中國傳統家具技藝數字化保護與創新教學模式探究

韓風

摘要：中國傳統家具技藝是中華民族珍貴的文化遺產。本文以在高校中開展傳統家具技藝的傳承與創新發展為目標，嘗試在教學中通過三維掃描、逆向數據編程及數控加工等數字化手段對傳統家具進行保護與創新，在課程中采用“五段式”教學體系、“104+3”的課時組織方式以及增設創新衍生設計等具體教學方法，最終在課程教學體系、實踐方法和創新思考等環節取得了積極的改革成效，探究出適合傳統家具技藝傳承與創新的教學實踐模式與方法，對于進一步做好傳統家具技藝的研究、傳承與保護工作，以及培養和發掘高素質的傳統家具設計人才進行了有益的嘗試。

關鍵詞：中國傳統家具技藝 數字化保護與創新 教學模式 逆向數據編程 數控加工

中圖分類號：J524

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2020）06-0115-03

Abstract： Chinese traditional furniture craft ls a precious cultural hertage. Aiming atthe inheritance and innovative development of traditional furniture craft in Colleges，this paper attempts to protect and innovate traditional furniture through modern digitaltechnology such ao three-dimenoional scanning， reverse data programming andnumerical control processing In the course， the specific teaching methodo suchas"five section"teaching system， "104+3"class hour organization and innovativederivative deoign are adopted Finally， we have achieved positive reform resulto ln theteaching system， practice method and innovative thinking， and explored the teachingpractice mode and method suitable for the inheritance and innovation of traditionalfurniture craft， as well as training and exploring high-quality traditional furniture designtalents

Keywords： Furniture craft Digital inheritance and innovation Teaching methodConverse data programming N umerical control machining

一、中國傳統家具意義

中國傳統家具歷史悠久，其所蘊含的審美特征、哲學思想、工藝特征和構法原理都反映出了深厚的中華民族傳統文化精神。要弘揚這門博大精深的藝術，就應該深入思考如何開展傳統家具技藝的保護傳承及創新發展的問題。尤其是在高校藝術設計專業的家具設計課程中，如何將傳統家具相關知識有效地傳授給學生并啟發學生的創新意識，從而培養出更多優秀的家具設計專業人才是課程教學的目標所在。

傳統家具設計課程是藝術設計院校的環境設計、室內設計、工業產品設計及家具設計等專業中必不可少的基礎課程。目前的傳統家具課程大多數圍繞材料特性、外形特征以及紋飾圖樣而展開，即使深入到榫卯結構方面也多停留在臨摹繪圖的層面。這種教學模式下培養出的學生缺乏對于傳統家具內部構法以及加工技藝等實踐知識的理解，難以形成家具完整的立體空間觀念。因此，本研究嘗試在教學中通過三維掃描、逆向數據編程及數控加工等數字化手段對傳統家具進行保護與創新，使學生由外及內地了解傳統家具，激發學生對于傳統家具技藝的興趣和動手實踐能力，培養出具備綜合素質的家具設計專業人才。

二、傳統家具課程體系設置

傳統家具教學應遵循循序漸進的教學流程，在課程體系、課時分配以及創新衍生等環節進行了諸多嘗試，探討最優化的教學模式。1

（一）“五段式”教學體系逐層遞進，培養學生綜合能力

整個課程由初步調研分析、實物測繪、深化建模、數控加工制作及創新衍生設計五個課程單元構成，每個階段側重培養學生不同的能力。1.在初步調研分析階段，通過網絡、書籍資料及家具市場實地調研等方式，使學生對中國傳統家具的歷史演進、各朝代典型特征和種類有大致的了解，注重培養學生的調研分析、審美鑒賞以及語言表達能力;2.在分組測繪階段，通過手工測繪和三維掃描兩種方式對家具實物及構件進行系統測量。通過1-2次手繪訓練，使學生具備基本的家具設計繪圖能力，同時對傳統家具的基本形態、構法細節有了深入的了解。培養了學生的專業測繪、制圖、手繪表達和空間理解能力;3.在深化建模階段，對指定的家具進行數字化建模復原，包括榫卯插接方式以及組裝演示動畫，使學生對家具進行由內及外的整體研究，鍛煉了學生的電腦建模專業能力;4.在數控加工制作階段，利用實驗室數控精雕儀器進行實物復原，通過加工和組裝使學生了解家具桿件及榫卯構法的細節，增強學生的動手實操能力;5.創新衍生設計階段，提取出傳統家具的特征并創新設計出新的衍生品，培養學生創新能力。分段式的教學有助于學生循序漸進地了解家具設計，培養多方面的專業能力，同時有助于老師在每一個階段有針對性進行總結和調整，是適合開展傳統家具技藝教學的合理模式。

