虛擬仿真在房屋建筑學(xué)中的應(yīng)用

歐曉林

(廣東技術(shù)師范學(xué)院 天河學(xué)院，廣東 廣州 510540)

?

虛擬仿真在房屋建筑學(xué)中的應(yīng)用

歐曉林

(廣東技術(shù)師范學(xué)院 天河學(xué)院，廣東 廣州 510540)

指出了在房屋建筑學(xué)的教學(xué)中，學(xué)生由于缺乏空間想象，對(duì)工程結(jié)構(gòu)沒有感性認(rèn)識(shí)，無(wú)法理解抽象的理論，給教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)了瓶頸，因此，希望通過虛擬仿真系統(tǒng)來(lái)解決傳統(tǒng)工程造價(jià)教學(xué)中存在的種種弊端。分析了仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，提出了應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的想象和思維器官，使所觀察的建筑物栩栩如生地展現(xiàn)在而前，任學(xué)習(xí)者正面、側(cè)面、反面仔細(xì)地觀察建筑物。使虛擬仿真技術(shù)可以提供給學(xué)生一個(gè)身臨其境的三維虛擬環(huán)境，彌補(bǔ)學(xué)生空間想象力不足、對(duì)工程結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不夠的問題，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)房屋建筑學(xué)。

虛擬仿真技術(shù)；房屋建筑學(xué)；應(yīng)用

1　研究背景

隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)在日益革新，建筑行業(yè)逐漸開始應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)。在房屋建筑學(xué)的教學(xué)中，學(xué)生由于缺乏空間想象，對(duì)工程結(jié)構(gòu)沒有感性認(rèn)識(shí)，無(wú)法理解抽象的理論，給教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)了瓶頸，因此，筆者希望通過虛擬仿真系統(tǒng)來(lái)解決傳統(tǒng)工程造價(jià)教學(xué)中存在的種種弊端。虛擬仿真技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、通信、系統(tǒng)仿真等技術(shù)，提供給學(xué)生一個(gè)身臨其境的、具有完善交互能力、能構(gòu)筑與啟發(fā)構(gòu)思的三維虛擬環(huán)境，彌補(bǔ)學(xué)生空間想象力不足，對(duì)工程結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不夠的缺陷，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)房屋建筑學(xué)。

虛擬仿真技術(shù)起源可追溯到1962年，美國(guó)麻省理工學(xué)院博士生伊凡·蘇澤蘭開發(fā)《畫板》軟件，實(shí)現(xiàn)了虛擬仿真的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)—交互式繪圖[1]。1970年，出現(xiàn)了第一個(gè)功能較齊備的HMD系統(tǒng)[2]。20世紀(jì)末，美國(guó)宇航局及美國(guó)國(guó)防部組織了一系列有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究[3]。21世紀(jì)后美國(guó)產(chǎn)業(yè)界也將虛擬仿真技術(shù)視為一項(xiàng)參與下世紀(jì)競(jìng)爭(zhēng)的重要技術(shù)，波音、麥道飛機(jī)公司及福特汽車公司等都有相應(yīng)的研發(fā)中心[5]。

虛擬仿真技術(shù)在軍事、醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、娛樂等領(lǐng)域的應(yīng)用正處于迅速發(fā)展的階段，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在工程建模和仿真領(lǐng)域，除了能減少工程設(shè)計(jì)[6]、生產(chǎn)[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(chǎng)景中。

2　虛擬仿真在房屋建筑學(xué)中的應(yīng)用

房屋建筑學(xué)課程教學(xué)的瓶頸是在實(shí)際的授課過程中，學(xué)生由于缺乏空間想象，對(duì)工程結(jié)構(gòu)沒有感性認(rèn)識(shí)，無(wú)法理解抽象的理論，給教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)困難。因此，希望通過虛擬仿真系統(tǒng)來(lái)解決房屋建筑學(xué)在傳統(tǒng)教學(xué)中存在的不足。在教學(xué)中使用仿真技術(shù)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的想象和思維器官，使所觀察的建筑物栩栩如生地展現(xiàn)在眼前，任學(xué)習(xí)者正面、側(cè)面、反面仔細(xì)地觀察建筑物。虛擬仿真技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、通信、系統(tǒng)仿真等技術(shù)，提供給學(xué)生一個(gè)身臨其境的三維虛擬環(huán)境，彌補(bǔ)了學(xué)生空間想象力不足，對(duì)工程結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不夠的缺陷，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)房屋建筑學(xué)。

現(xiàn)今在建筑教育領(lǐng)域發(fā)展較快的有BIM、虛擬仿真。未來(lái)虛擬仿真可以結(jié)合4D微課，通過手機(jī)掃描二維碼，可以展示學(xué)生想了解的房屋建筑學(xué)知識(shí)的3D視頻。學(xué)生可以在播放視頻時(shí)隨時(shí)暫停，隨時(shí)將畫面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行360°查看，也可以由此引申出其他相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，起到溫故知新的效果。

現(xiàn)今的大學(xué)生都熱衷于游戲體驗(yàn)，因而可以虛擬仿真一個(gè)建筑展廳，使每個(gè)學(xué)生都可以申請(qǐng)自己的賬號(hào)，自由進(jìn)入展廳，進(jìn)行相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的仿真實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)。在每個(gè)展廳里，關(guān)于每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都會(huì)有各自的學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)，考核標(biāo)準(zhǔn)，考試方式等，整個(gè)系統(tǒng)還設(shè)有得分、正確率、在線時(shí)間、金幣財(cái)富等排行榜。學(xué)生通過考試、做知識(shí)點(diǎn)相關(guān)任務(wù)來(lái)得到金幣，所得到的金幣可以進(jìn)入虛擬商城購(gòu)買衣服、飾品之類的裝飾品來(lái)打扮自己的角色，通過各種手段激發(fā)學(xué)生的興趣。

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

[2]劉祥．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助建筑設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]楊品，陳曉禾．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用[J]．中國(guó)計(jì)算機(jī)用戶，1999(20)：37～38．

[4]曾芬芳．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社，1997.

[5]Donald Hearn.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)[M]．菜士杰，譯．北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[6]錢婧．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)建筑景觀設(shè)計(jì)的時(shí)空重構(gòu)[D]．金華：浙江師范大學(xué), 2012.

[7]鄭涌林．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用與實(shí)例[J]．技術(shù)·應(yīng)用，2013(2)：8～14．

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

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

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

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

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

[13李震. 面向應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的房屋建筑學(xué)教學(xué)法探析[J]. 安徽建筑,2012(3).

[14孔玉琴. 提高房屋建筑學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的探索與實(shí)踐[J]. 河北工程技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2012(3).

[15劉玉花. 房屋建筑學(xué)課程教學(xué)情況問卷調(diào)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(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程建設(shè)項(xiàng)目(編號(hào)：2015S2L0)

歐曉林(1987—)，女，主要從事工程結(jié)構(gòu)、工程造價(jià)的教學(xué)工作。

TU2

A

1674-9944(2016)16-0227-02