual Simulation Technology in the Building Architecture

Ou Xiaolin

(TianheCollege,GuangdongPolytechnicNormalUniversity，Guangzhou,Guangdong510000,China)

Due to lack of spatial imagination, little perceptual knowledge of engineering structures, students can not understand abstract theories in the Building Architecture Course. It broughta bottleneck in teaching and learning process, so we hoped to solve the problems occurring in traditional engineering teaching through virtual simulation system. Using simulation technology in teaching, we should fully mobilize the imaginative and thinking organs of learners. So that we could vividly demonstrate the observed buildings in front of learners to thouroughly view the frontage, the side and the back of the buildings. Virtual simulation technology could provide students with an immersive three-dimensional virtual environment, to make up for the shortage of students’ spatial imagination and the lack of awareness of the engineering structure, which helped students learn better about house architecture.

virtual simulation technology; building architecture; application

2016-07-12

廣東省本科高校教學質量與教學改革工程建設項目(編號：2015S2L0)

歐曉林(1987—)，女，主要從事工程結構、工程造價的教學工作。

TU2

A

1674-9944(2016)16-0227-02