（二）“104+3”的特色課時設置和組織方式

課程建議設置在三年級進行，大三學生在藝術史、造型和制圖等方面具備了一定的基礎，可以保證課程的順利開展。課程為每周2天共8學時的課時量，總學時設置在104學時左右，并建議安排3個課程專用周以配合進行調研、實驗室加工制作及創新衍生設計。2初步調研分析階段時間不宜過長且最好相對集中。實物測繪和深化建模階段因為內容較多，可安排相對較多課時。而數控加工制作階段建議連貫安排，便于實驗室開展加工制作。創新衍生設計可與數控加工同期交叉設置，也可根據學時情況單獨開展，如表1。

（三）突出傳統家具創新衍生環節的延續性

以往的傳統家具設計多集中在對傳統家具的描摹或數字化復原保護，創新含量不足。而中共中央提出“創新發展”是開展中華優秀傳統文化傳承發展的指導方向。3因此，高校教學和研究傳統只是文化傳承的第一步，要保護和傳承，應注重創新發展和傳播交流推廣。傳統家具課程的設置不僅僅是教育學生了解、保護和傳承我們優秀的歷史傳統，更是為了啟發學生能夠根據傳統，探尋傳統家具創新發展設計的新方向，拓展傳統家具構法及原理應用范疇，打破家具領域的束縛，將傳統家具的文化及原理應用在更廣闊領域中進行推廣，更好地保護和弘揚傳統家具藝術。

三、傳統家具技藝數字化保護與創新課程教學實踐

根據分段式教學體系的要求，課程依次按初步調研分析階段、實物測繪階段、深化建模階段、數控加工制作階段及創新衍生設計五個課程單元開展。

（一）初步調研分析

首先，闡明課程的整體安排，交代作業及匯報的時間節點、成績比重、作業內容及格式要求。可以通過往屆優秀作業范例使學生更為直觀地了解到課程內容、展板格式要求、評分標準及諸多細節。其次，傳統家具基礎理論學習就中國古代家具簡況、傳統室內與家具藝術、傳統家具的種類和形式、榫卯結構、裝飾和用材等內容進行教學，提高學生對于傳統家具文化理論知識的理解。之后，開展傳統家具市場調研及測繪。組織學生對北京各大博物館、家具展廳以及高碑店古典家具街進行調研，增強學生對于家具形態、價格、材料、工藝等內容的直觀理解。選擇2-3家有代表性的家具廠家中的桌、椅、幾案、架等門類家具進行了分組調研。目前市場上的家具魚龍混雜，任課老師現場也應對有明顯錯誤特征的家具進行剖析，提高學生的審美鑒別能力。最后的課堂匯報答辯中要求學生以PPT形式演示出對于傳統家具文化的理解以及市場調研的心得體會，為后續課程的開展做好基礎鋪墊。

（二）分組測繪階段

安排專業人員指導學生利用掃描儀器對明式家具復原實物模型進行測繪研究，一部分測量對象是單件的榫卯桿件實物，一部分是完整的明式家具復原實物。4測繪中使用3D便攜式手持掃描儀進行掃描，所得stl格式的掃描數據，再通過逆向工程軟件將三維掃描數據轉化為CAD軟件可用的格式，以備選下一階段建模使用。

通過測繪有助于學生了解家具內部構法形態和組裝方式。掃描測繪之外，還應教會學生使用鉛錘、游標卡尺、拓片等專業工具對傳統家具進行細節測量與拓樣。最終，繪制家具三視圖及透視效果圖，并完善了所有尺寸及構件的形態特征，繪制了更為詳盡的榫卯構件及節點大樣。教學過程中發現圖紙缺乏比例、線形粗細繪制不標準、某些桿件或細節交代不清晰的情況十分普遍。這些問題主要是由于學生測量過程中觀察方法不夠立體，測繪記錄不夠詳盡造成的。因此，如何培養學生形成立體、深入的觀察測繪方法以及正確標準的繪圖習慣是此階段課程的重要教學目標。

