基于“光輝城市·Mars”軟件技術的《建筑美學》課程教學

文/內蒙古工業大學建筑學院 內蒙古自治區綠色建筑重點實驗室 李鵬濤 黃 平

0 引言

《建筑美學》作為建筑學與美學相結合的交叉學科，對培養學生美學思維、提高學生美學素養具有重要作用。基于此，國內許多高校已開設《建筑美學》課程。其中，天津大學曾堅等[1]的《建筑美學》課程聚焦現代建筑的審美拓展和當代建筑的審美變異，并在此基礎上進一步調整教學方式；華南理工大學唐孝祥[2]主導的《建筑美學》課程以人類生存本體論為哲學基礎，基于審美活動，主客體和審美文化機制等概念，構建完整的建筑美學體系。基于其理論，團隊其他人員在教學方法上進行調整，如王東[3]認為，應“實現教學手段的信息化與教學實踐的差異化，從而滿足教學對象的多元化特點”；廣西建設職業技術學院周春媚[4]在教學過程中將虛擬現實技術與《建筑美學》課程的理論體系相結合，彌補了抽象性理論教學的缺陷；南昌大學李岳川[5]將VR技術與角色扮演相結合，增加《建筑美學》課程教學過程的趣味性和體驗感。

本研究在汲取其他學者《建筑美學》課程教學經驗的基礎上，將“光輝城市·Mars”技術應用于《建筑美學》課程教學中，以期改進教學模式，改善教學效果。

1 《建筑美學》課程現狀

內蒙古工業大學建筑學院開設的《建筑美學》課程是面向建筑學專業一年級研究生的學位基礎課。選擇在研究生一年級階段開設《建筑美學》課程的目的是讓學生消化建筑史理論知識，強化學生建筑美學鑒賞、分析與設計能力，拓展學生的創作思維，為培養學生設計能力提供美學理論支撐。作為碩士研究生教學體系中的核心課程，《建筑美學》通過闡述建筑審美現象，激發學生對建筑美學的興趣，達到普及與提高美學理論知識的目標。課程從美學角度分析建筑設計思維、建筑流派及建筑風格，總結建筑設計規律與手段，依據理論指導學生建筑設計活動，以期提高學生創造水平與設計能力。

《建筑美學》課程主要采用課堂講授、引導、思考與互動等形式，使學生對美的本質與形式、美的法則、建筑藝術的創造規律和美學品格理論具有較明確的認識。在教學過程中發現，單一教學形式無法使學生深入領悟建筑美學理論，課堂氛圍枯燥，教學效率低下。

2 基于虛擬現實技術的《建筑美學》課程教改對策

2.1 建設一體化的課程教學體系

教改后的《建筑美學》課程內容包括建筑美學理論、虛擬現實技術體驗和建筑審美評價3個專題。其中建筑美學理論專題包括建筑美學基本概念、中外建筑美學的發展史綱、建筑美學理論的發展體系等內容；虛擬現實技術體驗專題包括國內外經典建筑電腦模型制作、利用“光輝城市·Mars”軟件進行虛擬現實游歷等內容；建筑審美評價專題包括國內外經典建筑作品賞析、建筑作品評價專題等內容。課程通過3個專題組合形成一體化教學體系。

2.2 構建“理論與實驗”并重的教學內容

虛擬仿真技術是目前多媒體技術領域的重要技術手段，其利用三維圖形生成技術及多傳感交互技術生成三維虛擬環境，用戶通過交互設備進入虛擬環境，實時交互，真實體驗與感知。該技術可成為驗證建筑美學理論知識的重要方法，也是實現計算機輔助教學的重要手段。該課程結合現代計算機繪圖技術、“光輝城市·Mars”軟件等技術手段，依托現有教學條件，以建筑學院虛擬仿真與環境行為實驗平臺為載體，將教學內容與虛擬仿真試驗相結合，進實現全新的教學體驗。

2.3 全面客觀的評價模式

目前，該課程開展參與式案例教學方法，理論與實驗相結合，以培養學生的科研創新精神和實踐能力。在參與互動式教學模式下，對學生采用“實驗操作+虛擬體驗+研究論文”的評價形式，改變了傳統教學單一的卷面考試評價方式，從而更全面客觀地對學生作出評價。

3 基于虛擬現實技術的教學設計

3.1 教學內容調整和技術設備應用

《建筑美學》課程的教學設計分為理論講授、虛擬仿真體驗與建筑審美評價3部分。為提高學生對建筑美學的興趣，改善課堂氛圍，切實幫助學生加強對建筑美學的理解，學院對《建筑美學》的教學內容作出如下調整。