（三）深化建模階段

課程中要求學生利用測繪所得的數據，通過Rhin0 3D或Solidworks等軟件，在杌椅類、幾案類、櫥柜類、床榻類、臺架類、屏座類及其他類中分別提取出最典型的家具進行數字化建模復原。教學中注重：1.對非明式的或特征不明顯的家具進行篩選。2.選取家具的種類及形式應避免重復。3.審查選取家具資料的權威性、準確性及全面性。4.制作符合家具組裝流程的演示動畫視頻。

建模過程中應對每一個桿件尺寸、榫卯插接方式、紋樣細節進行推敲，學生深入了解了傳統家具構法原則及工藝體征。如明暗榫的細節尺寸、家具腿部開叉的角度、穿帶面板的插接關系、抱肩榫等復雜結構的組裝方式等都深入的反映在了模型之中。后期通過動畫演示使學生了解每一個桿件正確的插接方式和安裝流程，Solidworks軟件的糾錯功能對模型的準確性也提出了很高的標準，為滿足下一階段實驗室JDPaint數控加工需求提供了堅實的保障。

后期應聘請多位家具專家、實驗師及任課老師組成評審組，從材料紋理、形態特征、規范程度，家具造型、尺度規范、榫卯細節、組裝方式、加工難度等多方面對學生作品進行考量。先選取出3-5件家具，依據專家組意見再進行深化修改。最終選取1件家具作為下一階段的實驗室加工制作的對象。

（四）數控加工制作階段

首先是木料的選配與粗加工環節。課程中選用的木材為硬雜類中的揪木，注意木材紋理與尺寸符合家具形態需求之后再進行粗加工。在這一過程中，使用臺鋸和壓刨切割和找平。切毛料時，根據構件造型與加工工藝需求，長、寬、高尺寸都要預留加工量。例如：腿應上下各留lOOmm作為加工模具固定空間，大邊和抹頭兩頭各留50mm，其余穿帶、羅鍋棖等各方向都留2mm的余量。

其次是依據CAD圖形編輯精雕路徑環節。在這一環節，需用JDPaint制作每一個桿件的加工路徑。其中包括：刀具設定、加工模式等，最終生成加工ENG格式的加工路徑文件。在花幾各部件加工過程中，我們基本上是采用小刀具精加工原則，選取刀具為直徑6mm或4mm刀具進行銑面與切割。在銑曲面造型時，用粗雕、精雕二種形式完成。粗雕重疊率為40%，精雕為95%，以此縮短加工時間，保證造型的精細度。

在精雕環節中，選用適合桿件尺寸和加工功率需求的CNC電腦數控精雕機進行加工。操作環節：固定桿件、對坐標、打（面板）槽、銑榫頭榫眼、銑面、粗（精）雕銑弧面、切廓、切除模具等步驟完成。相同桿件在完成第一個的精雕過程后，可以批量精雕多個，這樣可以提高加工效率。此外，很多桿件包含多種復雜加工模式，使用三軸雕刻機完成加工，構件需要進行多次翻轉桿件加工，才能完成部件加工，重復定位很重要。我們在這一環節采用的是嵌入式定位，確保了定位的精確度。

最后的組裝環節，需對桿件進行編號，逐一進行試裝及精修。以花幾為例，組裝的過程需要將面板、穿帶、大邊、抹頭、腿足、肩、羅鍋棖等桿件按順序逐一進行插接。確認無誤后，上膠組裝，用粗麻繩和木工夾具輔助固定。膠體固化后，對家具局部進行細節進行修補。最后，再用細砂紙將家具的面層及棱角處凈一遍，加工制作過程正式完成，如圖1，家具完成實物。

（五）創新衍生設計階段

本課程改革的重點在于創新，嘗試打破單純傳統家具的模仿與復制，在課程中進行了多方面的創新改革，并取得了積極的成果積累：

1.通過校外基地進行創新應用嘗試。課程中嘗試組織學生走出課堂和實驗室，借助校外實習基地——恭王府博物館的平臺優勢，將傳統家具構法原理應用于恭王府非遺文化展覽的展柜設計中。學生們提取了傳統家具中的榫卯結構，結合博物館展柜的功能需求，通過改變桿件的比例尺度、拆散重組等方式，在展柜的外觀形態和內部構造方面進行了創新設計。這種傳統家具衍生品的創新實踐設計有利于學生理解傳統構造的現代應用方式，是對課堂教學的有益補充。

2.鼓勵“跨界”創新思維的培養。創新范疇不僅僅局限于現代家具，而應拓展到更寬闊的領域。課程中指導學生從傳統家具的形態特征、裝飾紋樣、構法原理入手，鼓勵打破傳統進行跨領域的設計思考，創造出符合力學和使用要求的榫卯組合形式，應用到各自的設計作品之中。最終學生完成的作品涉及到了家具、燈具、文具、廚具、茶具、展柜、家居日用品、電器產品等各個領域，激發了學生的創新思維能力，如圖2。

3.注重創新設計“可實施性”的教學改革。此階段改變了以往以效果圖或展板來衡量設計優劣的傳統評判標準，要求學生在完成衍生品的三視圖、效果圖設計的基礎上，對產品的零配件細節、組裝圖紙、拆裝方案以及產品模型進行系統的設計.并以產品推介的方式進行課題匯報。課程還專門外聘了多位家具及產品設計師作為評委，參與到結課評審和答辯的環節。評委們從市場需求、加工、使用、銷售等視角來對學生作品的可實施性進行講評，使學生理解其作品在實操層面上存在的問題，并有助于學生依據評委們專業的反饋建議，在課后對其設計進行持續的改進和創新思考。

總結

通過數字化技術來探討傳統家具技藝保護與創新，是對傳統家具設計課程教學模式的一次積極的嘗試。課程中“五段式”的教學體系、“104+3”的課時組織以及多元化的創新衍生品設計思考，都是經過了多年實踐檢驗和改良而得出的有效的教學方法。中國傳統家具文化博大精深，我們將繼續通過保護繼承、交流推廣和創新變化來更好地弘揚這門傳統技藝，希望本文所進行的諸多探索能對高校家具設計教學工作提供一些啟示和借鑒，有助于傳統家具文化煥發更大的生命力。

注釋

1北京建筑大學建筑學院藝術設計學系的環境設計和工業設計兩個專業，在2014-2019年間對3年級本科生開設了專業核心課程《空間環境產品設計——傳統家具產品構法設計》、在傳統家具理論、制圖、加工和創新設計方面展開了教學實踐。

2專用周：是指專屬某個課程教學使用的教學周，一般在學期初期、中期或末期階段開展。專用周內的5天只安排此一門課程，每天課程學時控制在8學時左右，常被設置在設計院校中進行基礎課程的繪圖、模型制作及實驗室數控加工等訓練環節。

32017年1月25日，中共中央辦公廳國務院辦公廳印發《關于實施中華優秀傳統文化傳承發展工程的意見》中制定總體目標，計劃到2025年，形成研究闡發、教育普及、保護傳承、創新發展、傳播交流等方面協同推進并取得重要成果，具有中國特色、中國風格、中國氣派的文化產品更加豐富、文化自覺和文化自信顯著增強，國家文化軟實力的根基更為堅實，中華文化的國際影響力明顯提于卜

4課程中的榫卯桿件及測繪實物利用了清華大學藝術博物館、恭王府博物館“蘇作家具展”、天壇家具__=高碑店庭華軒古典家具行、高碑店京作社等傳統家具展廳及企業的實物資源。同時，從2014年開始，北京建筑大學設計學專業逐年積累了20余件榫卯桿件實物教具及10余件明式家具復原實物，為課程測繪教學提供了充足的基礎條件。

5圖片來源：陳靜勇等著《中葡設計握手家具篇——從北京到帕雷德斯》。筆者參與此書編寫，并作為任課老師指導完成圖中每一件家具的加工制作全過程。

參考文獻

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[5]郎世奇編著建筑模型設計與制作[M]第2版北京：中國建筑工業出版社，2006

[6]陳靜勇等著.中葡設計握手家具篇 從北京到帕雷德斯[M]北京：中國建筑工業出版社，2018.10