1）調整教學內容 內蒙古工業大學建筑學院《建筑美學》課程開始設于2017年，目的是深化與提升《建筑概論》《中國古代建筑史》《外國建筑史》《外國近現代建筑史》等課程，以中外建筑美學的發展史綱、建筑美學理論的發展體系及國內外優秀建筑作品賞析為主要授課內容。教學內容的比例調整原則為：在課時不變前提下，精簡建筑美學純理論講授的部分，增加虛擬仿真體驗與交流互動的比例。學生在本科階段已進行系統的建筑理論學習，已有較廣闊的專業知識面，基于此，對建筑美學發展史、建筑美學含義和范疇、建筑美的審美本質等美學基本概念進行精簡，節約的課時用于虛擬仿真體驗活動和交流互動環節。《建筑美學》課程理論性較強，通常以課程講授為主，采用概念解析、案例講解等方式闡釋建筑美學理論，學生參與度較低，互動性較少。因此在課程教學內容中增加虛擬仿真體驗，將虛擬現實技術構建的場景與美學理論相結合，使學生以第一視角進入建筑并獲得直觀的美學感受，更好地了解建筑周邊環境。交流互動是教學改革的重要一環，學生在此環節交流虛擬仿真環境中的美學感受，探討不同建筑在材料、空間、色彩運用中蘊含的美學思想，分析建筑的美學形式，從而促進學生之間良性互動，增強學生參與課堂的興趣，營造輕松的課堂氛圍。

2）技術設備應用 在虛擬現實技術應用中通過Skechup、Rhino、Revit、3Dmax等軟件建模，導入“光輝城市·Mars”軟件，再通過手持和頭戴VR設備等進行虛擬仿真體驗。學生在虛擬現實環境中進行建筑審美活動，從而模擬建筑所處的現實環境和歷史場景，使學生形成對建筑審美的歷史性和辯證性理解，獲得建筑美學表現形式的系統性認知。

3.2 教學過程

課程教學過程分為3個階段，即理論教學、虛擬現實體驗與建筑審美評價。通過3個階段的教學指導，實現理論教學與虛擬現實技術應用相結合的教學模式。

1）理論教學 以中外建筑美學的發展史綱、建筑美學理論的發展體系及國內外優秀建筑作品賞析為主要授課內容。目的是提高學生的美學素養，擴大學生知識面，幫助學生了解建筑美學思想、理念、流派的發展嬗變過程，以完善學生的學科知識體系、引導學生形成宏觀且系統的科學思維。

2）虛擬現實體驗 基于建筑案例的虛擬現實認知與虛擬現實體驗，幫助學生在真實環境中進行美學鑒賞。本階段主要引導學生學習和使用“光輝城市·Mars”軟件與VR設備，結合建筑美學理論講解，使學生在沉浸式體驗中認知建筑所蘊含的美學思想與美學表現形式。在此階段，要求學生選擇感興趣的國內外經典建筑案例，運用建模軟件完成建筑精細模型，構建基地及周圍環境模型，將模型導入“光輝城市·Mars”軟件中，通過頭戴和手持VR設備進行游歷體驗，讓學生以第一視角進入建筑場景，獲得“身臨其境”的感受（見圖1）。在虛擬現實場景中，學生通過對時間、季節、天氣等進行調整，切實感受建筑在不同時間、季節的形態變化，在仿真三維環境中直觀感受和理解建筑美學形式，在時空虛擬體驗中獲得美的感受。學生以游歷者視角，以建筑學專業知識，在沉浸式體驗中感受建筑的空間、尺度、材料、色彩等，直觀地理解建筑。

1《建筑美學》課程中VR設備使用場景（圖片來源：作者自攝）

3）建筑審美評價 通過小組討論和陳述，分析總結不同建筑帶來的審美體驗差異，探討不同風格建筑采用的美學形式，深入挖掘因審美標準差異而形成的不同美學思想，并以論文形式歸納總結。論文需從建筑形式、功能、技術、材料等方面闡述建筑蘊含的美學思想，幫助學生回顧和思考在建筑審美活動中的美學感受，體會真實環境中的建筑美學營造思想，以提高學生的環境與空間感知能力及美學鑒賞能力，為今后的建筑設計和建筑研究活動奠定基礎。

4 結語

《建筑美學》課程作為建筑學教學體系中的重要組成部分，是培養學生的美學思維和提高美學鑒賞能力的重要組成部分。傳統《建筑美學》課程教學形式以視聽資料實現對美學的感知，局限性較大。虛擬現實技術為建筑美學體驗活動提供極大的便利條件，使學生克服地域和交通條件限制，對不同國家與時期的建筑進行審美體驗。虛擬現實技術的快速發展為《建筑美學》課程的教學提供新的形式，其超強的仿真系統使人在操作過程中得到環境的真實反饋，使學生在仿真的虛擬環境中感受建筑。本研究探索新技術與傳統教學模式結合的教學形式，以期改善教學效果，為相似的理論課程教學提供參考。